so sánh về cấu tạo hóa học, cấu trúc không gian, sự đa dạng, khối lượng, sự bền vững, hoạt động tổng hợp của hai loại axit nucleic là ADN và ARN. Đây là bài thảo luận trong môn sinh học phân tử đã được góp ý và chỉnh sửa công phu sẽ là tài iệu hữu ích cho các bạn học viên cao học các môn thuộc chuyên ngành sinh học
Trang 1So sánh ADN và ARN I.Cấu trúc
1 Cấu trúc hóa học
Giống nhau
• Nguyên tố hóa học: C, H, O, N, P
• Đơn phân:
- Cấu tạo gồm 3 thành phần:
+ Đường pentose(5C)
+ Axit photphoric (H3PO4)
+ Base nito (1 trong 4 loại)
- Liên kết giữa các thành phần trong 1 đơn phân cơ bản là giống nhau
- Các đơn phân liên kết với nhau bằng
các liên kết phosphodiester
Khác nhau
- Về hàm lượng:
+ Trong tế bào trung bình 1%
+ Chủ yếu tập trung ở nhân tế bào, một số tồn tại
ở dạng phân tử DNA do ở ti thể, lụcp lạp và tế
bào chất
Về khối lượng
- Đại phân tử, có khối lượng và kích thước rất lớn
Về đơn phân:
+ Đường C5
+ Bazơ nitơ
Về cấu trúc bậc 1
- Một mạch ADN là một chuỗi
polydeoxiribonucleotid hình thành do trùng
ngưng Deoxiribonucleotit (Nu)
- ADN cấu tạo từ 2 chuỗi polynucleotid ngược
chiều nhau
Về hàm lượng
+ Trong nhân tế bào : chiếm 11% khối lượng + Trong tế bào chất: 26% khối lượng
+ Trong mitochondrit (Ty thể): chiếm 17% khối lượng
Về khối lượng
- Cấu trúc đa phân có kích thước và khối lượng nhỏ
- ARN là một chuỗi polyribonucleotid hình thành
do trùng ngưng ribonucleotit
- ARN là một chuỗi polyribonucleotid.
2 CẤU TRÚC KHÔNG GIAN (Cấu trúc bậc 2)
GIỐNG NHAU
- Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân Mỗi đơn phân đều gồm 3 thành phần mà quan trọng nhất là bazơ nitơ Có 3 loại bazơ nitơ giống nhau là A, G, X
- Các đơn phân đều được liên kết với nhau bằng liên kết hóa trị (liên kết phosphodieste)
- Đều có cấu trúc xoắn, những đoạn xoắn do các bazơ nitơ ở mạch đơn bắt cặp bổ sung với nhau nhờ liên kết hidro
- Được đặc trưng bới số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của các đơn phân.
Khác nhau
- Gồm hai mạch xoắn kép song song ngược chiều
nhau
- ADN mạch kép các nu trên hai mạch polynu
liên kết với nhau bằng liên kết hydro, theo
nguyên tắc bổ sung
- Gồm chuỗi xoắn đơn, có thể có đoạn xoắn kép
- Chỉ có một số đoạn cấu tạo theo nguyên tắc bổ sung (rARN, tARN)
Trang 2- Nguyên tắc bổ sung thể hiện trên toàn phân tử
ADN là: A liên kết với T ; G liên kết với X
Dạng tự nhiên của ADN bao gồm:
- ở sinh vật:
+ Dạng xoắn kép sợi thẳng
+ Dạng vòng
- Ở virut : ADN có thể mạch đơn hoặc kép, dạng
thẳng hoặc vòng
- Nguyên tắc bổ sung chỉ có ở một số đoạn trong
phân tử tARN và rARN là: A liên kết với U; G liên kết với X
- ARN là dạng mạch đơn có thể mạch thẳng (mARN,ARN của HIV) hoặc một số đoạn gấp lại (tARN, rARN)
TÍNH BỀN VỮNG
GIỐNG NHAU
- Có tính bền vững tương đối trong môi trường tế bào nhờ liên kết photphodieste tương đối bền
- Điều có thể bị biến đổi cấu trúc trước các tác động lý hóa trong môi trường
- Có độ nhớt cao, có hoạt tính quang học
- Hấp thụ mạnh ở vùng ánh sang tử ngoại có bước sóng 250 – 280 nm.
- Khi đun nóng ở nhiệt độ cao, thêm acd hoặc kiềm để ion hóa các bazơ của nó thì bị biến tính
- Để phân biệt ADN và ARN người ta dung các phản ứng đặc trưng với thuốc thử orcine tạo thành màu xanh lục bền; desoxyribose của ADN phản ứng với diphenylamine tạo thành màu xanh da trời Phân tử ADN xoắn kép bị tháo rời, độ hấp thụ có bước sóng 260nm tăng lên => hiện tượng tang sắc
tố => có thể dẫn đến mất một nữa cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN
Khác nhau
+ Đường deoxyribose trong DNA là ít phản ứng
vì liên kết C-H
+ Ổn định trong điều kiện kiềm
+ ADN có rãnh nhỏ hơn, khó khăn hơn để được
“liên kết" bởi các enzyme
+ ADN được đóng gói chặt chẽ và bảo vệ trong
nhân
+ ADN có thể bị hự hỏng do tiếp xúc với tia cực
tím
Thời gian tồn tại trong tế bào
- Tồn tại suốt trong đời sống của tế bào
+ Đường Ribose là phản ứng mạnh hơn vì liên kết C-OH (hydroxyl)
+ Không ổn định trong điều kiện kiềm
+ ARN có rãnh lớn hơn, dễ dàng hơn để được
“liên kết" bởi các enzyme
+ Sợi ARN liên tục được thực hiện chia nhỏ và tái sử dụng
+ ARN là khả năng chống thiệt hại do tia cực tím
- Sau khi thực hiện xong chức năng của mình, các phân tử ARN thường bị các enzim của tế bào phân hủy thành các đơn phân ribonucleotit
TÍNH ĐA DẠNG
CHỨC NĂNG
Giống nhau
- Đều là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử của sinh vật
- Tham gia vào quá trình tổng hợp protein
- Lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền ở các
loài sinh vật và nhiều virut
- ADN có khả năng tái bản
- Lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền ở một
số virut
- ARN không có khả năng tái bản, phiên mã
Trang 3- ADN có hoạt động tổng hợp ARN (phiên mã).
- ADN chứa tất cả các thông tin di truyền cần
thiết quy đinh cấu trúc và hoạt động chức năng
của tế bào và cơ thể thông qua điều khiển quá
trình tổng hợp protein (Chủ yếu ở trong nhân và
gián tiếp)
- ARN ở một số loài virut có khả năng phiên mã ngược
- Trực tiếp tham gia các nhiệm vụ khác nhau trong quá trình tổng hợp Protein trong tế bào chất như:
+ mARN: truyền thông tin cấu trúc chuỗi polyeptid từ ADN (nhân) tới riboxom (tế bào chất) để tổng hợp protein
+ tARN: mang a.a tương ứng đến riboxom để tổng hợp protein
+ rARN: là thành phần cấu tạo nên riboxom + ARN can thiệp vào hoạt động của gen
+ ARN enzyme có khi kết hợp với protein hoạt động xúc tác
+ ARN primer: Làm đoạn mồi trong quá trình tái bản của ADN
+ SnARN, ScARN làm nhiệm vụ cắt nối tiền ARN
CƠ CHẾ TỔNG HỢP
đây nói về quá trình tái bản và phiên mã nói chung, không đi sâu phân tích một số dạng đặc biệt ví dụ phiên mã ngược- tái bản AND từ ARN
* Giống nhau
- Xảy ra trong kỳ trung gian của chu kỳ tế bào (*)
- Có sự lắp ghép các nucleotid tự do từ môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung, được kéo dài theo chiều 5’-3’
- Có sự tham gia của các loại enzim, protein đặc thù và tiêu tốn năng lượng
- Nguyên liệu có vai trò cung cấp năng lượng và các nucleotid 5’monophosphat tương ứng
KHUÔN
- ADN làm khuôn, đây là đặc điểm quan trọng
giúp nó thực hiện chức năng lưu trữ và truyền đạt
thông tin di truyền
- ADN vừa làm khuôn và đồng thời cũng là mạch
của sản phẩm trong ADN con
NGUYÊN LIỆU
- Deoxiribose nucleotid 5’ triphosphat: ATP,
TTP, GTP, CTP
EZIM VÀ PROTEIN
Enzim:
-Topoi izomerase
- Helicase
- ADN polymerase
- ARN polymerase
- Ligase
Protein: protein bám sợi đơn, Protein Dna A,
Protein Dna B, Protein Dna G
Cơ chế
Có thể là ADN (chỉ sử dụng một mạch 3’- 5’ – tùy theo chiều tháo xoắn, một gen (một đoạn ADN) để làm khuôn) hoặc ARN (đối với các virus chứa ARN)
- Mạch khuôn chỉ làm nhiệm vụ làm khuôn chứ không tham gia vào sản phẩm
Ribose nucleotid 5’ triphosphat: ATP, UTP, GTP, CTP
Enzim:
-Topoi izomerase
- Helicase
- ARN polymerase ( gồm phần lõi enzim
và yếu tố δ)
- Enzim cắt ghép
- Yếu tố Rho
Trang 4ADN tháo xoắn toàn bộ, tự nhân đôi theo cơ chế
bán bảo toàn, cả 2 mạch ADN đều sử dụng làm
khuôn mẫu
KẾT QUẢ
Sau n lần tái bản tạo 2n phân tử ADN mạch kép
Ý NGHĨA
- Truyền đạt thông tin di truyền đặc trưng chứa
trong ADN của loài cho các thế hệ sau (tế bào và
sinh vật) thông qua cơ chế tái bản ADN; làm tiền
đề (cơ sở) cho các quá trình nguyên phân, giảm
phân
ADN tháo xoắn tằng đoạn Chỉ mạch gốc cảu ADN làm khuôn mạch còn lại không hoạt động
Sau n lần sao mã tạo ra n phân tử ARN mạch đơn/ một gen
- Truyền đạt tính trạng di truyền từ nhân ra tế bào chất nhờ cơ chế sao mã và giải mã Nhờ vậy, thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể sinh vật, mà sự sao mã
là một bước không thể thiếu trong mối quan hệ ADN – ARN – protein –tính trạng