Cấu tạo hóa học : - ADN phân tử axit đêôxiribônuclêic có đặc điểm đại phân tử với kích thước và khối lượng lớn và được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân hợp lại là
Trang 1I ADN
1 Cấu tạo hóa học của ADN
a Cấu tạo hóa học :
- ADN (phân tử axit đêôxiribônuclêic) có đặc điểm đại phân tử với kích thước và khối lượng lớn và được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân hợp lại là các nuclêôtit
- Mỗi một nuclêôtit có khối lượng trung bình là 300 đơn vị cacbon và kích thước trung bình là 3,4 A0 Mỗi nuclêôtit bao gồm 3 thành phần liên kết lại là :
· Một phân tử đường đêôxiribô (công thức cấu tạo là C5H10O4)
· Một phân tử axit photphoric (H3PO4)
· Một trong 4 loại bazơ nitric là : ađênin (ký hiệu A), guanin (G), xitôzin (X), timin (T)
- Trong ADN có 4 loại nuclêôtit được gọi theo tên của bazơ nitric chứa trong nuclêôtit Trên thực tế hai loại nuclêôtit A và G có kích thước lớn hơn 2 loại nuclêôtit T và X
- Các nuclêôtit liên kết lại với nhau bằng liên kết hóa trị giữa các axit photphoric của nuclêôtit này với đường của nuclêôtit kế tiếp hình thành chuỗi pôlinuclêôtit Liên kết hóa trị là liên kết giữa gốc
đường đêoxiribôzơ ( ) của nucleotit này với gốc axit photphoric ( ) của nucleotit khác Mỗi phân tử ADN gồm 2 chuỗi pôlinuclêôtit
- Bốn loại nuclêôtit là A, T, G, X sắp xếp với thành phần, số lượng và trật tự khác nhau tạo cho ADN ở sinh vật vừa có tính đặc thù và vừa có tính đa dạng
· Tính đặc thù (hay tính đặc trưng) của ADN : thể hiện ở mỗi loại phân tử ADN có thành phần, số lượng và trật tự xác định
· Tính đa dạng của ADN : các nuclêôtit sắp xếp với thành phần, số lượng và trật tự khác nhau tạo ra rất nhiều loại ADN khác nhau ở cơ thể sinh vật
Trang 2Tính đa dạng và tính đặc thù của ADN là cơ sở tạo ra tính đa dạng và tính đặc thù ở các loài sinh vật
Hình 1 : Cấu tạo của một chuỗi polinucleotit
2 Cấu trúc không gian của phân tử ADN
b Cấu tạo không gian của ADN :
Mô hình cấu trúc không gian của phân tử ADN đã được Oatxơn và Cric xây dựng vào năm 1953
- ADN là một chuỗi xoắn kép, gồm 2 mạch pôlinuclêôtit xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải như một cái thang dây xoắn, với hai tay thang là các phân tử đường và axit photphoric xếp xen kẽ nhau, còn mỗi bậc thang là 1 cặp bazơ nitric
- Các nuclêôtit nằm trên 2 mạch pôlinuclêôtit của ADN liên kết nhau, mỗi nuclêôtit lớn (A hoặc G) trên mạch pôlinuclêôtit này được bù bằng một nuclêôtit bé (T hoặc X) hay ngược lại Do đặc điểm cấu trúc, A chỉ liên kết T bằng hai liên kết hidrô và G chỉ liên kết X bằng 3 liên kết hidrô
- Cấu trúc xoắn nêu trên của phân tử ADN tạo cho đường kính của phân tử ADN luôn là 20 A0 và phân tử ADN có nhiều vòng xoắn, mỗi vòng xoắn chứa 10 cặp nuclêôtit với chiều dài trung bình là 34 A0
- Dựa trên nguyên tắc bổ sung, nếu biết trình tự sắp xếp của các nuclêôtit trong mạch đơn này có thể suy ra trình tự sắp xếp của các nuclêôtit của mạch đơn còn lại
- Cũng theo nguyên tắc bổ sung, trong phân tử ADN có :
A = T, G = X A + G = T + X
Tỉ số giữa hàm lượng của ADN luôn là 1 hằng số khác nhau đặc trưng cho từng loài
Trang 3Hình 2 :Cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian của phân tử ADN
3 Chức năng của phân tử ADN
ADN có chức năng lưu giữ truyền đạt và bảo quản thông tin di truyền giữa các thế hệ
II GEN
Gen là một đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho một chuỗi pôlipeptit hay ARN
Từ định nghĩa gen ta thấy :
Gen có bản chất là ADN, trên một phân tử ADN chứa rất nhiều gen ,
Nhưng điều kiện đủ để 1 đoạn ADN dược gọi là một gen khi nó mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm nhất định
1 Các loại gen :
Gen cấu trúc : mang thông tin mã hoá cho các sản phẩm tạo nên thành phần cấu trúc hay chức năng của tế
bào
Gen điều hoà : mang thông tin tạo ra sản phẩm kiểm soát hoạt động các gen khác.
2 Cấu trúc chung của gen cấu trúc
Mỗi gen có hai mạch polinucleotit , nhưng chỉ có mạch gốc ( 3 ' 5')mang thông tin mã hóa cho các axit amin, mạch còn lại được gọi là mạch bổ sung
Mỗi gen mã hóa prôtêin gồm 3 vùng trình tự nuclêôtit
Hình 3 : Cấu trúc chung của một gen điển hình
Vùng điều hòa: Nằm ở đầu 3’của gen,mang tín hiệu đặc biệt giúp ARN polimeraza nhận biết và liên kết để
khởi động quá trình phiên mã và chứa trình tự nucleotit điều hòa quá trình phiên mã
Vùng mã hoá : Mang thông tin mã hóa các axit amin
Vùng kết thúc nằm ở đầu 5 ' của mạch mã gốc mang tín hiệu kết thúc phiên mã.
3.Phân biệt gen ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực
Trang 4Hình 4: Sự khác nhau của vùng mã hóa của SV nhân sơ và SV nhân thực
Gen ở SVNS và SVNT đều có cấu tạo 3 phần như nhau nhưng chúng phân biệt với nhau bởi cấu tạo vùng
mã hóa :
• Vùng mã hóa liên tục mã hóa axit amin có ở sinh vật nhân sơ nên được gọi là gen không phân mảnh
• Vùng mã hóa không liên thục có ở sinh vật nhân thực Phần lớn các gen của sinh vật nhân thực có vùng mã hóa không liên tục , các đoạn mã hóa axit amin(exon) và không mã hóa axit amin (intron) xen kẽ nhau nên được gọi là gen phân mảnh
III CÁC CÔNG THỨC LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TẠO CỦA ADN.
Tính số lượng các loại nucleotit trong phân tử ADN.
Theo nguyên tắc boror sung ta có : A liên kết với T bằng 2 liên kết hidro và G liên kết với X bằng 3 liên kết H
=> A = T; G = X
=> %A = %T; %G = %X
=> %A+%G = %T+%X=50%
=> N = A + T + G + X = 2A + 2G = 2 T + 2 X
Tính chiều dài gen:
L = => N =
Tính số chu kì xoắn: C = => N = C x 20
Tính số liên kết hiđrô của gen: H = 2A + 3G ( lk)
Tính khối lượng phân tử ADN (gen): MADN = N × 300 => N =
Tính số liên kết phôtphođieste
Trong phân tử ADN : liên kết PHOTPHODIESTE gồm có liên kết giữa các gốc đường và gốc axit của cùng một nucleotit và liên kết cộng hóa trị giữa hai nucleotit.
+ Số lượng liên kết HÓA TRỊ giữa các nucleotit: HT = N - 2.
+ Số lượng liên kết giữa các gốc đường và gốc axit trong mỗi nucleotit = N
=> Tổng số liên kết PHOTPHODIESTEcủa ADN: N + (N - 2) = 2N - 2