Kiến thức trọng tâm về Axit Đêoxiribônucleic (ADN) Sinh học 10

AXIT ĐÊÔXIRIBÔNUCLÊIC - (ADN)

1. Cấu trúc hóa học của ADN

- ADN cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, P

- ADN là một đại phân tử, cấu trúc theo nguyên tắc đa phân gồm nhiều đơn phân là các nuclêôtit (viết tắt là Nu)

2. Cấu tạo một nuclêôtit:

- Đơn phân của ADN là Nucleotit, cấu trúc gồm 3 thành phần:

- Đường đêoxiribôza: C₅H₁₀O₄

- Axit phốtphoric: H₃PO₄

- Bazơ nitơ: gồm 2 loại chính: purin và pirimidin:

+ Purin: nuclêôtit có kích thước lớn hơn: A (Adenin) và G (Guanin) (có cấu tạo vòng kép)

+ Pirimidin: nuclêôtit có kích thước nhỏ hơn: T (Timin) và X (Xitozin) (có cấu tạo vòng đơn)

- Tất cả các nuclêôtit đều giống nhau thành phần đường và photphat, nên người ta vẫn gọi tên thành phần bazơ nitơ là tên Nu: Nu loại A, G, T, X...

- Bazơ nitơ liên kết với đường tại vị trí C thứ 1; nhóm photphat liên kết với đường tại vị trí C thứ 5 tạo thành cấu trúc 1 Nucleotit.

3. Sự tạo mạch

- Khi tạo mạch, nhóm photphat của Nuclêôtit đứng trước sẽ tạo liên kết với nhóm OH của Nu đứng sau (tại vị trí C số 3). Liên kết này là liên kết photphodieste (nhóm photphat tạo liên kết este với OH của đường của chính nó và tạo liên kết este thứ 2 với OH của đường của Nuclêôtit kế tiếp => đieste). Liên kết này, tính theo số thứ tự đính với C trong đường thì sẽ là hướng 3'-OH; 5'-photphat.

4. Cấu trúc không gian của ADN:

- Hai mạch đơn xoắn kép, song song và ngược chiều nhau.

- Xoắn từ trái qua phải, gọi là xoắn phải, tạo nên những chu kì xoắn nhất định mỗi chu kì gồm 10 cặp nuclêôtit và có chiều dài 34A0, đường kính là 20 A0.

5. Tính chất ADN:
- Tính đa dạng trên cơ sở số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các nuclêôtit.

Câu 1: Nếu phân tử ADN có cấu trúc quá bền vững cũng như trong quá trình truyền đạt thông tin di truyền không xảy ra sai sót gì thì thế giới sinh vật có thể vật đa dạng như ngày nay không?

Hướng dẫn giải

- Nếu phân tử ADN quá bền vững thì trong giảm phân rất khó xảy ra sự trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc tử không chị em → khó xảy ra sự hoán vị gen tương ứng → rất khó tạo ra các biến dị tổ hợp để cung cấp nguyên liệu phong phú cho chọn lọc tự nhiên.
- Đồng thời, nếu quá trình truyền đạt thông tin di truyền không xảy ra sai sót gì thì không tạo ra được các đột biến cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên và làm cho sinh giới không thể đa dạng như ngày nay.

Câu 2: Trong tế bào thường có các enzim sửa chữa các sai sót về trình tự nuclêôtit. Theo em, đặc điểm nào về cấu trúc của ADN giúp nó có thể sửa chữa những sai sót nêu trên?

Hướng dẫn giải

- Các enzim có thể sửa chữa những sai sót về trình tự các nuclêôtit trên phân tử ADN là vì mỗi phân tử ADN gồm 2 chuỗi: pôlinuclêôtit kết hợp với nhau theo NTBS. Đó là A của mạch đơn này liên kết với T của mạch đơn kia bằng 2 liên kết hiđrô, G của mạch đơn này liên kết với X của mạch đơn kia bằng 3 liên kết hiđrô (và ngược lại), chính vì vậy, khi có sự hư hỏng (đột biến) ở mạch này thì mạch kia bị hư hỏng) sẽ được dùng làm khuôn để sữa chữa cho mạch bị hư hỏng với sự tác động của enzim.

Câu 3: Tại sao cũng chỉ với 4 loại nuclêôtit nhưng tạo hóa lại có thể tạo nên những sinh vật có những đặc điểm và kích thước rất khác nhau?

Hướng dẫn giải

Phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ bốn loại nuclêôtit, nhưng do số lượng, thành phần và trình tự phân bố các nuclêôtit trên phân tử ADN khác nhau mà từ bốn loại nuclêôtit đó có thể tạo ra vô số phân tử ADN khác nhau. Các phân tử ADN khác nhau lại điều khiển sự tổng hợp nên các prôtêin khác nhau quy định các tính rất đa dạng nhưng đặc thù ở các loài sinh vật khác nhau.

Câu 4: Quan sát hình và mô tả cấu trúc của phân tử ADN.

Hướng dẫn giải

- ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là một nucleotit
- Có 4 loại nucleotide là A,T,G, X.
- Mỗi phân tử ADN có 2 mạch xoắn kép liên kết với nhau bằng liên kết hidro theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T bằng 2 liên kết hidro; G liên kết với X bằng 3 liên kết hidro.
- Các nucleotide trên mỗi mạch liên kết với nhau bằng liên kết phosphodieste.

Câu 5: Hãy cho biết các đặc điểm cấu trúc của ADN giúp chúng thực hiện được chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Hướng dẫn giải

ADN mang chức năng lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền. Do đó:
Những đặc điểm về cấu trúc của phân tử ADN đảm bảo cho nó giữ được thông tin di truyền:
- Trên mỗi mạch đơn của phân tử ADN, cac Nucleotit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị bền vững.
- Trên mạch kép các cặp Nu lên kết với nhau bằng liên kết hidro giữa các cặp bazo nitrit bổ xung. Tuy lên kết hidro không bền nhưng số lượng liên kết lại rất lớn nên đảm bảo cấu trúc không gian của ADN được ổn định và dễ dàng cắt đứt trong quá trình tự sao.
- Nhờ các cặp Nu liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung đã tạo cho chiều rộng ADN ổn định, các vòng xoắn của ADN dễ dàng liên kết với protein tạo cho cấu truc ADN ổn định, thông tin di truyền được điều hòa.
- Từ 4 loại Nu do cách sắp xếp khác nhau đã tạo nên tính đặc trưng và đa dạng của các phân tử ADN ở các loài sinh vật.