Lý thuyết và bài tập ôn tập cấu tạo và chức năng của ARN Sinh học 12

CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA ARN

I. ARN

1. Cấu tạo hóa học của ARN 

Tương tự như phân tử ADN thì ARN là đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các ribonucleotit.

Mỗi đơn phân (ribonucleotit) gồm 3 thành phần : 

+ 1 gốc bazơ nitơ (A, U, G, X) khác ở phân tử ADN là không có T   

+ 1 gốc đường ribolozo C₅H₁₂O₅. ở ADN có gốc đường deoxiribo C₅H₁₀O₄ 

+ 1 gốc axit photphoric H₃PO₄

ARN có cấu trúc gồm một chuỗi poliribonucleotit. Số ribonucleotit trong ARN bằng một nửa nucleotit trong phân tử ADN tổng hợp ra nó.

Các ribonucleotit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa gốc H3PO4 của ribonucleotit này với gốc đường ribolozo của ribonucleotit kia tạo thành chuỗi poliribonucleotit.

2.Các loại ARN và chức năng 

Có 3 loại ARN là mARN, tARN và rARN  thực hiện các chức năng khác nhau.

Hình 1: Cấu trúc của các phân tử ARN.

- mARN cấu tạo từ một chuỗi polinuclêôtit dưới dạng mạch thẳng, mARN có chức năng truyền đạt thông tin di truyền tử mạch gốc trên ADN đến chuỗi polipepetit. Để thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ ADN đến protein thì ARN có 

+ Trình tự nucleotit đặc hiệu giúp cho riboxom nhận và liên kết vào ARN 

+ Mã mở đầu : tín hiệu khởi đầu phiên mã 

+ Các codon mã hóa axit amin:  

+ Mã kết thúc, mang thông tin kết thúc quá trình dịch mã 

- tARN có cấu trúc với 3 thuỳ, trong đó có một thuỳ mang bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với 1 bộ ba mã hóa axit amin trên phân tử mARN, tARN có chức năng vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên chuỗi polipetit .

- rARN có cấu trúc mạch đơn nhưng nhiều vùng các nuclêôtit liên kết bổ sung với nhau tạo các vùng xoắn kép cục bộ. rARN liên kết với các protein tạo nên các riboxom. r ARN là loại ARN có cấu trúc có nhiếu liên kết hidro trong phân tử nhất và chiếm số lượng lớn nhất trong tế bào. 

II. Các công thức liên quan đến cấu tạo của ARN

Gọi số nu từng loại của ARN là rA, rU, rX, rG thì   

- Theo NTBS:

rA = Tmạch gốc. →% rA = % Tmạch gốc

rU = Amạch gốc → % rU = % Amạch gốc

rX = Gmạch gốc→ % rX = % Gmạch gốc

rG = Xmạch gốc → % rG = % Xmạch gốc

Vì Amạch gốc + Tmạch gốc = Agen = Tgen

 rA + rU = Agen = Tgen

rG + rX = Ggen = Tgen

 rN = rA + r U +  r G + r X = \(\frac{N}{2}\) => N = rN x 2 

Chiều dài phân tử ARN: L =  rN x 3,4 (A⁰ )=> rN = \(\frac{L}{{3,4}}\)

Số liên kết hoá trị (HT):

+ Giữa các ribonucleotit với nhau: rN -  1 

+ Trong ribonucleotit: rN 

=> Tổng số liên kết cộng hóa trị trong gen là : 2 rN – 1

Khối lượng phân tử ARN: M = 300 x rN => r N = \(\frac{M}{{300}}\)

Tính số bộ ba mã hóa trên phân tử ARN là :

Trong phân tử ARN cứ 3 nucleotit liên kề nhau thì mã hóa cho 1 axit amin

Số bộ ba trên phân tử mARN : rN : 3 = N : ( 2 ×3 )

Số bộ ba mã hóa aa trên phân tử mARN là : (rN : 3) – 1

(bộ ba kết thúc không mã hóa axit amin)

Số aa có trong chuỗi polipeptit được tổng hợp từ phân tử mARN là: (r N : 3) – 1 – 1

(khi kết thức quá trình dịch mã aa mở đầu bị cắt bỏ khỏi chuỗi vừa được tổng hợp) 

Ví dụ 1. Trong quá trình dịch mã, để tổng hợp 1 chuỗi pôlipeptit cần môi trường cung cấp 249 axitamin.

1. Xác định số nuclêôtit trên gen.

2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã.

3. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.

4. Xác định chiều dài mARN 

5. Tính số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit.

Hướng dẫn giải

1. Số nuclêôtit trên gen = (249+1) x 6 = 1500.

2. Số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã = 1500: 2=750

3. Số chu kỳ xoắn của gen =1500: 20 =  75.

4. Chiều dài của gen  = (1500 : 2 )×3.4 = 2550A⁰.

5. Số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit = 249-1 =248. 

Ví dụ 2. Chuỗi pôlipeptit hoàn chỉnh có 248 axitamin.

1. Xác định bộ ba trên mARN

2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã.

3. Xác định chiều dài gen.

4. Số liên kết peptit được hình thành để tạo ra chuỗi pôlipeptit.

Hướng dẫn giải

1. Xác định bộ ba trên mARN = 248+2=250

2. Số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã =250 x 3 =750

3. Lgen = LmARN=750 x3,4 = 2550A⁰.

${}_{}$

4. Số liên kết peptit được hình thành để tạo ra chuỗi pôlipeptit = 248.