I. CHỨC NĂNG CỦA DNA VÀ CƠ CHẾ TÁI BẢN DNA
1. Chức năng của DNA.
- DNA gồm 2 mạch polynucleotide song song và ngược chiều nhau (3'→5', 5' →3') và xoắn lại với nhau theo chiều từ trái qua phải tạo thành một chuỗi xoắn kép.
- DNA cấu tạo đa phân gồm 4 loại nucleotide là Adenine (A),
Thymine (T), Guanine (G) và Cytosine (C).
- Các nucleotide trên mạch DNA liền kết với nhau nhờ liền kết
phosphodiester bền vững đảm bảo
cho thông tin di truyền được lưu giữ và bảo quản trong cấu trúc phân tử DNA.
- Các base trên hai mạch DNA kết cặp đặc hiệu với nhau nhờ
liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A - T và G - C).
- DNA
có cấu trúc bền vững xong cũng rất linh hoạt trong cơ chế tự nhân đôi (tái bản).
- Nhờ cơ chế tự nhân đôi trong quá trình phân bào, thông
tin di truyền trên DNA được truyền đạt qua các thế hệ tế bào và thế hệ cơ thể.
2. Tái Bản DNA (Tự nhân đôi).
+ Tháo xoắn phân tử DNA: Một số enzyme và protein nhận biết vị trí khởi đầu tái bản, tháo xoắn và tách hai mạch DNA tạo nên cấu trúc có dạng hình chữ Y.
+ Tổng hợp mạch DNA: Enzyme DNA polymerase có vai trò tổng
hợp mạch DNA mới chiều 5' → 3' (mạch bổ sung) dựa trên mạch khuôn của DNA mẹ theo nguyên tắc bổ sung. Trong hai mạch
DNA mới tổng hợp, có một mạch được tổng hợp liên tục (sợi dẫn đầu) và một mạch
tổng hợp gián đoạn từng đoạn ngắn Okazaki (sợi theo sau). Các đoạn Okazaki được nối với
nhau thành mạch DNA hoàn chỉnh nhờ enzyme ligase. Enzyme DNA
polymerase bổ sung nucleotide tự do vào đầu 3' của đoạn RNA mồi do enzyme RNA tổng
hợp.
+ Tạo thành phân tử DNA: Trong mỗi phân tử DNA được tạo
thành có một mạch DNA mới được tổng hợp và một mạch DNA của phân từ DNA mẹ
(nguyên tắc bán bảo toàn)
- Nguyên tắc tái bản DNA:
Bổ sung và bán bảo toàn
→ Như
vậy, tái bản DNA là một quá trình tự sao thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang
tế bào con hay từ thế hệ này sang thế hệ sau.
II. GEN, CÁC LOẠI RNA VÀ QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ
1. Gene và cấu trúc của Gene.
a. Khái niệm Gene.
- Gene là đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản của di truyền, các
gene được phân bố theo chiều dài phân tử DNA.
b. Cấu trúc và các loại
Gene.
- Vùng mã hóa: chứa
trình tự nucleotide mã hoá chuỗi polypeptide hoặc RNA. Phần lớn gene của sinh vật
nhân thực và vi khuẩn cổ có vùng mã hoá không liên tục (đoạn
DNA được dịch mã) và các đoạn intron (đoạn DNA không được dịch mã) nên được gọi là gene phân mảnh. Gene của sinh vật nhân sơ có vùng mã hoa liên tục, nghĩa là chỉ có đoạn exon nền gọi là gene không phản
mảnh.
- Vùng kết thúc: mang tín hiệu kết thúc phiên mã.
→ Căn
cứ vào chức năng,
gene được chia thành: gene cấu trúc (mang thông tin mã hoá chuỗi polypeptide
tham gia cấu trúc hoặc chức năng của tế bào); gene điều hòa (mang thông tin mã
hóa sản phẩm kiểm soát hoạt động của gene khác).
2. Các loại RNA.
- RNA gồm 3 loại phổ biến:
mRNA, tRNA, rRNA
+ RNA thông tin (mRNA): là một chuỗi polynucleotide dạng mạch
thẳng gồm hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân. Trên mRNA có các codon (GUC, AUC, AGU) quy định các amino acid trong chuỗi polypeptide. mRNA
được sử dụng làm khuôn cho cơ chế dịch mã tổng hợp protein.
- RNA vận chuyễn (tRNA): là một chuỗi polynucleotide cấu
trúc từ 70 đến 90 đơn phân. Trong phân tử tRNA có một số đoạn các nucleotide
liên kết hydrogen với nhau. Mỗi tRNA có một bộ ba đối mã (anticodon) bổ sung với
codon trên mRNA theo nguyên tắc bổ sung.
+ RNA ribosome (rRNA): là một chuỗi polynucleotide có hàng
chục nghìn nucleotide. Trên rRNA có nhiều vùng xoắn cục bộ, do các nucleotide
trong phân tử liên kết hydrogen với nhau.
- rRNA và protein là thành phần cấu tạo nên ribosome (nơi tổng
hợp protein).
3. Phiên mã và phiên mã ngược.
a. Phiên mã
- Là quá trình tổng hợp phân tử RNA dựa trên mạch khuôn của
gene.
Chia thành ba giai đoạn:
+ Khởi đầu phiên mã: Enzyme
RNA polymerase nhận ra và liên kết với vùng điều hoa làm cho 2 mạch của gene
tách nhau để lộ mạch khuôn và bắt đầu tổng hợp mRNA.
- Kéo dài mạch RNA: Enzyme RNA polymerase trượt dọc trên mạch khuôn của gene
có chiếu 3' → 5; lắp các nucleotide tự do thành chuỗi polynucleotide chiều 5' →> 3' theo
nguyên tắc bổ sung.
- Kết thúc phiên mã: Enzyme
RNA polymerase di chuyển đến cuối gene, gặp bộ ba kết thúc, quá trình phiên mã
dừng lại; enzyme RNA polymerase và phân từ mRNA đã hoàn thành rời khỏi DNA.
b. Phiên mã ngược
- Phiên mã ngược diễn ra khi virus có lõi RNA (virus HIV)
xâm nhập vào tế bào. Trong tế bào, RNA của virus phiên ngược để tạo DNA trước
khi chèn vào DNA của vật chủ.
- Enzyme phiên mã ngược là công cụ dùng trong kĩ thuật tạo
dòng DNA tái tổ hợp (kĩ thuật thiết lập ngân hàng gene).
III. MÃ DI TRUYỀN VÀ DỊCH MÃ
1. Mã di truyền.
- Bộ ba nucleotide trên mạch khuôn của gene được gọi là bộ
ba mã gốc; bộ ba trên phần tử mRNA là bộ ba mã sao (codon); bộ
ba trên phân tử tRNA gọi là bộ ba đối mã (anticodon).
- Có 64 mã bộ ba. Gồm:
+ Bộ
ba AUG vừa mã hoá amino acid methionine ở sinh vật nhân thực (ở sinh vật nhân
sơ là formylmethionine), vừa là tin hiệu bắt đầu dịch mã.
+ Có 3 bộ ba UAA, UAG, UGA không mã hóa cho bất kì amino acid
nào, được gọi là bộ ba kết thúc (là tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã).
- Đặc điểm:
+ Mã
di truyền được đọc liên tục từ một điểm xác định từng bộ ba nucleotide mà không gối lên nhau.
+ Mã
di truyền có tính phố biến: các loài sinh vật đều sử dụng chung một bộ mã di truyến,
trừ một vài ngoại lệ.
+ Mã
di truyền có tính đặc hiệu, nghĩa là một bộ ba chỉ mã hóá cho một amino acid.
+ Mã
di truyền có tính thoái hóá, nghĩa là có nhiều bộ ba khác nhau có thể cùng mã
hóa cho một amino acid, trừ bộ ba AUG và UGG.
2. Dịch mã.
- Dịch
mã - cơ chế tổng hợp polypeptide: Dịch mã là quá trình các mã di truyền trên phân tử mRNA
được dịch thành trình tự các amino acid trong chuỗi polypeptide.
Quá trình này có thể được chia thành hai giai đoạn:
(1) Hoạt hoá amino acid
(2) Dịch mã tổng hợp chuỗi polipeptit
- Khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide: Tiểu đơn vị nhỏ của ribosome gắn với mRNA tại
vị trí nhận biết đặc hiệu. tRNA
mang aa mở đầu tới Ri đối mã của nó khớp với mã mở đầu trên mRNA theo NTBS.
- Kéo dài chuỗi polipeptit: tRNA mang aa1 tới Ri, đối mã của nó khớp với mã thứ nhất
/mRNA theo NTBS, liên kết peptit được hình thành giưa aa mđ và aa1. Ri dịch
chuyển 1 bộ ba/mRNA, tRNA- aa mđ đi ra ngoài. Lập tức, tRNA mang aa2 tới Ri, đối
mã của nó khớp với mã thứ 2/mRNA theo NTBS. Cứ tiếp tục với các bộ ba tiếp
theo.
- Kết thúc : Khi Ri tiếp xúc với 1 trong 3 bộ ba kết thúc thì Quá
trình dịch mã dừng lại.
IV. SƠ ĐỒ CƠ CHẾ TRUYỀN THÔNG TIN DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ
- Thông tin di truyền trên DNA được truyền đạt từ thế hệ tế
bào mẹ sang tế bào con hay từ thế hệ này sang thế hệ sau là nhờ cơ chế tái bản
DNA.
- Thông tin di truyền mã hoá trong DNA được phiên mã chính
xác sang phân tử
mRNA dưới dạng các codon và các codon được tRNA giải mã thành các amino acid
trong chuỗi polypeptide quy định đặc điểm sinh vật là nhờ cơ chế phiên mã và dịch
mã.
Zalo 
Messenger 
Youtube