CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA AND, ARN, Protein  AND:
1. Thành phần cấu tạo ADN:
ADN được cấu tạo từ 5 nguyên tố hoá học là C, H, O, P, N. ADN là loại phân tử lớn (đại
phân tử), có cấu trúc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân là nuclêôtit. Mỗi nuclêôtit gồm:
– Đường đêôxiribôluzơ: C5H10O4 – Axit phôtphoric: H3PO4
- 1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, T, G, X). Trong đó A, G có kích thước lớn còn T, X có kích thước bé hơn.
2. Cấu trúc ADN:
ADN là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch pôlinuclêôtit xoắn đều quanh một trục theo
chiều từ trái sang phải (xoắn phải): 1 vòng xoắn có: – 10 cặp nuclêôtit. – Dài 34 Ăngstrôn
– Đường kính 20 Ăngstrôn.
– Liên kết trong 1 mạch đơn: nhờ liên kết hóa trị giữa axít phôtphôric của nuclêôtit với
đường C5 của nuclêôtit tiếp theo.
– Liên kết giữa 2 mạch đơn: nhờ mối liên kết ngang (liên kết hyđrô) giữa 1 cặp bazơ
nitríc đứng đôi diện theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng 2 liên kết hyđrô hay
ngược lại; G liên kết với X bằng 3 liên kết hyđrô hay ngược lại).
– Hệ quả của nguyên tắc bổ sung:
+ Nếu biết được trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong một mạch đơn này thì sẽ biết được
trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong mạch còn lại.
+ Trong phân tử ADN: tỉ số: A+T/ G+X là hằng số nhất định đặc trưng cho mỗi loài.
3. Tính chất của ADN
– ADN có tính đặc thù: ở mỗi loài, số lượng + thành phần + trình tự sắp xếp các nuclêôtit
trong phân tử ADN là nghiêm ngặt và đặc trưng cho loài.
– ADN có tính đa dạng: chỉ cần thay đổi cách sắp xếp của 4 loại nuclêôtit -> tạo ra các ADN khác nhau.
 Tính đa dạng + tính đặc thù của ADN là cơ sở cho tính đa dạng và tính đặc thù của mỗi loài sinh vật.
4. Chức năng của ADN
- Lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền về cấu trúc và toàn bộ các loại
prôtêin của cơ thể sinh vật, do đó quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật.
-> Thông tin di truyền: được chứa đựng trong ADN dưới hình thức mật mã (bằng sự mã
hóa bộ 3) cứ 3 nuclêôtit kế tiếp nhau trên 1 mạch đơn quy định 1 axít amin (aa) (= mã bộ
3) hay bộ 3 mã hóa = mã di truyền = đơn vị mã = 1 codon). Vậy trình tự sắp xếp các axít
amin trong phân tử prôtêin được quy định bởi trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong ADN.
Mỗi đoạn của phân tử ADN mang thông tin di truyền quy định cấu trúc của 1 loại prôtêin
được gọi là gen cấu trúc.
 ARN: là bản sao từ một đoạn của ADN (tương ứng với một gen), ngoài ra ở một
số virút ARN là vật chất di truyền.
1. Thành phần:
Cũng như ADN, ARN là đại phân tử sinh học được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn
phân là nuclêôtit. Mỗi đơn phân (nuclêôtit) được cấu tạo từ 3 thành phần sau:
–Đường ribôluzơ: C5H O 10
5 (còn ở ADN là đường đềôxi ribôluzơ C5H10O4).
–Axit photphoric: H3PO4.
–1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, U, G, X).
Các nuclêôtit chỉ khác nhau bởi thành phần bazơ nitơ, nên người ta đặt tên của nuclêôtit
theo tên bazơ nitơ mà nó mang.
2. Cấu trúc ARN:
ARN có cấu trúc mạch đơn:
– Các ribônuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa H3PO4 của
ribônuclêôtit này với đường C5H10O5 của ribônuclêôtit kế tiếp. Tạo nên một chuỗi pôli
nuclêôtit (kích thước của ARN ngắn hơn rất nhiều so với kích thước của ADN. – Có 3 loại ARN:
– ARN thông tin (mARN): sao chép đúng một đoạn mạch ADN theo nguyên tắc bổ sung
nhưng trong đó U thay cho T.
– ARN ribôxôm (rARN): là thành phần cấu tạo nên ribôxôm.jf –
(tARN): 1 mạch pôlinuclêôtit nhưng cuộn lại một ARN vận chuyển đầu
+ Ở một đầu của tARN có bộ ba đối mã, gồm 3 nuclêôtit đặc hiệu đối diện với aa mà nó vận chuyển.
+ Đầu đối diện có vị trí gắn aa đặc hiệu.
3. Chức năng ARN:
–ARN thông tin: truyền đạt thông tin di truyền từ ADN (gen cấu trúc) tới ribôxôm.
–ARN vận chuyển: vận chuyển aa tương ứng tới ribôxôm (nơi tổng hợp protein).
–ARN ribôxôm: thành phần cấu tạo nên ribôxôm.
Cấu trúc, chức năng của Protein
1. Cấu trúc của protein
Protein là đại phân tử hữu cơ có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các axit
amin. Protein có thể có tối đa 4 bậc cấu trúc khác nhau:
a. Cấu trúc bậc một: đặc trưng bởi trình tự sắp xếp các axit amin trong chuỗi polipeptit.
b. Cấu trúc bậc hai: là cấu hình của mạch polipeptit trong không gian được giữ vững
nhờ các liên kết hiđro giữa các amin ở gần nhau.
c. Cấu trúc bậc ba: là hình dạng của phân tử protein trong không gian ba chiều do cấu
trúc xoắn bậc hai cuộn xếp theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại protein tạo thành khối hình cầu.
d. Cấu trúc bậc bốn: là sự kết hợp của hai hay nhiều chuỗi polipeptit với nhau trong không gian ba chiều.
2. Chức năng của protein
- Cấu tạo nên tế bào và cơ thể. - Dự trữ các axit amin. - Vận chuyển các chất. - Bảo vệ cơ thể. - Thu nhận thông tin.
- Xúc tác cho các phản ứng hoá sinh. Nhân đôi ADN
1. Khái niệm nhân đôi ADN
Nhân đôi ADN là quá trình tạo ra hai phân tử ADN con có cấu trúc giống hệt phân tử ADN mẹ ban đầu.
Quá trình tái bản ADN hay còn gọi là quá trình nhân đôi ADN được điễn ra trong nhân tế
bào, ở pha S của kỳ trung gian, quá trình này tạo ra 2 crômatit trong mỗi nhiễm sắc thể để
chuẩn bị phân chia tế bào. Quá trình nhân đôi ADN được thực hiện theo các nguyên tăc:
- Nguyên tắc bổ sung: A – T, G – X.
- Nguyên tắc bán bảo toàn: trong mỗi phân tử ADN con thì một mạch là mới tổng hợp
còn mạch kia là của ADN mẹ.
- Nguyên tắc nửa gián đoạn: một mạch được tổng hợp liên tục, còn mạch kia bị tổng hợp
từng đoạn một sau đó các đoạn mới được nối vào nhau.
Vai trò: giúp cho thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác được truyền đạt nguyên vẹn.
2. Thành phần tham gia
ADN khuôn (ADN mẹ) Các nu tự do A, T, G, X Năng lượng: ATP Hệ enzim:
Enzim Helicase: cắt liên kết giữa các nu
3. Diễn biến quá trình nhân đôi ADN
Một trong những lý thuyết quá trình nhân đôi ADN trọng tâm nhất đó chính là diễn biến
của quá trình nhân đôi. Quá trình nhân đôi AND diễn ra theo 3 bước như sau:
Bước 1: Phân tử ADN mẹ tháo xoắn: Enzim tháo xoắn có 2 loại là gyraza và hêlicaza.
Gyraza hay còn gọi là topoisomeraza có chức năng làm duỗi thẳng phân tử ADN (chuyển
ADN từ cấu trúc mạch xoắn thành ADN có cấu trúc mạch thẳng).
Hêlicaza là enzim làm đứt các liên kiết hiđrô và tách 2 mạch của phân tử ADN.
Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN mẹ tách nhau dần tạo nên chạc
chữ Y và để lộ ra 2 mạch khuôn, trong đó một mạch có đâu 3’, còn mạch kia có đầu 5’.
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới
Enzim ADN pôlimêraza xúc tác hình thành mạch đơn mới theo chiều 5’ – 3’ (ngược chiều
với mạch làm khuôn). Các nuclêôtit của môi trường nội bào liên kết với nuclêôtit của
mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A - T, G - X).
+ Trên mạch khuôn 3’ – 5’, mạch mới được tổng hợp liên tục.
+ Trên mạch khuôn 5’ – 3’, mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn (đoạn Okazaki). Trong đó:
- Mạch mới được tổng hợp liên tục theo chiều 5’ đến 3’ cùng chiều trượt enzim tháo xoắn.
- Mạch mới được tổng hợp không liên tục theo chiều 5’ đến 3’ ngược chiều trượt enzim tháo xoắn.
Sau đó các đoạn Okazaki được nối lại với nhau nhờ enzim nối ligaza.
Bước 3: Hình thành ADN con:
Mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn (một mạch được tổng hợp và một mạch cũ
của phân tử ban đầu) đóng xoắn lại với nhau tạo thành hai phân tử ADN con.
Kết thúc quá trình nhân đôi: Hai phân tử ADN con được tạo thành có cấu trúc giống hệt
nhau và giống ADN mẹ ban đầu.
Chú ý: Mỗi đơn vị tái bản gồm có hai chạc chữ Y phát sinh từ một điểm khởi đầu và
được nhân đôi theo hai hướng. Trong một đơn vị tái bản số đoạn mồi cung cấp cho quá
trình nhân đôi bằng số đoạn okazaki + 2. PHIÊN MÃ 1. Khái niệm
- Sự truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch
đơn được gọi là quá trình phiên mã, hay còn gọi là sự tổng hợp ARN.
- Ở sinh vật nhân thực, quá trình tổng hợp ARN diễn ra chủ yếu trong nhân tế bào,
vào kì trung gian, giữa 2 lần phân bào, khi NST đang ở trạng thái dãn xoắn.
- Ở sinh vật nhân sơ, do không có màng nhân nên phiên mã xảy ra ở tế bào chất.
- Phiên mã tạo ra nhiều loại ARN khác nhau: mARN, tARN, rARN và cả các ARN kích thước nhỏ.
2. Cơ chế phiên mã và dịch mã 2.1. Thành phần tham gia - ADN khuôn
- Ribo nu tự do: A,U,G,X - Enzim ARN polimeraza 2.2. Diễn biến
Quá trình phiên mã gồm 3 giai đoạn: khởi đầu, kéo dài và kết thúc  Bước 1: khởi đầu
- Ban đầu, ADN được cuộn xoắn và liên kết với protein. Khi có tín hiệu phiên mã,
đoạn ADN đó dãn xoắn làm lộ ra vùng điều hòa.
- ARN polimeraza nhận biết mạch gốc và bám vào, trượt dọc ADN theo chiều 3’-5’.
Điểm khởi đầu phiên mã dược nhận biết nhờ yếu tố sigma.
 Bước 2: kéo dài chuỗi
- Khi ARN bắt đầu được tổng hợp, yếu tố sigma tách ra khỏi phức hệ phiên mã
- Enzim ARN polimeraza tượt dọc theo mạch khuôn ADN và trong quá trình đó, các
nucleotit trong môi trường lần lượt liên kết với các nu trên ADN theo nguyên tắc bổ sung
- ATP được sử dụng để cung cấp nguyên liệu giúp các nu mới liên kết với nhau
bằng liên kết photphodieste, hình thành một chuỗi poliribonucleotit liên tục có chiều 5’-3’
- Các đoạn mà ARN polimeraza đã đi qua lập tức được đóng xoắn lại trở về ADN dạng kép như ban đầu.  Bước 3: kết thúc
- Khi nhận biết được tín hiệu kết thúc phiên mã, ARN polimeraza giải phóng khỏi
ADN và liên kết trở lại với yếu tố sigma để tái sử dụng trong các lần phiên mã tiếp theo
- Hai mạch của gen liên kết trở lại với nhau
 Kết quả: mỗi lần phiên mã tạo ra 1 phân tử ARN (mARN, tARN, rARN) sẽ tham
gia vào quá trình dịch mã tiếp theo.
- Diễn biến quá trình phiên mã về cơ bản là giống nhau giữa sinh vật nhân sơ và
sinh vật nhân thực, nhưng giữa chúng cũng có một số điểm khác biệt như:
+ Sinh vật nhân sơ chỉ có 1 loại ARN polimeraza, sinh vật nhân thực có nhiều loại ARN polimeraza
+ Sinh vật nhân sơ, mARN sau khi phiên mã được sử dụng để dịch mã luôn,
phiên mã và dịch mã diễn ra đồng thời ở tế bào chất, sinh vật nhân thực, phân tử
mARN sơ khai mới tạo ra cần trải qua quá trình biến đổi mARN (gắn mũ m7G,
đuôi polyA, cắt intron nối exon) mới trở thành mARN trưởng thành ra ngoài tế
bào chất và tiến hành phiên mã. DỊCH MÃ 1. Khái niệm
- Mã di truyền chứa trong mARN được chuyển thành trình tự các axit amin trong
chuỗi polipeptit của protein được gọi là quá trình dịch mã, hay còn gọi là sự tổng hợp protein.
- Dịch mã là quá trình tiếp theo của phiên mã. 2. Cơ chế 2.1. Thành phần tham gia - mARN, tARN, riboxom
- Các axit amin tự do
- Enzim aminoacyl tARN synthetase gắn amino acid với tARN tương ứng. 2.2. Diễn biến
Dịch mã gồm 3 giai đoạn tương tự phiên mã là khởi đầu, kéo dài và kết thúc. Bước 1: khởi đầu
- Tiểu đơn vị nhỏ của ribosome gắn vào mARN và trượt dọc tìm bộ ba mở đầu 5’ –
AUG 3’. tARN mang a.amin Met (sinh vật nhân thực) hoặc fMet (ở sinh vật nhân
sơ) đến khớp với bộ ba mở đầu theo nguyên tắc bổ sung.
- Sau đó, tiểu đơn vị lớn liên kết với phức hệ hình thành ribosome hoàn chỉnh. Lúc
này tARN-Met đang ở vị trí P của ribosome.
- Trình tự các nu trên mARN được mã hóa thành trình tự các nu trên chuỗi
polipeptit theo bảng mã di truyền sau: Bước 2: kéo dài chuỗi
- tARN mang a.amin tiếp theo vào vị trí A của ribosome khớp bổ sung đối mã với
codon tiếp theo trên mARN. Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa a.amin
mở đầu và a.amin thứ hai.
- Ribosome dịch chuyển đi một bộ ba trên mARN, tARN đã mất đi a.amin mở đầu
dịch sang vị trí E và rời khỏi ribosome.
- Sự dịch chuyển ribosome tiếp tục diễn ra và làm kéo dài chuỗi polipeptit. Bước 3: kết thúc
- Khi ribosome di chuyển đến 1 trong 3 codon kết thúc (5’ UAG 3’; 5’ UGA 3’; 5’
UAA 3’) không mã hóa a.amin mà chỉ mang tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại).
- 2 tiểu phần của ribosome tách ra khỏi phức hệ, a.amin mở đầu được cắt bỏ hình
thành cấu trúc chuỗi polipeptit bậc 1, hoàn tất quá trình dịch mã.
- Poliribosome: nhiều ribosome cùng dịch mã cùng lúc trên 1 phân tử mARN làm
tăng hiệu suất tổng hợp protein gọi là poliribosome.