KIẾN THỨC CƠ BẢN SINH 12 THEO CHƯƠNG TRÌNH 2018
1
CHƯƠNG 1. DI TRUYỀN PHÂN TỬ
BÀI 1. DNA VÀ CƠ CHẾ TÁI BẢN DNA
A.
KIẾN THỨC CƠ BẢN VÀ CHUYÊN SÂU
I.
CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA DNA
Cấu
tạo
Chức
năng
Cấu trúc theo nguyên tắc đa phân,
gồm 4 loại đơn phân làcác nucleotide A,
T, G và C.
- Mỗi nuclêôtide được cấu trúc bởi 3
thành phần:
+ 1 phân tử đường deoxiribozo
(C5H10O4)
+ 1 nhóm photphat (H3PO4)
+ 1 bazo nito (có 4 loại bazo nito là
adenin hoặc timin, hoặc guanin, hoặc
citozin).
“Mã hoá” đủ mọi thông tin di truyền
về cấu trúc và chức năng của tế bào.
Cấu trúc kiểu chuỗi xoắn kép bền
vững.
Mỗi phân tử ADN gồm 2 chuỗi
polinucleotide ngược chiều và xoắn đều
quanh 1 trục, các nucleotide trên hai
mạch liên kết với nhau bằng liên kết
hidrogen theo nguyên tắc bổ sung (A liên
kết với T bằng 2 liên kết hidrogen, G
liên kết với C bằng
3 liên kết
hidrogen) giống cầu thang xoắn: Các
Đảm bảo thông tin di truyền được bảo
quản, ít bị hư hỏng.
KIẾN THỨC CƠ BẢN SINH 12 THEO CHƯƠNG TRÌNH 2018
2
bậc thang là các cặp bazo nito, tay thang
là các phân tử đường và nhóm photphat
xen kẽ.
Đường kính chuỗi xoắn kép là 2nm,
mỗi vòng xoắn gồm 10 cặp nucleotide
và dài 3,4nm (1nm = 10Å).
Các nucleotide giữa 2 mạch liên kết
với nhau theo nguyên tắc bổ sung.
Thông tin trong DNA có thể được
truyền đạt tới mRNA qua quá trình phiên
mã và từ mRNA được dịch mã tạo ra
protein.
Các nucleotide giữa 2 mạch liên kết
với nhau bằng liên kết hydrogen.
Đây là loại liên kết yếu, dễ bị đứt gãy
làm cho 2 mạch tách nhau ra tạo điều kiện
cho DNA thực hiện chức năng di truyền.
Tuy nhiên, trong DNA số lượng liên
kết hydrogen khá lớn đảm bảo cho phân
tử DNA có cấu trúc bềnvững tương đối.
KIẾN THỨC CƠ BẢN SINH 12 THEO CHƯƠNG TRÌNH 2018
3
Các nucleotide trong một mạch DNA
liên kết nhau bằng liên kết
phosphodiester ( liên kết cộng hoá trị):
Các nucleotit liên kết với nhau bằng liên
kết cộng hoá trị (liên kết photphodieste)
giữa axit photphoric của nucleotit này
với đường của nucleotit tiếp theo tạo nên
chuỗi polinucleotide.
Đây là loại liên kết hoá trị có tính bền
vững đảm bảo cho phân tử DNA có cấu
trúc ổn định, ít sai hỏng.
Phân tử DNA được đặc trưng bởi số
lượng, thành phần và trình tự sắp xếp
các nucleotide trong chuỗi
polinucleotit. Thể hiện:
Đặc trưng về cấu trúc: số lượng,
thành phần và trật tự sắp xếp của các
nuclêôtide trên DNA.
Đặc trưng về tỉ lệ A T . Ở cùng
G X
Tính đa dạng của DNA là cơ sở cho sự
đa dạng của sinh giới.
Tính đa dạng và đặc thù của DNA là
cơ sở cho quá trình tiến hóa.
Tính đa dạng và đặc thù của DNA có
ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn: tiến
hoá, chọn giống….
Tính đặc thù của DNA là cơ sở cho
KIẾN THỨC CƠ BẢN SINH 12 THEO CHƯƠNG TRÌNH 2018
4
một loài, tỉ lệ A T là ổn định và
G X
giống nhau ở tất cả các cá thể.
Đặc trưng về hàm lượng: Hàm lượng
DNA ở trong nhân tế bào của mỗi loài
có tính đặc trưng cho loài. Ví dụ ở loài
người, hàm lượng DNA ở trong nhân
của tế bào sinh dưỡng là 6,6pg.
tính đặc thù của loài.
II.
TÁI BẢN DNA ( TỰ NHÂN ĐÔI, TỰ SAO)
Có hai cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử:
-
Cơ chế truyền đạt thông tin di truyền trên DNA từ tế bào mẹ sang tế bào con thông
qua cơ chế nhân đôi DNA và phân bào.
-
Cơ chế truyền đạt thông tin di truyền từ trong nhân ra tế bào chất thông qua cơ chế
phiên mã và dịch mã.
*
Khái niệm: Nhân đôi DNA là quá trình từ một phân tử DNA mẹ tạo ra hai phân
tử DNA con hoàn toàn giống nhau và giống với DNA mẹ ban đầu.
*
Cơ chế: Quá trình nhân đôi DNA ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực đều
dựa trên nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn.
Quá trình nhân đôi DNA ở E.coli gồm có 3 buớc:
1.
Khởi đầu sao chép
Nhờ các enzyme tháo xoắn liên kết với Ori, 2 mạch đơn của phân tử DNA tách rời
nhau dần tạo nên chạc sao chép hình chữ Y và để lộ ra 2 mạch khuôn.
Enzyme tháo xoắn có 2 loại là gyrase và helicase.
-
Gyrase (hay còn gọi là topoisomerase) có chức năng làm duỗi thẳng phân tử DNA
(chuyển DNA từ cấu trúc xoắn kép thành cấu trúc mạch thẳng).
-
Helicase là enzyme làm đứt các liên kết hiđrô và tách 2 mạch của phân tử DNA.
Enzyme RNA polymerase tổng hợp nên đoạn RNA mồi cung cấp đầu 3’–OH cho
enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới.
KIẾN THỨC CƠ BẢN SINH 12 THEO CHƯƠNG TRÌNH 2018
5
2.
Tổng hợp mạch DNA mới
–
Enzyme DNA polymerase gắn nucleotide vào đầu 3’ của đoạn RNA mồi theo
nguyên tắc bổ sung: A – T, G – C với mạch khuôn.
–
Enzyme DNA polymerase tổng hợp các mạch mới theo cùng một chiều 5’→ 3’ dẫn
đến mạch gốc 3’→ 5’ sẽ tổng hợp mạch mới liên tục. Mạch mới còn lại được tổng hợp
theo từng đoạn ngắn gọi là Okazaki. Sau đó, đoạn mồi được loại bỏ và tổng hợp đoạn
DNA thay thế.
–Enzyme ligase sẽ gắn các đoạn Okazaki lại với nhau tạo thành mạch mới hoàn chỉnh.
Kết quả: Từ một phân tử DNA mẹ tạo ra hai phân tử mới giống nhau và giống với
DNA mẹ, mỗi phân tử có một mạch cũ và một mạch mới được tổng hợp (nguyên tắc bán
bảo toàn).
*
Lưu
ý:
DNA được tái bản theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn.
Ở mỗi chạc tái bản, một mạch được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp
gián đoạn.
Ở sinh vật nhân sơ, mỗi phân tử DNA chỉ có một điểm khởi đầu sao chép duy nhất,
trong khi DNA ở sinh vật nhân thực có nhiều điểm khởi đầu sao chép nên quá trình tái
bản xảy ra đồng thời tại nhiều vùng trên một phân tử DNA.
Sinh vật nhân thực có nhiều loại DNA polymerase hơn so với sinh vật nhân sơ.
- Cần chú ý rằng enzym DNA có một số đặc tính đặc biệt dẫn đến những đặc điểm đặc
biệt của quá trình nhân đôi DNA:
Sơ đồ khái quát quá trình tái bản DNA
Cấu trúc Đơn vị tái bản