ARN

AXIT RIBONUCLEIC - ARN

I. Axit RiboNucleic (ARN)

1. Cấu trúc của ARN

Cấu trúc hóa học

- ARN là một đại phân tử hữu cơ (nhỏ hơn ADN), có cấu trúc theo nguyên tắc đa phân. Mỗi đơn phân là 1 ribonuclêôtit.

* Mỗi ribonucleotit gồm 3 thành phần:

  • 1 phân tử đường 5C (ribôzơ - C5H10O5)
  • 1 nhóm photphat PO43- (H3PO4)
  • 1 trong 4 loại bazơ nitơ là Adenin (A), Uraxin (U), Guanin (G) và Xitozin (X).

 

=> Các ribonu giống nhau thành phần đường và nhóm PO43-, nhưng khác bazonito. Tên ribonu được gọi theo tên bazonito (A, U, G, X.)

- Các ribonucleotit liên kết với nhau theo 1 chiều xác định tạo nên chuỗi polyribonucleotit. Đại đa số các phân tử ARN chỉ được cấu tạo từ 1 chuỗi polyribonucleotit. Trong chuỗi đó, có các đoạn có thể bắt cặp bổ sung với nhau bằng liên kết H giữa các bazơ nitơ của các ribonucleotit  theo nguyên tắc bổ sung (A=U, G≡X) tạo nên các đoạn xoắn kép cục bộ. 

Cấu trúc không gian

  • Các ribonu liên kết nhau bằng liên kết hóa trị giữa nhóm OH(C3) với nhóm PO43-(C5) của nu kế tiếp.
  • Chiều dài và kích thước của ARN nhỏ so với ADN.
  • Chiều của ARN: 5’ – 3’.
  • Phân tử ARN chỉ có 1 mạch đơn.

2. Phân loại ARN

Có 3 loại ARN: 

  • mARN (ARN thông tin)
  • tARN (ARN vận chuyển)
  • rARN (ARN riboxom)

mARN:

- Cấu trúc dạng sợi đơn, thẳng, có các trình tự ribonucleotit đặc biệt để riboxom có thể nhận biết ra chiều của thông tin di truyền trên mARN để tiến hành dịch mã.

- Độ dài của mARN thay đổi tùy theo độ dài của gen mà chúng được phiên mã.

- Mạch đơn mARN không có liên kết hidro nên kém bền vững, thời gian tồn tại ngắn.

- mARN chiếm 2 - 5%

- Chức năng: Vai trò trung gian chuyển thông tin di truyền từ ADN → riboxom qua quá trình giải mã (tổng hợp protein).

ADN → mARN → protein → tính trạng

tARN:

- Có dạng cấu trúc xoắn 3 thùy tròn, một số đoạn có cấu trúc mạch kép giúp liên kết với mARN và riboxom để dịch mã.

- Một đầu của tARN mang bộ ba đối mã, đầu còn lại mang acid amin.

- Các ribonu liên kết với nhau theo NTBS bằng các liên kết H nhưng số lượng ít, thời gian tồn tại lâu hơn mARN.

- tARN chiếm từ 15 - 18%.

- Chức năng: Vận chuyển acid amin để tham gia quá trình tổng hợp protein.

rARN:

- Cấu tạo xoắn giống tARN. Nhiều vùng tự kết đôi bổ sung với nhau tạo nên các vùng xoắn kép cục bộ.

- Số liên kết H chiếm 70%, lại kết hợp với protein tạo thành riboxom nên thời gian tồn tại lâu (vài thế hệ tế bào).

- Chiếm 80%.

- Chức năng: cấu tạo riboxom.

=> Các phân tử ARN thực chất là những phiên bản được đúc trên 1 mạch khuôn của gen trên phân tử ADN nhờ quá trình sao mã. Sau khi thực hiện xong chức năng của mình, các phân tử ARN thường bị các enzim của tế bào phân hủy thành các đơn phân ribonucleotit.

3. Chức năng của ARN

- ARN là vật chất mang thông tin di truyền (ở một số loại virut).

- ARN có chức năng trong quá trình dịch mã để tạo nên các protein đặc thù:

  • mARN là khuôn chứa mã di truyền của gen.
  • rARN tạo nên riboxom, là nơi tổng hợp protein.
  • tARN có chức năng vận chuyển các axit amin để lắp ráp thành chuỗi polypeptit đúng với mã trong khuôn mARN.

- Có 1 loại ARN có chức năng xúc tác sinh học như 1 enzym, đó là ribozim.

II. Mối liên hệ giữa ADN và ARN

1. Giống nhau

- Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Mỗi đơn phân đều gồm 3 thành phần mà quan trọng nhất là bazơ nitơ. Có 3 loại bazơ nitơ giống nhau là A, G, X.

- Các đơn phân đều được liên kết với nhau bằng liên kết hóa trị (liên kết phosphodieste)

- Đều có cấu trúc xoắn, những đoạn xoắn do các bazơ nitơ ở mạch đơn bắt cặp bổ sung với nhau nhờ liên kết hidro.

- Được đặc trưng bới số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của các đơn phân.

2. Khác nhau

 

ADN

ARN

Cấu trúc

- Đại phân tử, có khối lượng và kích thước rất lớn.

- Đơn phân được cấu tạo từ 4 loại nucleotid. Có đường deoxiribozơ.

- Có bazơ Timin

- Cấu trúc mạch kép nên có liên kết Hydro giữa các đơn phân theo từng cặp hai chuỗi xoắn theo chiều từ trái sang phải.

 

- Chuỗi polinucleotit được hình thành nhờ liên kết hóa trị giữa đường deoxyribose của nucleotid này với phân tử axit phosphoric của nucleotid kế tiếp

- Cấu trúc đa phân có kích thước và khối lượng nhỏ.

- Đơn phân là các ribonucleotid. Có đường ribozơ.

- Có bazơ Uraxin.

- Cấu trúc mạch đơn, không có liên kết hydro trong phân tử (trừ một số vùng có cấu trúc đặc biệt có liên kết hydro như cấu trúc kẹp tóc, hay trong cấu tạo của tARN)

- Chuỗi poliribonuleotid được hình thành nhờ liên kết hóa trị giữa đường ribose của ribonucleotid này với phân tử axit phosphoric của ribonucleotid kế tiếp

Chức năng

- ADN: lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền

- ARN thực hiện chức năng dịch mã.

* mARN làm khuôn cho sự tổng hợp protein

* rARN liên kết với protein tạo thành các tiểu phần ribosome tham gia vào quá trình dịch mã.

* tARN vận chuyển axit amin tới nơi tổng hợp protein

III. Công thức và bài tập

1. Các công thức cấu trúc ARN

- Tính số Ribô Nu trong phân tử ARN (rN): rN  = rA + rU  + rG + rX\(\frac{N}{2}\)

Lưu ý: Tỉ lệ % của RibôNu của ARN: %rA + %rG + %rU + %rX = 100%

- Tính khối lượng phân tử ARN (M): MARN  = rN*300đvC

- Tính chiều dài của phân tử  ADN (L): LADN = LARN  = rN *3,4Å = \(\frac{N}{2}\)*3,4 Å  

- Số liên kết hóa trị Đ – P của ARN: 

  • Số liên kết hóa trị giữa các RibôNu: HTARN = rN – 1
  • Số liên kết hóa trị của cả phân tử ARN: HTARN = rN – 1 + rN = 2rN -1

Ví dụ 1: Một phân tử ARN có số liên kết hóa trị Đ – P là 2999. Bốn loại A, U, G, X lần lượt phân chia theo tỉ lệ 1 : 2 : 3 : 4.

a) Xác định chiều dài của phân tử ARN.

b) Xác định số lượng và tỉ lệ % từng loại nu trên phân tử ARN đó.

Giải:

Số Lk hóa trị Đ – P: 2rN – 1 = 2999 ⇒ rN = 1500

a) ℓ = rN × 3,4Å = 1500 × 3,4 = 5100Å

b) Ta có: A : U : G : X = 1 : 2 : 3 : 4. Suy ra:

  • A = 1/10*rN = 150
  • U = 2/10*rN = 300
  • G = 3/10*rN = 450
  • X = 4/10*rN = 600

2. Công thức liên hệ giữa gen (ADN) và ARN

Gọi N là tổng số nu của gen tổng hợp ARN.
\(\Rightarrow rN = \frac{N}{2}\)
Theo nguyên tắc bổ sung:

  • rA = Tgốc
  • rU = Agốc
  • rG = Xgốc
  • rX = Ggốc

Mối quan hệ giữa số lượng và tỉ lệ % giữa AND và ARN

- Số lượng: 

  • A = T =  rA  + rU
  • G = X  = rR  + rX

- Tỉ lệ % :

  • %A  = %T = \(\frac{\%rA+\%rU}{2}\)
  • %G  = %X = \(\frac{\%rG+\%rX}{2}\)

Ví dụ 2: Một phân tử mARN dài 5100Å được tách ra từ vi khuẩn Ecoli, có tỉ lệ các loại ribonu A, U, G, X lần lượt là 20%, 25%, 40%, 15%.

a) Tính số lượng từng loại ribonu của mARN nói trên.

b) Tính số nu từng loại trên mạch gốc của gen tổng hợp mARN đó.

Giải:

ℓARN = 5100Å ⇒ rN = 5100/3,4 = 1500 nu

a) Số lượng từng loại ribonu

  • rA = 20%*1500 = 300
  • rU = 25%*1500 = 375
  • rG = 40%*1500 = 600
  • rX = 15%*1500 = 225

b) Theo NTBS ta có:

  • Agốc = rU = 375
  • Tgốc = rA = 300
  • Ggốc = rX = 225
  • Xgốc = rG = 600

Hỏi đáp

Hỏi đáp, trao đổi bài Gửi câu hỏi cho chủ đề này
Luyện trắc nghiệm Trao đổi bài

Tài trợ


Tính năng này đang được xây dựng...