Bài 37. Nucleic acid và ứng dụng

- Nucleic acid là một trong những đại phân tử sinh học chứa thông tin di truyền có trong tất cả các sinh vật, được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nucleotide.

- Có hai loại nucleic acid là deoxyribonucleic acid (DNA) và ribonucleic acid (RNA).

1. DEOXYRIBONUCLEIC ACID (DNA)

Cấu trúc 

+ Các nucleotide giữa hai mạch liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng hai liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng ba liên kết hydrogen) → Trong mỗi phân tử DNA, số nucleotide loại A bằng T, G bằng C.

+ DNA xoắn có tính chu kì, mỗi chu kì xoắn dài 34 Å tương ứng với 10 cặp nucleotide, đường kính vòng xoắn là 20 Å.

Chức năng 

- DNA có chức năng lưu trữ thông tin di truyền: Thông tin di truyền được mã hoá bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các nucleotide trên DNA. Sự khác nhau về số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của bốn loại nucleotide tạo nên tính đa dạng của phân tử DNA, từ đó tạo nên sự đa dạng của sinh vật.

- DNA có chức năng bảo quản thông tin di truyền: Cấu trúc gồm 2 mạch kép bổ sung với số lượng lớn liên kết hóa trị và liên kết hydrogen của phân tử DNA đảm bảo cho phân tử có tính ổn định.

- DNA có chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua cơ chế nhân đôi DNA. Đồng thời, DNA cũng có chức năng truyền đạt thông tin di truyền quy định tính trạng thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã.

2. GENE

Gene

- Gene là một đoạn phân tử DNA mang thông tin di truyền quy định một loại sản phẩm nhất định (có thể là phân tử RNA hoặc chuỗi polypeptide thực hiện chức năng trong tế bào). Ví dụ: Ở người, có gene quy định màu da, gene quy định màu mắt, gene quy định chiều cao,...

- Đặc điểm:

+ Mỗi phân tử DNA có chứa vài trăm đến hàng nghìn gene.

+ Mỗi gene có trình tự nucleotide đặc trưng, mỗi gene quy định một sản phẩm xác định là phân tử RNA hoặc chuỗi polypeptide.

Một số ứng dụng phân tích DNA

Mỗi người có một tỉ lệ nhất định trình tự nucleotide trên DNA, do đó, người ta có thể tiến hành phân tích trình tự nucleotide trên DNA và so sánh với dữ liệu DNA có trong ngân hàng gene hoặc với mẫu DNA của các đối tượng khác nhau. Kết quả so sánh trình tự nucleotide trên DNA có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

- Ứng dụng trong xác định tội phạm: So sánh trình tự nucleotide trên phân tử DNA được thu nhận từ các mẫu da, tóc, máu, ... ở hiện trường vụ án với trình tự DNA của các đối tượng bị tình nghi để tìm ra tội phạm.

- Ứng dụng trong xác định huyết thống: Mỗi người có một nửa số DNA được nhận từ bố và một nửa số DNA được nhận từ mẹ. Khi giám định DNA, để xác định huyết thống của con cái, người ta thường so sánh với mẫu DNA của cả bố và mẹ.

3. RIBONUCLEIC ACID (RNA)

- RNA là một đại phân tử sinh học, do gene tổng hợp nên, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là bốn loại nucleotide gồm: adenine (A), guanine (G), uracil (U) và cytosine (C).

- Khác với DNA, RNA hầu hết được cấu tạo bởi một chuỗi nucleotide, tuỳ theo chức năng mà các RNA được chia thành các loại khác nhau.

- Phân loại: Tuỳ theo chức năng mà các RNA được chia thành các loại khác nhau. Các loại phân tử RNA phổ biến gồm: RNA thông tin (mRNA), RNA vận chuyển (tRNA) và RNA ribosome (rRNA). Cả ba loại RNA này đều tham gia vào quá trình tổng hợp protein.

Các loại phân tử RNA phổ biến gồm: RNA thông tin (mRNA), RNA vận chuyển (tRNA) và RNA ribosome (rRNA).

• mRNA chứa thông tin di truyền tổng hợp protein.
• tRNA có chức năng vận chuyển các amino acid đến ribosome và thực hiện quá trình tổng hợp protein.
• rRNA tham gia cấu tạo nên ribosome. Gần đây, người ta còn phát hiện thêm một số loại RNA khác tham gia chức năng điều hoà, xúc tác.