1. Cấu trúc của ADN

ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Mỗi đơn phân là một nuclêôtit.

Mỗi nuclêôtit lại có cấu tạo gồm 3 thành phần là đường pentôzơ (đường 5 cacbon), nhóm phôtphat và bazơ nitơ.

Có 4 loại nuclêôtit là A, T, G, X. Các loại nuclêôtit chỉ khác biệt nhau về bazơ nitơ nên người ta gọi tên của các nuclêôtit theo tên của các bazơ nitơ (A = Ađênin, T = Timin, G = Guanin, X = Xitôzin).

Các nuclêôtit liên kết với nhau theo một chiều xác định tạo nên một chuỗi pôlinuclêôtit. Mỗi trình tự xác định của các nuclêôtit trên phân tử ADN mã hóa cho một sản phẩm nhất định (prôtêin hay ARN) được gọi là một gen. Một phân tử ADN thường có kích thước rất lớn và chứa rất nhiều gen.

Mỗi phân tử ADN gồm 2 chuỗi (mạch) pôlinuclêôtit liên kết với nhau bằng các liên kết hiđrô giữa các bazơ nitơ của các nuclêôtit. Sự liên kết này là rất đặc thù, A liên kết với T bằng 2 liên kết hiđrô và G liên kết với X bằng 3 liên kết hiđrô (kiểu liên kết như vậy được gọi là liên kết bổ sung). Mặc dù, các liên kết hiđrô là các liên kết yếu nhưng phân tử ADN gồm rất nhiều đơn phân nên số lượng liên kết hiđrô là cực lớn làm cho ADN vừa khá bền vững vừa rất linh hoạt (2 mạch dễ dàng tách nhau ra trong quá trình nhân đôi và phiên mã).

Hai chuỗi pôlinuclêôtit của phân tử ADN không chỉ liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô mà chúng còn xoắn lại quanh một trục tưởng tượng tạo nên một xoắn kép đều đặn giống như một cầu thang xoắn. Trong đó, các bậc thang là các bazơ nitơ còn thành và tay vịn là các phân tử đường và các nhóm phôtphat (hình 6.1).

Ở các tế bào nhân sơ, phân tử ADN thường có cấu trúc dạng mạch vòng, ở các tế bào nhân thực, phân tử ADN có cấu trúc dạng mạch thẳng.

Hình 6.1. Mô hình cấu trúc của phân tử ADN

2. Chức năng của ADN

ADN có chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Thông tin di truyền được lưu trữ trong phân tử ADN dưới dạng số lượng, thành phần và trật tự các nuclêôtit. Trình tự các nuclêôtit trên ADN làm nhiệm vụ mã hóa cho trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit (prôtêin). Các prôtêin lại cấu tạo nên các tế bào và do vậy quy định các đặc điểm của cơ thể sinh vật. Như vậy, các thông tin trên ADN có thể quy định tất cả các đặc điểm của cơ thể sinh vật.

Thông tin di truyền trên phân tử ADN được bảo quản rất chặt chẽ. Những sai sót trên phân tử ADN hầu hết đều được hệ thống các enzim sửa sai trong tế bào sửa chữa.

Thông tin trên ADN được truyền từ tế bào này sang tế bào khác nhờ sự nhân đôi ADN trong quá trình phân bào. Thông tin di truyền trên ADN (gen) còn được truyền từ ADN —> ARN —> prôtêin thông qua các quá trình phiên mã và dịch mã.

Axit ribônuclêic (ARN)

1. Cấu trúc của ARN

Phân tử ARN cũng có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà mỗi đơn phân là một ribônuclêôtit.

ARN có 4 loại ribônuclêôtit là A (ađênin), U (uraxin), G (guanin), X (xitôzin).

Tuyệt đại đa số các phân tử ARN chỉ được cấu tạo từ một chuỗi pôlinuclêôtit. Mặc dù, chỉ được cấu tạo từ một chuỗi pôlinuclêôtit nhưng nhiều đoạn của một phân tử ARN có thể bắt đôi bổ sung với nhau tạo nên các đoạn xoắn kép cục bộ (hình 6.2).

Các loại ARN khác nhau có cấu trúc khác nhau.

- ARN thông tin (mARN) được cấu tạo từ một chuỗi pôlinuclêôtit dưới dạng mạch thẳng và có các trình tự nuclêôtit đặc biệt để ribôxôm có thể nhận biết ra chiều của thông tin di truyền trên mARN và tiến hành dịch mã.

- Phân tử ARN vận chuyển (tARN) có cấu trúc với 3 thùy giúp liên kết với mARN và với ribôxôm để thực hiện việc dịch mã.

- Phân tử ARN ribôxôm (rARN) cũng chỉ có một mạch nhưng nhiều vùng các nuclêôtit liên kết bổ sung với nhau tạo nên các vùng xoắn kép cục bộ.

Các liên kết hiđrô được hình thành do sự bắt đôi bổ sung trong nội bộ của một phân tử từ ARN cũng như giữa các phân tử ARN với nhau và với ADN giữ một vai trò quan trọng trong quá trình phiên mã và dịch mã.

2. Chức năng của ARN

Trong tế bào thường có tất cả 3 loại ARN là mARN, tARN và rARN. Mỗi loại ARN thực hiện một chức năng nhất định.

- mARN làm nhiệm vụ truyền thông tin từ ADN tới ribôxôm và được dùng như một khuôn để tổng hợp prôtêin.

- rARN cùng với prôtêin cấu tạo nên ribôxôm, nơi tổng hợp nên prôtêin.

- tARN có chức năng vận chuyển các axit amin tới ribôxôm và làm nhiệm vụ như người phiên dịch, dịch thông tin dưới dạng trình tự nuclêôtit trên phân tử ADN thành trình tự các axit amin trong phân tử prôtêin.

Các phân tử ARN thực chất là những phiên bản được “đúc" trên một mạch khuôn của gen trên phân tử ADN nhờ quá trình phiên 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 nuclêôtit.

Ở một số loại virut, thông tin di truyền không được lưu trữ trên ADN mà trên ARN.