Cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian của ADN và ARN

 

Hãy so sánh cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian của ARN và ADN.

Đáp án:

* Cấu trúc không gian của ADN: ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch song song, xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải (xoắn phải). Các nuclêôtit giữa hai mạch liên kết với nhau bằng các liên kết hiđro tạo thành cặp. Mỗi chu kì xoắn cao 34A°, gồm 10 cặp nuclêôtit. Đường kính vòng xoắn là 20A0.

* Cấu trúc của các ARN là:

+ mARN: các Nu liên kết với nhau dạng mạch thẳng

+ rARN: là một chuỗi polinucleotit mạch đơn, nhưng có vài vị trí các Nu liên kết bổ sung với nhau, 2 đầu tự do

+ tARN: là một chuỗi polinucleotit mạch đơn, nhưng có 3 vị trí các Nu liên kết bổ sung với nhau tạo các chùy (chùy thứ 2 chứa bộ ba đối mã với bộ ba trên mARN), đầu 3' liên kết với các axit amin tương ứng.

 

C. Hoạt động luyện tập

1. Hãy so sánh cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian của ARN với ADN.

 

* Giống nhau:

• Đều là những đại phân tử, có cấu trúc đa phân
• Đều được cấu tạo từ các nguyên tố hóa học: C, H, O, N và P
• Đơn phân đều là các nucleotit. Có cùng 3 trong 4 loại nu giống nhau là: A, G, X
• Giữa các đơn phân đều có các liên kết cộng hóa trị tạo thành mạch.

* Khác nhau:

• ADN (theo Watson và Crick năm 1953)
• Gồm 2 mạch polynucleotit xoắn đều, ngược chiều nhau.
• Số lượng đơn phan lớn (hàng triệu). Có 4 loại đơn phân chính: A, T, G, X
• Đường kính: 20Ao, chiều dài vòng xoắn 34Ao (gồm 10 cặp nucleotit cách đều 3,4A)
• Liên kết trên 2 mạch theo NTBS bằng liên kết hidro (A với T 2 lk, G với X 3 lk)
• Phân loại: Dạng B, A, C, T, Z
• ADN là cấu trúc trong nhân
• ARN
• Một mạch polynucleotit dạng thẳng hoặc xoắn theo từng đoạn
• Số lượng đơn phân ít hơn (hàng trăm, hàng nghìn). Có 4 loại đơn phân chính: A, U, G, X.
• Tùy theo mỗi loại ARN có cấu trúc và chức năng khác nhau.
• Liên kết ở những điểm xoắn (nhất là rARN): A với U 2 liên kết, G với X 3 liên kết.
• Phân loại: mARN, tARN, rARN
• ARN sau khi được tổng hợp sẽ ra khỏi nhân để thực hiện chức năng.

 

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 à 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: C5H10O5 (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 A thay cho T.

– ARN ribôxôm (rARN): là thành phần cấu tạo nên ribôxôm.

– ARN vận chuyển (tARN): 1 mạch pôlinuclêôtit nhưng cuộn lại một 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.

 

Adn và arn khác nhau ở điểm nào?

 

Điểm khác nhau chi tiết giữa ARN và ADN

Tiêu chí	ADN	ARN
Khái niệm	ADN (Deoxyribonucleic Acid) là phân tử mang thông tin di truyền quy định mọi hoạt động sống của đa số các sinh vật và nhiều loài virus.	ARN (Ribonucleic Acid) là phân tử polyme cơ bản có nhiều vai trò sinh học trong mã hóa, dịch mã, điều hòa, và biểu hiện của gen.
Cấu tạo	Có 2 mạch xoắn đều quanh một trục Có khối lượng và kích thước lớn hơn Có 4 loại Nu: A, T, G, X	Có 1 mạch đơn Khối lượng và kích thước nhỏ hơn Có 4 loại Nu: A, U, G, X
Chức năng	Lưu trữ thông tin quy định cấu trúc các loại protein. Có chức năng tái sinh và sao mã	Trực tiếp tổng hợp protein ARN truyền thông tin quy định cấu trúc Protein từ nhân ra tế bào chất rồi chuyển qua nơi tạo ra protein Ribosome. Không có chức năng tái sinh và sao mã
Độ dài	Sợi ADN dài hơn rất nhiều so với ARN. (Ví dụ: một sợi nhiễm sắc thể ADN có thể dài tới vài cm khi tháo xoắn)	Phân tử ARN có chiều dài dao động ở các mức khác nhau nhưng đều ngắn hơn phân tử ADN.
Đường	Loại đường có trong ADN là deoxyribose, chứa ít hơn ribo của ARN 1 nhóm hydroxyl	Loại đường ở RNA là ribo, không có biến đổi hydroxyl của deoxyribose.
Base	Loại base có trong ADN là Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G) và Cytosine (C)	Loại base trong ARN là Adenine (A), Uracil (U), Guanine (G) và Cytosine (C)
Cặp base	Cặp Adenine và Thymine (A-T) Cặp Cytosine và Guanine (C-G)	Cặp Adenine và Uracil (A-U) Cặp Cytosine and Guanine (C-G)
Vị trí	ADN có trong nhân tế bào và một lượng nhỏ trong ty thể.	ARN hình thành trong nhân tế bào, sau đó di chuyển đến các vùng chuyên biệt của tế bào chất tùy thuộc vào loại ARN được tạo thành.
Khả năng phản ứng	Do đường deoxyribose, chứa một nhóm hydroxyl ít oxy hơn, ADN là một phân tử ổn định hơn RNA, điều này thuận lợi cho một phân tử có nhiệm vụ giữ an toàn cho thông tin di truyền.	ARN chứa đường ribo, phản ứng mạnh hơn ADN và không bền trong điều kiện kiềm. ARN có các rãnh xoắn lớn khiến cho nó dễ bị các enzym tấn công hơn.
Nhạy cảm với tia cực tím (UV)	ADN dễ bị ảnh hưởng và tác động xấu bởi tia UV	ARN chống lại tia UV tốt hơn ADN

Điểm giống nhau giữa ARN và ADN

Trên đây là những điểm khác nhau cơ bản trong cấu trúc của ARN và ADN. Vậy ARN và ADN có điểm gì giống nhau, hãy cùng Hoatieu tìm hiểu nhé.

Đặc điểm chung của ADN và ARN:

• Là các axit nucleic có cấu trúc đa phân và đơn phân là các Nucleotit, giống nhau 3 trong 4 loại Nu là A, G và X.
• Có cấu tạo gồm các nguyên tố C, H, O, N và P
• Giữa các đơn phân của ADN và ARN đều có liên kết hóa học nối lại thành mạch.
• Có chức năng truyền đạt thông tin di truyền trong quá trình tổng hợp protein.