Cấu trúc & chức năng của nhiễm sắc thể
Cấu trúc siêu hiển vi của NST: nucleosome, sợi 10 nm, co xoắn nhờ condensin đến chromatid 700 nm; chức năng mang và truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào
Tổng chiều dài 46 phân tử DNA trong tế bào người khoảng 2 m, nhưng nhân tế bào chỉ có đường kính vài $\mu m$. Làm sao chúng nằm gọn trong nhân mà các gene vẫn phiên mã được?
Cấu trúc xoắn vừa thu gọn DNA, vừa cho phép dãn xoắn cục bộ để gene phiên mã
Dưới kính hiển vi quang học, hình thái NST rõ nhất ở kì giữa; tùy vị trí tâm động, NST có thể là dạng tâm mút, tâm lệch hoặc tâm giữa.
Ở kì trung gian, mỗi NST là một chuỗi nucleosome (sợi cơ bản).
| Cấu trúc | Đặc điểm |
|---|---|
| DNA xoắn kép | Đường kính 2 nm |
| Nucleosome | 8 phân tử histone (thuộc 4 loại khác nhau) được quấn quanh bởi đoạn DNA gồm 146 cặp nucleotide |
| Chuỗi nucleosome (sợi cơ bản) | Đường kính khoảng 10 nm |
Condensin là phức hệ protein kích thước lớn, dạng vòng, liên kết tạo nên bộ khung NST. Sợi 10 nm được luồn vào các vòng protein, tạo các vòng nhô ra ngoài khung → NST giảm mạnh chiều dài, tăng chiều rộng. Đến kì giữa, các vòng sợi xếp chồng sát nhau → NST ngắn lại cực đại.
Trên chuỗi nucleosome có hai loại vùng khác nhau về mức xoắn và hoạt động gene:
| Tiêu chí | Nguyên nhiễm sắc | Dị nhiễm sắc |
|---|---|---|
| Mức xoắn | Dãn (nucleosome cách xa nhau) | Chặt (nucleosome nằm sát nhau) |
| Gene | Thường chứa gene đang hoạt động | Không chứa gene, hoặc chứa gene bị bất hoạt |
| Ví dụ vị trí | Vùng gene đang phiên mã | Tâm động, đầu mút |
Các gene nằm kế tiếp nhau dọc theo chiều dài NST. Vị trí của một gene trên NST gọi là locus. Trên cặp NST tương đồng, cùng một locus có thể chứa trình tự nucleotide khác nhau — đó là các allele của một gene.
| Thành phần | Vai trò |
|---|---|
| Gene | Mang thông tin di truyền; số lượng & phân bố gene rất khác nhau giữa các NST |
| Trình tự đầu mút | Bảo vệ NST |
| Trình tự tâm động | Gắn với thoi phân bào, giúp NST di chuyển khi phân chia tế bào |
Trong nguyên phân, NST được nhân đôi và phân chia đồng đều về hai tế bào con → thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào; các tế bào cơ thể có bộ NST lưỡng bội ($2n$) như nhau.
Nhờ sự vận động của NST trong nguyên phân và giảm phân, các gene được truyền nguyên vẹn nhưng dưới dạng các tổ hợp gene khác nhau → thế hệ sau có thể thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau.
Dãn xoắn (kì trung gian) → nhân đôi & phiên mã · Co xoắn cực đại (kì giữa) → phân li chính xác
▸ Quan hệ co xoắn ↔ chức năng (chìa khóa giải câu giải thích)
• Dãn xoắn (kì trung gian): DNA "mở ra" → thuận lợi nhân đôi DNA và phiên mã gene.
• Co xoắn cực đại (kì giữa): NST thu gọn, chromatid tách rõ → phân li chính xác về hai cực, không bị rối hay đứt gãy.
▸ Một số sai lầm thường gặp
| Sai | Đính chính |
|---|---|
| Nucleosome quấn DNA dài 146 nucleotide | Là 146 cặp nucleotide, quấn quanh lõi 8 histone (4 loại) |
| Nguyên nhiễm sắc là vùng đóng xoắn chặt | Ngược lại: nguyên nhiễm sắc dãn; dị nhiễm sắc mới đóng chặt |
| NST co xoắn cực đại ở kì trung gian | Kì trung gian NST dãn xoắn (sợi 10 nm); co xoắn cực đại ở kì giữa (≈ 700 nm) |
| Đồng nhất locus với allele | Locus là vị trí; allele là các phiên bản trình tự khác nhau |
| Đầu mút, tâm động chứa nhiều gene hoạt động | Chúng thuộc dị nhiễm sắc, không chứa gene; đầu mút bảo vệ NST, tâm động gắn thoi phân bào |
| Co xoắn chỉ để "thu gọn cho đẹp" | Co xoắn cực đại giúp NST phân li chính xác, không rối/đứt gãy |
Cùng luyện Bài 7 – Cấu trúc & chức năng của nhiễm sắc thể!
25 câu: 20 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú