Nucleic Acid Và Gene
DNA · Gene · RNA · Nguyên tắc bổ sung
Nucleic acid được tìm thấy trong tế bào của cơ thể sinh vật và trong virus. Bất kỳ đối tượng nào có tế bào hoặc chứa vật chất di truyền đều chứa nucleic acid (da, tóc, máu, ti thể, lục lạp, virus HIV…).
▸ Hai loại nucleic acid
Cấu trúc xoắn kép 2 mạch; đơn phân là 4 loại nucleotide $A, T, G, C$.
Cấu trúc 1 mạch; đơn phân là 4 loại nucleotide $A, U, G, C$ (có $U$ thay $T$).
▸ Cấu trúc của phân tử DNA
DNA là đại phân tử, được cấu tạo từ 4 loại đơn phân (nucleotide):
- Adenine ($A$)
- Thymine ($T$)
- Cytosine ($C$)
- Guanine ($G$)
Theo mô hình của James Watson và Francis Crick (1953), DNA có các đặc điểm:
- Xoắn kép: gồm hai mạch polynucleotide song song, ngược chiều, xoắn quanh một trục từ trái sang phải.
- Trên mỗi mạch: các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị.
- Giữa hai mạch: các nucleotide liên kết theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) bằng liên kết hydrogen.
$A$ liên kết với $T$ bằng 2 liên kết hydrogen
$G$ liên kết với $C$ bằng 3 liên kết hydrogen
▸ Minh hoạ NTBS trên đoạn DNA
▸ Kích thước của phân tử DNA
| Đại lượng | Giá trị |
|---|---|
| Đường kính | $20$ Å |
| Chiều dài 1 chu kỳ xoắn | $34$ Å |
| Số cặp nucleotide / chu kỳ | $10$ cặp |
| Chiều dài 1 cặp nucleotide | $3{,}4$ Å |
▸ Hệ quả quan trọng của NTBS
$\%A = \%T$ ; $\%G = \%C$
$A + G = T + C = \dfrac{N}{2}$
$\%A + \%G = 50\%$
▸ Công thức tính DNA cơ bản
$C = \dfrac{N}{20} = \dfrac{L}{34}$
$H = 2A + 3G$
• $N$: tổng số nucleotide của DNA
• $L$: chiều dài DNA (Å); 1 Å = $10^{-10}$ m
• $C$: số chu kỳ xoắn
• $H$: tổng số liên kết hydrogen
• Số nucleotide: $N = \dfrac{2 \times 3400}{3{,}4} = 2000$ nucleotide.
• Số chu kỳ xoắn: $C = \dfrac{2000}{20} = 100$ chu kỳ.
▸ Chức năng của DNA
→ Con sinh ra có nhiều đặc điểm giống bố mẹ là nhờ chức năng truyền đạt thông tin di truyền của DNA.
▸ Khái niệm gene
- Mỗi gene thường có $600$ đến $1500$ cặp nucleotide có trình tự xác định.
- Mỗi phân tử DNA chứa vài trăm đến hàng nghìn gene.
- Ví dụ: vi khuẩn $E.~coli$ có khoảng $4400$ gene, ruồi giấm khoảng $14000$ gene, người có khoảng $21300$ gene.
▸ Tính đa dạng của DNA
Bốn loại nucleotide ($A, T, G, C$) có thể sắp xếp theo nhiều cách khác nhau → tạo nên tính đa dạng của DNA.
▸ Tính đặc trưng của DNA
Các phân tử DNA khác nhau ở:
- Số lượng nucleotide.
- Thành phần (tỉ lệ các loại) nucleotide.
- Trình tự sắp xếp nucleotide.
→ Tạo nên tính đặc trưng cho từng loài, thậm chí từng cá thể.
▸ Ứng dụng phân tích DNA
Mẫu sinh phẩm dùng phân tích: chân tóc, máu, tế bào niêm mạc miệng, xương…
▸ Cấu trúc của RNA
RNA có cấu tạo đa phân, các đơn phân là 4 loại nucleotide: $A, U, G, C$.
▸ Đặc điểm cấu trúc RNA
- Một mạch polynucleotide (khác DNA là 2 mạch xoắn kép).
- Kích thước và khối lượng nhỏ hơn DNA.
- Được tổng hợp ở nhân hoặc vùng nhân, nhưng hầu hết thực hiện chức năng ở tế bào chất.
▸ So sánh DNA và RNA
| Đặc điểm | DNA | RNA |
|---|---|---|
| Số mạch | 2 mạch (xoắn kép) | 1 mạch |
| Đơn phân | $A, T, G, C$ | $A, U, G, C$ |
| Kích thước | Lớn | Nhỏ hơn DNA |
| Vị trí | Nhân tế bào | Chủ yếu ở tế bào chất |
▸ Ba loại RNA trong tế bào
Cả ba loại RNA đều tham gia vào quá trình tổng hợp protein.
Bài này tập trung vào các kiến thức cốt lõi về nucleic acid và gene. Để học sâu hơn về các dạng bài tập tính toán DNA (tính số nucleotide từng loại, mạch đơn, NTBS phức tạp…), các em xem bài đầy đủ:
Đầy đủ phương pháp giải các dạng bài tập DNA – RNA – gene kèm ví dụ & lời giải chi tiết.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK!
Cùng luyện bài Nucleic acid và gene!
22 câu: 17 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu