ADN là gì? Cấu trúc của ADN? Chức năng của ADN là gì?

1. ADN là gì?

ADN là viết tắt của “acid deoxyribonucleic”, tiếng Anh là “deoxyribonucleic acid”, một loại acid nucleic chứa thông tin di truyền quan trọng cho sự phát triển, chức năng và di truyền của tất cả các loài sống trên Trái Đất. ADN có cấu trúc dạng chuỗi xoắn kép và chứa các đơn vị gọi là nucleotide. Mỗi nucleotide gồm một phần đường đường (deoxyribose), một phần tử phosphate và một trong bốn base nitơ (adenine, thymine, guanine và cytosine).

Thông tin di truyền trong ADN được mã hóa dưới dạng chuỗi các base nitơ. Các chuỗi này tương ứng với các gen, mỗi gen chứa thông tin cụ thể để tạo ra một loại protein hoặc thực hiện một chức năng tế bào cụ thể. Quá trình di truyền thông tin từ ADN sang protein diễn ra qua quá trình chuyển mã (transcription) từ ADN thành RNA (ribonucleic acid), sau đó qua quá trình dịch mã (translation) từ RNA sang protein.

ADN chứa các gen quyết định những đặc điểm di truyền từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo, bao gồm các đặc điểm về di truyền vật lý như màu da, mắt, tóc, cũng như các tính chất về sức khỏe và cách cơ thể hoạt động. ADN cũng chịu trách nhiệm cho sự biến đổi và sự thích nghi của các loài qua hàng triệu năm tiến hóa.

Tóm lại, ADN là chất di truyền cơ bản trong tế bào, mang thông tin quan trọng cho di truyền và chức năng của tất cả các loài sống

2. Tính chất của ADN:

Tính đặc thù và tính đa dạng của ADN đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất và đặc điểm độc đáo của mỗi loài sinh vật. Dưới đây là một số điểm quan trọng về tính đặc thù và tính đa dạng của ADN:

Tính đặc thù của ADN:Tính đặc thù của ADN đảm bảo rằng mỗi loài sinh vật có thông tin di truyền riêng biệt và độc đáo. Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong phân tử ADN là đặc trưng duy nhất cho mỗi loài. Điều này cho phép phân biệt giữa các loài khác nhau.

Tính đa dạng của ADN: Tính đa dạng của ADN cho phép tạo ra sự khác biệt trong các cấu trúc di truyền và do đó tạo ra sự đa dạng trong tính chất và hình thái của các loài. Các thay đổi nhỏ trong trình tự sắp xếp của các nuclêôtit có thể dẫn đến sự biến đổi lớn trong tính chất và đặc điểm của các cá thể và loài.

Tính đa dạng và tính đặc thù của mỗi loài sinh vật: Tính đa dạng và tính đặc thù của ADN là cơ sở cho sự khác biệt và đa dạng của các loài sinh vật trên Trái Đất. Dựa vào thông tin di truyền trong ADN, mỗi loài sinh vật được xác định về tính chất, hình thái, cấu trúc cơ thể, và các đặc điểm riêng của nó.

Tóm lại, tính đa dạng và tính đặc thù của ADN là nguyên tắc cơ bản quy định sự đa dạng và tính độc đáo của các loài sinh vật. Chúng là cơ sở cho sự phân loại và hiểu biết về sự khác biệt giữa các loài trong ngành sinh học

3. Cấu trúc của ADN: 

3.1. Thành phần của ADN:

Mỗi nuclêôtít chứa ba thành phần chính:

– Đường đêoxiribôz (deoxyribose): Đây là loại đường đơn giản chứa 5 nguyên tử cacbon, có công thức hóa học C5H10O4. Đường đêoxiribôz kết nối các nuclêôtít với nhau thông qua các liên kết phụ. Cụ thể, hai đường đêoxiribôz chia sẻ một liên kết phụ nằm ở nguyên tử cacbon thứ 3 và 5, tạo thành chuỗi đường đêoxiribôz liên tiếp.

– Axit phốtphoric (phosphate): Axit phốtphoric là một phần quan trọng của nuclêôtít, giúp tạo nên khung chất lượng của mạch ADN. Nó gắn với đường đêoxiribôz ở nguyên tử cacbon thứ 5 và tạo thành liên kết phụ.

– Bazơ nitơ (nitrogenous base): Bazơ nitơ là phần quyết định cho tính chất mã hóa của ADN. Có bốn loại bazơ nitơ tương ứng với viết tắt của các chữ cái A, T, G và C: Adenin (A), Thymine (T), Guanin (G), Cytosine (C). Thứ tự sắp xếp các bazơ nitơ trên mạch ADN tạo nên mã di truyền và chịu trách nhiệm cho sự đa dạng của các tính chất của các loài.

Về mặt cấu trúc, các nuclêôtít được xây dựng thành một chuỗi tạo nên hai mạch xoắn kép của ADN, trong đó các bazơ nitơ nằm ở giữa và tạo thành các cặp bazơ. Sự ghép cặp chọn lọc giữa các bazơ nitơ (A-T và G-C) tạo ra cấu trúc hai mạch xoắn kép của ADN, giúp bảo vệ và lưu trữ thông tin di truyền.

Tóm lại, cấu tạo của ADN dựa trên việc xếp chồng các nuclêôtít, trong đó mỗi nuclêôtít bao gồm đường đêoxiribôz, axit phốtphoric và một bazơ nitơ. Sự sắp xếp và kết hợp giữa các thành phần này tạo ra cấu trúc đa dạng và quan trọng của ADN.

3.2. Cấu trúc của ADN:

Cấu trúc xoắn kép của ADN:

– ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch polynucleotit quấn quanh một trục chung. Hai mạch này xoắn quanh nhau theo hình dạng vòng, tạo nên cấu trúc xoắn kép.

– Mỗi vòng xoắn kép ADN có kích thước như bạn đã nêu: bao gồm 10 cặp nuclêotit, dài khoảng 34 Ångström và đường kính khoảng 20 Ångström.

Liên kết trong một mạch đơn:

– Liên kết giữa các nuclêotit trong cùng một mạch đơn của ADN là liên kết phân tử axit phốtphoric của một nuclêotit với đường C5 của nuclêotit tiếp theo.

– Đây là liên kết hóa trị được gọi là liên kết phóng xạ hoặc liên kết phosphate-sugar.

Liên kết giữa hai mạch đơn:

– Liên kết giữa hai mạch đơn của ADN là do liên kết hydro giữa các cặp bazơ nitrơ trên hai mạch đơn.

– Theo nguyên tắc bổ sung, adenine (A) luôn liên kết với thymine (T) qua hai liên kết hydro.

Guanine (G) liên kết với cytosine (C) qua ba liên kết hydro.

Hệ quả của nguyên tắc bổ sung:

– Nguyên tắc bổ sung (base pairing) giữa các bazơ nitơ A-T và G-C là cơ sở cho việc sao chép và tái tổ hợp ADN trong quá trình nhân bản tế bào.

– Một loạt các cặp bazơ trên mạch mẹ giúp định hướng việc sao chép để tạo ra hai đoạn mạch con, mỗi đoạn con có cùng thứ tự với một đoạn của mạch mẹ.

Tỉ số bazơ:

– Tỉ lệ giữa các bazơ A, T, G và C không chỉ là một đặc điểm đặc trưng cho mỗi loài mà còn là một phần quan trọng của mã di truyền.

– Tỉ lệ A + T và G + C trong một phân tử ADN là hằng số đặc trưng cho mỗi loài. Tỷ lệ này thể hiện sự cân bằng giữa các cặp bazơ và có thể khác nhau giữa các loài khác nhau.

Tóm lại, cấu trúc và nguyên tắc bổ sung của cặp bazơ là một phần quan trọng của cấu trúc ADN, đóng vai trò trong việc lưu trữ và truyền thông tin di truyền

4. Chức năng của ADN:

Thông tin di truyền trong cơ thể sinh vật được lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông qua cấu trúc ADN. Dưới đây là một số điểm quan trọng liên quan đến thông tin di truyền và quá trình mã hóa trong ADN:

Lưu trữ và bảo quản thông tin di truyền:

– ADN chứa thông tin di truyền cần thiết để xác định cấu trúc và hoạt động của các loại protein trong cơ thể.

– Thông tin di truyền được lưu trữ trong trình tự các nuclêotit (A, T, G và C) trên mạch ADN.

– Các mạch ADN được bảo vệ và bảo quản chặt chẽ trong tế bào thông qua quá trình đóng gói hạt nhân và nhiễm sắc thể.

Mã hóa thông tin di truyền:

– Mã hóa là quá trình chuyển đổi thông tin di truyền từ dạng genet trong ADN thành dạng protein thực tế.

– Mỗi gen trong ADN chứa thông tin cần thiết để tổng hợp một loại protein cụ thể.

– Mã hóa được thực hiện thông qua một quá trình gọi là transcriptions (sao chép) và translations (dịch).

Sao chép (transcription):

– Trong quá trình sao chép, một đoạn gen cụ thể trong ADN được sao chép thành một chuỗi tương ứng của axit ribonucleic ( ARN). 

– Các phân tử ARN sẽ mang thông tin từ gen này ra khỏi nhân tế bào để tiến hành quá trình dịch.

Dịch (translation):

– Quá trình dịch diễn ra trong ribosome, một cơ quan tế bào đóng vai trò như máy tổng hợp protein.

– Trong quá trình dịch, mã genet từ ARN được chuyển đổi thành chuỗi axit amin (protein) tương ứng.

– Mã di truyền bên trong genet (các bộ 3 nuclêôtit gọi là codon) quy định cho việc tổng hợp một loại axit amin cụ thể.

– Cấu trúc ADN và quá trình mã hóa thông tin di truyền chủ yếu qua quá trình transcriptions và translations là cơ sở quan trọng trong quá trình xác định tính chất và hoạt động của cơ thể sinh vật

Điều chỉnh hoạt động tế bào: ADN không chỉ chứa thông tin để sản xuất protein, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của tế bào. Nó có khả năng kiểm soát khi nào và ở đâu một gen cụ thể được kích hoạt hoặc tắt, ảnh hưởng đến các quá trình như phát triển, phản ứng cảm xúc, và phản ứng với môi trường.