chương ii acid nucleic và cơ chế di truyền tế bào

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 35
CHƯƠNG II
ACID NUCLEIC VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN TẾ BÀO
1. Khái niệm:
Về mặt sinh học: Acid nucleic là chất mang các đặc tính di truyền của sinh vật, là bản
mật mã di truyền chứa tất cả các thông tin di truyền. Ngoài ra còn có loại acid nucleic (RNA)
tham gia vào quá trình truyền đạt bản mật mã sang dạng protein.
Về mặt hoá học: Acid nucleic là những polyme tự nhiên được cấu tạo từ các monome
là các nucleotide.
2. Cấu trúc của Acid nucleic
Acid nucleic chia làm 2 loại là: DNA và RNA.
DNA: Desoxyribonucleic acid
RNA: Ribonucleic acid
Chúng là các polyme được cấu tạo từ các monome nucleotide.
2.1. Nucleotide
Nucleotide có 3 thành phần: Base nitơ, đường 5 carbon, và acid phosphoric. Ba thành
phần này nhận được khi thu
ỷ phân nucleotide.
2.1.1. Base nitơ.
Hai loại Base nitơđược tìm thấy trong nucleotide là dẫn xuất của pyrimidine và purine dị
vòng thơm. Purine là dẫn xuất của vòng pyrimidine và imidazole.
Mononucleotide Pyrimidine Purine
Cách đánh số của Châu Âu Cách đánh số của Mỹ

Ba se Pyrimidine: Base pyrimidine được tìm thấy trong nucleotide là:
Cytosine viết tắt là C: vị trí 6 có nhóm amin (NH
2
), vị trí 2 có nhóm OH.
Uracil viết tắt là U: vị trí 6 và 2 có nhóm OH, U chỉ có trong RNA.
Thymine viết tắt là T: vị trí 6 và 2 có nhóm OH, vị trí 5 có nhóm metyl -CH

3
, T chỉ có
trong DNA
Các pyrimidine chính
Cytosine Uracil Thymine
(2-0ci-4-aminpyrimidine) (2,4-diocpyrimidine) (5-methyl-2,4-đĩoxypỷrimidine)
Phosphate
Base purine
haypyrimindin

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 36
Base Purine: Hai base Purine chính tìm thấy trong Nucleotide là Adenine và Guanine,
viết tắt là A và G.
Một số base purine hiếm như: 2-methylAdenine và 1-methyl-Guanine. Ngoài ra, một số
ít base pyrimidine hiếm cũng được tìm thấy là 5-methylcytosine, 5-hydroxymethylcytosine.
Các tính chất của base purine và pyrimidine rất giống nhau. Chúng ít hoà trong nước và
tồn tại ở dạng hỗ biến: nghĩa là có khả năng biến đôi giữa dạng lactim (dạng enol) và dạng
latam (dạng ketone).
Tất cả các base purine và pyrimidine của acid nucleic hấp thụ rất mạnh ánh sáng tử
ngoại trong vùng bước sóng từ 260 đến 280nm. Khả năng hấp thụ cực đại ở bước sóng 260
nm. Tính chất này có ý nghĩa lớn để định tính và định lượng không chỉ các base t
ự do mà cả
các nucleoside, nucleotide và phân tử acid nucleic nguyên vẹn.
Các base purine và pyrimidine rất dễ phân tích và nhận biết bằng phương pháp sắc ký
giấy hoặc sắc ký lớp mỏng
2.1.2. Đường Pentose.
Các Purine chính
Adeninee Guaninee
(6-aminpurine) (2-amin-6-oxypurine)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 37
Trong acid nucleic có chứa đường 5 carbon ở dạng
β
-D-furanose. Chúng được chia
làm 2 loại là ribose và desoxyribose. Acid nucleic chứa desoxyribose gọi là desoxyribonucleic
acid (DNA). Để phân biệt các bon của đường người ta thêm dấu phảy ở các vị trí của nó, ví dụ
3’, 5’ là chỉ vị trí C số 3, số 5 của đường.
Đường ribose Đường desoxyribose
2.1.3. Acid phosphoric: trong nucleotide nó gắn với đường hoặc ở vị trí C
5
hoặc ở vị trí
C
3
và có cách ghi chép tương ứng là 5
/
- phosphate hoặc 3
/
- phosphate.
Trong các nucleotide tự do H
3
P0
4
hay gọi là gốc phosphoryl bao giờ cũng gắn ở vị trí C
5
với số lượng có thể từ 1,2,3 gốc, tương ứng có các hợp chất là mono, di, tri phosphate.
Cách đọc: Base purin có đuôi là ozin: adenine đọc là adenozin; guanine đọc là
guanozin, ví dụ: adenine + pentose + H
3
P0
4

đọc là Adenozin mono phosphate.
Base pirimidin có đuôi là idin: Cytosine đọc là Cythydine; Uracil đọc là Uridine và
Thymine đọc là thymidin, ví dụ: thymine + pentose + H
3
P0
4
đọc là Timidin mono phosphate.
Cách viết: Ví dụ1: Adenozin mono phosphate(AMP): đường gắn với base qua vị trí N
số 9 của base, phosphate gắn với đường qua vị trí C số 5 của đường. Khi tồn tại ở dạng mono
phosphat thì gọi là acid adenylic, nếu gắn với 2 gốc phosphate thì gọi là Adenozin di
phosphate (ADP) nếu là 3 gốc phosphate thì gọi là Adenozin tri phosphate (ATP).
Ví dụ 2: Uridine mono phosphate: đường gắn với vị trí 3 của base, phosphate gắn với vị
trí 5 của đường. Tương tự ta cũng có các hợp chất UMP, UDP. UTP.
N
N
N
N
NH
2
O
HOH
HH
HH
O
HOH
HH
HH
NH
O
ON

H
3
C
AMP
TMP
OP-O
O-
O
CH2
OP-O
O-
O
CH2

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 38
Các nucleotide khi trước nó có chữ D là chỉđường cấu tạo của nó là desoxyribose.
2.1.4. Nucleoside.
Khi nucleotide bị thuỷ phân làm mất gốc phosphate tạo thành nucleoside. Liên kết giữa
các nucleoside là N-glycoside liên kết giữa các base purine và pyrimidine, trong đó nguyên tử
carbon 1’ của pentose liên kết với nguyên tử N
3
của pyrimidine hay nguyên tử N
9
của purine.
Ribonucleoside có thành phần đường là D-ribose, và 2’-desoxyribonucleoside, có 2-desoxy-
D-ribose. Tên của 4 nucleoside chính là adenoseine, guanoseine Cythydine, Uridine và 4
desoxyribonucleoside chính là 2’-desoxyadenoseine, 2’-desoxyguanoseine, 2’-
desoxycididine, 2’-desoxythymidine.
Các nucleotide hoà tan rất nhiều trong nước, hơn cả các gốc base của chúng. Chúng
cũng được phân tách dễ dàng bởi sắc ký lớp mỏng hay sắc ký giấy.

Nucleoside dễ dàng bị thuỷ phân khi đun nóng trong acid. Sản phẩm của sự thuỷ phân là
các base ni tơ và các pentose tự do, các nucleoside pyrimidine bền hơn các nucleoside purine.
Các nucleoside còn bị thuỷ phân bởi các nucleoseidase chuyên hoá.
Hai nucleoseine
Adenoseine 2-Desoxyadenosein(q-β
ββ
β-D-
ribofuranoseilAdenine (q-β
ββ
β-D-2
’
-desoxy-D-ribofuranoseilAdenine)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 39
2.1.5. Nucleotide.
Nucleotide là ester của acid phosphoric và nucleoside. Acid phosphoric liên kết với
nhóm OH tự do của pentose. Nucleotide tự do có vai trò rất quan trọng trong tất cả các tế bào.
Chúng cũng được tạo thành khi thuỷ phân nhẹ acid nucleic, đặc biệt là bởi Enzyme nuclease.
Nucleotide có 2-desoxy-D-ribose là desoxyribonucleotide, nếu có D-ribose được gọi là
ribonucleotide. Trong nucleoside có 2 hoặc 3 nhóm OH tự do, nhóm phosphate có thể liên kết
với những vị trí đó trên pentose. Trong trường hợp desoxyribonucleotide, acid phosphoric có
thể ester hoá ở vị trí 3’ và 5’. Cả hai loại 3’- và 5’-desoxyribonucleotide đểu thấy ở các cơ thể
sinh vật còn ribonucleotide thì nhóm phosphate có thểỏ vị trí 2’, 3’ và 5’. Tấ
t cả 3 loại
ribonucleotide là sản phẩm của RNA, phụ thuộc vào điều kiện thuỷ phân, monophosphate
vòng của Adenoseine cùng được tồn tại. Tuy nhiên, nucleotide dạng tự do trong tế bào có
nhóm phosphate ở vị trí 5’ chiếm ưu thế. Vì vậy, các phản ứng Enzyme khi tổng hợp hay
phân giải acid nucleic trong tế bào thì nucleoside-5’-phosphate là chất trung gian. Hình 2.1 là
cấu trúc cơ bản và cách gọi tên của các ribonucleoside 5’-monophosphate chính (còn gọi là
5’-ribonucleotide) và desoxyribonucleoside-5’-monophosphate (còn gọi là 5’-desoxyribo

nucleotide) thường còn có tên acid adenilic, acid guanilic, acid uridilic )
Cấu trúc chung Cấu trúc chung

Adenine ribonucleoside
Monophosphate
Acid adenoseine 5
’
-phosphateric Acid adenoseine 3
’
-phosphateric Acid adenoseine 2
’
-phosphateric
Acid adenoseine 3
’
, 5
’
-phosphateric
(
A
c
i
d

ade
nili
c;

ac
i
d

5
’
-
ade
nili
c)
(
A
c
i
d

ac
i
d

3
’
-
ade
nili
c)

(
A
c
i
d
2
’

-
ade
nili
c)

(
A
c
i
d

ade
nili
c
chu trình
)
Hình 2.1.Các ribonucleotide và desoxyribonucleotide chính

Ribonucleoside 2' - desoxyribonucleoside
5' - mono
p
hos
p
hate 5' - mono
p
hos
p
hate

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 40

Bảng 2.1.
Tên gọi và viết tắt của mono nucleotide
Tên Tên
Acid adenoseine 5’-phosphoric
(Aciddenilic; AMP)
Acid guanoseine 5’-phosphoric
(Acid guanilic; GMP)
Acid cytidin 5’-monophosphate
(Acid cytidilic; CMP)
Acid uridine 5’-phosphoric
(Acid uridilic; UMP)
Acid desoxyadenoseine 5’-phosphoric
(Acid desoxyadenilic; dAMP)
Acid desoxyguanoseine 5’-phosphoric
(Acid desoxyguanilic; dGMP)
Acid desoxycytidin 5’-phosphoric
(Acid desoxycytidilic; dCMP)
Aciddesoxythymidin 5’-phosphoric
(Acid desoxythymidilic; dTMP)
Các mono nucleotide có các base purine và pyrimidine nên hấp thụ ánh sáng mạnh ở
bước sóng 260nm. Chúng dễ dàng được phân tách bởi các phương pháp sắc ký lớp mỏng, sắc
ký giấy, sắc ký trao đổi ion.
Nhóm 5’-phosphate của các nucleotide dễ dàng bị thuỷ phân bởi acid. Ngoài ra enzyme
5’-nucleotidase cũng thuỷ phân được nhóm phosphate ở vị trí 5’, nhưng không phân giải liên
lết N-glycoside.
2.1.5. Các nucleoside 5’-diphosphate (NDP) và 5’-triphosphate (NTP):
Các hợp chất của ribonucleoside và 2’-desoxyribonucleoside như 5’-diphosphate và 5’-
triphosphate cũng được tìm thấy trong tế bào. Cấu tạo chung và viết tắt được giới thiệu ở hình
2.2.

Nhóm phosphate củ
a hợp chất được ghi bằng ký hiệu .,,
γ
β
α
Tất cả NTP và NDP đều
có trong tế bào, có thể tách chiết bằng acid.






Viết tắt của Ribonucleoside
5’-phosphate
Base Mono -Di -Tri
Adenine
Guanine
Cytosine
Uracil
AMP
GMP
CMP
UMP
ADP
GDP
CDP
UDP
ATP
GTP

CTP
UTP
Viết tắt của desoxyribonucleoside
5’-phosphate

Base
Adenine
Guanine
Cytosine
Thymine


dAMP
dGMP
dCMP
dTMP
-Di
dADP
dGDP
dCDP
dTDP
-Tri
dATP
dGTP
dCTP
dTTP
Hình 2.2. C
ấ
u tạo chung của nucleoside
5’-mono-, 5’-di-, và 5’-triphosphate

(NMP, NDP và NTP) và các ch
ữ
vi
ế
t t
ắ
t.
Trong desoxyribonucleotide, pentose là
2’-desoxy-D-ribose
.
Nucleoside 5
’
-monophophate (NMP)
Nucleoside 5
’
-diphophate (NDP)
Nucleoside 5
’
-triphophate (NMP)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 41
NTP có nhiều chức năng quan trọng, ATP là chất mang năng lượng hoá học cơ bản
trong tế bào, cung cấp vận chuyển các nhóm phosphate cao năng đến các quá trình đòi hỏi
năng lượng. Dạng ADP và AMP được phosphoryl hoá thành ATP trong quá trình hô hấp.
ATP-ADP là cặp cơ bản hoặc là “đường chính” vận chuyển phosphate trong tế bào. Ngoài ra
các nguồn NTP khác cũng cung cấp năng lượng do liên kết phospho trong các phản ứng sinh
tổng hợp.
Chức năng chính thứ 2 của NTP và NDP là các chất mang đặc bi
ệt như Uridine
diphosphate (UDP)- mang gốc đường trong tổng hợp polysacchacaride. Thí dụ Uridine

diphosphate glucose nhường gốc glucose trong sinh tổng hợp của glycogen. Tương tự,
Cytidine diphosphate choline chuyển Choline trong sinh tổng hợp phospho glicerol choline.
Uridine diphosphate Glucose Cytidine diphosphate choline
(UDPG)
Chức năng chính thứ 3 của NTP là những tiền chất giàu năng lượng của các đơn vị nucleotide
trong tổng hợp Enzyme của các DNA và RNA.
Trong các phản ứng này các NTP mất nhóm pyrophosphate, trở thành gốc nucleoside
monophosphate của acid nucleic.
Ngoài ra NTP còn có thể chyển hoá thành nucleotide vòng như 3
/,
5
/
- AMP vòng; 3
/,
5
/
- GMP
vòng, chúng có vai trò trung gian trong hoạt động của hormone với tế bào, chúng là các thông tin
nội bào dưới tác dụng của hệ thống enzyme adenylacyclase hay guanylatcyclase. Mọi sự biến đổi
của cơ thểđểđáp ứng với ngoại cảnh cũng như với quá trình phát triển cá thểđều thông qua việc
tác động đến tế bào mà kết thúc là làm thay đổi sự hoạt động của các enzyme trong tế bào, sự tác
động này là thông qua nucleotide vòng.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 42
3',5'-AMP vòng 3',5'-GMP vòng
2.1.6. Các mononucleotide khác.
Có nhiều mononucleotide quan trọng khác như nicotinamide mononucleotide và
coEnzyme A, các base nitơ của chúng có liên kết
β
-N-glycoside ở vị trí 1’ của D-ribose.

(Hình 2.3). Nicotinamide mononucleotide và flavinmononucleotide có nicotinamide và 7,8-
dimethylizoallocaseine là các base nitơ. Acid nicotinic là vitamin cần thiết trong dinh dưỡng
của người và nhiều động vật. Sự thiếu hụt nó là nguyên nhân của bệnh Pellaga gây chết người
và bệnh lưỡi đen của chó.


Acidpanto
tenic
β
ββ
β-ercatoetilamine
Nicotinamide ononucleotide (FMN)
`Nicotinamide
CoenzymeA
`
Flavin mononucleotidee (FMN)
(
riboflavin
p
hos
p
hate
)
7-8-Dimethylizoalloasein
3
’
Phosphoadenose
ine diphosphate
(3
’

P
ADP)
Acid
pantotenic
β
ββ
β - ecaptoethylamine
Acid nicotinic

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 43
Hinh 2.3. CoEnzyme mononucleotide. Chúng đều có vitamin tham gia
FMN có chứa alcohol D-ribotol, đường 5 carbon. Khác với D-ribose nó là coEnzyme oxy hoá khử
quan trọng tham gia vào quá trình hô hấp. Vòng izoallocasein bị oxy hoá khử thuận nghịch. FMN
cũng là tiền chất trong tổng hợp của flavin Adenine dinucleotide (FAD).
CoEnzyme A có Adenine liên kết
β
-glucoside với vị trí 1’ của D-ribose. Ở vị trí 5’ của
D-ribose có nhóm acid pyrophosphoric, nó được ester hoá với hợp chất peptide.
Panthotenyl
β
-aminethantiol 8
β
-mercaptoethylamine. Acid panthotinic là một vitamin
của nhóm B, nó cần thiết trong dinh dưỡng của tất cả động vật có xương sống, chức năng của
coEnzyme A là mang nhóm acetyl và acyl của acid béo, chúng được ester hoá thành nhóm
thiol.
2.2. Dinucleotide.
Dinucleotide gồm có 2 đơn vị mononucleotide
được nối với nhau bởi cầu acid phosphoric (hình 2.4).
Phần lớn dinucleotide là sản phẩm của sự thuỷ phân

acid nucleic bởi Enzyme. Như vậy trong dinucleotide
cầu liên kết là phosphodiester giữa vị trí 5’ của D-
ribose của 1 nucleotide với vị trí 3’- của 1 nucleotide
khác. Có một số dinucleotide được biết trong đó nhóm
phosphate giống với liên kết 3’, 5’- phosphodiester,
chúng không nhận được từ acid nucleic mà tìm thấy ở
dạng tự do trong tế bào. Thí dụ 3 coEnzyme oxy hoá-
khửđược hiểu bi
ết đầy đủ nhất là nicotinamide
Adenine dinucleotide (NAD), nicotinamide Adenine
dinucleotide 2’-phosphate (NADP) và Flavin Adenine
dinucleotide (FAD). Mỗi một coEnzyme có chứa
adenoseine 5’-monophosphate; NAD và NADP luôn
luôn có nicotinamide mononucleotidee (Hình 2.5).

Trong cả 3 Enzyme, 2 đơn vị mononucleotide được nối với nhau bởi liên kết anhydride
giữa nhóm phosphate của chúng tạo thành cầu 3’,5’-pyrophosphate. NADP nhận được từ
NAD, nó được ester hoá bởi một phân tử acid phosphoric khác đến vị trí 2’ của Adenine
mononucleotide. Chính NAD và NADP là coEnzyme trong hệ Enzyme phản ứng oxy hoá
khử.
FAD gắn 1 phần tử của Adenine ribonucleotide và 1 của flavin mono nucleotide nối với
nhau bởi liên kết anhydride giữa các nhóm 5’-phosphate của chúng. Chu trình izoallocasein
của FMN và FAD oxy hoá khử thuận nghịch.
Hình 2.4. Cầu acid phosphoric (hay liên
kết 3’,5’ phosphodieste) trong
dinucleotide

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 44
2.3. Cấu trúc bậc I của acid nucleic: Đây là cách liên kết giữa các nucleotide lại với
nhau thông qua liên kết phospho este để tạo nên chuỗi nucleotide. Liên kết phospho este là

liên kết được hình thành nhờ sự liên kết giữa acid phosphoric của nucleotide này với các bon
số 3 của pentose ở nucleotide bên cạnh. Như vậy phần base được tự do, đường và phosphate
tạo thành dây nối. Ví dụ ta có đoạn nucleotide: A-X-U.
Hình 2.5
Các coEnzyme dinucleotide
Flavin Adenine dinucleotide (FAD)
Nicotinamide Adenine dinucleotide (NAD) còn được
gọi là diphosphopyrimidine nucleotide (DPN).
Nicotinamide Adenine dinucleotide phosphate
(NADP) cũng được gọi là triphosphopyrimidine
nucleotide (TPN), nó có 3 nhóm phosphate.
Trong NADP nhón OH này
được ester hoá với phosphate
Nicotinamid
e

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 45
N
N
N
N
NH
2
O
HO
HH
HH
H
2
C

N
NH
2
ON
O
HO
HH
HH
PO
O-
O
OH
CH
2
POO
OH
NH
O
ON
O
OHOH
HH
HH
H
2
C
POO
OH
Đặc điểm của chuỗi:
Đầu chuỗi có một gốc phosphate tự do gọi là đầu 5

/
- P. Cuối chuỗi có một gốc OH ở C
số 3 của đường ở trạng thái tự do gọi là đuôi 3
/
- OH.
Trong chuỗi nucleotide có đặc điểm quan trọng sau:
Thứ tự sắp xếp trước sau của các nucleotide (hay nói khác đi là của các base) là nền
tảng của hiện tượng di truyền. Nó tạo nên tính đặc trưng sinh học của acid nucleic, từđó
quyết định cấu trúc di truyền bậc I của protein. Vì chỉ có 5 loại base, nếu xét từng loại acid
nucleic thì chỉ có 4, mà acid nucleic là mã di truyền cho cấu trúc bậc I của protein, tức là phải
mã được cho 20 loại acid amin, mà khả năng khác nhau l
ại chỉ có 4, vậy thì mâu thuẫn. Để
giải quyết mâu thuẫn này nếu tổ hợp 2 nucleotide cho 1 mã thì ta có 4
2
= 16 khả năng, như
vậy vẫn chưa được. Nếu tổ hợp 3 nucleotide cho 1 mã ta có 4
3
= 64 khả năng. Ý kiến này
được Crik đề xuất và được Nirenberg và Mathei (người Mĩ) thực nghiệm (1964) nhờ sự tổng
hợp được chuỗi poli U, từ khuân mẫu này và các nguyên liệu cần có đã tổng hợp nên một
chuỗi peptide với toàn bộ là Phe-Phe-Phe và bằng phương pháp thế người ta đã tìm được
toàn bộ các mã cho 20 acid amin. Ví dụ AUG mã cho Met, UUA mã cho Leu

Bảng 2.2.
Bảng mã sinh tổng hợp protein (bảng mã di truyền)
U C A G
U
UUU Phe
UUC Phe
UUA Leu

UUG Leu
UCU Ser
UCC Ser
UCA Ser
UCG Ser
UAU Tyr
UAC Tyr
UAA
UAG
UGU Cys
UGC Cys
UGA
UGG Try
U
C
A
G
C
CUU Leu
CUC Leu
CUA Leu
CUG Leu
CCU Pro
CCC Pro
CCA Pro
CCG Pro
CAU His
CAC His
CAA Glu
CAG Glu

CGU Arg
CGC Arg
CGA Arg
CGG Arg
U
C
A
G
A
AUU ILeu
AUC ILeu
AUA ILeu
AUG Met
ACU Tre
ACC Tre
ACA Tre
ACG Tre
AAU Asp
AAC Asp
AAA Lys
AAG Lys
AGU Ser
ACC Ser
AGA Arg
AGG Arg
U
C
A
G
G

GUU Val
GUC Val
GUA Val
GUG Val
GCU Ala
GCC Ala
GCA Ala
GCG Ala
GAU Asp
GAC Asp
GAA Glu
GAG Glu
GGU Gly
GGC Gly
GGA Gly
GGG Gly
U
C
A
G

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 46
Thứ tự các base trong cấu trúc bậc I quyết định tính đặc trưng sinh học của acid nucleic
chủ yếu cũng tính theo bộ 3 này, hay nói khác đi mã di truyền được ghi dưới dạng những bộ 3
nucleotide. Những bộ 3 này gọi là codon (code: mã). Mỗi codon ứng với một acid amin. Các
codon nằm trên chuỗi nucleotide trong phân tử acid nucleic theo trình tự liên tục không có
ngắt quãng hay gọi là bản mã không có dấu phảy. Khi có sựđột biến thì mã di truyền thay đổi
gây nên sự biến dị. Sựđột biến này có thể
một nucleotide mất đi hoặc thêm vào chuỗi làm cho
mã thay đổi dẫn đến sự thay đổi acid amin trong chuỗi peptide.

Ý nghĩa quyết định trong 1 mã là 2 base đầu, base cuối có thể thay đổi, nên 1 acid amin
có thể có nhiều mã ( 64 mã) ví dụ AUX: ILue thì AU là quyết định, còn X có thể biến động,
xem bảng mã (bảng 2.2).
Về số lượng nucleotide trong chuỗi khá biến động từ 30 đến hàng triệu nucleotid (bản
đồ gen ở người là 30-40.000) nó quyết định độ dài và khối lượng phân tử củ
a acid nucleic.
2.4. Cấu trúc bậc II của acid nucleic: Là cách gắn các chuỗi nucleotide với nhau thành
những dạng xoắn kép kiểu xoắn thừng. Xoắn kép có thể xuất hiện giữa 2 chuỗi riêng biệt như
DNA, hoặc trong phạm vi một chuỗi, nếu như dọc theo chuỗi có các base bổ sung nhau tạo
được liên kết hydro.
Cấu trúc bậc II của DNA:
DNA đầu tiền được tách chiết từ bạch
cầu và tinh dịch cá và được nghiên cứu kỹ bở
i
Friedrich Miescher người Đức từ 1869. Có rất
nhiều nghiên cứu về acid nucleic từ khi phát
hiện ra nó, song về cấu trúc của DNA thì mới
được đề cập đến từ 1950.
Luật Chargaff: Trong phân tử DNA có
Cytosine(C) và Thymine (T), không có Uracil
(U)- Đường pentose là desoxypentose. Khi
nghiên cứu hàm lượng các nucleotide trong
DNA Chargaff (1953) đã nhận thấy các base
nitơ có tỉ lệ xác đinh. Tính quy luật này gọi là
luật Chargaff;
Tổng số gốc A = tổng số gốc T (
Σ
A=
Σ
T)

Tổng số gốc G = tổng số gốc C
(
Σ
G=
Σ
C)
Có thể biểu diễn quy luật đó như sau:
Từđó có thể thấy: Tổng các base purine
(A+G)= tổng các base pyrimidine (T+C)
Tổng các base có nhóm 6-amin = tổng các
base có nhóm 6-ketone. Nghĩa là:
Hình 2.6. Cấu trúc của DNA và RNA
DNA RNA
Đầu 5'-P Đầu 5'-P
Đầu 3
’
-OH Đầu 3
’
-OH

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 47
Tuy nhiên, ngoài những base chính, trong một số DNA còn có một lượng nhỏ base nitơ
methyl hoá, chúng được tìm thấy trong DNA của virus.
Những ý kiến của Watson- Crik: Luật Chargaff cho thấy trong DNA, số Thymine bằng
số Adenine, Guanine bằng Cytosine. James Waston và Francis Crick cho rằng Adenine bắt
cặp với Thymine, Guanine với Cytosine. Các liên kết hydro được sinh ra giữa các cặp base
đó. Kết hợp với ảnh nhiễu xạ rơnghen tinh thể DNA do Rosalin Franklin và Marince Wilkin
nghiên cứu năm 1953, Watson và Crick đã đưa ra mô hình cấu trúc xoắn kép củ
a phân tử
DNA (Hình 2.7) và năm 1962, hai ông đã nhận được giải thưởng Nobel. Ý kiến của Watson-

Crik thành những nguyên tắc sau:
1. Cấu trúc của DNA là 2 chuỗi xoắn lại kiểu xoắn thừng, hai chuỗi xoắn này đi ngược
chiều nhau làm cho nó cuốn chặt với nhau hơn, ít bịảnh hưởng của môi trường. Một chuỗi đi
từ 5
/
- P đến 3
/
- OH và một chuỗi đi từ 3
/
- OH đến 5
/
- P.
Hình 2.7. Mô hình liên kết hydro trong các cặp base bổ sung của Watson và Crick.

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 48
Ngày nay người ta đã phát hiện được một số kiểu xoắn kép của DNA khác với mô hình của Watson Crick (Hình 2.9)
2. Hai chuỗi được củng cố bởi các base hướng vào bên trong của chuỗi và giữa các base
ở hai bên có liên kết hydro xuất hiện để ổn định cấu trúc. Liên kết hydro này xuất hiện giữa N
của amin với oxy của ceto của 2 base đối diện và giữa N
1
của base này với N
1
của base đối
diện. Để thoả mãn điều kiện liên kết hydro này thì ở DNA chỉ có các cặp kiềm sau đây:
Adenine của chuỗi này liên kết với Thymine của chuỗi kia và
Guanine của chuỗi này liên kết với Cytosine của chuỗi kia.
Đặc tính Kiểu xoắn
B A Z
-
Chiều xoắn

-Số gốc nucleotide 1 chu
trình xoắn
-Đường kính xoắn(A°
°°
°)
-Khoảng cách 2
Nucleotide kể nhau(A°
°°
°)
-Chiều dài 1 chu trình
xoắn (A°
°°
°)
Phải
10
20
3.4
34
Phải
10.9
10.9
2.9
32
Trái
12
18
3.5-4.1
45
Hình 2.8
.Kiểu xoắn kép của DNA

Mô hình xoắn kép phân tử DNA của Wastson và
Crick
Các cặp base của 2 chuỗi
polynudeotide liên kết với nhau
Hình 2.9.
So sánh các dạng A, B và Z của
DNA. Có 24 cặp base trong 1

cấu trúc.
A B Z

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 49
3. Do cấu trúc của chuỗi xoắn kép có đường kính dọc theo phân tử là đều nhau và bằng
khoảng 20 A
0
do đó các base nối với nhau một bên là purin thì bên kia phải là pirimidin.
Các đôi kiềm nối với nhau theo nguyên tắc 2 và 3 gọi là nguyên tắc bổ sung gốc kiềm.
Nguyên tắc này là nguyên tắc cơ bản của sinh học phân tử nó là nền tảng cấu trúc của DNA
và là nền tảng cho bất kỳ một chuỗi kép nào trong acid nucleic nói chung (như các đoạn xoắn
kép trong RNA), nguyên tắc này chi phối các quá trình sinh học chủ chốt nhất như quá trình
nhân đôi DNA, quá trình sao chép và phiên dịch mã di truyền.
Ngoài liên kết hydro hai chu
ỗi còn được củng cố bằng các yếu tố khác đó là sự tương
tác giữa các lớp base nằm chồng lên nhau như những chồng đồng xu (tạo nên lực Valderval).
Theo Watson và Crick, hai chuỗi polynucleotide của phân tử DNA tạo thành cấu trúc
xoắn, cuốn xung quanh một trục. Mỗi chu kỳ xoắn có 10 nucleotide. Mỗi bước xoắn là 34A°,
đường kính 20A°. Bộ khung của nó là một chuỗi phosphate-đường. Khoảng cách bên trong
theo một kích thước nhất định. Trong khoả
ng cách này phân bố các base purine và pyrimidine
để khi bắt cặp thì giữa Adenine và Thymine có 2 liên kết hydro, giữa Guanine và Cytosine có

3 liên kết hydro (hình 2.8).
Khác với kiểu A và B, ở kiểu Z các nguyên tử P sắp xếp trên phân tử theo dạng dích
dắc. Ngoài ra người ta cũng giả thiết rằng kiểu B thích hợp cho quá trình tự sao chép DNA,
còn kiểu A thích hợp cho quá trình sao chép. Ngoài các phân tử DNA xoắn kép phổ biến ở tế
bào sinh vật, một số virus có cấu tạo DNA sợi đơn (hình 2.9).
Dạng tự nhiên của phân tử DNA: Sợi DNA có thể t
ồn tại ở các dạng sau:
Dạng xoắn kép sợi thẳng có các đầu 3’ và 5’ tự do. Dạng này gặp ở tế bào nhân chuẩn
(Eucaryote), DNA thực khuẩn thể T
7
.
Dạng xoắn kép kín có thể có các kiểu sau:
Dạng xoắn kép 1 sợi như DNA thực khuẩn thể
ϕ
x174(Virus gây nhiễm ở Ecoli).
Dạng xoắn kép (2sợi): DNA của tế bào nhân xơ. DNA của virus động vật như polyoma,
SV40, plasmid, DNA của ty thể, lục lạp. Có thể là DNA xoắn kép kín đồng hoá trị
(Covalently closed cyclic duplec DNA). Không có đầu 3’ và 5’ tự do, hoặc DNA xoắn kép
mở (open cyclic DNA), 1 trong hai sợi bịđứt 1 liên kết phosphodisete tạo thành đầu 3’ và 5’
tự do (hình 2.10). Dạng xoắn kép kín có thể vặn xoắn lại thành dạng siêu xoắn.
Hình 2.10
. Các dạng cấu trúc của phân tử DNA (1) dạng mở, (2) dạng xoắn mở,
(3) dạng siêu xoắn
(1) (2) (3)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 50
Kích thước của phân tử DNA: Trong các tế bào nhân xơ (procaryote) có nhiếm sắc thể
đơn, thực chất DNA là những đại phân tử có khối lượng 2 x10
9
.

Ở vi khuẩn, phân tử DNA đơn chiếm khoảng 1% khối lượng của tế bào, tạo thành vùng
nhân, nó thường gắn với nếp màng tế bào gọi là mezosome. Trong vi khuẩn không có Protein
liên kết với DNA.
Trong nguyên sinh chất của vi khuẩn, thỉnh thoảng còn tìm thấy phân tử DNA ngoài
nhiễm sắc thể, chúng nhỏ hơn nhiếm sắc thể, được gọi là plasmid hay epicom, có liên quan
đến sự di truyền của DNA nhiễm sắc thể.
Với các tế bào nhân chuẩn lưỡ
ng bội, gần như tất cả DNA ở trong nhân tế bào, nó được
liên kết với protein kiềm là histon, nằm rải rác ở nhiễm sắc thể. Trong các tế bào nhân chuẩn
còn có 1 lượng nhỏ DNA nguyên sinh chất, thường được gọi là DNA thứ yếu, chúng có hợp
chất base và khối lượng phân tử khác với DNA nhân, như DNA trong ty thể chiếm khoảng
0,1-0,2% DNA của toàn tế bào. Một số lạp thể của các tế bào thực vật, đặc bi
ệt là các lục lạp
cũng có DNA riêng biệt.
Bảng 2.3
: Kích thước DNA ở một số vi sinh vật.
Cơ thể Số cặp nucleotide (Kb)
Chiều dài(
m
μ
)
Virus:
- SV 40
-Lamda
Vi khuẩn:
-Mycoplasma
-E.Coli
Sinh vật có nhân:
- Nấm men
- Người

5.1
48.6
760
4000
13-500
2-900 000
1.7
17,0
260,0
1 360,0
56 000,0
990 000,0
2.5. Cấu trúc bậc III và siêu cấu trúc:
Trong nhân tế bào DNA ở các tơ nhiễm sắc, 1 nhiễm sắc thể là 1 chuỗi kép nucleic, do
đó phải có sự xoắn lại của nucleic cho gọn tức là nhiễm sắc thể là xoắn nhiều tầng của chuỗi
xoắn kép. Trong nhiễm sắc thể có histon (protein đặc trưng cho nhân) đặc điểm của histon là
kiềm tính, có thể coi histon là một poli cation, bản thân acid nucleic là 1 polianion làm cho
histon gắn chặt với acid nucleic, có thể ví histon như lõi cuộn ch
ỉ và DNA như sợi chỉ quấn
vào tạo thành nucleoxom.
3. Phân loại acid nucleic
Dựa vào chức năng và cấu tạo người ta chia acid nucleic thành 2 lớp lớn: DNA và
RNA, chúng khác nhau bởi một sốđiểm sau:
3.1. Thành phần cấu tạo: DNA có chứa T và đường desoxyribose, RNA chứa U và
đường ribose. Tuy nhiên có một số ít DNA có chứa U và RNA có chứa T.
3.2. Về phân bố: DNA trong tế bào phân bố chủ yếu ở trong nhân, trong nhân TB nó ở
dạng mở tức là chuỗi
xoắn kép
có hai đầu. Một phần rất nhỏ có ở ty lạp thể, ởđây DNA ở
dạng xoắn kép kín tạo thành vòng nhẫn giống nhưở VSV. Ở VSV đơn bào ngoài chuỗi

xoắn

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 51
kép
DNA chính còn có các chuỗi xoắn kép nhỏ có khối lượng phân tử khoảng 1 triệu dalton,
gọi là thể plasmid đây là yếu tố kháng thuốc, nó có thể di truyền riêng và có thể chui sang tế
bào khác kể cả tế bào động vật rồi mở vòng nhẫn gắn vào DNA của tế bào làm tăng gennom,
khi ởđó nó có tên là epicom, từ epicom lại có thể tách ra thành plasmid. Gần đây gười ta đã
phát hiện ra một chủng loại Retravirus (virus hồi qui) nó chính là plasmid tới một lúc nào đó
nó hồi qui thành virus gây ung thư. Kỹ thuật gen hi
ện nay người ta có thểđưa bất kỳ 1 gen
nào vào tế bào bằng cách đưa vào plasmid rồi từ plasmid đưa vào DNA của tế bào.
RNA chủ yếu là chuỗi đơn (trừ RNA của onconavirut là có xoắn kép) và phân bố chủ
yếu ở tế bào chất, trong nhân tế bào có m-RNA được hình thành trong quá trình sao chép mã
di truyền rồi từ nhân ra tế bào chất kết hợp với riboxom để tham gia vào quá trình tổng hợp
protein.
3.3. Về chức năng: DNA ở các sinh vật là vật chất chứa bả
n mật mã di truyền, còn
RNA thực hiện việc truyền đạt bản mã di truyền trong quá trình sinh tổng hợp protein. Ở một
số loài siêu khuẩn có chứa RNA là bản mã di truyền. Luồng thông tin di truyền được Crik đề
ra năm 1967, năm 1970 được Temin bổ sung như sau:

3.4. RNA ở tế bào động vật lại được chia làm 3 loại:
Có 3 loại acid ribonucleic trong các tế bào là RNA thông tin (m-RNA), RNA ribosome
(r-RNA) và RNA vận chuyển (t- RNA). Mỗi loại RNA có khối lượng phân tử và tính chất
base khác nhau. (Bảng 2.4)
Bảng 2.4:
Đặc tính của RNA E.coli
Loại RNA Hằng số lắng Khối lượng phân tử Số gốc
Nucleotide

% tổng số
RNA tế bào
m-RNA
t-RNA
r-RNA
63-25-3s
63-4s
5s
16s
23s
25 000-1000 000
23 000-30 000
23 000-35 000
23 000-550 000
23 000-1 100 000
75-3000
75-9s
75-100
75-1500
75-3100
2
16
82
82
82
Tất cả RNA này đều là 1 sợi polynucleotide. Ba loại RNA của các loài có phân tử khác
nhau: RNA ribosome (tồn tại ở 3 loại chính); RNA vận chuyển (hơn 600 loại) và RNA thông
tin (có hàng trăm hàng ngàn loại). Trong hầu hết các tế bào, RNA nhiều hơn DNA từ 5 đến 10
lần. Các tế bào vi khuẩn, gần như tất cả RNA tìm thấy trong nguyên sinh chất. Trong nhân tế
bào gan có khoảng 11% tổng số RNA (phần lớn giàu m- RNA), gần 15% trong ribosome

(phần lớn RNA) và khoảng 24% trong dịch bào tan (phần lớn t - RNA). RNA có trong cấu tạo
của tất cả các virus thực vật, trong đó virus khảm thuốc lá được biết rõ nhất. RNA cũng được
tìm thấy trong một virus của vi khuẩn như thực khuẩn thể Q
β
của E.coli, và một số virus
động vật như poliomyelidis.
ADN ARN
Protein
ADN ARN Protein
( Crik, 1967)
(Temin,1970)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 52
3.4.1. RNA thông tin (m-RNA) ( Messenger - RNA): Tỷ lệ loại này chiếm 2-3% trong
tế bào. Nó được tổng hợp trong nhân tế bào với tư cách là những bản sao chép bản mã di
truyền gốc là DNA tức là chuỗi phân bố 4 gốc kiềm trong m-RNA lặp lại một cách chính xác
chuỗi phân bố 4 gốc kiềm trong DNA đối xứng đứng ra làm khuân mẫu, chỉ khác là T trong
DNA được thay bằng U trong m-RNA.
Về cấu trúc của m-RNA khi mới được tổng hợp có cấu trúc như sau:
Intron

G
7
PPP CAP polyA
Extron
Đầu 5’ của m-RNA có cấu trúc đặc biệt gọi là “mũ”(cap), cấu trúc này gồm 1 gốc G
methyl hoá ở vị trí 7, ở vị trí 5’ của nucleotide này có 3 gốc phosphate (7m G5’ppp), gốc
phosphate cuối cùng kết hợp với 5’ của nucleotide trước nó, base của nucleotide này là A( đôi
khi là G), methyl hoá ở vị trí 2’ (Hình 2.11). Cấu trúc “mũ” này có vai trò làm tăng khả năng
kết hợp giữa m-RNA với ribosome và ảnh hưởng đến quá trình phiên mã. Cấu trúc “mũ” cũng

góp phần làm bền m-RNA, bảo vệđầu 5’ của m-RNA khỏi bị Enzyme phân giải, đây cũng là
nơi gắn protein điều hoà quá trình sao chép. Extron là đoạn có nghĩa, Intron là đoạn vô nghĩa.
Đoạn poly A ởđầu 3’, đoạn poly A có khoảng 200 nucleotide Adenine, có thể có vai trò làm
bền, bảo vệ m-RNA và điều hoà hoạt động phiên mã của m-RNA. Đoạn polyA là đoạn kết
thúc giúp m-RNA qua màng nhân. Quá trình thành thục trước khi đưa ra tế bào chất các đoạn
polyA và intron bị cắt bỏ. Codon đầu bao giờ cũng là AUG mã cho Met, codon kế
t thúc là
UAG, UAA và UGA.
Liên kết
pyrophosphate
Lớp 2 methyl hoá thỉnh
thoảng bị methyl hoá)
7 - Methyl -Guanine
Cap 0 methyl
hoá
Liên kết 5', 5' -
Triphosphate
Cap ethylhoá(thỉnh
thoảng bị meyyl hoá)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 53
Hình 2.11. 7-MethylGuanine ởđầu mũ 5’ tìm thấy ở hầu hết các m-RNA ở các sinh vật
nhân chuẩn.
3.4.2. RNA ribosome (r-RNA).
r-RNA chiếm khoảng 65% trong riboxom và 80% tổng số RNA của tế bào. Có thể tách
chiết r-RNA từ ribosome của E.coli bằng phenol, nó có dạng thẳng và phân tử sợi đơn, có 3
loại với hằng số lắng: 23s, 16s và 5s. Chức phận của chúng trong ribosome chưa rõ ràng, có
thể chúng có vai trò cấu trúc là thành viên cấu tạo nên riboxom - một chiếc "máy' trong quá
trình tổng hợp protein. Chúng có 4 loại Base chính là A,G,C và U. Một vài base bị methyl
hoá.

Ở t
ế bào nhân chuẩn, trong ribosome có 4 loại r-RNA: 18s, 28s, 5.8s, và 5s. r-RNA của
các Ribosome trong ty thể, lục lạp khác với r-RNA của Ribosome trong tế bào chất.
3.4.3. RNA vận chuyển (t-RNA) (trans RNA) còn gọi là s-RNA (RNA hoà tan): trong tế
bào t-RNA chiếm khoảng 20% tổng số RNA, có vai trò vận chuyển có chọn lọc các acid amin
đã được họat hoá tới khu vực sinh tổng hợp protein và định vị trí cho các acid amin trong
chuỗi polypeptide thông qua phần anti codon (codon đối mã) trong cấu trúc của nó.
Khối lượng phân tử của t-RNA từ 23.000-30.000, hằng số lắng từ 4s -63s, có 75 đến 90
nucleotide. Mỗ
i một loại acid amin trong phân tử protein có ít nhất 1 t-RNA tương ứng vận
chuyển nó, một số acid amin có nhiều t-RNA, thí dụ: Leucine, Serine trong E.coli có 5 phân
tử t-RNA. t-RNA có thể tìm thấy ở dạng tự do hay “liên kết” với acid amin tương ứng. Dạng
liên kết của t-RNA là do nhóm carboxyl của acid amin được ester hoá với nhóm 2’-OH hoặc
3’-OH của gốc acid adenilic cuối cùng ởđầu cuối 3’ của chuỗi polynucleotide của t-RNA.
t-RNA có nhiều base “thiểu số”, chiếm khoảng 10%. Các base này là những dạng được
methyl hoá hoặc những d
ẫn suất của chúng. Trong t-RNA còn có những mononucleotide
không bình thường như acid pseudouridilic và ribothymidilic. Acid pseudouridilic có liên kết
glycoside ở vị trí 5 của Uridine, khác với vị trí 1 như thông thường. Acid ribothymidilic cũng
không bình thường, vì thông thường thymine có trong DNA.

Ở đầu cuối 5’ của t-RNA có gốc acid guanilic, nhóm 3’-OH liên kết với nucleotide áp
chót, nhóm 5’-OH liên kết với nhóm phosphate. Ởđầu 3’ của t-RNA luôn có 3 nucleotide:
Acid pseudouridilic
Acidriboth
y
midilic

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 54
CCA. Nhóm 5’-OH của gốc acid adenilic liên kết với gốc acid cytidilic trước, các nhóm vị trí

2’ và 5’-OH tự do. Cấu trúc chung của t-RNA có thể viết như sau:
5’-pG (pN)
75-90
p
C
p
C
p
C
A-3’-OH.
NHóm 2’-OH và 3’- tự do của gốc acid adenilic cuối cùng trong phân tử t-RNA được
ester hoá với
α
-acid amin bằng Enzyme, tạo thành dạng hoạt động hay dạng vận chuyển, gọi
là aminoacyl t-RNA.
Gốc acid amin này được vận chuyển đến đầu cuối sinh trưởng của chuỗi peptide trên bề
mặt ribosome.
Một nửa số nucleotide của phân tử t-RNA bắt cặp tạo thành những đoạn xoắn kép. Cấu
trúc không gian của t-RNA có dạng hình chữ L (hay là hình cỏ ba lá) và chia làm 5 thuỳ (hình
2.12)

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 55
Thuỳ acid amin là đầu 3’- OH của t-RNA có 3 nucleotide CCA, là nơi liên kết với acid
amin mà nó vận chuyển.
Thuỳ TψC luôn có 3 nucleotide là: Ribothymidilic, Pseudouridilic, và cytidilic, thuỳ
này giúp cho t-RNA nhận biết riboxom đang hoạt động cần acid amin nào.
Thuỳ thêm có thể có hoặc không có trong các phân tử t-RNA khác nhau. Chức năng
chưa rõ.
Hình 2.12. Cấu trúc hình cỏ
ba lá của t-RNA

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 56
Thuỳđối mã (anticodon) có chứa 3 nucleotide liên kết với 3 nucleotide mã (codon) trên
m-RNA. Nó quyết định cho việc gắn acid amin vào trong chuỗi peptide theo nguyên tắc bổ
xung gốc kiềm.
Thuỳ G
*
GA luôn luôn có nucleotide dihydrouridilic, là nơi bám vào riboxom
4. Một số tính chất của acid nucleic.
Acid nucleic là những chất có màu trắng, không tan trong nước nhưng tan trong dung
dịch muối. Dung dịch acid nucleic có độ nhớt cao, có hoạt động quang hoc. Acid nucleic tích
điện âm nên trong điện trường di chuyển về cực dương.
Acid nucleic hấp thụ mạnh ở vùng ánh sáng tử ngoại có bước sóng 250-280nm, và hấp
thụ cực đại ở 260nm. Sử dụng tính chất này để định lượng acid nucleic và xác đinh độ sạch
của ch
ế phẩm.
Khi đun dung dịch acid nuclieic lên 60-90°C, phân tử DNA xoắn kép bị tháo rời do các
liên kết hydro giữa các base purine và pyrimidine bị phá vỡ. Độ hấp thụở bước sóng 260nm
tăng lên. Sự tăng độ hấp thụ này gọi là hiệu ứng hypecrom. Nhiệt độ làm mất đi một nửa cấu
trúc xoắn kép của phân tử DNA gọi là nhiệt độ “nóng chảy” viết tắt Tm (melting
temperature). Các phân tử DNA giàu các base G-C có Tm cao hơn loại DNA giàu A-T.
Nếu dung dịch acid nucleic sau khi bị
“nóng chảy”, được làm lạnh từ từ thì độ nhớt
dung dịch giảm, đồng thời giảm khả năng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 260nm gọi là hiệu
ứng hypocrom. Điều này biểu hiện khả năng phục hồi các liên kết hydro giữa các cặp base bổ
sung sau khi liên kết hydro của chúng bị phá vỡ.
DNA phản ứng với thuốc thử Fucsin tạo nên màu đỏ (Phản ứng Feulgen) phản ứng này
được s
ử dụng trong hoá tế bào.
Để phân biệt DNA và RNA, dùng phản ứng với thuốc thử orcin với RNA có màu xanh

đậm hơn DNA.
5. Phức hợp acid nucleic-protein.
Một số acid nucleic gắn với các protein đặc biệt tạo thành những phức hợp đặc biệt có
những chức năng riêng. Trong đó chủ yếu là ribosome và Virus.
5.1. Ribosome.
Ribosome của các tế bào nhân xơ có 60-65 % r-RNA và khoảng 45-40% protein. Trong
các tế bào nhân chuẩn có khoảng 50% r-RNA và 50% protein. Trong tế bào E.coli, Ribosome
được tìm thấy ở dạng tự do trong nguyên sinh chất và chiế
m khoảng 35% khối lượng khô của
tế bào. Tế bào E.coli có khoảng 15.000 Ribosome, mỗi một Ribosome có khối lượng 2.6 kDa
và đường kính là 180 A° (Hình 2.13). Các ribosome cũng được tìm thấy bên trong nhân tế bào
và trong các cơ quan tử như ty thể và lạp thể. Nhiều Ribosome được hấp phụ thành chuỗi dài
gọi là Polyribosome hay polysome, chúng là sự kết hợp giữa một số Ribosome với phân tử
RNA thông tin.
Các ribosome của tất cả các tế bào được cấu tạo giống nhau và chứa r-RNA. Chúng có 2
tiểu ph
ần có kích khác nhau (Hình 1.13) Ribosome vi khuẩn E.coli có hằng số lắng 70s, có
các tiểu phần 30s và 50s (Khối lượng phẩn tử ~1 triệu và ~ 1.8 triệu) Tiểu phân 50s có phân
tử r-RNA 23s, 5s, và 30 chuỗi polypeptide, tiểu phần 30s có phân tử r-RNA 16s và 20 chuỗi
polypeptide. Ribosome trong nguyên sinh chất tế bào nhân chuẩn lớn hơn trong tế bào nhân

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 57
xơ, chúng hấp phụ trên lưới nội chất, hằng số lắng là 80s, đường kính 220A° khối lượng phân
tử 4kDa có 2 tiểu phân 60s và 40s. Tuy nhiên kích thước các tiểu phần thường khác nhau giữa
động vật và thực vật. r-RNA thực vật có loại 25S và 16S hoặc 18s, động vật có loại 26s và
18s. r-RNA 28s của động vật có kích thước khác nhau ở những loài khác nhau phụ thuộc vào
mức độ tiến hoá như nhím biển là 1,4kDa và 1,75 KDa ở những động vật khác. Ribosome
đượ
c ổn định trong dung dịch có nồng độ Mg
+2

cao. Khi nồng độ Mg
+2
giảm, các tiểu phần bị
tách rời nhau.
5.2. Virus.
Virus có cấu trúc “ngưỡng cửa của sự sống”, là hợp chất siêu phân tử giữa acid nucleic và các
tiểu đơn vị protein với sự sắp xếp 3 chiều. Virus có khối lượng hạt vô cùng lớn, chúng có thể
được tách chiết ở dạng đồng thể hoặc ở dạng kết tinh. Virus tách chiết ở dạng tinh sạch không
có khả năng tái sinh. Tuy nhiên, khi hạt virus (cũng gọi là viron) phát triển bên trong tế bào
vật chủ, nó có khả năng đ
iều khiển sự sao chép riêng của mình. Acid nucleic vurus là phần
nhiễm của hạt virus.
Cơ chế tổng hợp các phân tử của virus khác với các phân tử của các tế bào chủ bình
thường. RNA của virus buộc ribosome tế bào vật chủ hoạt động như là khuôn cho sự tổng hợp
các protein vỏ virus và các Enzyme cho sự sao chép các hợp chất khác của cấu trúc virus.
DNA của các virus như là khuôn cho sự sao chép các phân tử m-RNA bổ sung, nó lại
chiếm đoạt bộ máy ribosome và ti
ến hành tổng hợp các Protein virus và các Enzyme cần thiết
cho tổng hợp DNA virus. Các virus có kích thước, hình dạng và thành phần hoá học khác
nhau (bảng 2.5). Trong một số virus, thí dụ virus khảm thuốc lá, chỉ tồn tại loại tiểu phần
protein đơn. Những loại protein khác (thí dụ thực khuẩn thể T
2
của Ecoli) có thể có nhiều loại
tiểu đơn vị Protein vỏ hay capsid của virus được tạo thành nhóm các tiểu phần protein gọi là
Hình 2.13. Cấu trúc của Ribosome

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 58
Capsomere (đơn vị hợp thanh capsid). Acid nucleic của virus hay xảy ra sự methyl hoá các
base
Bảng 2.5

. Khối lượng, kích thước và hình thái của acid nucleic ở một số virus
Tên Khối lượng hạt
(dalton)
Acid nucleic và
số chuỗi
% acid
nucleic
Hình dạng Chiểu dài
(A°
°°
°)
Thực khuẩn thể Ecoli
T
2
,T
4
,T
6
,
T
7
φc174
λ
MS2
Virus thực vật khảm
thuốc lá
Bushu stunt cà chua
Gây chết lụi thuốc lá
Virus động vật: Bại
liệt trẻ em

Polioma (virus gây
ung thưởđộng vật
gặm nhấm)
Adenovirus
Đậu mùa
220 000 000
38 000 000
6000 000
50 000 000
3 600 000
40 000 000
10 600 000
1 970 000

6 700 000
21 000 000
200 000 000
2 000 000 000
DNA(2)
DNA(2)
DNA(1hoặc2)
DNA(2)
RNA(1)
RNA(1)
RNA(1)
RNA(1)
RNA(1)
DNA(2)
DNA(2)
DNA( `)

61
41
26
64
32
5
15
20
28
13.4
5
7.5
Nòng nọc
Nòng nọc
Nhiều mặt
Nòng nọc
Nhiều mặt
Que
Nhiều mặt
Nhiều mặt
Nhiều mặt
Nhiều mặt
Nhiều mặt
Viên gạch
180
60
150
200
175
3000

280
210
300
450
700
2300
Hình 2.14: Ảnh kính hiển vi điện tử của các virus, sơđồ virus khảm thuốc lá.

Các tiểu phân
Protein
Cổ
Đầu
Đuôi
Râu
Hình 2.14
ảnh kinh shiển vi điện tử của
Cấu trúc của
Th
ể th kh ẩ T
i
0
,
1
μ
0
,
1
μ
0
,

1
μ

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật …………………………… 59
Tất cả virus thực vật là loại RNA, có dạng hình que, xoắn kép, như virus khảm thuốc lá,
hoặc có dạng 20 mặt như virus bushustunt có 60 caspomere (nhóm các tiểu phần protein) mỗi
mặt có 3 tiểu đơn vịđược sắp xếp theo kiểu đối xứng. Virus động vật có thể là DNA hoặc
RNA. Mặc dù một số như virus polimelidis (gây bại liệt ở trẻ em) rất nhỏ, song hầu hết chúng
đều lớn hơn virus thực vật. Virus vi khuẩn (gọ
i là thực khuẩn thể) là mẫu vật thích hợp để
nghiên cứu, vì chúng tiến hành sao chép một lượng lớn trong vi khuẩn và dễ tách chiết. Virus
vi khuẩn quan trọng nhất là của các tế bào E. coli như thể thực khuẩn thể T
2
,T
4
,T
6
, T
7
ϕx174
và λ. Cấu trúc của virus được nghiên cứu rất tỉ mỉ bằng kính hiển vi điện tử và sự nhiễu xạ tia
x. Cấu trúc của 1 vài virus được giới thiệu ở hình 2. 14
6. Trao đổi acid nucleic.
Acid nucleic là vật chất di truyền của cơ thể sống, điều hoà quá trình sinh tổng hợp
protein. Một số nucleotide là thành phần coEnzyme quan trọng. Vì vậy, nghiên cứu quá trình
trao đổi acid nucleic có ý nghĩa đối với các cơ thể số
ng.
6.1. Sự phân giải acid nucleic (sự thuỷ phân acid nucleic)
Dưới tác dụng của nuclease, acid nucleic bị thuỷ phân tạo thành các mononucleotide và
oligonucleotide. Ởđộng vật, acid nucleic bị thuỷ phân ở tá tràng dưới tác dụng của nuclease

tuyến tuỵ. Ở niêm mạc ruột có diesterase thuỷ phân oligonucleotide thành mononucleotide.
Nuclease có thể chia làm 2 nhóm: Endonuclease và exonuclease.
a) Endonuclease: Cắt các liên kết diester bên trong chuỗi polynucleotide. Nó được chia
làm 2 nhóm: Ribonuclease (RNAase) xúc tác phân giải RNA, Desoxyribonuclease (DNAase)
xúc tác phân giải DNA.
b) Exonuclease: Xúc tác cho quá trình phân giải lần lượt từng nucleotide ra khỏi chuỗi
polynucleotide.
6.1.1. Phân giải mononucleotide:
Các mononucleotide được hình thành khi phân giải DNA và RNA hoặc được sử d
ụng
để tổng hợp lại acid nucleic, các hợp chất cao năng và các coEnzyme v.v hoặc tiếp tục bị
thuỷ phân dưới tác dụng của nucleotidase (phosphatease) có trong ruột tạo thành các
nucleoside và acid phosphoric. Ở các mô gan, thận, lách có nucleotidase, các nucleoside bị
thuỷ phân thành base nitơ và pentose.
6.1.2. Phân giải base purine và pyrimidine.
Phân giải purine: Sự thoái hoá các nucleotide purine được nghiên cứu kỹ. Adenine,
nucleoside và nucleotide của nó có thể deamin hoá thuỷ phân dưới tác dụng của các Enzyme
deaminase, adenoseine deaminase và adenilate deaminase tạo thành hypoxanthine, inoseine
hoặc inoseine monophosphate tương ứng (hình 2.15) và nucleotide Guanine cũng phân giải
tương tự dưới tác dụng của Guanine, guanoseine và guanylat deaminase tạ
o thành xanthine
hoặc dẫn xuất ribose của chúng (hình 2.15)
Ở người và vượn người sản phẩn cuối cùng của sự phân giải này là acid uric, nó được thải ra
ngoài cùng với nước tiểu, còn động vật khác, phần lớn hoặc hoàn toàn acid uric biến đổi thành
allaintoin. ởđộng vật máu lạnh cá, lưỡng thể và trong nhiều động vật cổ, allaintoin phân li thành
acid glyoxylic và urê.