Sinh học tế bào ( phần 11 ) potx

Sinh học tế bào ( phần 11 )
Cấu tạo ARN
ARN là loại acid nucleic có những đặc điểm về thành phần, cấu tạo giống
ADN nhưng cũng có những đặc trưng riêng. Thành phần ARN chứa
riboza thay vì dezoxiribo ở ADN. Bazơ nitơ của ARN, ngoài những
thành phần giống ADN, còn có U đặc trưng riêng của ARN, T cũng có
trong thành phần của ARN.
Đơn phân của ARN là ribonucleotide. Từ ribonucleotide liên kết với nhau
tạo thành chuỗi polyribonucleotide. ARN cấu tạo từ 1 chuỗi
polyribonucleotide nhưng cũng có những đoạn tạo liên kết bổ sung
giữa hai phần khác nhau của chuỗi, trong đó, A liên kết với U thay cho T.

Cấu tạo mARN
Có nhiều loại ARN với cấu tạo và chức năng khác nhau, ARN thông tin
(ARNm), ARN vận chuyển (ARNt), ARN ribosome (ARNr), tiền ARN
(proARN), ARN phân tử nhỏ của nhân, ARN mồi (primer ADN)
* ARNm. ARNm được tổng hợp ở trong dịch nhân từ ADN. ARNm có
đời sống rất ngắn: ở procariote ARNm chỉ tồn tại trong vài sau phút khi
thực hiện xong quá trình dịch mã, còn ở eucariote có thể kéo dài từ vài
phút đến vài ngày. ARNm được tái tạo rất nhanh và nó chỉ tồn tại trong
thời gian của một thông tin. Một ARNm có thể được đọc nhiều lần nếu
tiến hành dịch mã trên polyribosome.
Kích thước ARNm tuỳ thuộc kích thước phân tử protein do nó phụ trách
tổng hợp. Số lượng ARNm ở các tế bào khác nhau không giống nhau. Ở
tế bào người có khoảng 80.000 - 100.000 ARNm khác nhau trong một tế
bào.
ARNm có cấu tạo tổng quát như sau:
- Ở procariote:

* ARNt. ARNt được tổng hợp từ dịch nhân. ARNt là loại có kích thước
bé chỉ có khoảng 75 - 90 nucleotide với hằng số lắng là 4,5s (M = 25000 -

30.000). Trong thành phần của ARNt có khoảng 30 loại nucleotide hiếm,
chiếm 10% tổng số nucleotide của phân tử.

Cấu tạo tARN
Nhiệm vụ của ARNt là vận chuyển acid amin từ tế bào chất đến
ribosome để tổng hợp protein ở đó, cho nên với mỗi acid amin
phải có ít nhất một ARNt tương ứng. Nhưng trong tế bào, do một
Aa có thể mã hoá bởi nhiều bộ ba, cho nên cũng sẽ có nhiều ARNt cùng
vận chuyển một loại acid amin.
ARNt có cấu trúc không gian đặc trưng. Phân tử ARNt có cấu trúc chia
nhiều thuỳ như dạng lá chẻ ba, trong đó, có đoạn dạng vòng không có liên
kết bổ sung, có đoạn hình thành liên kết bổ sung. Người ta chia ARNt ra
làm 5 vùng có thành phần chức năng khác nhau.
* ARNr. ARNr được tổng hợp trong nhân con và ngay sau đó liên kết với
protein để tạo nên các phân tử ribonucleoprotein là các tiền ribosome.
Qua quá trình trưởng thành, các ribonucleoprotein này chuyển từ nhân
con ra tế bào chất và tạo thành ribosome ở đó.
Cấu tạo acid nucleic
Cấu tạo chuỗi poly nucleotide
Từ các đơn phân nucleotide liên kết lại bằng liên kết photphodiester tạo
nên chuỗi polynucleotide. Các ribonucleotide nối với nhau cho chuỗi
polyribonucleotide, còn các dezoxiribonucleotide nối với nhau sẽ tạo nên
chuỗi poly dezoxiribonucleotide.
Liên kết ester được tạo ra từ nhóm C3'-OH của nucleotide trước với
nhóm OH còn lại của H
3
PO
4
ở đầu 5' của nucleotide sau. Hai nhóm OH
loại 1 phân tử nước và nối lại với nhau bằng liên kết ester. Như vậy,

phân tử H
3
PO
4
đă tạo ra 1 liên kết ester trong nucleotide và 1
liên kết ester nối 2 nucleotide lại với nhau, do đó gọi là liên kết
photphodiester.

Cấu trúc chuỗi polinucleotit
Chuỗi polynucleotide mang tính phân cực. Đầu trái luôn có nhóm P là
đầu 5', đầu phải luôn luôn có nhóm OH tự do tại C3 nên gọi là đầu 3'.
Chuỗi polynucleotide chỉ nối dài theo chiều 5'-3', tức là nucleotide mới
vào liên kết để kéo dài chuỗi chỉ được nối thêm vào đầu 3'.
Từ 4 loại nucleotide (trong ADN là dAMP, dGMP, dCMP và dTMP;
trong ARN là AMP, GMP, CMP, UMP) sẽ tạo nên vô số các chuỗi
polynucleotide khác nhau. Các chuỗi polynucleotide được phân biệt
nhau bởi 3 yếu tố:
- Thành phần các nucleotide.
- Số lượng các nucleotide.
- Trật tự sắp xếp các nucleotide.
Từ polyribonucleotide tạo ra ARN, còn từ polydezoxiribonucleotide
sẽ tạo ra ADN.
Cấu tạo ADN (aciddezoxiribonucleic)
* Đặc điểm cấu tạo AND. Phân tử ADN được tạo ra từ hai chuỗi
polynucleotide - hai chuỗi này xếp song song và ngược chiều nhau. Sự
đối song của phân tử ADN bảo đảm có sự liên kết bổ sung giữa hai chuỗi
qua các bazơ nitơ. Bazơ nitơ quay vào phía giữa hai chuỗi nên hai chuỗi
phải ngược chiều nhau.
Sự đối song cũng đảm bảo sự ổn định cho cấu trúc phân tử ADN. Để có
các liên kết bổ sung giữa hai chuỗi thì hai chuỗi phải song song.

Các bazơ nitơ của hai polynucleotide liên kết với nhau bằng liên
kết hydro theo nguyên lý bổ sung: A chuỗi này liên kết với T chuỗi kia
bằng 2 liên kết hydro và ngược lại G chuỗi này liên kết với C chuỗi kia
bằng 3 liên kết hydro.
Tính chất bổ sung trên bảo đảm cho hai chuỗi luôn song song và khoảng
cách giữa hai chuỗi không đổi do trong cặp bazơ bổ sung bao giờ cũng có
một bazơ purin có kích thước lớn đi kèm một bazơ pirimidin có kích
thước bé.
ADN có nhiều kiểu cấu trúc khác nhau. Mỗi kiểu cấu trúc tồn tại trong
điều kiện riêng và chúng có thể chuyển đổi lẫn nhau khi thay đổi các điều
kiện tương ứng. Hiện nay, người ta tìm thấy trong tế bào ADN tồn tại ở
dạng B, A, C, D, Z, E trong đó, dạng B phổ biến hơn và có vai trò trong
cơ chế truyền đạt thông tin di truyền.
Thành phần của ADN cũng rất đa dạng. Sự đa dạng của chuỗi
polynucleotide đã phân tích ở trên tạo nên sự đa dạng của ADN.
Hình thái ADN trong tế bào cũng rất đa dạng. Có loại ADN sợi đơn
thẳng, sợi đơn dạng vòng, sợi kép thẳng, sợi kép dạng vòng
Kích thước ADN cũng rất đa dạng, từ vài trăm cặp bazơ đến hàng triệu
cặp bazơ.
* Cấu trúc không gian ADN dạng B (theo Watson - Crick). Kết
hợp nhiều công trình nghiên cứu về ADN trước đó, đặc biệt là
nghiên cứu của Sachgaff cùng những nghiên cứu của mình, năm
1953, Watson và Crick đã công bố mô hình cấu trúc không gian của
ADN.

Mặc dù đến nay người ta đă phát hiện thêm nhiều dạng cấu trúc khác của
ADN, cũng như xác định được cấu trúc thực của ADN có khác so với mô
hình lý thuyết của Watson - Crick, nhưng sự ra đời mô hình của Watson -
Crick đã trở thành bước ngoặt trong sinh học, báo hiệu sự ra đời của sinh
học phân tử.

Cấu trúc không gian của ADN, theo Watson - Crick, có những đặc điểm
cơ bản sau :
- Hai chuỗi polynucleotide đối song, xoắn theo chiều phải.
- Khung dizoxiriboza và H
3
PO
4
nằm ngoài bề mặt phân tử.
- Các bazơ nitơ hướng vào phía trong chuỗi xoắn. Mặt phẳng các bazơ
nitơ song song với nhau và thẳng góc với trục phân tử. Hai bazơ nitơ của
hai chuỗi liên kết với nhau bằng liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung
(A = T, G ≡ C). Hai cặp bazơ nitơ gần nhau xếp lệch góc 36
o
C.
- Đường kính chuỗi xoắn 2 nm. Mặt phẳng hai cặp bazơ nitơ liền nhau
cách nhau 0,34 nm. Mỗi vòng xoắn có 10 cặp bazơ nitơ với chiều dài
3,4nm. Kích thước trên là theo tính toán của Watson - Crick, là kích
thước gốc. Gần đây, qua xác định bằng thực nghiệm, người ta thấy
ADN dạng B (dạng của Watson - Crick) có trung bình 10,5 cặp bazơ nitơ
trên một vòng xoắn và chiều dài vòng xoắn là 3,6nm (thay vì 10 cặp và
3,4nm ở mô hình Watson - Crick).
Các dạng cấu trúc của ADN
Dạng cấu trúc

Đặc tính
B A C Z
Chiều xoắn Phải Phải Phải Trái
Số cặp N của 1 vòng 10,0 10,9 91/3 12,0
Đường kính vòng xoắn 20Ao 23Ao 19Ao 18Ao
Khoảng cách 2n 3,4Ao 2,9Ao 3,3Ao 3,4Ao

Chiều dài vòng xoắn 34Ao 32Ao 31Ao 45Ao
Góc của bazơ nitơ với
trục
90o 20o 18o
Góc giữa hai bazơ 36o 32,7o 38,6o - 30o