TỔNG HỢP NUCLEIC ACID TRONG CƠ THỂ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ CÔNG NGHỆ TP HCM
KHOA :CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TỔNG HỢP NUCLEIC ACID TRONG
CƠ THỂ

GVHD:TH.S NGUYỄN MINH KHANG

TP.HCM, tháng 04 năm 2011
Trang 1


QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP CÁC ACID
NUCLEIC TRONG CƠ THỂ NGƯỜI
Tác giả

NGUYỄN THỊ NGỌC HÂN
TRẦN THỊ THÚY AN
ĐOÀN THỊ NGỌC DUYÊN

BÀI TIỂU LUẬN VỂ QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ACID NUCLEIC TRONG
CƠ THỂ NGƯỜI

Lớp: C6SH1
Giáo viên hướng dẫn:
Th.s NGUYỄN MINH KHANG

Trang 2

04-2011

LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn xin chân thành gửi đến
Ban Giám Hiệu và quý thầy cô trường Cao Đẳng Kinh Tế CôngNghệ dã tận tinh
giảng dạy,truyền đạt những kiến thức bồ ích cho chúng tôi.Đặc biệt là thầy
Nguyễn Minh Khang đã tạo điều kiện thuận lợi,cho chúng tôi những ý kiến bổ ích
trong bài tiểu luận này.
Đồng cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ nhiệt tình khi chúng tôi thực hiện đề tài này.Do
bước đầu làm tiểu luận không tránh khỏi những thiếu sót.Kính mong thầy cô và
bạn bè đóng góp ý kiến để bài luận được hoàn chỉnh hơn.
Nhóm thực hiện

Trang 3


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa...............................................................................................................2
Lời cảm ơn.............................................................................................................3
Mục lục..................................................................................................................4
Danh sách các bảng...............................................................................................6
Danh sách các hình................................................................................................7
Danh sách các đồ thi,biểu đồ,từ viết tắt.................................................................8
Phần 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................9
1.2 Nội dung báo cáo.............................................................................................9
1.3 Ý nghĩa chuyên đề...........................................................................................9
Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Khái niệm về nucleic acid.............................................................................10

2.2 Thành phần hóa học của nucleic acid............................................................10
2.2.1 Base nito (nitrogen)....................................................................................10
2.2.2 Đường pentose............................................................................................12
2.2.3 Phosphoric acid..........................................................................................12
a) Sự tạo thành nucleoside.............................................................................12
b) Sự tạo thành nucleotide.............................................................................13
c) Sự tạo thành nucleic acid...........................................................................14
d) Một số nucleotide quan trọng không tham gia cấu tạo nucleic acid –ADP
và ATP...................................................................................................................14
2.2.4 Deoxyrribonucleic acid (DNA)..................................................................16
2.2.5 Ribonucleic acid (RNA).............................................................................22
Trang 4


2.2.6 Một số tính chất của nucleic acid...............................................................27
2.3 Trao đổi nucleic acid.....................................................................................27
2.3.1 Sự phân giải nucleic acid............................................................................27
a) Thủy phân nucleic acid...............................................................................27
b) Phân giải mononucleotide..........................................................................28
c) Phân giải base purine..................................................................................28
d) Phân giải base pyrimidine..........................................................................28
2.3.2 Sinh tổng hợp nucleotide purine.................................................................28
2.3.3 Sinh tổng hợp nucleotide pyrimidine.........................................................29
2.3.4 Tổng hợp DNA...........................................................................................30
2.3.5 Tổng hợp RNA (sao mã)............................................................................33
Phần 3: ỨNG DỤNG ĐỐI TƯỢNG VÀO LĨNH VỰC SẢN XUẤT
3.1 Thủy hải sản..................................................................................................37
3.2 Các loại hạt....................................................................................................38
3.3 Rau quả..........................................................................................................38
3.4 Nấm...............................................................................................................39

3.5 Thịt bò...........................................................................................................39
3.6 Trứng và các sản phẩm từ sữa.......................................................................40
Phần 4: KẾT LUẬN..........................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................42

Trang 5


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Tên gọi các nucleoside……………………………………………..13
Bảng 2.2 Các phân tử RNA trong E.coli……………………………………..27
Bảng 2.3 Các tiểu đơn vị của RNA…………………………………………..35

Trang 6


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Công thức cấu tạo của các base nito.....................................................11
Hình 2.2 Công thức cấu tạo của đường penose...................................................12
Hình 2.3 Các nucleiside.......................................................................................13
Hình 2.4 Cấu tạo nucleotide................................................................................14
Hình 2.5 UDP và UTP.........................................................................................15
Hình 2.6 Cấu tạo hóa học của CDP.....................................................................15
Hình 2.7 Coenzyme A.........................................................................................16
Hình 2.8 Sự đối song của phân tử DNA..............................................................17
Hình 2.9 Quy tắc bổ sung của các cặp C-G và A-T............................................18
Hình 2.10 Cấu trúc của các nucleotide điển hình................................................20
Hình 2.11 Sự tái bản DNA theo cách gián đoạn đối với 1 trong 2 chuỗi DNA

.............................................................................................................................22
Hình 2.12 Mô hình cấu trúc của 1 Trna...............................................................25

Trang 7


PHẦN 1 : MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Khi chúng ta ăn thức ăn từ ĐV và TV, các enzyme phân giải thành các acid
amin. Các acid amin được hấp thu vào tế bào, và liên kết với nhau theo 1 trình tự
nhất định (cấu trúc bậc 1) tạo nên protein đặc hiệu cho cơ thể.
Nucleic acid là những hợp chất cao phân tử đóng vai trò hết sức quan trọng
trong hoạt động sống của mọi cơ thể sinh vật. Chúng tam gia vào các quá trình cơ
bản của sự sống như : sinh tổng hợp protein, sinh trưởng, sinh sản, đặc biệt là di
truyền …,nucleic acid tham gia cấu tạo nhân tế bào, tế bào, và quyết định đặc tính
di truyền của sinh vật. Nucleic acid là những hợp chất quan trọng không thể thiếu,
không thể thay thế được trong hoạt động sống của mọi sinh vật.
Nucleic acid được nhà bác học Đức F.Miescher tìm ra năm 1868 từ nhân tế bào.
Do vai trò cực kì quan trọng của nucleic acid, đặc biệt là vai trò của chúng trong
di truyền học nên những nghiên cứu về nucleic acid ngày càng được xúc tiến
mạnh mẽ và đạt được những thành tựu cực kì to lớn, áp dụng có hiệu quả trong
các lĩnh vực : trồng trọt, chăn nuôi, y học, dược học,di truyền học,…

1.2 Nội dung báo cáo
* Khái quát về nucleic acid : như về cấu trúc, thành phần và các đạc tính của
nucleic acid.
* Sơ lược về quá trình tổng hợp các nucleic acid trong cơ thể người và đặc điểm
sinh học của chúng.
Trang 8

1.3 Ý nghĩa chuyên đề
Thông qua việc nghiên cứu về quá trình tổng hợp nucleic acid trong cơ thể
người chúng ta có thể phần nào hiểu được vai trò của chúng đối với hoạt động
sống của sinh vật.

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Khái niệm về nucleic acid
Nucleic acid là các đại phân tử rất dài mang thông tin di truyền, hiện diện trong
mọi tế bào sống, ở dạng tự do hay kết hợp với phân tử protein để tạo các
nucleoprotein.
Nucleic acid như tên gọi là các chất lúc khởi đầu được cô lập từ nhân (nucleus).
Thật ra, về sau, người ta biết nucleic acid không chỉ có trong nhân mà còn trong tế
bào chất của tế bào. Có hai loại nucleic acid:
- Deoxiribonucleic acid (DNA) nằm chủ yếu trong nhân tế bào của sinh vật
chân hạch(eukaryote).
- Ribonucleic acid (RNA) được tìm thấy chù yếu trong. tế bào chất.

2.2 Thành phần hoá học của nucleic acid
Nucleic acid, vật chất mang thông tin di truyền của các hệ thống sống,
là một polymer được hình thành từ các monomer là nucleotide. Trong
nucleic acid có chứa các nguyên tố C, H, O, N và P. Hàm lượng P từ 8- 10%
Mỗi nucleotide gồm 3 thành phần kết hợp với nhau theo tỷ lệ
1:1:1, bao gồm: nhóm phosphate, đường pentose (là đường 5 carbon) và
một base nitơ (nitrogen).
2.2.1 Base nitơ (Nitrogen)
Các base nitơ (nitrogen) thuộc phân tử nucleic acid đều là dẫn xuất của
Trang 9

base purine hoặc pyrimidine.
a) Base pirimidin :
Là dẫn xuất của pirimidin. Trong nucleic acid có 5 loại :
 Xitozin ( 2 oxy – 6 – Aminopirimidin)
 Uraxin (2,6 – dioxy pirimidin)
 Timin (5 – metyl uracil)
 5 – metyl xitozin
 5 – Hydrometyl xitozin
Trong đó Xitozin, Uraxin, Timin chiếm 1 lượng lớn, base còn lại có với lượng
rất ít và không phải bao giờ cũng có.
b)Base Purin :
Là dẫn xuất của purin.Trong nucleic acid có 2 base purin chính là Adenin
và Guanin và một số base thứ yếu khác.

Hình 2.1 Công thức cấu tạo của các base nitơ (nitrogen)

2.2.2Đường pentose
Đường pentose trong

nucleic acid gồm có hai loại

là đường

deoxyribose và ribose. Sự có mặt của 2 loại đường này là một trong những
đặc điểm để phân biệt DNA và RNA.
Trang 10


2.2.3 Phosphoric acid
Là một acid vô cơ - H3PO4,có 3 chức acid mà 2 trong 3 chức sẽ được

este hóa trong DNA và RNA.
Hình 2.2 công thức cấu tạo đường pentose

a) Sự tạo thành nucleoside

Nucleoside là sản phẩm thuỷ phân không hoàn toàn của nucleic acid. Nucleoside
gồm có hai thành phần là đường pentose và một base nitơ (nitrogen, thuộc purine
hay pyrimidine).
Nulceoside là do sự nối của các bazo purin hay bazo pirimidin với ribose haay
deoxy ribose. Nối giữa đường và bazo gọi là nối β – glycosidic ,đoực tạo bởi sự
loại một phân tử nước giữa OH ở vị trí 1’ của đường và một H của base (H ở vị trí
1 của base pirimidin , và vị trí 9 của base purin)

Adeosine

chống Adenosine
Hình 2.3 Các nucleoside

Bảng 2.1 : Tên gọi các nucleoside
Base

Ribonucleoside

Deoxy
Trang 11


Adenin

Adenosine

ribonucleoside
Deoxyadenosine

Guanin

Guanosine

Deoxyguanosine

Uracil

Uridine

Deoxyuridine

Cytosine Citidine

Deoxycitidine

Thymine Thymine ribonucleoside hay Ribothymidine

Deoxythymidine

b) Sự tạo thành nucleotide:
Nucleotide cũng là sản phẩm thuỷ phân không hoàn toàn của nucleic
acid.Nucleotide gồm có ba thành phần: đường pentose, một base nitơ (nitrogen)
và phosphoric acid

Hình 2.4 cấu tạo nucleotide

Liên kết giữa đường và bazo nito là liên kết N – glucozit , giữa N thứ 3 của bazo
pirimidin hay N thứ 9 của bazo purin với cacbon thứ nhất (C1) của pentoza.
Giữa pentoza và acid photphoric là liên kết ester ở vị trí C 5 hay C3 của ribose
hay deoxy – ribose .
c ) Sự tạo thành nucleic acid
Các nucleotide được nối với nhau bằng liên kết phosphodiester Acide thông qua
các nhóm OH ở vị trí C3’ và C5’ của đường pentose để tạo thành một chuỗi dài
Trang 12


gọi là polynucleotide. Do liên kết phosphodiester được tao thành ở vị trí C3’ và
C5’ nên chuỗi polynucleotide có tính phân cực: đầu 5’ thường có gốc phosphate
và đầu 3’ thường có OH tự do. Nucleic acid gồm hai loại phân tử có cấu tạo rất
giống nhau là DNA (deoxyribonucleic acid) và RNA (ribonucleic acid).
d ) Một số nucleotide quan trọng không tham gia cấu tạo nucleic acid ADP và ATP
ADP (adenosindiphosphate) và ATP (adenosintriphosphate) là những dẫn
xuất của adenine, chúng tham gia quá trình phosphoryl hoá-oxy hoá. ATP được
coi là nguồn phosphate cao năng trong tế bào

- cAMP(AMP vòng)
Adenosinemonophosphate vòng được hình thành từ ATP, cAMP chỉ
tìm thấy ở tế bào động vật và vi khuẩn, nó thường liên kết với màng bào
tương của tế bào và tham gia nhiều quá trình chuyển hoá. cAMP có thể
được sinh ra nhờ một số hormone hoạt hoá adenylcyclase.
- UDP và UTP
UDP (uridinediphosphate) và UTP (uridinetriphosphate) đều là những
dẫn xuất của uracil là những coenzyme quan trọng trong các phản ứng trung
gian chuyển hoá glucose và galactose. Ngoài ra, chúng còn tham gia trong
việc hình thành những hợp chất phosphate giàu năng lượng.

Hình 2.5 UDP và UTP
- CDP và CTP
CDP (cytidindiphosphate) và CTP (cytidinetriphosphate) là những dẫn
xuất của cytidine. CTP cũng là hợp chất giàu năng lương và co thể tham
Trang 13


gia nhiều phản ứng khác nhau như: phosphoryl hoá ethanolamine để
dẫn đến sự sinh tổng hợp cephaline hoặc phản ứng với phosphate choline
để hình thành cytidinediphosphate-choline (CDP-Choline

Hình 2.6 cấu tạo hóa học CDP - choline

- Các coenzyme nucleotide
Hiện nay người ta biết được một số nucleotide tham gia cấu tạo nên các
coenzyme quan trọng như vitamin B5 (pantothenic acid) trong coezyme A
(SH-CoA), vitamin B2 (riboflavine) trong coenzyme flavin adenine đinucleotide
(FAD) và vitamin PP (nicotinamide) trong coenzyme nicotinamide adenine
dinucleotide (NAD)

v.v...Chúng được phosphoryl hoá khi làm chức phận

nhóm ngoại của các enzyme trong chuyển hoá trung gian,(hình 2.8).

2.2.4 Deoxyribonucleic acid (DNA)
Năm 1953 James Watson và Francis Crick đã đưa ra mô hình cấu trúc bậc 2 của
phân tử DNA như sau :
Trang 14

 Các kết quả phân tích các base cho thấy số lượng adenine bằng số
lượng thymine và số lượng guanine bằng số lượng cytosine trong
DNA, nói cách khác A/T và G/C = 1, hay tổng số các purine bằng tổng
số các pirymidine.Tuy nhiên, tỉ lệ A+T/G+C rất thay đổi giữa các
DNA khác nhau, là đặc trưng của loài ( tỉ lệ này > 1: DNA giàu A-T ;
tỉ lệ này < 1 : DNA giàu G-C)
 Sự phân tích ảnh nhiễu xạ tia X (do Franklin và Wilkins thực
hiện)chứng tỏ DNA có hình xoắn ốc.
 Các kế quả khác chứng tỏ những chuổi polydeoxyribonucleotide được
nối nhau qua các cầu nối hydrogen.
Cấu trúc phân tử DNA theo mô hình do Watson và Crick đề nghị có 3 đặc tính
quan trọng:
 Đối song :
“ Đối song” có nghĩa là hai chuổi nucleotide song song nhưng có hướng ngược
nhau.
Thí dụ : hướng 5’→ 3’ của sợi này từ trên xuống, thì hướng 5’→3’ của sợi kia
từ dưới lên.

Hình 2.8 Sự đối song của phân tử DNA
Trang 15


 Bổ sung :
Qui tắc bổ sung : A đối T, C đối G.Theo qui tắc này, nếu biết các base của sợi
này , ta sẽ biết các base của sợi kia.
Tính bổ sung giữa hai chuổi DNA được giải thích bởi các ly do sau:
 Kích thước của các base
Purine có 2 vòng, nhưng pirymidine chỉ có một. Do đó, 2 purine (=4 vòng)
chiếm một không gian quá lớn, trong khi 2 pirymidine (= 2 vòng) lại quá xa
nhau

Theo qui tắc bổ sung (base purine đối base pirymidine ), mỗi cặp base ( AT, C-G) sẽ có cùng kích thước và do đó, xoắn kép có cấu trúc đều đặn.
Tuy nhiên nếu chỉ dựa vào kích thước của các base, thì đối với A (base
purine) chẳng hạn, có thể là T hay C (base pirymidine ). Trong thực tế,A chỉ
đối với T. Điều này được giải thích qua cầu nối hydrogen giữa các base

Hình 2.9 Qui tắc bổ sung của các cặp C – G và T – A
 Cầu nối hydrogen
Trang 16


Các base đối nhau liên kết nhau qua các nối hydrogen, giữa NH 2 và C = O, và
giữa N và NH. Do đó, A phải đối với T và cặp A – Tco1 2 nối hydrogen; C phải
đối với G, và cặp C – G có 3 nối hydrogen.
Trong phân tử DNA, ta cần luôn nhớ rằng deoxyribose và H 3PO4 giống nhau
suốt chiều dài phân tử. Ngược lại, có 4 base khác nhau, trình tự của các base
khác nhau đặc trưng cho mỗi phân tử DNA. Theo qui ước, ta có thể trình bày 1
chuổi nucleic acid chỉ bằng cách viết các base (A, T, G, C), theo hướng thẳng
đứng hay nằm ngang, nhưng đừng quên các đơn vị trong chuổi là các nucleotide.
Do đó có ý nghĩa như sau :
C = nucleotide với cytosine
T = nucleotide với thymine
A = nucleotide với adenine
G = nucleotide với guanine
- Các base purine và pirymidine nằm bên trong của xoắn, trong khi phosphate và
deoxyribose naam82 bên ngoài. Mặt phẳng của các base thẳng gốc với ca1ctruc
của xoắn.
- Đường kính của xoắn là 24Ǻ (20Ǻ theo mô hình của Watson và Crick)
- Khoảng cách giữa các base trong chuổi là 3,4Ǻ. Chiều dài mỗi bước xoắn là
34Ǻ. Điều này có nghĩa có 10 cặp base ( mặt phẳng) cho mỗi bước xoắn (trong tế
bào, B – DNA có 10,5 cặp base cho mỗi vòng xoắn thay vì 10 như kết quả phân

tích trên sợi DNA tinh thê.
 Xoắn ốc :
Hai chuổi DNA có hình thể xoắn ốc trong không gian(hình 2.8).Chúng quấn
quanh 1 trục tưởng tượng để tạo nên 1 xoắn kép phải. Có nhiều dạng xoắn kép
phải : A – DNA, B – DNA... được phân biệt dựa vào các đặc tính hóa học của
chúng. Do đó hơi khác nhau về đường kính của xoắn và hướng của các cặp base.
B – DNA là dạng quan trọng nhất trong sinh học với các đặc tính :
 Các base purine và pirymidine nằm bên trong của xoắn, trong khi
phosphate và deoxyribose nằm bên ngoài. Mặt phẳng của các base nằm thẳng
Trang 17


góc với trục của xoắn.
 Đường kính của vòng xoắn là 2,4 nm (2 nm theo mô hình của Watson và
Crick)
 Khoảng cách của các base trong mỗi chuổi là 0,34 nm, chiều dài mỗi
bước xoắn ka2 3,4 nm. Điều này có nghĩa có 10 cặp base 9mat85 phẳng) cho
mỗi bước xoắn
Phân tử DNA trong nhiễm sắc thể của sinh vật eukaryote ở dạng thẳng, còn ở
phần lớn tế bào prokaryote (vi khuẩn) phân tử DNA có dạng vòng. Dù ở dạng nào
thì các phân tử DNA đều tồn tại dưới dạng cuộn chặt. Trong tế bào eukaryote,
DNA kết hợp chặt chẽ với các protein là histone.

Hình 2.10 Cấu trúc của các nucleotide điển hình.
DNA của eukaryote có kích thước rất lớn (ví dụ DNA ở người có thể dài
đến 1 m) nên câu hỏi đặt ra là phân tử này phải được nén như thế nào vào
Trang 18


thể tích rất hạn chế của nhân. Việc nén được thực hiện ở nhiều mức độ,

mức độ thấp nhất là nucleosome và mức độ cao nhất là cấu trúc nhiễm sắc
chất. Thật vậy, đường kính của chuỗi xoắn DNA chỉ là 20 A , trong khi sợi
nhiễm sắc chất quan sát dưới kính hiển vi điện tử có đường kính100 Ǻ ,
đôi khi đạt 300 Ǻ.
Phân tử DNA được sắp xếp trên nhiễm sắc thể làm cho chiều dài ngắn
lại hơn 50.000 lần.Các DNA ở eukaryote có đặc điểm khác với DNA
prokaryote. Toàn bộ phân tử DNA prokaryote đều mang thông tin mã hóa
cho các protein trong khi đó DNA eukaryote bao gồm những trình tự mã hoá
(các exon) xen kẽ với những trình tự không mã hoá (intron). Các trình tự mã
hoá ở eukaryote chìm ngập trong một khối lớn DNA mà cho đến nay vẫn
chưa rõ tác dụng. Tùy theo mức độ hiện diện của chúng trong nhân, các trình
tự DNA được chia làm ba loại:
- Các trình tự lặp lại nhiều lần. Ví dụ: ở động vật có vú các trình tự này
chiếm 10-15% genome (hệ gen). Đó là những trình tự DNA ngắn (10-200 kb),
không mã hoá, thường tập trung ở những vùng chuyên biệt trên nhiễm sắc thể
như ở vùng tâm động (trình tự CEN) hay ở đầu các nhiễm sắc thể (trình tự
TEL). Chức năng của các trình tự này chưa rõ, có thể chúng tham gia vào
quá trình di chuyển DNA trên thoi vô sắc (trình tự CEN) hoặc vào quá trình
sao chép toàn vẹn của phần DNA nằm ở đầu mút nhiễm sắc thể (trình tự TEL).
- Các trình tự có số lần lặp lại trung bình. Ví dụ: ở genome người các
trình tự này chiếm 25-40 %. Chúng đa dạng hơn và có kích thước lớn hơn
(100-1.000 kb) các trình tự lặp lại nhiều lần. Các trình tự này phân bố trên toàn
bộ bộ gen. Chúng có thể là những trình tự không mã hóa mà cũng có thể là
những trình tự mã hóa cho rRNA, tRNA và RNA 5S.
- Các trình tự duy nhất: là các gen mã hóa cho các protein, có trình tự
đặc trưng cho từng gen.
Một đặc điểm của phân tử DNA có ý nghĩa rất quan trọng được sử dụng
Trang 19

vào phương pháp lai phân tử. Đó là khả năng biến tính và hồi tính. Biến tính
là hiện tượng hai sợi đơn của phân tử DNA tách rời nhau khi các liên kết
hydrogen giữa các base bổ sung nằm trên hai sợi bị đứt do các tác nhân hóa
học (dung dịch kiềm, formamide, urea) hay do tác nhân vật lý (nhiệt). Sau
đó, nếu điều chỉnh nhiệt độ và nồng độ muối thích hợp, các sợi đơn có thể
bắt cặp trở lại theo nguyên tắc bổ sung, để hình thành phân tử DNA ban đầu,
đó là sự hồi tính.

Hình 2.11 Sự tái bản DNA theo cách gián đoạn đối với một trong hai
chuổi DNA

2.2.5 Ribonucleic acid (RNA)
Phân tử RNA có cấu tạo tương tự DNA với ba điểm khác biệt sau:
Trang 20


- Phân tử RNA là chuỗi đơn.
- Đường pentose của phân tử DNA là deoxyribose được thay bằng ribose.
- Thymine, một trong bốn loại base hình thành nên phân tử DNA,
được thay thế bằng uracil trong phân tử RNA
 Các đặc tính và qui tắc bắt cặp
Các RNA có 3 đặc tính chính :đường là ribose : các base là A, C, G và U (thay
vì T) ; chỉ có một chuổi nucleotide, và chuổi này ngắn hơn các chuổi DNA.
Sự bắt cặp giữa các base có thẻ xảy ra giữa các phân tử RNA khác nhau, hoặc
trên cùng một phân tử RNA ( vùng ‘ tự bổ sung’ có hình ‘ kẹp tóc’), theo qui
tắc : C-G (như giữa hai sợi DNA) và A-U (U thay cho T).
Tế bào chứa 4 kiểu RNA :
rRNA (r= ribosome) : »82% RNA tổng cộng
tRNA (t=transfer, vận chuyển) : » 16%,
mRNA (m=messager, thông tin) : »2%,

snRNA (small nuclear RNA): »1%
Theo một lý thuyết tiến hóa mà đại diện là Manfred Eigen, RNA là
chất mang thông tin di truyền, thành viên trung gian của sự biểu hiện gen,
thành phần cấu tạo và là chất xúc tác. Nhóm OH rượu ở vị trí thứ hai của
ribose cần thiết cho đa chức năng làm nhiễu loạn sự tạo thành chuỗi kép,
qua đó làm tăng độ không bền vững của liên kết photphodieste.
 Các loại RNA:
- Ribosomal RNA (rRNA) :
Ribosome là các hạt cần cho sự tổng hợp protein. Chúng định vị trong
tế bào vật chất,và thật sự là những nhà máy tổng hợp protein của tế bào.
Chúng cũng có trong các ti thể, nơi tổng hợp vài protein ti thể.
rRNA là thành phần cơ bản của ribosome, vừa đóng vai trò xúc tác
Trang 21


và cấu trúc trong sự tổng hợp protein.
Tùy theo hệ số lắng rRNA được chia thành nhiều loại : ở eukaryote có rRNA
28S, 18S, 5,8S và 5S còn các rRNA ở E.coli có 3 loại : 23S, 16S, và 5S. . rRNA
chiếm nhiều nhất trong ba loại RNA (80% tổng số RNA tế bào), tiếp đến là
tRNA và mRNA chỉ chiếm 5%.
Ribosome của mọi tế bào đều gồm một tiểu đơn vị nhỏ và một tiểu đơn
vị lớn. Mỗi tiểu đơn vị có mang nhiều protein và rRNA có kích thước khác
nhau.
Tiểu đơn vị 30S chứa 1 rRNA với 1542 nucleotide (một bản duy nhất), và
21 r-protein khác nhau (mỗi protein chỉ cò một bản duy nhất) : S1, S2,….S21
(S=small).Toàn bộ rRNA và r-protein có khối lượng » 900.000 Da (Dalton)
Tiểu đơn vị 50S chứa 1 rRNA 5S với 120 nucleotide (1 bản duy nhất), 1
rRNA 23S với 2904 nucleotide (1 bản duy nhất), và 34 r-protein (30 r-protein
chỉ có 1 bản, 1 r-protein có 4 bản): L1, L2,…(L=Large). Toàn bộ rRNA và rprotein có khối lượng »1.600.000 Da.
Khi hai tiểu đơn vị nhỏ và lớn trùng hợp, một đường rãnh giữa hai tiểu

đơn vị được thành lập, và mRNA sẽ đi qua đường rãnh này trong quá trình tổng
hợp protein.
rRNA có vai trò tạo các ribosome và làm cho sự cố định của tRNA và
mRNA được dễ dàng.
- Transfer RNA (tRNA):
tRNA làm nhiệm vụ vận chuyển các amino acid hoạt hóa đến
ribosome để tổng hợp protein từ các mRNA tương ứng. Có ít nhất một loại
tRNA cho một loại amino acid. tRNA vận chuyển chứa khoảng 75
nucleotide (có trọng lượng khoảng 25 kDa), là phân tử RNA nhỏ nhất. Các
tRNA có cấu trúc dạng cỏ ba lá (Hình 7). Cấu trúc này được ổn định nhờ
các liên kết bổ sung hiện diện ở nhiều vùng của phân tử tRNA. Hai vị trí
không có liên kết bổ sung đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với chức
năng của tRNA:
Trang 22


• Trình tự anticodon gồm ba nucleotide.
•

Trình tự CCA, có khả năng liên kết cộng hóa trị với một amino acid
đặc trưng.

Một phân tử tRNA có 2 vị trí quan trọng:
* Đầu 3’OH luôn luôn tận cùng với các gốc base C C A giống nhau ở tất
cả các tNRA. Amino acid (cần được vận chuyển liên kết với tRNA bằng cách
gắn với nhóm 3’OH tận cùng nhờ nối ester.
* Anticodon là một nhóm có 3 nucleotide (gọi là bộ ba: triplet) nằm trên một
vòng của tRNA. Anticodon có vai trò quan trọng trong sự nhận biết codon (bộ
ba trên mRNA ). Sự bắt cặp codon-anticodon được thực hiện nhờ các nối yếu
(nối hydrogen) theo các đối song và bổ sung.

Hình 2.12 Mô hình cấu trúc của một tRNA
- Messenger RNA (mRNA) :
mRNA là bản sao của những trình tự nhất định trên phân tử DNA,
có vai trò trung tâm là chuyển thông tin mã hóa trên phân tử DNA đến bộ
máy giải mã thành phân tử protein tương ứng. Các RNA có cấu trúc đa dạng,
kích thước nhỏ hơn so với DNA vì chỉ chứa thông tin mã hóa cho một hoặc
vài protein và chỉ chiếm khoảng 2-5% tổng số RNA trong tế bào.
Quá trình chuyển thông tin được thể hiện như sau:

Trang 23


Phiên mã

Dịch mã

DNA

RNA

Protein

Ở Escherichia coli, kích thước trung bình của một phân tử mRNA
khoảng 1,2 kb.
- Các loại RNA khác:
Tế bào sinh vật nhân chuẩn còn chứa một số loại RNA khác, chúng
đều có vai trò nhất định trong bộ máy tổng hợp protein như:
+ snRNA (small nuclear) là những phân tử RNA nhỏ tham gia vào việc
ghép nối các exon.

+ hn RNA( heterogenous nuclear) là những RNA không đồng nhất ở
nhân tế bào.
+ scRNA (small cytoplasmic) là những RNA nhỏ của tế bào chất
Bảng 2.2. Các phân tử RNA trong E. coli
Loại

Tổng
tương

rRNA

đối
(%)8
0

số

Hệ
số

tử (kDa)

lắng
1,2 × 103

(S)
23
16

tRNA

Khối lượng phân

0,55 × 103

5

3,6 × 101

4

2,5 × 101

Số
lượng
nucleoti
de 370
0
170
0
12

0
Nhìn chung tất cả RNA trong tế bào đều được tổng hợp nhờ enzyme
RNA polymerase. Enzyme này đòi hỏi những thành phần sau đây:
a) Một khuôn mẫu, thường là DNA chuỗi đôi.
b) Tiền chất hoạt hóa: Bốn ribonucleoside triphosphate: ATP, GTP,
UTP và CTP.
Trang 24

Sinh tổng hợp RNA giống DNA ở một số điểm, thứ nhất hướng tổng hợp
là 5’ → 3’, thứ hai là cơ chế kéo dài giống nhau: nhóm 3’-OH ở đầu cuối của
chuỗi tổng hợp là vị trí gắn kết của nucleoside triphosphate tiếp theo. Thứ ba,
sự tổng hợp xảy ra do thủy phân pyrophosphate.
Tuy nhiên, khác với DNA là RNA không đòi hỏi mồi (primer). Ngoài
ra RNA polymerase không có hoạt tính nuclease để sửa chữa khi các
nucleotide bị gắn nhầm.
Cả ba loại RNA trong tế bào được tổng hợp trong E. coli nhờ một
loại RNA polymerase. Ở động vật có vú các RNA khác nhau được tổng
hợp bằng các loại RNA polymerase khác nhau.

2.2.6 Một số tính chất của nucleic acid
Dung dịch nucleic acid có độ nhớt cao, có hoạt tính quang học (làm quay
mặt phẳng ánh sang phân cực).
Nucleic acid hấp thụ mạnh ở vùng ánh sáng tử ngoại có bước sóng 250280 nm, cực đại hấp thụ ở 260 nm. Tính chất này được sử dụng để dịnh
lượng nucleic acid và xác định độ sạch của nucleic acid.
Khi đun nóng dung dịch nucleic acid ở nhiệt độ cao, thêm acd hoặc kiềm
để ion hoá các base của nó, nucleic acid bị biến tính. Phân tử DNA xoắn kép
bị tháo rời, độ hấp thụ ở bước song 260 nm tăng lên. Sự tăng độ hấp thụ này
gọi là hiện tượng tăng sắc tố (hyperchromism). Nhiệt độ làm mất một nửa cấu
trúc xoắn kép cuả phân tử DNA được gọi là nhiệt độ nóng chảy (melting
temperature) viết tắt là Tm. Các DNA giàu các base G và C có nhiệt độ nóng
chảy cao.
DNA phản ứng với thuốc thử fucsin tạo thành màu đỏ (phản ứng
Feulgen), phản ứng này thường sử dụng trong hoá tế bào.
Để phân biệt DNA và RNA người ta dùng các phản ứng đặc trưng với
thuốc thử orcine tạo thành màu xanh lục bền, desoxyribose của DNA phản
ứng với diphenylamine tạo thành màu xanh da trời bền.

2.3 Trao đổi nucleic acid
Trang 25