Chuong 4 acid nucleic

CHƯƠNG 4
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG
CỦA ACID NUCLEIC
Giảng viên: Đái Thi Xuân Trang


KHÁI QUÁT VỀ HAI LOẠI ACID NUCLEIC






Polymer của các nucleotide liên kết bằng liên kết
phosphodiester
Hai loại chính là acid deoxyribonucleic (ADN) và acid
ribonucleci (ARN)
ADN và ARN khác nhau về thành phần cấu tạo, cấu trúc
không gian và chức năng sinh học


a) Thành phần cấu tạo




Đường pentose: ARN là ribose, còn ADN là deoxyribose.
Deoxyribose không có nhóm –OH ở C2’ nên tránh được
phản ứng thủy phân liên kết phosphodiester theo kiểu
xúc tác base. Do đó, ADN được bền vững hơn ARN, bảo
đảm chức năng bảo tồn thông tin trong thời gian dài

Base nitơ phổ biến của ARN là adenin (A), guanine (G),
cytosine (C), uracine (U), rất hiếm khi có thymine (T),
ngoài ra cũng có dẫn xuất (thường là methyl hóa) của
các base này. Base nitrogen ADN là A, G, C, T


b) Cấu trúc không gian








ARN là một chuỗi polynucleotide không phân nhánh, các
ARN có dạng không gian khác nhau, từng phần của chuỗi
này có thể uốn cong, gấp khúc. Ở các phần uốn cong, gấp
khúc mà hai đoạn đối diện nhau có các cặp base bổ sung
tương ứng sẽ có thể tạo thành các liên kết hydrogen, làm bền
cấu trúc này
Cấu trúc xoắn kép ADN –mô hình Watson-Crick (kiểu B-ADNB
Một số kiểu xoắn kép khác như kiểu A (ADN-A), kiểu Z (ADNZ)
Độ ẩm tương đối và một số yếu tố khác như nồng độ muối,
trình tự base cục bộ có ảnh hưởng đến kiếu xoắn của ADN


b) Cấu trúc không gian








ARN là một chuỗi polynucleotide không phân nhánh, các
ARN có dạng không gian khác nhau, từng phần của chuỗi
này có thể uốn cong, gấp khúc. Ở các phần uốn cong, gấp
khúc mà hai đoạn đối diện nhau có các cặp base bổ sung
tương ứng sẽ có thể tạo thành các liên kết hydrogen, làm bền
cấu trúc này
Cấu trúc xoắn kép ADN –mô hình Watson-Crick (kiểu B-ADNB
Một số kiểu xoắn kép khác như kiểu A (ADN-A), kiểu Z (ADNZ)
Độ ẩm tương đối và một số yếu tố khác như nồng độ muối,
trình tự base cục bộ có ảnh hưởng đến kiếu xoắn của ADN


b) Chức năng sinh học


ADN chứa thông tin di truyền, có hai chức năng là





Tự nhân đôi trong quá trình phân bào
Là khuôn để tạo các bản phiên mã khác nhau, các ARN

ARN có các chức năng khá đa dạng








Làm trung gian trong dòng thông tin di truyền
Có vai trò cấu trúc, là nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein
(ARNr)
Vận chuyển acid amin đến ribosome (ARNt)
Tham gia vào quá trình cải biến sau phiên mã (ribonucleoprotein)
Tham gia vào quá trình điều hòa hoạt động của gen
Ở nhiều virus ARN là chất mang thông tin di truyền


I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTIDE
VÀ ACID NUCLEIC


Nucleotide-5’-monophosphate hay 5’-nucleotide, gồm










1 gốc β-pentose furanose
1 gốc phosphate
N-9 của purine hoặc N-1 của pyrimidine kết hợp với C-1’ của βpentose furanose qua liên kết N-glycoside → nucleoside

Nguồn cung cấp, dự trữ năng lượng cho nhiều quá trình
trao đổi chất
Là thành phần của nhiều CoE quan trọng
Các nucleotide vòng có vai trò điều hòa hoạt động của E


1. Acid phosphoric


H3PO4 tạo nên tính acid



Hiện diện trong cả ADN và ARN


2. Base nitrogen (base nitơ)




Là dẫn xuất của purine (Adenin, Guanine) hoặc pyrimidine
(Cytosine, Uracine, Thymidine)
Một số base nitrogen khác ít gặp hơn

Một số base nitrogen ít gặp



Các vị trí có thể kết hợp của gốc phosphate trong base nitrogen


3. Pentose




Pentose trong phân tử acid nucleic ở dạng β-D-furanose
ADN: 2-deoxyribose
ARN: ribose



4. Cách liên kết giữa các thành phần cấu tạo
của mononucleotide


4. Cách liên kết giữa các thành phần cấu tạo
của mononucleotide

5. Chức năng chính của các nucleotide



Là monomer cấu tạo nên các phân tử acid nucleic
Một số nucleotide tham gia cấu tạo các coenzyme quan
trọng như: coenzyme, NAD+ , NADP+




6. Chức năng chính của các nucleotide


Nucleotide (đặc biệt là adenosine 5’-triphosphate) có vai
trò dự trữ và vận chuyển năng lượng hóa học



7. Liên kết phosphodiester giữa các nucleotide






Các gốc mononucleotide trong chuỗi polynucleotide kết hợp
với nhau qua liên kết phosphodiester
Liên kết này được tạo thành giữa gốc phosphate của một
mononucleotide với nhóm –OH pentose của mononucleotide

kế tiếp
Các nhóm –OH ở C-3’ và C-5’ của các pentose tham gia
trong liên kết phosphodiester → polynucleotide thường có
tính phân cực → đầu 5’ thường có gốc phosphate và đầu 3’
thường có –OH tự do


Cấu trúc của một đoạn deoxyoligonucleotide và ribonucleotide