BÀI tập môn hóa SINH THỰC PHẨM ACID NUCLEIC

BÀI TẬP MÔN HÓA SINH THỰC PHẨM

ACID NUCLEIC

1


MỤC LỤC
Lời giới thiệu................................................................................................................4
I.

II.

III.

IV.

Thành phần cấu tạo của acid nucleic...................................................................4
..............................................................................................................................
I.1. Pentose ..........................................................................................................5
I.2. Base nito.........................................................................................................5
I.2.1. Base pymiridine...........................................................................6
......................................................................................................
I.2.2. Base purine...................................................................................7
I.3. Acid phosphoric.............................................................................................9
I.4. Thành phần hóa học chính của DNA và RNA...............................................9
Nucleoside và nucleotide.....................................................................................10
II.1........................................................................................................................Nucleo
side.................................................................................................................10
II.2........................................................................................................................Nucleo
tide..................................................................................................................12

II.3........................................................................................................................Các
nucleotide tự do quan trọng...........................................................................14
II.3.1. Dẫn xuất adenine..........................................................................14
II.3.2. Các dẫn xuất của hypoxanthine...................................................15
II.3.3. Các dẫn xuất của guanosine.........................................................15
II.3.4. Các dẫn xuất của uracil................................................................15
II.3.5. Các dẫn xuất của cytosine............................................................15
II.3.6. Các enzyme nucleotide................................................................15
II.3.7. Methionin hoạt hóa......................................................................16
Acid nucleic.........................................................................................................16
III.1.......................................................................................................................Cấu
trúc của acid deoxyribonucleic (DNA)..........................................................17
III.1.1. Cấu trúc bậc I...............................................................................17
III.1.2. Cấu trúc bậc II..............................................................................18
III.1.3. Tính chất DNA.............................................................................20
III.2.......................................................................................................................Cấu
trúc của RNA.................................................................................................20
III.2.1. Cấu trúc bậc 1..............................................................................21
III.2.2. Cấu trúc bậc II..............................................................................21
III.2.3. Các loại RNA...............................................................................21
III.2.3.1.........................................................................................RNAt
..........................................................................................21
III.2.3.2.........................................................................................RNAm
..........................................................................................21
III.2.3.3.........................................................................................RNAr
..........................................................................................21
Chức năng sinh học của Acid nucleic…………………………………………...22
2

IV.1.......................................................................................................................Chức
năng sinh học của DNA……………………………………………….22
IV.2.......................................................................................................................Chức
năng sinh học của RNA…………………………………………….....22
IV.2.1. Chức năng sinh học của RNAm...................................................23
IV.2.2. Chức năng sinh học của RNAt…………………………………..23
IV.2.3. Chức năng sinh học của RNAr....................................................23

3


Lời giới thiệu
Acid nucleic là hợp chất quan trọng bậc nhất trong sự di truyền và tổng hợp protein. Tất
cả cơ thể sống đều chứa Acid nucleic hoặc dưới dạng tự do hoặc dưới dạng kết hợp với protein
tạo thành nucleoprotein.
Acid nucleic 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 tham gia vào các quá trình cơ bản của sự sống như
sinh tổng hợp protein, sinh trưởng, sinh sản, đặc biệt là di truyền…, Acid nucleic tham gia cấu
tạo nhân tế bào, tế bào, và quyết định đặc tính di truyền của sinh vật. Acid nucleic là những hợp
chất quan trọng không thể thiếu, không thể thay thế được trong hoạt động sống của mọi sinh vật.
Acid nucleic được nhà bác học Đức F. Miescher tìm ra năm 1868 từ nhân tế bào. Do vai
trò cực kỳ quan trọng của Acid nucleic, đặc biệt vai trò của chúng trong di truyền học nên những
nghiên cứu về Acid nucleic ngày càng được xúc tiến mạnh mẽ và đạt được những thành tựu to
lớn, áp dụng có hiệu quả trong các lĩnh vực : trồng trọt, chăn nuôi, y học, dược học, di truyền
học,…
Acid nucleic trong cơ thể dưới 2 dạng chính :
-

Acid ribonucleic (RNA)
Acid deoxyribonucleic (DNA)

Hình 1: Chuỗi RNA

Hình 2: Chuỗi DNA

4


Trước khi đi sâu vào chức năng sinh học của Acid nucleic, chúng ta cần nghiên cứu thành
phần và cấu trúc của chúng, bởi vì chức năng sinh học của Acid nucleic liên quan chặt chẽ với
thành phần cấu trúc của chúng.
I.

Thành phần cấu tạo của Acid nucleic

Các nguyên tố tham gia trong cấu tạo Acid nucleic là: C, H, O, N, P; đạc biệt lượng P ( 810 %) và hàm lượng N ( 15 -16 % ) khá ổn định.
Khi thủy phân hoàn toàn Acid nucleic ta có các thành phần sau: H3PO4, pentose, và các
base nito.
I.1. Pentose
Là monose có 5 cacbon. Trong thành phần cấu tạo Acid nucleic có 2 Pentose tham gia
gồm D- ribose và D - desoxynbose. Hai chất này có trong acid nucleic dưới dạng Puran :

.

Hình 1.1. Furanose cấu trúc-ribose và deoxyribose

RNA chứa D-ribose pentose, trong khi 2-deoxy ribose được tìm thấy trong DNA. Ở cả
hai trường hợp, pentose hình thành vòng 5 cạnh được gọi là furanose: ribofuranose-D cho
RNA và 2-deoxy-D ribofuranose-cho DNA (hình 1.1). Các ribofuranose ở nucleotide được
đánh số nguyên tử là 1’,2’,3’, và như vậy để phân biệt với các nguyên tử trong vòng base

nito.

Hai phân tử đường này khác nhau ở C2'; trong ribose đó là nhóm hydroxyl và trong
deoxyribose là một hydro (Hình 1.1). Do các gốc đường khác nhau này đã tạo ra hai loại
nucleotide là ribonucleotide và deoxyribonucleotide, mà từ đó cấu tạo nên hai loại nucleic
acid khác nhau tương ứng là RNA và DNA. Và chính sự khác biệt nhỏ nhặt về mặt cấu trúc
này đã tạo nên các đặc tính hoá lý rất khác nhau giữa DNA và RNA. Dung dịch DNA tỏ ra
5


đặc quánh hơn nhiều do sự trở ngại lập thể (steric hindrance) và mẫn cảm hơn với sự thuỷ
phân trong các điều kiện kiềm (alkaline), có lẽ điều này giải thích phần nào tại sao DNA xuất
hiện như là vật chất di truyền sơ cấp (primary genetic material).

Cần để ý rằng, trong các phân tử đường này có ba vị trí quan trọng có chứa nhóm
hydroxyl (-OH) tự do, đó là: (i) nhóm -OH ở vị trí C1' có khả năng hình thành liên kết Nglycosid với gốc -NH của các base để tạo thành các nucleoside; (ii) nhóm -OH ở vị trí C5' có
khả năng hình thành liên kết ester với nhóm phosphate để tạo ra các nucleotide; và (iii) nhóm
-OH ở vị trí C3' có khả năng hình thành liên kết phosphodiester với nhóm phosphate của một
nucleotide khác để tạo chuỗi polynucleotide. Như vậy, tính phân cực (polarity) trong gốc
đường mà từ đó quyết định tính phân cực của các chuỗi polynucleotide được thể hiện ở hai vị
trí C5' và C3'.

I.2. Base Nito
Cơ sở của nucleotide và acid nucleic là dẫn xuất của pyrimidine hoặc purine. Pyrimidine
là vòng thơm 6 cạnh chứa 2 nguyên tử N và được đánh số theo chiều kim đồng hồ (hình 1.2).
Còn cấu trúc vòng purine được cấu tạo từ sự kết hợp của 1 vòng pyrimidine với imidazole và
tạo thành 1 hệ thống liên hợp toàn phân tử. 9 nguyên tử này được đánh số như hình vẽ.

Hệ thống vòng liên hợp của pyrimidine nằm trên 1 mặt phẳng, trong khi đó purine có
lệch đôi chút trong mặt phẳng bởi liên kết giữa pyrimidine và imidazol. Cả 2 đều tương đối

không tan trong nước

Hình 1.2. Vòng pyrimidine (a) và purine (b)

Base Nito là dẫn xuất từ 2 nhân dị vòng là purine và pyrimidine, trong đó H được thay
thế bởi nhóm hydroxyl (-OH), amine (-NH2) hoặc methyl.

I.2.1. Base pyrimidine

6


- U chỉ có trong RNA, không có trong DNA.
- Phần lớn T có trong DNA, một ít trong RNA vận chuyển.
- C có trong DNA và RNA.

I.2.2. Base purine

7


-

A và G có trong DNA và RNA.

Các hệ thống vòng thơm pyrimidine và purine và giàu mật độ e của nhóm OH và NH2
làm cho các base nito có khả năng tautomer hóa keto-enol. Nghĩa là pyrimidine và purine có
cặp tautome, như trong hình vẽ:

Hình 1.3. The keto/enol tautomerism of

uracil.
Hình thức
tautomer keto được gọi là lactam, trong khi
hình thức enol
dược gọi là lactim. Dạng lactam chủ yếu tồn
tại ở pH trung tính.
Ví dụ: uracil có hai dạng hỗ biến: lactam
(dạng keto) chiếm
ưu thế ở pH = 7 và lactim (dạng enol) gia tăng
khi pH giảm. Chính hiện tượng hỗ biến này dẫn tới thay đổi khả năng kết cặp bình thường của
các base và làm phát sinh các đột biến gene dạng thay thế một cặp base.
8


Các base phổ biến trong cả DNA và RNA là tương đối bền vững ở trạng thái hỗ biến
được gọi là dạng hỗ biến ưu thế (dominant tautomeric form); có lẽ đó là lý do tại sao chúng
được chọn lọc để mang thông tin di truyền. Nói chung, các base này đều ít tan trong nước và có
khả năng hấp thu ánh sáng cực đại ở 260-270 nanomet (1nm = 10-9m). Chúng có thể được tách
ra bằng các phương pháp sắc ký và điện di.

Hình 1.4. Các dạng hỗ biến của các base trong DNA. (A) Các dạng amino (phổ biến)
của adenine và cytosine có thể biến đổi thành các dạng imino; và (B) các dạng keto (phổ biến)
của guanine và thymine có thể sắp xếp lại thành các dạng enol. Các mũi tên biểu thị sự dịch
chuyển vị trí nguyên tử hydro. R là các gốc đường và phosphate.

I.3. Acid phosphoric: H3PO4
-

Phosphoric acid (H3PO4) là acid vô cơ có chứa phosphor (P), một nguyên tố đóng vai trò
quan trọng trong trao đổi chất và năng lượng của tế bào.

-

Do có chứa ba nhóm -OH nên acid này có thể hình thành liên kết ester với các gốc
đường tại các vị trí C5' và C3' để tạo nên các nucleotide và chuỗi polynucleotide.

9


I.4. Thành phần hóa học chính của DNA và RNA
Thành phần

Ribonucleotide

Dezoxyribonucleotide

H3PO4

H3PO4

H3PO4

Pentose

Ribose

Dezoxyribose

Base Nito

A, G, C, U

A, G, C, T

Ngoài thành phần chính trên, RNA và DNA còn chứa thêm một số base có nito khác:
-

DNA của vi khuẩn có N.6 methyladenine, 5-hydrocylmethylcystosine

N.6 methyladenine

5-hydrocylmethylcystosine

-

DNA của thực vật, động vật chứa 5-methylcystosine.

-

RNA ribosome và ARN vận chuyển còn chứa base purine và pyrimidine được methyl
hóa.

-

RNA vận chuyển còn chứa pseudouridin ( 5’ ribosyl uracil), hypoxanthine ( 6oxypurine) , 1-methylhypoxanthine; 5,6-dihydrouracil, một ít thymine.

Pseudouridine

II.

Hypoxanthin

1-methyl hypoxanthine

Nucleoside và nucleotide
II.1. Nucleoside
10


Nucleoside là sản phẩm thủy phân không hoàn toàn của Acid nucleic, gồm base nito liên
kết với pentose bằng liên kết N-glucosid, giữa N thứ 1 của base pyrimidine hay N thứ 9 của base
purine với C 1’ của pentose.

Cách gọi tên:
-

-

Gọi tên theo pentose: Nucleoside có thành phần là ribose được gọi
là ribonucleoside và deoxyribonucleoside nếu thành phần chính là
deoxyribose.
Ngoài ra còn gọi tên theo thành phần các base nito: nucleoside được đặt tên bằng cách bổ
sung đuôi –idine với tên gốc pyrimidine hay –osine với tên gốc của purine. Ví dụ:
cytidine, uridine, thymidine, adenosine, và guanosine. Các nucleoside hình thành bởi
hypoxanthine và ribose là inosine.
Cấu dạng của nucleoside:

Do ảnh hưởng của hiệu ứng không gian của các base nito cũng như của gốc đường
pentose mà nucleoside và nucleotide tồn tại 1 trong 2 cấu dạng syn hoặc anti.

11


Đối với pyrimidine trong cấu dạng syn bị ảnh hưởng bị hiệu ứng không gian của nhóm
CH2OH do đó cấu dạng anti sẽ bền hơn do ít bị ảnh hưởng. còn purine có thể ở 1 trong 2
dạng syn hoặc anti.
Nucleoside có khả năng tan nhiều hơn trong nước do có tính phân cực tương đối. Giống
như glycoside, nucleoside tương đối ổn định trong kiềm, nhưng bị thủy phân trong môi
trường acid tạo thành các base nito tự do và pentose.



Adenosine

Đối với hầu hết các nucleoside không có vai trò sinh học khác hơn là 1 bộ phận cấu thành
của nucleotide. Adenosine là 1 ngoại lệ. Ở động vật có vú, chức năng adenosine là 1
autocoid( nội tiết tố) hoặc “hormone địa phương”. Nucleoside này lưu thông trong máu, hoạt
động trong các tế bào cụ thể ảnh hưởng đến sinh lý như sự giãn nở mạch máu, co thắt cơ
trơn, phát dẫn truyền xung thần kinh, sự trao đổi chất béo. Ví dụ: khi cơ bắp hoạt động mạnh,
kéo dài, sẽ kích thích tiết ra adenosine, làm dãn các mạch máu xung quanh, từ đó tăng lưu
lượng dòng chảy của máu và phân phối O2 và các chất dinh dưỡng đến các cơ bắp.
Adenosine còn có vai trò khác trong việc điều chỉnh nhịp tim. Nhịp tim được điều khiển bởi
1 máy tạo nhịp tim, nút xoang nhĩ, mà theo chu kì gởi xung điện để kích thích cơ tim. Bằng
cách ngăn cản sự truyền xung điện, adenosine làm giảm nhịp tim. Ngoài ra, adenosine còn
liên quan đến độ dài của giấc ngủ. trong lúc tỉnh táo, cấp adenosine ngoại bào tăng là kết quả
của các hoạt động trao đổi chất trong não và sự gia tăng này làm giảm buồn ngủ. trong giấc
ngủ mức adenosine giảm. caffeine tăng cường sự tỉnh táo bằng cách ngăn chặn sự tương tác
của adenosine ngoại bào với các thụ thể thần kinh.

II.2.

Nucleotide

Các nucleoside thường không ở trạng thái tự do mà kết hợp với H3PO4 tạo thành
nucleotide, trong đó pentose liên kết với nhóm phosphor bởi liên kết ester ở các vị trí
2’,3’,5’.

12


Cách gọi tên:
-

Gọi tên theo pentose tương ứng

Nếu nucleotide có thành phần là ribose thì được gọi là ribonucleotide (ribotide) và với
dezoxyribose thì được gọi là deoxyribonucleotide (dezoxyribotide).
-

Gọi tên theo base nito:
+ Ribonucleoside 5’ monophosphat : AMP, GMP, UMP, CMP, IMP
+ Dezoxyribonucleoside 5’ monophosphat: dAMP, dGMP…

Các nucleotide có thể kết hợp với 2 hoặc 3 phân tử H3PO4 để tạo thành nucleoside
diphosphat và nucleoside triphosphat và thường là nucleoside 5’ diphosphat và nucleoside 5’
triphosphat giữ vai trò quan trọng trong cơ thể.

13

Ngoài ra, khi gốc P được nối giữa C5’ và C3’ trong cùng 1 pentose tạo
cấu trúc nucletide vòng. Một số dạng nucleotide vòng
quan trọng như: cAMP, cGMP.
Nói chung, các nucleotide thường có tính acid mạnh và tan
trong nước. Các nucleoside monophosphate được xem là các axit
đúng như tên gọi phản ảnh (ví dụ AMP là adenylic acid hay
adenylate); chúng có sự ion hoá sơ cấp với pKa 1-2 và ion hoá thứ
cấp với pKa 6,5-7,0, như sau:
-H2PO3 ↔ -HPO3- + H+ ↔ PO3-2 + H+
Tất cả các phosphate của các nucleoside di- và triphosphate
đều ion hoá, nhưng chỉ nhóm tận cùng là có ion hoá thứ cấp. Các
nucleotide này đều có ái lực với cation hoá trị hai như Mg2++ và Ca2++
(chúng tương tác với các nhóm phosphate α và β hoặc β và γ).
Tóm lại, nucleotide có vai trò vô cùng to lớn với trao đổi chất tế bào sống. chúng là viên
gạch để xây dựng đại phân tử acid nucleic, tham gia thành phần 1 số enzym quan trọng, một số
nucleotide là chất tích lũy năng lượng cần thiết để thực hiện các quá trình hoạt động sống. Sau
đây,chúng ta sẽ tìm hiểu về các nucleotide tự do quan trọng.

14


II.3.

-

Các nucleotide tự do quan trọng
II.3.1. Dẫn xuất adenine
Adenosine diphosphat và triphosphat ( ADP,ATP)

Vai trò:

+ Tham gia phản ứng phosphoryl oxy hóa.
+ ATP là nguồn phosphat giàu năng lượng, dự trữ và cung cấp năng lượng cho các phản
ứng.
+ Hoạt hóa các chất: nhiều chất muốn chuyển hóa phải được hoạt hóa bằng cách gắn
phosphat vào phân tử. ví dụ:
glucokinase

Glucose
ATP
-

Glucose 6P
ADP

Adenosine monophosphat vòng ( 3’ 5’ adenosine monophosphat = cAMP)

cAMP được tạo thành từ ATP nhờ enzym adenyl cyclase, khi không hoạt động cAMP
nhanh chóng bị phân hủy thành AMP bởi xúc tác của enzym phosphodiesterase.

Hormon
phosphodiesterase

ATP

adenylcyclase

cAMP

AMP
Adenyl cyclase liên kết với màng bào tương của tế bào và được hoạt hóa bởi một số

hormon để chuyển ATP thành cAMP.



cAMP hoạt động như chất thông tin thứ 2 mà hormon là chất thông tin thứ nhất làm ảnh
hưởng đến các quá trình chuyển hóa.
cAMP có thể tham gia vào sự hoạt động của một số hormon, tham gia tổng hợp hormon.
II.3.2. Các dẫn xuất của hypoxanthine

-

Inosine monophosphat ( IMP )

-

Inosine diphosphat ( IDP)

-

Inosine triphosphat (ITP )
II.3.3. Các dẫn xuất của guanosine
15


Guanosine di và triphosphat ( GDP, GTP) có vai trò quan trọng trong tổng hợp protein và
adenine.
II.3.4. Các dẫn xuất của uracil
Uracil di và triphosphat ( UDP ,UTP)
-

UTP là hợp chất phosphat giàu năng lượng.
Tham gia trong các phản ứng liên hợp glucuronic.
Là những coenzyme quan trọng trong chuyển hóa glucose và galacose ( UDPG, UDPGal)
, trong tổng hợp glycogen.
II.3.5. Các dẫn xuất của cytosine

Cytosine di và triphosphat ( CDP, CTP)
-

CTP là chất duy nhất tham gia tổng hợp lecithine.
CTP tham gia phản ứng phosphoryl hóa trong tổng hợp cephalin.
II.3.6. Các enzyme nucleotide

Một số nucleotide liên kết với vitamine đóng vai trò coenzyme:
-

FAD ( Flavin adenine dinucleotide) : vận chuyển H2.
FMN ( flavin mononucleotide) :vận chuyển H2
NAD ( nicotinamid adenine dinucleotide) có vai trò vận chuyển H2
NADP ( nicotinamid adenine dinucleotide phosphat)
NMN ( nicotiamid mononucleotide)
HSCoA ( coenzyme A) có vai trò vận chuyển nhóm acyl và acetyl.
II.3.7. Methionin hoạt hóa

Methionine là 1 acid amin có nhiệm vụ cung cấp nhóm CH3 cho các chuyển hóa cơ thể,
muốn tham gia chuyển methyl thì methionine phải được hoạt hóa bằng cách kết hợp với
adenosine và tạo thành S. adenosyl methionine.

III.

Acid nucleic

16


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
dezoxyribonucleotide nối với nhau sẽ tạo nên chuỗi polydezoxyribonucleotide.
Liên kết ester được tạo ra từ nhóm C3'-OH của nucleotide trước với nhóm OH còn lại của
H3PO4 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 H3PO4 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.
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'.

Hình 3: Chuỗi polynucleotide
III.1. Cấu trúc của acid dezoxyribonucleic (AND)
III.1.1. Cấu trúc bậc I
DNA là polymer của nhiều deoxyribonucleotide, có chứa các base nito: A,G,T,C được
nối với nhau bởi liên kết 3’5’ phosphodiester.
Trọng lượng phân tử lớn: 4000000- 8000000 gồm 12000 – 20000 mononucleotide.
17


Khi phân tích định tính và định lượng DNA, Chagaff và các cộng sự của ông đã rút ra được
kết luận sau:
-

Hàm lượng tính theo một của Adenine bằng Thymine và Guanine bằng Cytosine.

-

Từ nhận xét (l) và (2) rút ra: tổng số gốc kiềm purine bằng tổng số gốc kiềm
III.1.2. Cấu trúc bậc II
Với những công trình nghiên cứu của Wilkins, Franklins, Watson và Crick (1953) đã đưa
ra mô hình DNA như sau:
-

Mỗi phân tử DNA gồm 2 chuỗi polynucleotide xoắn theo hướng ngược nhau quanh 1 trục
chung.
Mỗi mononucleotide nằm trong mặt phẳng thẳng góc với chuỗi polynucleotide. 2 sợi
polynucleotide liên kết với nhau bằng những liên kết H giữa đôi base.
Adenine liên kết Thymine bằng 2 liên kết Hydro
Guanine liên kết Cytosine bằng 3 liên kết Hydro

Hình 3.1: Liên kết Hidro giữa Adenine – Thymine

Hình 3.2: Liên kết Hidro giữa Guanine - Cytosine

18


Sự hình thành liên kết giữa đôi base như vậy gọi là quy luật đôi base bổ sung:
-

Thứ tự các base trong 1 sợi có thể khác nhau nhưng sợi thứ 2 phải có tính chất bổ sung.
Do nguyên tắc bổ sung nên khi 2 sợi DNA tách ra, một sợi được dùng như 1 cái khuôn để
tổng hợp 2 sợi mới bổ sung giống nhau, đây là đặc tính di truyền.

-

Mỗi vòng xoắn dài 34 A0 chứa 10 cặp gốc kiềm

-

Độ dài một cặp gốc kiềm là 3,4 A0.
Bán kính vòng xoắn 10A0
Khoảng cách giữa hai gốc kiềm đối xứng là 3A0
Khoảng cách giữa 2 deoxyribose đối xứng là 11 Ao
Khoảng cách giữa 2 acid phosphoric là 20 Ao ( bề rộng phân tử DNA)

Hình 3.3. Chuỗi DNA
Có thể hình tượng mỗi chuỗi polynucleotide gồm 3 dải:
+ Trong cùng là dãy base nito liên kết với base nito của dải đối xứng bằng liên kết Hidro.
+ Kế đến là dãy dezoxyribose.
+ Ngoài cùng là dãy acid phosphoric.

19


Hình 3.4. Chuỗi DNA
-

Phần lớn DNA gồm 2 sợi xoắn kép mở ( có trong nhân tế bào cơ thể bậc cao, virus) hoặc
xoắn kép vòng( có trong vi khuẩn, virus và là DNA của ty thể).
Mốt số cá biệt :
+ DNA gồm 1 sợi dạng vòng : có trong thực khuẩn.
+ DNA gồm 1 sợi dạng mở : có trong virus động vật.
III.1.3. Tính chất DNA

- DNA bị biến tính khi đun nóng, liên kết Hydro bị phá vỡ và DNA tách làm 2 sợi . Nếu làm lạnh
từ từ sự xoắn kép lại hình thành( biến tính thuận nghịch).
- DNA có tính lai : nếu phân lập từ cùng 1 loài những DNA đánh dấu N15 và DNA không đánh
dấu, sau đó trộn lẫn rồi đun nóng, làm lạnh trở lại ta được DNA có 2 chuỗi, một chuỗi đánh dấu
và một chuỗi không đánh dấu.
Cũng có thể tạo phân tử lai giữa 1 sợi DNA và 1 sợi RNA.
III.2. Cấu trúc của RNA
III.2.1. Cấu trúc bậc 1
RNA cấu tạo bởi nhiều ribonucleotide trùng hợp với nhau, chứa các base nito A, G, C, U liên
kết với nhau bởi liên kết 3’, 5’ phosphodiester. Ngoài ra còn có liên kết 2’, 3’ phosphodiester ở
mạch nhánh.
III.2.2. Cấu trúc bậc 2
RNA chỉ có 1 sợi polynucleotide, chỉ có những đoạn gần nhau mới liên kết theo quy luật đôi
base bổ sung :

20


-

Adenine liên kết Urasine bằng 2 liên kết Hydro
G liên kết Cytosine bằng 3 liên kết Hydro và tạo cấu trúc xoắn (có thể chiếm 40–70 %).

Cá biệt cũng có RNA gốm 2 sợi polynucleotide xoắn vào nhau dạng mở như ở reovirus
gây bệnh cho loài động vật có vú.
III.2.3. Các loại RNA
Tế bào sống của động vật, thực vật, và vi khuẩn đều chứa 3 loại RNA:
III.2.3.1.

RNA t

RNAt được tổng hợp từ dịch nhân. RNAt 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 RNAt có
khoảng 30 loại nucleotide hiếm, chiếm 10% tổng số nucleotide của phân tử.

Hình 3.5. Cấu tạo RNAt
Nhiệm vụ của RNAt 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 RNAt tương ứng. Nhưng
trong tế bào, do một Acid amin có thể mã hoá bởi nhiều bộ ba, cho nên cũng sẽ có nhiều RNAt
cùng vận chuyển một loại acid amin.
RNAt có cấu trúc không gian đặc trưng. Phân tử RNAt 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 RNAt ra làm 5 vùng có thành phần chức năng khác nhau.
III.2.3.2.

RNAm

RNAm được tổng hợp ở trong dịch nhân từ DNA. RNAm có đời sống rất ngắn: ở
procariote RNAm 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. RNAm được tái tạo rất nhanh và nó chỉ tồn tại
trong thời gian của một thông tin. Một RNAm có thể được đọc nhiều lần nếu tiến hành dịch mã
trên polyribosome.

21


Kích thước RNAm tuỳ thuộc kích thước phân tử protein do nó phụ trách tổng hợp. Số
lượng RNAm 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.
RNAm có cấu tạo tổng quát như sau:
- Ở procariote:

III.2.3.3.

RNAr

Trọng lượng phân tử loại này rất cao 1 - 2 triệu, chiếm trên 80% tổng số RNA. Một
ribosom là một hạt nucleoproteide mà phần acid nucleic là RNA. Đường kính của ribosom
khoảng 200A0.
Sự tập hợp của chừng vài chục ngàn đại phân tử đó sẽ tạo thành một nhà máy
vi mô vững chắc, có tổ chức hoàn hảo, có đủ khả năng đọc bản mật mã di truyền trong
mạch RNAm và thực hiện thông tin đó ở dạng một phân tử protein đã chuẩn bị sẵn và có cấu
trúc đặc hiệu.

IV.

Chức năng của acid nucleic

Acid nucleic là phương tiện sinh học chính, có nhiệm vụ lưu giữ và truyền đạt thông tin
di truyền, tuy vậy RNA cũng có khả năng hoạt động như một enzyme.
4.1

Chức năng của DNA

DNA có chức năng lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền.
DNA là cơ sở cấu trúc của nhiễm sắc thể mang tính thông tin di truyền.
4.2

Chức năng của RNA

4.2.1

Chức năng của RNAm

RNA thông tin làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến protein.
RNAm được tổng hợp ở trong dịch nhân từ DNA. RNAm có đời sống rất ngắn: ở
procariote RNAm 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. RNAm được tái tạo rất nhanh và nó chỉ tồn tại
trong thời gian của một thông tin. Một RNAm có thể được đọc nhiều lần nếu tiến hành dịch mã
trên polyribosome.
4.2.2

Chức năng của RNAt
22


Nhiệm vụ của RNAt là vận chuyển acid amin từ tế bào chất đến ribosome để tổng
hợp protein.
Mỗi RNAt gắn với một phân tử amino acid, mang đến ribosome để tham gia tổng hợp
protein. Mỗi RNAt đặc hiệu cho một loại amino acid. Có hơn 20 loại RNAt khác nhau tương ứng
với hơn 20 loại amino acid. Trong thực tế, người ta thấy số lượng RNAt lớn hơn rất nhiều
so với số lượng amino acid vì một amino acid có nhiều bộ ba mã hóa. Đồng thời cùng một bộ
ba mã hóa, vẫn có thể có nhiều RNAt do hiện tượng biến đổi của các nucleotide trong RNAt tạo
nên các loại RNAt mới và trong quá trình tổng hợp RNAt, sau khi hình thành chuỗi
polynucleotide còn chịu sự tác động của các yếu tố của môi trường nội và ngoại bào làm các
nucleotide bị biến đổi, tạo ra các RNAt mới.
Các RNAt cùng tham gia vận chuyển một acid amin là các izoaceptor. Số lượng
izoaceptor thay đổi tùy acid amin.

4.2.3

Chức năng của RNAr

RNAr tập trung ở Ribosome, là nơi tổng hợp protein
RNAr 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.

23


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Ngọc Tú và cá tác giả khác (1997), Hóa sinh công nghiệp, NXB KH&KT, Hà
Nội.
2. Đồng Thị Thanh Thu (1996), Giáo trình sinh hóa cơ bản, Tủ sách ĐHKHTN,
TPHCM
3. Phạm Thị Trân Châu (2008), Hóa Sinh học, NXBGD
4. Phạm Thành Hổ (2002 ), Sinh học đại cương, NXB ĐHQG TPHCM.
5. />6. />7. />8. />
9. quangvanhai.com
và từ nhiều nguồn tài liệu khác từ internet

24