🟡 Trung bình 45 phút
Bài 1. DNA và cơ chế tái bản DNA
Tìm hiểu về cấu trúc DNA và cơ chế tái bản DNA.
Chương: Chương 1. Di truyền phân tử
DNA và cơ chế tái bản DNA
1. Cấu trúc của DNA
a) Thành phần hóa học
- DNA (Deoxyribonucleic Acid) là đại phân tử mang thông tin di truyền.
- Cấu tạo từ các đơn phân gọi là nucleotit, mỗi nucleotit gồm: đường deoxyribose, nhóm phosphat và một bazơ nitơ.
- Có 4 loại bazơ nitơ: Adenin (A), Thymine (T), Guanin (G), Cytosine (C).
b) Cấu trúc xoắn kép Watson-Crick
- DNA gồm 2 mạch polynucleotide xoắn quanh nhau theo hướng ngược chiều (5' → 3' và 3' → 5').
- Hai mạch liên kết với nhau bằng liên kết hydro giữa các cặp bazơ: A ≡ T (2 liên kết), G ≡ C (3 liên kết).
- Nguyên tắc bổ sung: A luôn liên kết với T, G luôn liên kết với C.
2. Chức năng của DNA
a) Lưu trữ thông tin di truyền
- DNA mang trình tự nucleotit quy định trình tự axit amin trong protein.
- Thứ tự sắp xếp của các bazơ nitơ tạo nên mã di truyền.
b) Truyền đạt thông tin di truyền
- DNA tự nhân đôi (tái bản) để truyền thông tin cho thế hệ sau.
- DNA làm khuôn tổng hợp RNA trong quá trình phiên mã.
3. Cơ chế tái bản DNA
a) Khái niệm
- Tái bản DNA (nhân đôi DNA) là quá trình tạo ra 2 phân tử DNA con từ 1 phân tử DNA mẹ.
- Diễn ra trong nhân tế bào, trước khi tế bào phân chia.
b) Đặc điểm
- Bán bảo toàn: Mỗi DNA con gồm 1 mạch cũ (từ DNA mẹ) và 1 mạch mới được tổng hợp.
- Hai chiều: Tái bản diễn ra đồng thời theo 2 hướng từ điểm khởi đầu (Ori).
- Liên tục và gián đoạn: Mạch dẫn được tổng hợp liên tục, mạch klag được tổng hợừng đp theo toạn Okazaki.
c) Các enzyme tham gia
- Helicase: Tháo xoắn DNA, tách 2 mạch.
- DNA polymerase III: Tổng hợp mạch mới theo nguyên tắc bổ sung.
- DNA ligase: Nối các đoạn Okazaki thành mạch hoàn chỉnh.
- Topoisomerase: Giảm căng xoắn phía trước chạc chữ Y.
4. Ý nghĩa của tái bản DNA
- Đảm bảo thông tin di truyền được truyền nguyên vẹn từ thế hệ tế bào này sang thế hệ tế bào khác.
- Là cơ sở của sự sinh sản, sinh trưởng và phát triển của sinh vật.
- Tạo cơ sở cho các quá trình di truyền và biến dị.
- Là nền tảng của công nghệ sinh học hiện đại.
Các dạng bài tập
Dạng 1: Dạng 1: Tính số nucleotit trong DNA
Phương pháp giải:
Phương pháp giải
- Xác định các dữ kiện đề bài cho: chiều dài DNA, số liên kết hydro, tổng số nucleotit...
- Áp dụng công thức: Chiều dài DNA = số cặp base × 3.4 Å
- Số liên kết hydro = 2×(A+T) + 3×(G+C)
- Tổng số nucleotit = A+T+G+C
Ví dụ:
Một phân tử DNA có chiều dài 0,408 micromet. Tính số nucleotit của phân tử DNA này.
Giải:
Chiều dài = 0,408 μm = 4080 Å
Số cặp nucleotit = 4080 / 3.4 = 1200 cặp
Số nucleotit = 1200 × 2 = 2400 nucleotit
Phân tử DNA có tổng số 3000 nucleotit, trong đó số G chiếm 30%. Tính số liên kết hydro trong DNA.
Giải:
Tổng nucleotit = 3000 → Số cặp = 1500
G = 30% × 1500 = 450
C = G = 450
A + T = 1500 - 900 = 600 → A = T = 300
Số liên kết hydro = 2×(A+T) + 3×(G+C) = 2×600 + 3×900 = 1200 + 2700 = 3900
Dạng 2: Dạng 2: Xác định trình tự DNA dựa trên nguyên tắc bổ sung
Phương pháp giải:
Phương pháp giải
- Nếu biết trình tự một mạch, xác định mạch bổ sung theo nguyên tắc: A↔T, G↔C.
- Chú ý chiều 5'→3' của mạch bổ sung ngược chiều với mạch khuôn.
- Đọc trình tự mạch mới theo chiều 5'→3'.
Ví dụ:
Cho một mạch đơn của DNA có trình tự: 5'-AAGTXGTATG-3'. Xác định trình tự mạch bổ sung.
Giải:
Mạch khuôn: 5'-AAGTXGTATG-3'
Mạch bổ sung: 3'-TTCAXGATAC-5'
Đổi chiều sang 5'→3': 5'-GTATXGCAAT-3'
Một đoạn DNA mạch khuôn có trình tự: 3'-ATGXGCAAT-5'. Xác định trình tự mạch mới được tổng hợp.
Giải:
Mạch khuôn: 3'-ATGXGCAAT-5'
Mạch mới (bổ sung): 5'-TAXCGTTA-3'
Trình tự mạch mới: TAXCGTTA