Gene và sự tái bản DNA SVIP

I. CHỨC NĂNG CỦA DNA

DNA có cấu trúc phù hợp với chức năng mang, truyền đạt và biểu hiện thông tin di truyền, đồng thời có khả năng tạo biến dị.

- Ở hầu hết sinh vật, deoxyribonucleic acid (DNA) là vật chất thông tin di truyền. 

Mô hình phân tử DNA

Cấu trúc hóa học DNA

- Cấu trúc của DNA phù hợp với các chức năng:

+ Mang thông tin di truyền: Thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các đơn phân nucleotide trên một mạch DNA là thông tin di truyền đặc thù của mỗi cá thể. Các nucleotide liên kết với nhau giúp bảo quản thông tin di truyền được ổn định.

+ Truyền thông tin di truyền: Nucleotide trên hai mạch đơn DNA liên kết nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A - T, G - C). Liên kết này yếu, có thể tách nhau để tạo thành hai mạch khuôn → giúp nhân đôi số lượng DNA bằng cách kết cặp các nucleotide mới vào mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung → DNA được chia đều và truyền lại cho các thế hệ tế bào và cơ thể thông qua cơ chế tái bản DNA.

+ Biểu hiện thông tin di truyền: Trình tự nucleotide của DNA quy định trình tự nucleotide của RNA, từ đó quy định trình tự amino acid của protein. Protein là cơ sở hình thành các tính trạng của cơ thể. → DNA có chức năng biểu hiện thông tin di truyền.

+ Tạo biến dị: Trình tự nucleotide của DNA có thể bị biến đổi (đột biến gene) → là nguyên liệu của chọn lọc tự nhiên và tiến hóa.​​

II. KHÁI NIỆM, CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI GENE

1. Khái niệm và cấu trúc của gene

Gene là đoạn trình tự nucleotide trên một mạch của DNA, mang thông tin di truyền mã hóa cho một sản phẩm nhất định (RNA hoặc chuỗi polypeptide).

- Quá trình biểu hiện gene: Gene → RNA → polypeptide → protein.

Cấu trúc gene sinh vật nhân sơ

Cấu trúc gene sinh vật nhân thực

- Cấu trúc một gene:

+ Vùng điều hòa: Có trình tự khởi động tổng hợp RNA → điều hòa lượng sản phẩm của gene.

+ Vùng mã hóa: Chứa thông tin di truyền quy định trình tự RNA hoặc chuỗi polypeptide.

+ Vùng kết thúc: Mang tín hiệu kết thúc quá trình tổng hợp RNA.

2. Các loại gene

Dựa vào chức năng: Gene điều hòa và gene cấu trúc.

Dựa vào cấu trúc: Gene phân mảnh và gene không phân mảnh.

- Vi khuẩn chỉ có gene không phân mảnh. Một số ít vi sinh vật cổ có gene phân mảnh

- Gene của sinh vật nhân thực hầu hết là gene phân mảnh.

III. TÁI BẢN DNA

Tái bản DNA là quá trình tạo ra hai bản sao giống với một phân tử DNA ban đầu, dưới tác động của enzyme DNA polymerase, diễn ra theo nguyên tắc bán bảo toàn và nguyên tắc bổ sung.

- Diễn biến: 

+ Hai mạch của DNA mẹ tách nhau, mỗi mạch làm khuôn để tổng hợp mạch mới theo nguyên tắc bổ sung và theo chiều 5' → 3' nhờ sự xúc tác của enzyme DNA polymerase.

+ Một mạch được tổng hợp liên tục (mạch dẫn đầu); một mạch được tổng hợp gián đoạn (đoạn Okazaki), sau đó enzyme DNA ligase nối các đoạn ngắn này thành mạch hoàn chỉnh (mạch ra chậm).

+ Nguyên tắc bán bảo toàn: Mỗi DNA con có một mạch từ DNA mẹ, một mạch mới tổng hợp.

- Quá trình tái bản DNA xảy ra ở pha S của chu kì tế bào, trước khi tế bào phân chia → hai DNA mới được phân đều về hai tế bào con → hai tế bào con có thông tin di truyền giống hệt nhau.

- Tái bản DNA là cơ chế phân tử của sự truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và các thế hệ cơ thể.

Sự tái bản DNA