DNA và cơ chế tái bản DNA SVIP

I. Chức năng của DNA

DNA có chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Thông tin di truyền dưới dạng trình tự các nucleotide trong các phân tử DNA đủ lớn và đa dạng, có thể tạo ra mọi đặc điểm của tế bào và cơ thể sinh vật.

DNA có khả năng tái bản chính xác, giúp thông tin di truyền được truyền đạt gần như nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

Đặc điểm cấu trúc của DNA phù hợp với chức năng:

• DNA cấu trúc theo nguyên tắc đa phân, gồm 4 loại đơn phân: A, T, G và C.
• DNA được cấu trúc kiểu chuỗi xoắn kép nên bền vững, đảm bảo thông tin di truyền được bảo quản ít bị hư hỏng.
• Các nucleotide liên kết theo nguyên tắc bổ sung (NTBS): A - T và G - C. Thông tin trong DNA được truyền đạt sang mRNA qua quá trình phiên mã, từ mRNA được dịch mã thành các phân tử protein.

Sự kết hợp đặc hiệu theo NTBS trong quá trình tái bản DNA → đảm bảo thông tin di truyền được truyền đạt gần như nguyên vẹn.

​I. Tái bản DNA​

Quá trình tái bản DNA được bắt đầu từ một điểm nhất định - điểm khởi đầu sao chép (Ori) và tiến hành theo hai hướng ngược nhau tạo nên một đơn vị tái bản.

Quá trình tái bản DNA có thể chia thành hai giai đoạn: Khởi đầu sao chép và tổng hợp mạch mới.

1. Khởi đầu sao chép

Một số protein và enzyme liên kết vào Ori, tách DNA thành hai mạch đơn tạo nên chạc sao chép hình chữ Y.

Sau đó, enzyme RNA polymerase sử dụng mạch DNA làm khuôn, tổng hợp đoạn mồi (RNA ngắn) cung cấp đầu 3'-OH cho enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới.

2. Tổng hợp mạch DNA mới

Tại mỗi chạc sao chép, các mạch DNA được tách thành hai mạch đơn đến đâu thì enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới đến đó. Mạch mới được kéo dài bằng cách gắn thêm nucleotide vào đầu 3' của đoạn RNA mồi theo NTBS: A - T, G - C.

Vì DNA có hai mạch ngược chiều, mà enzyme DNA polymerase tổng hợp các mạch mới chỉ theo chiều 5' - 3' → một mạch mới được tổng hợp liên tục, mạch mới còn lại được tổng hợp gián đoạn thành từng đoạn ngắn - đoạn Okazaki. Sau khi các đoạn Okazaki được tổng hợp, enzyme DNA polymerase loại bỏ đoạn mồi và tổng hợp đoạn DNA thay thế. Tiếp đến, enzyme nối sẽ gắn các đoạn Okazaki lại với nhau.

Kết thúc quá trình tái bản, từ một DNA tạo ra hai phân tử mới giống nhau và giống với phân tử DNA mẹ, mỗi phân tử có một mạch cũ và một mạch mới (nguyên tắc bán bảo toàn).

Hoạt động tái bản DNA rất chính xác, đảm bảo cho thông tin di truyền được truyền đạt gần như nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và cơ thể (đối với loài sinh sản vô tính).

→ DNA được tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn và NTBS. Ở mỗi chạc chữ Y, một mạch được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp gián đoạn.

​​Ở sinh vật nhân sơ, mỗi phân tử DNA chỉ có một điểm khởi đầu sao chép duy nhất.

Ở sinh vật nhân thực, mỗi phân tử DNA có nhiều điểm khởi đầu sao chép.

Sinh vật nhân thực có nhiều loại DNA polymerase hơn so với sinh vật nhân sơ.

1. DNA là vật chất di truyền do được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân nên có đủ thông tin quy định các tính trạng của sinh vật và cấu trúc theo NTBS nên thông tin di truyền được truyền từ gene tới protein qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

2. DNA được tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn, một mạch DNA được dùng làm khuôn tổng hợp nên mạch mới theo NTBS. Do vậy, từ một phân tử "mẹ" tạo ra được hai phân tử DNA "con" giống nhau và giống với phân tử DNA mẹ.