1. Tìm hiểu về ADN
Vật chất di truyền ở người và hầu hết các sinh vật khác trên trái đất được gọi là ADN. Hầu hết mọi tế bào bên trong cơ thể của chúng ta đều có chung một nguồn ADN.
DNA là vật liệu di truyền của con người và ở hầu hết các sinh vật khác trên trái đất. Hầu như tất cả các tế bào trong cơ thể của cùng một người đều có cùng một nguồn DNA. Hầu hết DNA tập trung trong tế bào và một lượng nhỏ DNA được tìm thấy trong ty thể. Ty thể là những cấu trúc bên trong tế bào mà nó chuyển đổi năng lượng từ thức ăn thành dạng cơ bản để tế bào có thể sử dụng.
Các bazơ nitơ bắt cặp với nhau theo nguyên tắc: A T và C với G, để tạo thành các đơn vị bazơ của phân tử ADN, được gọi là các cặp bazơ. Mỗi bazơ được gắn đều vào một phân tử và một phân tử photphat. Ở trạng thái kết hợp, các tổ hợp của bazơ, đường, photphat được gọi là nuclêôtit. Các nucleotide được sắp xếp trong hai chuỗi dài tạo thành một chuỗi xoắn gọi là chuỗi xoắn kép.
Chuỗi xoắn kép mang cấu trúc phần nào gần giống với bậc cầu thang, với các cặp bazơ tạo thành các bậc của bậc thang và các phân tử đường và phosphate tạo thành các thành phần giống như phần thẳng đứng của bậc thang.
- Mỗi sợi DNA bao gồm 2 phần đó là phần đầu và phần cuối, lần lượt được gọi là đầu 5 ’(năm nguyên tố) và đầu 3’ (ba nguyên tố).
- Hai sợi DNA thuộc chuỗi xoắn kép sẽ chạy ngược chiều (đối song) với nhau sao cho một sợi chạy từ 5 ’đến 3’ và một sợi chạy từ 3 ’đến 5’, chúng lần lượt được gọi là sợi cảm giác (sense strand) và sợi đối âm (antisense strand).
Một đặc điểm quan trọng của ADN đó là khả năng sao chép và tạo ra các bản sao của chính bản thân nó. Mỗi sợi ADN trong chuỗi xoắn kép có thể đóng vai trò như một khuôn mẫu để sao chép trình tự của các bazơ. Điều này rất quan trọng đối với giai đoạn khi tế bào phân chia vì mỗi tế bào mới cần có một bản sao chính xác của DNA có trong tế bào cũ.
2. Tính chất ADN
ADN có tính chất
Thứ nhất, ADN mang tính đặc thù: đối với mỗi loài, số lượng kết hợp với thành phần cùng trình tự sắp xếp của các nucleotit của phân tử DNA là quan trọng và mang tính đặc trưng của từng loài
Thứ hai, ADN mang tính đa dạng: đó là chỉ cần thay đổi các cách sắp xếp của 4 loại nucleotit để tạo ra các bản sao khác nhau của ADN. Tính đa dạng và tính đặc trưng của DNA cũng giải thích cho việc cùng một chủng tộc người nhưng các nhóm ở các khu vực địa lý khác nhau như Châu Á, Châu Âu, Châu Phi sẽ mang đặc điểm riêng biệt hoặc đối với các nhóm sinh vật thuộc cùng một loài, nhưng chúng được chia thành các phân nhóm mang các đặc điểm nhận dạng khác nhau.
Thứ ba, DNA có đặc tính sao chép hoặc tạo bản sao của chính nó. Mỗi sợi của DNA trong chuỗi xoắn kép có thể đóng vai trò là khuôn mẫu để sao chép trình tự cơ sở. Điều này rất quan trọng khi các tế bào đang phân chia vì tế bào mới phải có một bản sao chính xác của DNA trong tế bào cũ. Đây là thuộc tính quan trọng nhất của DNA và thuộc tính này con người có nhiều ứng dụng thực tế.
3. Chức năng của ADN
DNA được tìm thấy trong tất cả các tế bào của con người và đặc biệt là trong các sinh vật sống khác.
Chức năng của DNA là lưu trữ, bảo tồn và truyền thông tin di truyền giữa các thế hệ, do đó giúp điều chỉnh các đặc điểm của sinh vật. DNA được xem là một phân tử có cấu trúc phức tạp vì nó mang thông tin di truyền trong hệ thống sống. Hầu như tất cả các sinh vật đa bào đều mang bộ DNA riêng. Trong quá trình tái tạo , các phân tử DNA trải qua quá trình phân chia, do đó một phần DNA của chúng nằm ở thế hệ tiếp theo.
Tên khoa học của DNA là axit deoxyribonucleic.
4. Quá trình nhân đôi ADN
DNA được xem là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử, việc nó truyền đạt thông tin di truyền trên ADN từ thế hệ tế bào mẹ sang thế hệ tế bào con thông qua có chế nhân đôi ADN; còn truyền đạt thông tin di truyền từ nhân sang tế bào chất thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã. Quá trình tái bản ADN hay còn gọi là quá trình nhân đôi ADN được diễn ra trong nhân tế bào, tại pha S của kỳ trung gian, quá trình này đã tạo ra 2 crômatit trong mỗi nhiễm sắc thể để chuẩn bị cho quá trình phân đôi tế bào. Quá trình nhân đôi ADN được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn hay còn gọi là bán bảo toàn.
- Tiến trình nhân đôi ADN diễn ra theo 3 bước sau:
Thứ nhất, tháo xoắn ADN và tạo chạc ba sao chép. Dưới sự tác dụng của các enzim tháo xoắn, thì 2 mạch đơn của ADN phân tách nhau dần tạo nên chạc ba tái bản và để lộ ra hai mạch khuôn. Tại đây thì enzim tháo xoắn chia thành hai loại là gyraza và helicaza. Gyraza hay còn có tên gọi khác là topoisomeraza mang chức năng làm duỗi thẳng phân tử ADN (chuyển ADN từ cấu trúc mạch xoắn thành ADN có cấu trúc mạch thẳng). Hêlicaza là enzim làm đứt gãy các liên kiết hiđrô và tách 2 mạch của phân tử ADN thành 2 mảnh.
Thứ hai, Các mạch ADN được tổng hợp mới. Enzim ADN pôlymeraza sử dụng các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào để tổng hợp 2 mạch bổ sung trên 2 mạch khuôn dựa trên nguyên tắc bổ sung (NTBS). Vì ADN pôlymeraza chỉ có thể gắn nuclêôtit vào nhóm 3'-OH mà không thể gắn vào các chỗ khác nên: Trên mạch khuôn mang chiều 3'-5', mạch bổ sung được liên tục tổng hợp, theo chiều 5'-3' hướng đến chạc sao chép thứ ba. Trên mạch khuôn 5'-3', mạch bổ sung được tổng hợp gián đoạn theo chiều 5'-3' (xa dần chạc ba sao chép) tạo ra các đoạn okazaki ngắn, các đoạn này được kết hợp lại với nhau nhờ enzim ADN ligaza (các đoạn okazaki dài khoảng 1000-2000 nuclêôtit).
Thứ ba, quá trình tạo thành hai phân tử ADN. Sau khi kết thúc hai bước trên thì 2 phân tử ADN com sẽ được hình thành qua các bước: Sau khi kết hợp trùng khớp được tất cả các Bazo lại với nhau (A – T, C – G) thì Enzyme exonuclease dần xóa bỏ các đoạn mồi và những Nucleotit được xem là lấp đầy vào các vị trí tương ứng. Enzyme ADN ligase đóng trình tự ADN, tạo thành hai sợi kép nối liền liên tục. Quá trình sao chép kết thúc thì 2 phân tử ADN con vừa được tạo thành tự động chuyển về dạng chuỗi xoắn kép mang cấu trúc giống y hệt ADN mẹ.
5. Kết quả của quá trình nhân đôi ADN
Như vậy, quá trình nhân đôi ADN cho ra 2 phân tử đó là ADN con sinh ra từ 1 ADN mẹ.
ADN con mang những đặc điểm như:
Thường thấy, hai phân tử ADN con sẽ mang cấu trúc giống như phân tử ADN mẹ, hay một số trường hợp nó sẽ có sự khác biệt nhưng cực kỳ nhỏ và gần như không đáng kể
Trong phân tử ADN con cũng có xoắn giống mẹ nhưng chỉ có một sợi được tổng hợp và sợi cũ được lấy ra từ ADN mẹ.
6. Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN
Quá trình nhân đôi ADN có vai trò và ý nghĩa vô cùng to lớn cho quá trình nhân đôi NST và quá trình chuẩn bị phân chia tế bào.
Sự sao chép DNA trong giai đoạn S chuẩn bị cho quá trình xen kẽ cho quá trình nhân đôi nhiễm sắc thể và của tế bào. Sự nhân đôi của DNA giải thích cho sự truyền chính xác của di truyền học qua nhiều thế hệ khác nhau.
Như vậy, bài viết trên chúng tôi đã cung cấp thông tin cần thiết về quá trình nhân đôi ADN. Hy vọng bài viết sẽ giúp các bạn có thêm kiến thức mới và giúp bạn giải đáp được những thắc mắc về quá trình này. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
