DNA và cơ chế tái bản DNA SVIP

I. CHỨC NĂNG CỦA DNA

DNA có cấu trúc 2 mạch xoắn kép, gồm các đơn phân nucleotide liên kết với nhau theo NTBS (A - T, G - C) → Phù hợp để thực hiện chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Thông tin di truyền được lưu giữ 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.

Các đặc điểm cấu trúc của DNA phù hợp với chức năng:

- Cấu trúc theo nguyên tắc đa phân, gồm 4 loại đơn phân: A, T, G và C.

- Gồm hai chuỗi xoắn kép 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.

Mô hình cấu trúc DNA theo Watson và Crick

Cấu tạo phân tử DNA

II. TÁI BẢN DNA

DNA được tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn và NTBS. Enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới chỉ theo một chiều 5' - 3' → Mạch khuôn 3' - 5' được tổng hợp liên tục, mạch khuôn 5' - 3' được tổng hợp gián đoạn thành từng đoạn Okazaki. 

Quá trình tái bản DNA được bắt đầu từ một điểm nhất định - điểm khởi đầu sao chép 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 điểm khởi đầu và 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.

Khái quát quá trình tái bản DNA

2. Tổng hợp mạch DNA mới

Tại mỗi chạc sao chép, mạch DNA được tách thành hai mạch đơn đến đâu thì enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới đến đó. Diễn biến như sau:

- Mạch mới được kéo dài bằng cách gắn thêm nucleotide vào đầu 3' của đoạn RNA mồi theo NTBS: A - T, G - C.

- Enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới chỉ theo một chiều 5' - 3' → Mạch khuôn 3' - 5' được tổng hợp liên tục, mạch khuôn 5' - 3' được tổng hợp gián đoạn thành từng đoạn Okazaki. 

- Enzyme DNA polymerase loại bỏ các đoạn mồi và tổng hợp đoạn DNA thay thế.

- Enzyme nối sẽ gắn các đoạn Okazaki lại với nhau.

Kết thúc 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).

Ý nghĩa: Hoạt động tái bản DNA 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).

Quá trình tái bản DNA tại một chạc sao chép

​​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.