Nêu cấu tạo và chức năng của ADN. Tại sao ADN được gọi là vật chất di truyền?

Question

Vũ Như Quỳnh · Accepted Answer

{"userId":5415411,"userName":"mtuytt"}Cấu tạo của ADN (Axit Deoxyribonucleic):

ADN là một axit nucleic có cấu trúc xoắn kép (double helix), được cấu tạo từ các đơn phân gọi là nucleotide. Mỗi nucleotide gồm ba thành phần:

Đường deoxyribose: Một loại đường pentose (5 carbon).
Nhóm phosphate: Một nhóm chứa một nguyên tử phosphorus liên kết với bốn nguyên tử oxygen.

Một trong bốn loại base nitrogenous (bazơ nitơ):Adenine (A)
Guanine (G)
Cytosine (C)
Thymine (T)

Các nucleotide liên kết với nhau tạo thành chuỗi polynucleotide. Hai chuỗi polynucleotide xoắn quanh nhau theo chiều ngược nhau, tạo thành cấu trúc xoắn kép. Các bazơ nitơ ở hai chuỗi liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung:

Adenine (A) liên kết với Thymine (T) bằng hai liên kết hydro.
Guanine (G) liên kết với Cytosine (C) bằng ba liên kết hydro.

Trình tự các bazơ nitơ dọc theo mạch ADN mang thông tin di truyền.

Chức năng của ADN:

ADN có hai chức năng chính và quan trọng:

Lưu trữ thông tin di truyền: ADN chứa toàn bộ thông tin di truyền cần thiết cho sự phát triển, hoạt động và sinh sản của một sinh vật. Trình tự các bazơ nitơ (A, T, G, C) mã hóa các hướng dẫn để tổng hợp protein và các phân tử RNA chức năng.
Truyền đạt thông tin di truyền: ADN có khả năng tự nhân đôi (replication) một cách chính xác trước khi tế bào phân chia. Quá trình này đảm bảo rằng mỗi tế bào con nhận được một bản sao hoàn chỉnh của thông tin di truyền từ tế bào mẹ. Thông tin di truyền cũng được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua giao tử (tinh trùng và trứng), vốn chứa ADN của cha mẹ.

Tại sao ADN được gọi là vật chất di truyền?

ADN được gọi là vật chất di truyền vì nó đáp ứng đầy đủ các tiêu chí sau:

Mang thông tin di truyền: ADN chứa các gen, là những đoạn ADN mang thông tin quy định tính trạng của sinh vật. Trình tự các nucleotide trong gen mã hóa trình tự amino acid trong protein, và protein lại quyết định cấu trúc và chức năng của tế bào và cơ thể.
Sao chép chính xác: ADN có khả năng tự nhân đôi một cách chính xác, đảm bảo thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và thế hệ sinh vật.
Biến đổi và đột biến: Mặc dù quá trình sao chép ADN rất chính xác, nhưng vẫn có thể xảy ra các đột biến (thay đổi trình tự nucleotide). Các đột biến này có thể tạo ra các biến dị di truyền, là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên và tiến hóa.
Biểu hiện thông tin di truyền: Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thông qua quá trình phiên mã (transcription) tạo ra RNA và dịch mã (translation) tạo ra protein. Protein thực hiện các chức năng khác nhau trong tế bào và cơ thể, từ đó biểu hiện thành các tính trạng.
Tính phổ biến: ADN là vật chất di truyền phổ biến ở hầu hết các sinh vật trên Trái Đất (ngoại trừ một số virus có vật chất di truyền là RNA).

Timi · Answer

Cấu tạo của ADN  
1. Đơn phân nucleotit  
   - Mỗi nucleotit gồm ba thành phần:  
     • Đường deoxyribose (5C)  
     • Nhóm phosphate (PO4)  
     • Base nitơ (4 loại: Adenin – A, Timin – T, Guanin – G, Xitôzin – C)  
2. Liên kết giữa các thành phần  
   - Liên kết phosphodieste (–O–P–O–) nối nhóm phosphate của nucleotit này với –OH trên carbon số 3 của đường deoxyribose nucleotit kế tiếp, tạo “khung xương” đường–phosphate.  
   - Các base nitơ bám vào carbon số 1 của đường deoxyribose.  
3. Cấu trúc mạch kép xoắn (double helix)  
   - Hai mạch đơn song song, ngược chiều (antiparallel): một mạch hướng 5’→3’, mạch kia 3’→5’.  
   - Giữa hai mạch có các liên kết hiđro: A liên kết với T bằng 2 liên kết H, G liên kết với C bằng 3 liên kết H.  
   - Toàn bộ xoắn theo chiều phải, mỗi vòng xoắn đầy đủ dài khoảng 3,4 nm, chứa 10 cặp base.

Chức năng của ADN  
1. Lưu trữ thông tin di truyền  
   - Trình tự các base nitơ mã hóa từng đơn vị di truyền (gen), quy định cấu trúc và chức năng của protein.  
2. Tự nhân đôi (nhân đôi) chính xác  
   - Nhờ cơ chế bán bảo tồn: mỗi mạch cũ làm khuôn cho mạch mới, đảm bảo con cháu thừa hưởng nguyên vẹn thông tin.  
3. Điều khiển sinh tổng hợp protein  
   - Qua hai bước:  
     • Phiên mã (transcription): ADN → ARN thông tin (mARN)  
     • Dịch mã (translation): mARN → chuỗi polypeptit → protein  
4. Biến dị và tiến hóa  
   - Đột biến trên ADN có thể phát sinh biến dị, tạo nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên.

Tại sao ADN được gọi là vật chất di truyền?  
– ADN mang toàn bộ thông tin di truyền cần thiết cho sự phát triển, sinh trưởng và chức năng của sinh vật;  
– Có khả năng tự sao chép rất chính xác, nhờ đó thông tin truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con và từ thế hệ này sang thế hệ khác;  
– Nhiều thí nghiệm cổ điển (Griffith, Avery–McLeod–McCarty, Hershey–Chase…) đã chứng minh chỉ có ADN, chứ không phải protein hay các phân tử khác, mới mang và truyền lại tính trạng di truyền.  
– Tính bền vững về mặt hóa học giúp ADN duy trì thông tin dài hạn, ít bị biến chất dưới điều kiện sinh lý.  
– Tóm lại, ADN là vật chất trực tiếp quy định mọi tính trạng di truyền và đảm bảo truyền tải thông tin ấy qua các thế hệ.