3. Trong quá trình nhân đôi ADN, em hãy mô tả chi tiết cơ chế nhân đôi bán bảo tồn, nêu vai trò của các enzim như ADN-polimeraza, ligaza, enzim tháo xoắn; đồng thời giải thích vì sao nói nhân đôi ADN l...

1. Cơ chế nhân đôi bán bảo tồn - Mỗi phân tử ADN mẹ (mạch kép) khi nhân đôi sẽ tạo thành hai phân tử con, mỗi phân tử con mang một mạch “cổ” (mạch gốc, parental strand) và một mạch “mới” (daughter strand). - Quá trình này đảm bảo tính ổn định của thông tin: mạch gốc giữ lại trình tự ban đầu, mạch mới được tổng hợp bổ sung dựa trên quy tắc bổ sung A–T, G–X (X thay cho C). 2. Các bước chính và vai trò của enzim a. Khởi đầu tại điểm khởi hành (origin of replication) - Enzim tháo xoắn (helicase) bám vào và “mở” xoắn đôi, tách hai mạch đơn ra, tạo thành chạc phân (replication fork). - Protein gắn mạch đơn (single-strand binding proteins) ổn định cấu hình mạch đơn, ngăn tái xoắn. b. Tổng hợp mồi ARN (RNA primer) - Primase (RNA-polymerase chuyên biệt) tổng hợp một mồi ngắn RNA trên mỗi mạch đơn, cung cấp đầu 3’-OH để ADN-polimeraza bắt đầu gắn thêm nuclêôtit. c. Tổng hợp mạch mới - ADN-polimeraza III (ở vi khuẩn) hoặc ADN-polimeraza δ và ε (ở sinh vật nhân thực) gắn thêm nuclêôtit theo chiều 5’→3’, dựa vào mạch khuôn: • Trên mạch dẫn (leading strand): tổng hợp liên tục hướng vào chạc phân. • Trên mạch trễ (lagging strand): tổng hợp gián đoạn thành các đoạn Okazaki (khoảng 100–200 nuclêôtit ở nhân thực, ~1.000–2.000 ở vi khuẩn). d. Loại bỏ mồi RNA và nối các mảnh Okazaki - ADN-polimeraza I (vi khuẩn) hoặc RNase H phối hợp với ADN-polimeraza δ (nhân thực) loại bỏ đoạn RNA primer, đồng thời tổng hợp đoạn ADN thay thế. - Ligaza nối các liên kết phosphodieste còn khuyết giữa các đoạn Okazaki, hoàn thiện mạch liên tục. e. Giảm xoắn và kiểm soát siêu xoắn - Topoisomerase (gyrase ở vi khuẩn) giải phóng sự siêu xoắn phát sinh trước chạc phân, cho phép sao chép mạch liên tục mà không bị ‘kẹt.’ 3. Nhân đôi ADN là cơ sở phân tử cho truyền đạt thông tin di truyền - Tính chính xác: ADN-polimeraza có khả năng phát hiện và sửa lỗi (“proofreading”), đảm bảo tỉ lệ sai sót rất thấp (10⁻⁸–10⁻⁹ mỗi cặp nuclêôtit). - Tính bán bảo tồn duy trì trình tự gốc: mỗi phân tử con bảo lưu một mạch gốc, giúp giữ thông tin di truyền gần như nguyên vẹn. - Khả năng bảo quản và sao chép linh hoạt: mọi tế bào con đều nhận được một bộ gen giống tế bào mẹ, đảm bảo tính ổn định và liên tục của phả hệ sinh vật qua các thế hệ. - Đồng thời, sai sót còn sót lại (đột biến hiếm) tạo nguồn biến dị di truyền, cung cấp nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hóa. Tóm lại, cơ chế bán bảo tồn kết hợp với hệ thống enzim chuyên ngành vừa bảo đảm tính trung thành cao của việc sao chép ADN, vừa duy trì khả năng biến đổi nhẹ nhàng, giúp thông tin di truyền được truyền đạt ổn định qua hàng loạt thế hệ.