Cấu trúc DNA và sao chép: Mã sự sống và cách nó tự nhân bản

Ba điều CBE luôn hỏi: bốn loại base (A, T, G, C) và cách chúng ghép cặp, cấu trúc xoắn kép, và sao chép bán bảo toàn. Cộng thêm bốn enzyme làm nên quá trình sao chép.

9 phútTEKS 7A-8ASinh học

DNA gói gọn trong ba phần

CBE hỏi DNA theo ba mảng có thể đoán trước:

Cấu trúc — xoắn kép, khung đường-phosphate và các cặp base.
Quy tắc ghép cặp — A luôn với T, G luôn với C.
Sao chép — xoắn kép tự sao chép ra sao trước khi tế bào phân chia.

Cấu trúc: xoắn kép

DNA trông như một chiếc thang xoắn:

Hai bên thang được tạo từ đường (deoxyribose) và phosphate, xen kẽ.
Các bậc thang là các cặp base nitơ nối với nhau bằng liên kết hydro.
Toàn bộ chiếc thang được xoắn lại thành một chuỗi xoắn (vì thế mới gọi là "xoắn kép").

Sáu bậc thang cặp base. A luôn cặp với T (2 liên kết H), G luôn cặp với C (3 liên kết H).

Bốn loại base — và chỉ hai kiểu ghép cặp

Trong DNA có đúng bốn loại base:

Adenine — chỉ ghép cặp với T
Thymine — chỉ ghép cặp với A
Guanine — chỉ ghép cặp với C
Cytosine — chỉ ghép cặp với G

Quy tắc cặp base

A cặp với T. G cặp với C. Luôn luôn. Ghi nhớ câu "Apples in Trees, Cars in Garages" (táo trên cây, xe trong ga-ra).

Nếu một mạch đọc là 5'-ATCG-3', mạch bổ sung phải đọc là 3'-TAGC-5' — mỗi A thành T, mỗi G thành C, và ngược lại.

RNA: người anh em họ với một thay đổi

RNA tương tự DNA nhưng có ba khác biệt:

RNA là mạch đơn; DNA là mạch kép.
RNA dùng ribose; DNA dùng deoxyribose.
RNA thay thymine (T) bằng uracil (U). Vì vậy trong RNA, A cặp với U.

Sao chép: bán bảo toàn

Trước khi bất kỳ tế bào nào phân chia, nó phải sao chép DNA của mình. Cơ chế sao chép này gọi là sao chép bán bảo toàn — nghĩa là mỗi xoắn kép mới chứa một mạch cũ và một mạch mới tổng hợp. Một nửa được giữ lại, một nửa là mới.

Một mạch cũ + một mạch mới = bán bảo toàn. Ảnh cho thấy quy tắc; thuật ngữ là việc các em phải nhớ.

Bốn enzyme phải nắm vững

Sao chép cần một đội hình phối hợp:

Helicase — tháo xoắn và tách hai mạch mẹ tại chạc sao chép.
DNA polymerase — gắn thêm nucleotide mới để dựng mạch mới, đọc mạch khuôn theo chiều 3'→5' và tổng hợp theo chiều 5'→3'.
DNA ligase — nối các đoạn Okazaki nhỏ trên mạch trễ.
Primase — đặt một đoạn mồi RNA ngắn mà polymerase cần để bắt đầu.

Helicase ở chạc tháo xoắn; polymerase tổng hợp; ligase nối các đoạn. Ba vai trò — nhớ từng cái.

Tự kiểm tra

Kiểm tra nhanh #1

Nếu một mạch DNA đọc là 5'-ATCG-3', mạch bổ sung là gì?

Kiểm tra nhanh #2

Mỗi phân tử DNA con chứa một mạch từ tế bào mẹ và một mạch mới được tổng hợp. Hiện tượng này gọi là gì?