ADN và ARN là hai đại phân tử đóng vai trò quan trọng trong sinh học di truyền. Thông tin chi tiết về hai phân tử này đã được giới thiệu từ sinh học lớp 9 và chương trình sinh học phổ thông. Bài viết dưới đây sẽ tổng hợp kiến thức hoàn chỉnh và ADN và ARN để có một cái nhìn tổng quát nhất về hai đại phân tử này. Từ đó, bạn sẽ phân biệt và so sánh được cấu trúc chức năng của chúng.
Đọc thêm: Giá xét nghiệm máu hà nội
ADN và các đặc điểm chung nhất về ADN
ADN tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào, với một số loài, phân tử này tồn tại ở trong cả ti thể, lạp thể ở tế bào chất. Đây là một axit hữu cơ với tên đầy đủ là axit deoxyribonucleic. Dưới đây là thông tin chung nhất về loại phân tử này.
Thành phần cấu tạo của ADN
Được cấu tạo nên từ các nguyên tố C, H, O, N, P, đây là một axit hữu cơ trong cơ thể sinh vật. Với chiều dài lên đến hàng chục, đôi khi đạt hàng trăm micromet, ADN được gọi là đại phân tử. Mỗi phân tử ADN được tạo từ các nuclêôtit (đơn phân) khác nhau, vì vậy ADN là phân tử có cấu trúc đa phân.
Cấu tạo chính của phân tử ADN gồm 3 thành phần:
- Đường deoxyribose (C5H10O4)
- Axit photphoric (H3PO4)
- Axit bazo: purin và pyrimidin. Trong đó purin có kích thước lớn (Adenin – A và Guanin – G), pyrimidin có kích thước nhỏ hơn (Timin- T, Xitozin – X).
Các đơn phân của ADN chỉ khác nhau ở gốc bazơ nitơ, do đó, tên gọi của các nucleotit này được xác định theo tên của bazơ nitơ. Giữa các đơn phân trong phân tử ADN được liên kết với nhau thông qua liên kết photphodieste. Tức là gốc H3PO4 của nucleotit này liên kết với gốc OH của nuclêôtit liền kề.
Cấu trúc không gian của phân tử ADN
Cấu trúc của ADN là chuỗi xoắn kép quanh một trục chạy song song và xoắn đều quanh trục. Hai mạch trong phân tử ADN được gọi là mạch polinucleotit. Hai mạch này liên kết với nhau thông qua liên kết Hidro. Chiều xoắn của phân tử ADN là ngược chiều kim đồng hồ (xoắn từ trái sang phải – xoắn phải).
Mỗi chu kỳ xoắn của ADN có đường kính xoắn là 2nm và chiều cao vòng xoắn là 3.4nm. Trong phân tử ADN, các đơn phân liên kết với nhau qua liên kết hóa trị (photphodieste). Giữa các mạch đơn của ADN được liên kết với nhau thông qua liên kết hydro và thực hiện theo nguyên tắc bổ sung (cụ thể, A – T, G – X).
Tính chất của phân tử ADN
Mỗi sinh vật có số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp nucleotit riêng. Do vậy, có thể nói ADN có tính chất đặc thù. Các loại khác nhau sẽ có ADN khác nhau.
Ngoài ra, khi bạn thay đổi trật tự của các ADN, bạn sẽ tạo được một chuỗi mới. Vì vậy, tính đa dạng là một điểm đặc trưng của phân tử ADN. Cũng chính vì lẽ đó, thế giới sinh vật rất đa dạng về loài, chủng loài, mỗi loại, mỗi sinh vật có những đặc điểm riêng.
Chức năng của phân tử ADN
Với tính đa dạng và đặc thù, ADN vô cùng quan trọng trong di truyền học. Phân tử này đóng vai trò lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền qua từng thế hệ. Cùng với đó, các cấu trúc phân tử này quy định cấu trúc của protein trong sinh vật, do vậy, ADN đóng vai trò quyết định các tính trạng thể hiện ở sinh vật.
Ngoài ra, các thông tin trên AND quyết định trình tự của axit amin trong mã di truyền. Do vậy, ADN chính là phân tử chứa thông tin mã hóa của protein và phân tử này được gọi là gen cấu trúc.
Hiện nay, việc sử dụng kiến thức ADN trong khoa học và y học vô cùng quan trọng. Với những nền tảng ban đầu này, người ta có thể xác định các vấn đề liên quan đến huyết thống và bệnh di truyền, nghiên cứu về đa dạng loài,…
ARN và đặc điểm đặc trưng của phân tử ARN
ARN là axit ribonucleic được cấu tạo từ một đoạn của ADN (tương ứng với một gen). Bạn có thể hình dung phân tử này như một bản sao của phân tử ADN. Lưu ý, với một số loại virus, ARN chính là vật chất di truyền (chức năng tương tự ADN).
Thành phần cấu tạo của ARN
Các nguyên tố cấu tạo nên phân tử ARN gồm C, H, O, N, P. Đồng thời, ARN là một phân tử đa phân với mỗi đơn phân là các nucleotit. Các đơn phân của ARN bao gồm:
- Đường ribose (C5H10O5)
- Axit photphoric (H3PO4)
- Bazơ nitơ (A, U, G, X), trong đó A và G có kích thước lớn hơn so với U và X.
Các đơn phân trong phân tử ARN chỉ có sự khác biệt ở gốc bazơ nitơ. Do vậy, tên gọi của các nucleotit được gọi theo gốc bazơ nitơ trong nó. Tỷ lệ gốc này trong ARN chiếm từ 8 – 10%.
Cấu trúc không gian của phân tử ARN
ARN là một đại phân tử có nhiều trong tế bào chất. Cụ thể phân tử này xuất hiện ở trong nhân, nhiễm sắc thể, lạp thể, ty thể và đặc biệt thường gặp trong riboxom.
Các loại ARN bao gồm: mARN (ARN thông tin), tARN (ARN vận chuyển) và rARN (ARN Riboxom), mỗi loại sẽ có chức năng khác nhau trong quá trình vận hành và làm việc. Khác với cấu trúc mạch đôi của ADN, ARN có mạch đơn và chiều dài ngắn hơn nhiều so với ADN.
Phân tử mARN được tạo nên từ hàng trăm hay hàng nghìn đơn phân. Đây là một chuỗi polinucleotit mạch thẳng với cấu trúc dựa trên nguyên tắc bổ sung. Cụ thể: A – U, G – X.
Phân tử rARN là một chuỗi polinucleotit đóng vai trò tạo nên riboxom với các vùng xoắn kép cục bộ. Trong phân tử này có chứa đến hàng trăm đơn phân, trong đó số liên kết bổ sung lên đến 70%.
Cấu trúc không gPhân tử tARN là mạch polinucleotit với 80 – 100 đơn phân, có cấu trúc 3 thùy. Trong đó, có một đầu dựa trên hoạt động của nguyên tắc bổ sung, một đầu chứa bộ ba đối mã và đầu còn lại là đầu mút tự do.
Giữa các đơn phân của ARN có sự liên kết cộng hóa trị giữa axit photphoric với đường C5H10O5 của nucleotit tiếp theo. Cấu trúc này đã tạo nên một chuỗi polinucleotit với kích thước ARN ngắn hơn nhiều so với ADN.
Chức năng của phân tử ARN
Mỗi loại ARN khác nhau sẽ có chức năng khác nhau trong quá trình hoạt động của mình. Giống như cái tên, Phân tử ARN thông tin (mARN) mang nhiệm vụ truyền đạt thông tin di truyền từ gen cấu trúc (ADN) tới riboxom. Trong khi đó tARN mang chức năng vận chuyển các axit amin đến ribôxôm để tổng hợp và dịch mã. rARN là thành phần cấu tạo nên riboxom của tế bào và 70% protein.
Các phân tử ARN thực chất là bản sao được lấy khuôn mẫu từ phân tử ADN được hình thành nhờ quá trình phiên mã. Sau khi kết thúc nhiệm vụ, phân tử mARN bị enzym phân giải thành nucleotit. Trong khi đó, các phân tử tARN và rARN bền vững hơn so với phân tử mARN này.
Tổng hợp ARN
Quá trình tổng hợp ARN hay còn gọi là phiên mã được diễn ra trong nhân tế bào. Đây là việc chuyển đổi trình tự nucleotit trên gen khuôn mẫu thành các trình tự ribonucleotit trên ARN. Dưới tác động của enzym, các loại ARN được hình thành.
Khi bắt đầu hình thành ARN, hai mạch của ADN được tháo xoắn. Các nucleotit trên mạch đơn của ADN có chiều từ 3’ – 5’ liên kết với nuclêôtit tự do ngoài môi trường để tạo thành mARN theo nguyên tắc bổ sung (A – U, G – X, T – A, X – G). Sau đó các enzim di chuyển đến cuối phân tử ADN, nhận thấy dấu hiệu kết thúc thì tổng hợp ARN. Vùng phân tử ADN nào đã được phiên mã xong thì 2 mạch đơn đóng xoắn.
Đối với tế bào nhân sơ, sau khi mARN được phiên mã thì được sử dụng làm khuôn để tổng hợp protein. Đối với tế bào nhân thực, sau khi phiên mã, mARN phải cắt bỏ intron, nối exon để trở thành mARN trưởng thành. Sau đó phân tử này mới đi qua tế bào để làm khuôn và tổng hợp protein.
So sánh và phân biệt ADN và ARN dựa vào cấu trúc chức năng
Cả hai đại phân tử ADN và ARN đều đóng vai trò quan trọng trong sinh học di truyền. Dù vậy, mỗi loại cũng có những đặc điểm riêng cần được nhận biết. Những điểm ấy là gì?
Điểm giống giữa ADN và ARN
Trước hết, cả ADN và ARN đều là các đại phân tử với cấu trúc đa phân. Trong đó đơn phân là các nucleotit. Các nguyên tố hóa học tạo nên cả hai phân tử này là C, H, O, N, P.
Mỗi nucleotit đều được tạo thành từ một gốc đường, gốc axit photphoric và bazo nito. Có 4 loại bazơ nitơ tạo nên 4 loại nucleotit trong phân tử ADN và ARN. Trong đó, cả hai loại đều cùng chứa 3 bazơ nitơ gồm Adenin, Guanin, Xitozin.
Sự liên kết giữa nucleotit hay các đơn phân trong đại phân tử đều được thực hiện bằng liên kết hóa trị tạo thành mạch chính. Ngoài ra, cả ARN và ADN đều đóng vai trò quan trọng trong truyền đạt thông tin di truyền, tổng hợp phân tử protein trong cơ thể sinh vật.
Điểm khác giữa ARN và ADN
Các điểm khác biệt giữa ARN và ADN cần được xem xét trên nhiều yếu tố. Các yếu tố này có thể bao gồm: thành phần cấu tạo, cấu trúc, chức năng,… Dưới đây là một số phân tích để bạn có thể phân biệt hai phân tử ADN và ARN.
Thành phần cấu tạo
ADN được cấu tạo từ gốc đường đêôxiribôzơ (C5H10O4) và thành phần bazơ nitơ gồm bốn loại là Adenin, Guanin, Timin và Xitozin. Trong khi đó, ARN được cấu tạo từ đường Ribôzơ (C5H10O5). Thành phần bazơ nitơ gồm: Adenin, Guanin, Uraxin và Xitozin.
Cấu trúc phân tử
Phân tử ADN có cấu trúc gồm hai mạch kép xoắn đều quanh một trục và ngược chiều nhau, liên kết thông qua liên kết Hidro. Không chỉ vậy, số lượng đơn phân của đại phân tử này cực lớn có thể lên đến hàng triệu trong một phân tử ADN. Chiều dài của ADN có thể đạt mức hàng trăm micromet. Do vậy, có thể thấy kích thước và khối lượng của ADN rất lớn.
Trong phân tử của ADN có bốn loại nucleotit. Cụ thể là các loại A, T, G, X. ADN xuất hiện ở nhân tế bào. Ngoài ra, phân tử này còn tồn tại ở trong cả ti thể, lạp thể ở tế bào chất với một số loài.
Trong khi đó, ARN chỉ có cấu trúc mạch đơn, do vậy, trong phân tử này không tồn tại liên kết Hidro. Dù cũng được gọi là đại phân tử nhưng kích thước và khối lượng của ARN nhỏ hơn rất nhiều so với ADN.
Có 3 loại ARN gồm: mARN, tARN và rARN. Mỗi loại có cấu trúc không gian khác nhau. Trong phân tử của ARN có bốn loại nucleotit. Cụ thể là các loại A, U, G, X. ARN xuất hiện ở nhân, nhiễm sắc thể, lạp thể, ty thể và đặc biệt thường gặp trong riboxom.
Chức năng
Phân tử ADN có tính đa dạng và đặc thù cho các loài sinh vật trên trái đất. Dù chỉ thay đổi cấu trúc một chút cũng có thể tạo ra một loài khác nhau. Do vậy, đây là phân tử đóng vai trò quan trọng trong việc lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
Không chỉ vậy, thứ tự trong phân tử ADN sẽ quyết định trình tự của ribonucleotit trên ARN. Từ đó, trật tự của các axit amin trong protein cũng bị ảnh hưởng. Do vậy, đây là phân tử chứa đựng thông tin di truyền quan trọng. Những đột biến trên phân tử gen cấu trúc này có thể dẫn đến sự đột biến về kiểu hình ở sinh vật.
Với phân tử ARN, mỗi loại phân tử sẽ có những chức năng khác nhau. Trong đó, ba chức năng cụ thể là truyền đạt thông tin di truyền, vận chuyển axit amin để tổng hợp protein, tham gia tổng hợp protein tại riboxom. ARN còn được gọi là bản sao của gen cấu trúc quy định về các protein tương ứng do thực hiện phiên mã một đoạn gen, từ đó dịch mã tạo thành protein tương ứng.
Sự biến mất của phân tử mARN sau quá trình dịch mã không làm ảnh hưởng đến kiểu hình của sinh vật. Chúng ta không thực hiện các xét nghiệm ARN để xác định huyết thống, bệnh lý di truyền,.. giống như thực hiện với phân tử ADN. ADN và ARN đều có vai trò và chức năng nhất định trong cơ thể sinh vật. Do có cấu tạo thành phần với những điểm khác biệt nhất định, chức năng của mỗi phân tử có thể không đồng nhất. Bài viết trên đây về phân biệt so sánh cấu trúc của ADN và ARN hy vọng đã giúp bạn tiếp thu thêm kiến thức về hai đại phân tử trong cơ thể này. Mọi chi tiết hoặc cần hỗ trợ tư vấn xin vui lòng liên hệ một trong các địa chỉ liên lạc sau: Trung Tâm Xét Nghiệm NOVAGEN Địa Chỉ: 37 Trần Kim Xuyến, Hà Nội, Việt Nam SĐT: +84962871755 Website: Tanggiap.net