Bài 38

NUCLEIC ACID VÀ GENE

Thông tin bài báo
“Gặp lại người con bị trao
nhầm 42 năm trước ở Hà
Nội” – Theo báo Thanh
niên (25/02/2024).
Dựa vào đâu các gia đình
có thể tìm ra con ruột của
mình, việc dùng phương
pháp này có thể xác định
được danh tính và nhận
dạng mỗi cá nhân với độ
chính xác cao hay không?

?

Xét nghiệm DNA cho phép xác định danh tính và nhận dạng
mỗi cá nhân với độ tin cậy cao. Em đã biết những gì về DNA?

Bài 38

NUCLEIC ACID VÀ GENE

I. KHÁI NIỆM NUCLEIC ACID

?

Dựa vào thông tin sách giáo khoa, em hãy cho biết Nucleic
acid được cấu tạo như thế nào? Gồm những loại nào?

Hình. Một nucleotide được tạo thành từ
phosphate, đường và base.

I. KHÁI NIỆM NUCLEIC ACID

?

Dựa vào thông tin sách giáo khoa, em hãy cho biết Nucleic
acid được cấu tạo như thế nào? Gồm những loại nào?
Trả lời

● Nucleic acid là những phân tử sinh học cấu tạo từ các nguyên
tố C, H, O, N, P, chúng có cấu trúc đa phân và được tìm thấy
trong tế bào của cơ thể sinh vật, trong virus.
● Nucleic acid có hai loại là
+ Deoxyribonucleic acid (DNA)
+ Ribonucleic acid (RNA).

Tế bào

Nhiễm sắc thể

DNA trong cơ thể người

Cơ thể

DNA

I. KHÁI NIỆM NUCLEIC ACID

?

Cho các đối tượng sau: da, tóc, tiểu cầu, lục lạp, virus HIV,
ti thể. Đối tượng nào có chứa nucleic acid?

Lớp vỏ
Lớp tủy

Lớp biểu bì

Hình. Cấu trúc tóc

Màng ngoài
Màng trong
Thylakoid

DNA

Stroma
Ribosome
Hình. Cấu trúc lục lạp

Gai glycoprotein
Vỏ capsid

Vỏ ngoài
RNA sợi đơn

Hình. Cấu trúc virus HIV

Chất nền
ATP
DNA
Mào
Ribosome
Màng trong
Hạt chất nền
Màng ngoài
Hình. Cấu trúc ti thể

– Nucleic acid được tìm thấy trong
nhân tế bào, ti thể, lạp thể ở sinh
vật nhân thực. Ngoài ra, chúng còn
được tìm thấy trong tế bào của sinh
vật nhân sơ và trong virus.

PHẦN II

DEOXYRIBONUCLEIC ACID
(DNA)
Cấu trúc phân tử DNA

Chức năng của
phân tử DNA

Khái niệm gene

II. DEOXYRIBONUCLEIC ACID (DNA)
1. Cấu trúc của phân tử DNA

Năm
1953,
James
Watson và Francis
Crick công bố mô hình
cấu trúc không gian
của phân tử ADN.

II. DEOXYRIBONUCLEIC ACID (DNA

Quan sát Hình, thực hiện các yêu cầu
sau:
1. Mô tả cấu trúc phân tử DNA. Cấu
trúc đó được hình thành và ổn định
nhờ yếu tố nào?
2. Gọi tên các đơn phân cấu tạo nên
phân tử DNA.

II. thực
DEOXYRIBONUCLEIC
ACID
Quan sát Hình,
hiện các yêu cầu sau:
1. Mô tả cấu trúc phân tử DNA. Cấu trúc đó được
hình thành và ổn định nhờ yếu tố nào?

(DNA

Trả lời

Cấu trúc phân tử DNA:
- DNA có cấu trúc xoắn kép gồm 2 mạch poli
nucleotide song song, ngược chiều, xoắn quanh một
trục tưởng tượng từ trái qua phải (xoắn phải).
- Trên mỗi mạch, các nucleotide liên kết với nhau
bằng liên kết cộng hóa trị, tạo thành chuỗi poli
nucleotide theo chiều từ 5' tới 3'.

Hình liên kết của ADN theo cấu trúc
hóa học

CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA DNA:
Các nguyên
C, H, O, N, P
tố
Kích thước

Lớn (có thể dài hàng
trăm micromet (µm)

Khối lượng

Lớn (đạt đến hàng triệu,
hàng chục triệu amu)

Cấu tạo theo Đa phân (gồm nhiều phần
tử con gọi là đơn phân)
nguyên tắc
Đơn phân
của DNA

Gồm 4 loại là: A, T, C, X

▪ A liên kết với T bằng 2 liên kết hydrogen.
▪ G liên kết với C bằng 3 liên kết hydrogen.

Liên kết cộng
hóa trị

Base

o

3, 4 A

Liên kết
hydrogen

o
Chu kì xoắn 34 A

Xương sống
đường phosphate

Đọc thông tin trên để thực hiện các yêu cầu sau:
1. Kích thước của mỗi cặp nucleotide là bao nhiêu
Å?
2. Các nucleotide trong mỗi cặp liên kết bổ sung với
nhau bằng bao nhiêu liên kết hydrogen?
Kích thước của mỗi cặp nucleotide là 3,4 Å.

o

20 A

DEOXYRIBONUCLEIC
Quan sát Hình,II.
thực
hiện các yêu cầu sau:

ACID (DNA

1. Mô tả cấu trúc phân tử DNA. Cấu trúc đó được
hình thành và ổn định nhờ yếu tố nào?
Trả lời

Xương sống
đường phosphate
o

3, 4 A

Liên kết
hydrogen

o

20 A

o
Chu kì xoắn 34 A

Cấu trúc phân tử DNA:
- Giữa hai mạch đơn, các nucleotide liên kết với nhau
bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A của
mạch này liên kết với T của mạch kia, G của mạch này
liên kết với C của mạch kia hoặc ngược lại) tạo thành cặp
nucleotide.
- DNA xoắn có tính chu kì, mỗi chu kì xoắn dài 34 Å
tương ứng với 10 cặp nucleotide, đường kính vòng xoắn
là 20 Å.

Liên kết cộng
hóa trị

Base

II. DEOXYRIBONUCLEIC ACID (DNA
Quan sát Hình,
2. Gọi tên các đơn phân cấu tạo nên
phân tử DNA.

Trả lời

Các đơn phân cấu tạo nên phân tử
DNA bao gồm: Adenine (A),
Thymine (T), Guanine (G), Cytosine
(C).

3. Trình tự các nucleotide trên một đoạn của DNA như sau:
...A-T-G-C-T-G-A-T-C-A-C-G-T...
Hãy xác định trình tự các nucleotide trên mạch bổ sung với
mạch đó.
Trả lời

Với trình tự mạch gốc là
…A-T-G-C-T-G-A-T-C-A-C-G-T…
thì trình tự trên mạch bổ sung của nó lần lượt là:
…T-A-C-G-A-C-T-A-G-T-G-C-A…

A
G
T
X
T
A
G
X
T
A
G
XX
T
A
G

T
X
A
G
A
T
X
G
A
T
X
G
A
T

A

T

T

A

G

X

X

G

X

T

A

G

X

A

T

Một đoạn phân tử
ADN (mạch thẳng)

X

G

T

A

A

T

→ (A + G) = (T + X)

A+G

= 1

A

G

- A liên kết với T
bằng 2 liên kết H và
ngược lại

T

X

- G liên kết với X
bằng 3 liên kết H và
ngược lại.
=> Liên kết bổ sung

T
A
A A G
X

T T
T

T

A G
X X

A A G GA

G
X
T T

A=T;G=X

A+G=T+X

X

A
T

Hệ quả của nguyên tắc bổ sung

N = A+ T+ G+ X = 2 (A+G) = 2 (T+ X)

l = 3,4 A0
l ADN

N
0
 .3,4 ( A )
2

T

A

1. Những đặc điểm nào của phân tử DNA
đảm bảo cho nó thực hiện chức năng lưu
giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di
Trả lời
truyền?
- Đặc điểm giúp DNA thực hiện chức năng lưu giữ thông
tin di truyền: Vì thông tin di truyền được mã hóa bằng
trình tự các nucleotit
Trình tự các nucleotide trên DNA là thông tin di truyền chỉ
dẫn cho tế bào tổng hợp protein. Ngoài ra, DNA có kích
thước lớn giúp mỗi phân tử DNA mang được nhiều thông
tin di truyền.

2. CHỨC NĂNG CỦA DNA

1. Những đặc điểm nào của phân tử DNA đảm bảo cho nó thực
hiện chức năng lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền?
Trả lời

- Đặc điểm giúp DNA thực hiện chức năng bảo quản thông tin di
truyền:
Trên mỗi mạch đơn của phân tử DNA, các nucleotide liên kết với
nhau bằng liên kết cộng hóa trị bền vững. Đồng thời, các nucleotide
trên hai mạch DNA liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen, tuy
liên kết hydrogen không bền nhưng số lượng liên kết lại rất lớn nên
đảm bảo cấu trúc của DNA được ổn định và cũng dễ dàng cắt đứt
trong quá trình tái bản.

1. Những đặc điểm nào của phân tử DNA đảm bảo cho nó thực hiện
chức năng lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền?
Trả lời

- Đặc điểm giúp DNA thực hiện
chức năng truyền đạt thông tin
di truyền:
Phân tử DNA có khả năng tự nhân
đôi, nhờ đó thông tin có thể di
truyền qua các thế hệ tế bào và cơ
thể, đảm bảo cho đặc tính của loài
được duy trì ổn định.

2. Con sinh ra có nhiều đặc điểm giống bố
mẹ là nhờ chức năng nào của phân tử DNA?
Trả lời

Con sinh ra có nhiều đặc điểm giống bố mẹ
là nhờ gene quy định đặc điểm được truyền
đạt từ bố mẹ cho con thông qua quá trình
tái bản DNA.

Cao ốc mang tên Agora Garden tại TP Đài Bắc (Đài Loan) do một
cty của Bỉ xây dựng, dự kiến hoàn thành vào năm 2016. Lấy cảm
hứng từ mô hinh ADN tạo ra những khu vườn treo. Có 20 tầng mỗi
tầng 20 căn hộ.

Cao ốc mang tên Agora Garden tại TP Đài Bắc (Đài Loan) do
một cty của Bỉ xây dựng, dự kiến hoàn thành vào năm 2016. Lấy
cảm hứng từ mô hinh ADN tạo ra những khu vườn treo. Có 20
tầng mỗi tầng 20 căn hộ.

Cao ốc mang tên Agora Garden tại TP Đài Bắc( Đài Loan) do một cty
của Bỉ xây dựng, dự kiến hoàn thành vào năm 2016. Lấy cảm hứng từ mô
hinh ADN tạo ra nhung khu vườn treo. Có 20 tầng mỗi tầng 20 căn hộ.

Cao ốc mang tên Agora Garden tại TP Đài Bắc( Đài Loan) do
một cty của Bỉ xây dựng, dự kiến hoàn thành vào năm 2016. Lấy
cảm hứng từ mô hinh ADN tạo ra nhung khu vườn treo. Có 20
tầng mỗi tần 20 căn hộ.

Chiếc cầu dài 280m thiết kế dựa trên cảm hứng mô
hình ADN dành cho người đi bộ. Du lịch Singapore

Chiếc cầu dài 280m thiết kế dựa trên cảm hứng mô hình
ADN dành cho người đi bộ. Du lịch Singapore

Chiếc cầu dài 280m thiết kế dựa trên cảm hứng mô
hình ADN dành cho người đi bộ. Du lịch Singapore

Làm cầu thang dựa theo ý tưởng mô hình ADN

Làm cầu thang dưa theo ý tưởng mô hình ADN

CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA DNA

- DNA là đại phân tử dài tới hàng trăm micromet, khối lượng
đạt tới hàng triệu hoặc chục triệu amu.
- DNA có đơn phân là nucleotide, gồm adenine (A), thymine
(T), cytosine (C) và guanine (G).
- DNA có cấu trúc xoắn kép, gồm hai mạch song song,
ngược chiều, xoắn quanh một trục từ trái sang phải (xoắn
phải).
- Trên mỗi mạch, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên
kết cộng hoá trị, tạo thành chuỗi polynucleotide theo chiều 5'
tới 3'.

- Giữa hai mạch đơn, các nucleotide liên kết với nhau bằng
liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung. A liên kết với T
(A - T) bằng 2 liên kết Hydrogen; và G liên kết với C
(G – C) bằng 3 liên kết Hydrogen và ngược lại tạo thành cặp
nucleotide.
- DNA có đường kính 20 Å, với nhiều chu kì xoắn, mỗi chu
kì xoắn dài 34 Å có10 cặp nucleotide.
* Chức năng: DNA có chức năng lưu trữ, bảo quản và truyền
đạt thông tin di truyền.

Hệ quả của nguyên tắc bổ sung
A=T;G=X

A+G=T+X

N = A+ T+ G+ X = 2 (A+G) = 2 (T+ X)

l = 3,4 A0
l ADN

N
0
 .3,4 ( A )
2

3. KHÁI NIỆM GENE

● Ở cơ thể sinh vật, mỗi phân tử DNA có chứa vài trăm đến
hàng nghìn gene. Mỗi gene quy định một sản phẩm xác định
là phân tử RNA hoặc chuỗi polypeptide.
● Mỗi gene thường có từ 600 đến 1500 cặp nucleotide có
trình tự xác định.
● Tế bào của mỗi loài chứa nhiều gene, ví dụ: vi khuẩn
E.coli có khoảng 4 400 gene, ruồi giấm khoảng 14 000 gene,
ở người có khoảng 21 300 gene.

3. KHÁI NIỆM GENE

?

Đọc đoạn thông tin trên, hãy nêu khái niệm về gene?

֎ Khái niệm gene: Gene là một đoạn của
phân tử DNA mang thông tin mã hóa cho một
sản phẩm xác định là RNA hoặc chuỗi
polypeptide.

Câu hỏi: Những hiểu biết về gene là cơ sở cho những
ứng dụng trong chọn giống, y học và kĩ thuật di truyền.
Nêu những thành tựu về ứng dụng công nghệ gene trong
cuộc sống mà em biết.
Trả lời

Nhờ
Trong
được
nông
chọncông
lọc
nghiệp,
gene,
công
những
nghệ
thựcgene
phẩm
chobiến
nhiều
đổi
––Trong
y khoa,
nghệ
gene
đóng
một
vai
quan
trọng:
công
gene
kết quả
thường
to trò
lớn
có
với
năng
những
suấtsinh
cao,vậthàm
biếnlượng
đổi gene:
chất
cụ chẩn đoán, sản xuất thuốc điều
dinh
ngô, dưỡng
đậu nành,
nhiều,...
củ cải đường, khoai tây, cà chua, bí
trị và vaccine phòng bệnh,...
đao, dầu, gạo vàng,...

4. TÍNH ĐA DẠNG VÀ ĐẶC TRƯNG

1. Giải thích vì sao chỉ từ bốn loại nucleotide tạo ra được sự đa
dạng của phân tử DNA.
2. Phương pháp phân tích DNA đem lại những ứng dụng gì
trong thực tiễn? Cơ sở của các ứng dụng đó là gì?

1. Giải thích vì sao chỉ từ bốn loại nucleotide tạo ra
được sự đa dạng của phân tử DNA.
Trả lời

Chỉ từ bốn loại nucleotide tạo ra được sự đa dạng của phân
tử DNA vì: DNA được cấu trúc theo nguyên tắc đa phân, từ bốn
loại nucleotide liên kết theo chiều dọc và sắp xếp theo nhiều
cách khác nhau đã tạo ra vô số phân tử DNA khác nhau về số
lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nucleotide.

2. Phương pháp phân tích DNA đem lại những ứng dụng gì
trong thực tiễn? Cơ sở của các ứng dụng đó là gì?
Trả lời

- Ứng dụng của phương pháp phân tích DNA:
+ So sánh, đối chiếu các mẫu DNA để xác định quan hệ huyết
thống, danh tính của những thi thể không còn nguyên vẹn, truy tìm tội
phạm hay nghiên cứu phát sinh chủng loại sinh vật.
+ Phân tích DNA để dự đoán nguy cơ mắc các bệnh di truyền và
điều trị y tế.
- Cơ sở của các ứng dụng đó là tính đặc trưng của DNA (DNA đặc trưng
cho loài, thậm trí từng cá thể).

4. TÍNH ĐA DẠNG VÀ ĐẶC TRƯNG

Khi thay đổi số lượng, thành phần và đặc biệt là
trình tự sắp xếp các nucleotit (A, T, C, G) thì có
thể tạo vô số phân tử ADN khác nhau.
Vì thế tạo nên tính đa dạng, đặc trưng cho loài
(thậm chí cho cá thể)