Chức năng của DNA là gì? Cấu tạo, cấu trúc chức năng DNA

DNA có vai trò thiết yếu trong việc lưu trữ, bảo tồn và chuyển giao thông tin di truyền qua các thế hệ, đồng thời đóng góp vào việc hình thành các đặc điểm của sinh vật. Bài viết sau Kiến thức THPT sẽ cung cấp chi tiết về các chức năng của DNA và những ứng dụng thực tiễn của nó trong cuộc sống hàng ngày. Mời các bạn cùng tìm hiểu!

Khái niệm DNA 

ADN là phân tử phức tạp, đóng vai trò là kho thông tin di truyền cho các hệ thống sống. Phần lớn sinh vật đa bào sở hữu bộ gen đầy đủ, chứa trong ADN của chúng. Trong quá trình sinh sản, ADN phân chia, cho phép truyền đạt một phần thông tin gen cho thế hệ tiếp theo.

ADN được cấu tạo từ hàng loạt nucleotide, mỗi nucleotide bao gồm ba thành phần: nhóm phosphate (H3PO4), đường deoxyribose (C5H10O4) và một bazơ nitơ. Có bốn loại bazơ nitơ: Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G), và Cytosine (C). Kích thước của các phân tử Adenine và Thymine lớn hơn so với Guanine và Cytosine.

Cấu trúc của ADN là một chuỗi xoắn kép, mạnh mẽ, được hình thành từ các liên kết giữa các bazơ nitơ và chuỗi xen kẽ của đường và phosphate, tạo nên một khung xương vững chắc.

Theo Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ (NLM), bộ gen của con người bao gồm khoảng 3 tỷ cặp bazơ, trong đó hơn 99% các cặp bazơ này giống nhau ở tất cả mọi người.

ADN có khả năng tự sao chép và nhân bản. Quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn, nơi mà hai chuỗi đơn của ADN mẹ được tách ra và tạo thành các khuôn mẫu cho việc tổng hợp hai chuỗi ADN mới. Chuỗi mới này sau đó sẽ được tổng hợp và đóng xoắn, tạo thành hai phân tử ADN con.

Do đó, sau khi quá trình tổng hợp ADN hoàn tất, từ một tế bào mẹ sẽ tạo ra hai tế bào con, với cả hai tế bào này giống hệt nhau và giống với tế bào gốc ban đầu.

Ngoài ra, mỗi loài sinh vật đều sở hữu một bộ gen đặc trưng với trình tự nucleotide riêng biệt. Sự thay đổi vị trí của bốn loại nucleotide có thể dẫn đến sự hình thành một phân tử ADN hoàn toàn khác biệt so với phân tử ADN ban đầu của loài đó. Do đó, ADN không chỉ phản ánh sự đa dạng sinh học mà còn thể hiện tính đặc thù riêng biệt của từng loài.

Chức năng của ADN là gì?

ADN đảm nhận ba chức năng quan trọng như sau:

1. Mã hóa thông tin di truyền: ADN chịu trách nhiệm mã hóa thông tin về số lượng, thành phần và trình tự của các nucleotide.
2. Bảo quản thông tin di truyền: Trong quá trình tổng hợp hoặc phân chia, nếu có sai sót, các phân tử ADN thường được hệ thống enzym sửa chữa trong tế bào khôi phục lại.
3. Bảo tồn thông tin di truyền: Qua quá trình nhân đôi ADN, thông tin di truyền được lưu trữ và truyền đạt từ thế hệ này sang thế hệ khác.

Cấu trúc và chức năng của DNA

ADN có cấu trúc là một chuỗi xoắn kép, bao gồm hai mạch polynucleotide xoắn quanh một trục theo hướng từ trái sang phải (xoắn phải). Mỗi vòng xoắn của ADN chứa:

• 10 cặp nucleotide.
• Chiều dài là 34 Angstrom.
• Đường kính là 20 Angstrom.

Trong mỗi mạch đơn, các nucleotide được liên kết với nhau thông qua liên kết hóa trị giữa axit phosphoric của nucleotide này và đường C5 của nucleotide kế tiếp.

Giữa hai mạch đơn, các liên kết được hình thành nhờ các liên kết hydro ngang giữa các cặp bazơ nitơ đối diện theo nguyên tắc bổ sung, ví dụ: Adenine (A) liên kết với Thymine (T) bằng hai liên kết hydro và Guanine (G) liên kết với Cytosine (C) bằng ba liên kết hydro.

Những hệ quả của nguyên tắc bổ sung:

• Biết trình tự của các nucleotide trên một mạch đơn sẽ giúp xác định được trình tự nucleotide trên mạch kia.
• Trong phân tử ADN, tỷ lệ (A+T) so với (G+C) là một hằng số nhất định, đặc trưng cho mỗi loài.

Cấu tạo và chức năng của DNA

ADN là một đại phân tử phức tạp, cấu tạo từ năm nguyên tố hóa học chính: Carbon (C), Hydrogen (H), Oxygen (O), Phosphorus (P), và Nitrogen (N). Cấu trúc của ADN là đa phân tử, bao gồm nhiều đơn vị cơ bản là nucleotide. Mỗi nucleotide gồm có:

• Đường deoxyribose: C5H10O4
• Axit phosphoric: H3PO4
• Một trong bốn loại bazơ nitơ: Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G), và Cytosine (C). Trong đó, Adenine và Guanine là các bazơ kích thước lớn, trong khi Thymine và Cytosine có kích thước nhỏ hơn.

>> Xem thêm bài viết liên quan khác >> DNA tái tổ hợp là gì?