📖 Bài 38: Nucleic acid và gene - lớp 9

1. Khái niệm nucleic acid

• Định nghĩa: Nucleic acid là những phân tử sinh học được 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 sinh vật, trong virus.
• Phân loại: Có 2 loại là deoxyribonucleic acid (DNA) và ribonucleic acid (RNA).

2. Deoxyribonucleic acid (DNA)

• 1. Cấu trúc:
  • DNA là đại phân tử cấu tạo từ các đơn phân là 4 loại nucleotide: A (Adenine), T (Thymine), G (Guanine), C (Cytosine).
  • Theo mô hình của James Watson và Francis Crick (1953), DNA có cấu trúc xoắn kép gồm 2 mạch song song, ngược chiều, xoắn quanh một trục từ trái sang phải.
  • Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotide. Trên một mạch, các nucleotide liên kết bằng liên kết cộng hoá trị. Giữa 2 mạch, các nucleotide liên kết bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T, G liên kết với C.
• 2. Chức năng: Lưu giữ, bảo quản thông tin di truyền (nằm ở trình tự các nucleotide) và truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể (nhờ khả năng tự nhân đôi).
• 3. Tính đa dạng và đặc trưng: 4 loại nucleotide sắp xếp theo nhiều cách khác nhau tạo nên tính đa dạng. Mỗi phân tử DNA lại đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nucleotide.

3. Khái niệm Gene

• Mỗi phân tử DNA chứa từ vài trăm đến hàng nghìn gene.
• Gene là một đoạn của phân tử DNA, mang thông tin quy định một sản phẩm xác định (có thể là chuỗi polypeptide hoặc một loại RNA).

4. Ribonucleic acid (RNA)

• 1. Cấu trúc: RNA có cấu tạo đa phân, gồm 4 loại đơn phân là các ribonucleotide: A, U (Uracil), G, C. Khác với DNA, RNA thường chỉ có cấu trúc một mạch đơn và có kích thước, khối lượng nhỏ hơn DNA.
• 2. Các loại RNA và chức năng: Dựa vào chức năng, RNA được chia thành 3 loại chính:
  • mRNA (RNA thông tin): Dạng mạch thẳng, dùng làm khuôn truyền đạt thông tin di truyền từ gene đến protein.
  • tRNA (RNA vận chuyển): Cấu trúc mạch kép cục bộ do các đoạn tự bắt cặp bổ sung (A-U, G-C). Chức năng là vận chuyển amino acid đến ribosome để tổng hợp protein.
  • rRNA (RNA ribosome): Tham gia cấu tạo nên ribosome – nơi trực tiếp tổng hợp protein.

5. Em đã học

Từ bài học này, em cần ghi nhớ các điểm cốt lõi:

• Nucleic acid là những đại phân tử sinh học, cấu tạo đa phân với đơn phân là nucleotide. Nucleic acid gồm DNA và RNA.
• DNA cấu tạo từ bốn loại đơn phân A, T, G, C; có cấu trúc xoắn kép gồm hai mạch polynucleotide song song ngược chiều; các nucleotide giữa hai mạch liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung. DNA có chức năng lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
• RNA có cấu trúc mạch đơn, cấu tạo từ bốn loại đơn phân A, U, G, C. Ba loại RNA khác nhau về cấu trúc và chức năng là mRNA, tRNA và rRNA.
• Gene là một đoạn phân tử DNA có chức năng di truyền xác định.

6. Em có thể

• Giải thích được cơ sở của những ứng dụng DNA trong việc xác định quan hệ huyết thống, xác định danh tính hoặc truy tìm tội phạm.

7. Ví dụ thực tế ứng dụng kiến thức

• Tại sao xét nghiệm DNA lại giúp truy tìm hung thủ? Theo bài học, phân tử DNA của mỗi người có tính đặc trưng cực kì cao nhờ trình tự sắp xếp các nucleotide (A, T, G, C) hoàn toàn khác biệt. Xác suất để hai người không phải sinh đôi cùng trứng có chuỗi DNA giống hệt nhau là gần như bằng không. Tại hiện trường vụ án, chỉ cần thủ phạm để lại một giọt máu, một mẩu da chết hay một sợi tóc có chân tóc (nơi chứa tế bào), cảnh sát có thể trích xuất DNA và đối chiếu với nghi phạm để kết tội chính xác 100%.
• Xác định quan hệ huyết thống (Cha - Con): Ở cơ thể sinh vật, con cái nhận đúng một nửa bộ gene từ mẹ và một nửa bộ gene từ cha. Khi phân tích DNA của một đứa trẻ, nếu trên các đoạn gene xuất hiện những dải băng (band) đặc trưng trùng khớp hoàn toàn với mẫu DNA của người đàn ông, y học có thể khẳng định chắc chắn 99,99% người đó là cha ruột của đứa bé.
• Bí quyết nhận diện Virus qua RNA: Nhiều loại virus nguy hiểm (như virus HIV, hay SARS-CoV-2 gây bệnh COVID-19) không lưu trữ thông tin di truyền bằng DNA kép ổn định mà lưu trữ bằng RNA mạch đơn. Do RNA là mạch đơn nên nó rất kém bền vững và dễ bị thay đổi trình tự nucleotide. Đó chính là lí do tại sao các loại virus này liên tục biến chủng tạo ra các "phiên bản" mới rất khó đối phó.