ARN là đại phân tử sinh học cực quan trọng trong cuộc sống hiện nay. Chúng thường tồn tại ở trong tế bào của động, thực vật, vi sinh vật,,.. Để tìm hiểu kỹ hơn về Arn là gì, chức năng, nguyên tắc tổng hợp ARN như thế nào, mời bạn đọc cùng theo dõi ngay bài viết sau đây của chúng tôi!
Tóm tắt nội dung
ARN là gì? Đặc điểm cấu trúc của ARN
Khái niệm
ARN là một đại lượng phân tử sinh học, chúng còn được gọi với tên gọi khác là RNA. ARN được xem là bản sao của một đoạn ADN (tương ứng với một gen). Đặc biệt, đối với một số virut, ARN là vật chất di truyền.
Cũng giống như ADN, ARN được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nucleotit. Mỗi đơn phân nucleotit được cấu tạo bởi 3 thành phần:
- Đường ribôluzơ: C5H10O5.
- Axit photphoric: H3PO4.
- 1 trong 4 loại bazơ nitơ hồm có: A, U, G, X
Các nuclêôtit chỉ khác nhau bởi thành phần bazơ nitơ, nên tên nuclêôtit được đặt theo tên bazơ nitơ mà nó mang.
Cấu trúc của ARN
ARN có cấu trúc mạch đơn, các ribonucleotit được liên kết với nhau bởi liên kết cộng hóa trị giữa H3PO4 của ribonucleotit này với đường C5H10O5 của ribonucleotit tiếp để tạo nên chuỗi polinucleotit.
Kích thước của ARN ngắn hơn so với kích thước của ADN.
Các loại ARN
ARN thông tin (messenger RNA)
ARN thông tin được viết tắt là mARN, chúng chiếm khoảng 5% lượng ARN trong tế bào sống nhưng có vai trò cực quan trọng. Vì là bản mã phiên từ mã gốc ADN, chứa thông tin di truyền dưới dạng bộ ba mã di truyền, thường gọi là côđon (đơn vị mã), bao gồm 3 ribonucleotit, nên gọi là bộ ba (triplet).
Mỗi đơn vị mã giúp xác định một axit amin cụ thể, mã hóa 20 loại axit amin cơ bản. Có 2 loại côđon là loại khởi đầu dịch mã (START codon) và côđon ngừng dịch mã (STOP codon).
Phân tử mARN ở sinh vật nhân thực có dấu 5’ gắn một GTP, giúp nhận biết trong quá trình dịch mã. Còn đầu 3’ “bọc” lại nhờ “đuôi” polyA với các adenylate nối nhau, đảm bảo không bị các enzym đặc trưng phân giải.
ARN riboxom (ribosome RNA)
Loại này viết tắt là rARN, chiếm đến 80% tổng lượng ARN trong tế bào. Chúng cần được liên kết với những loại protein nhất định để tạo thành ribôxôm – “phân xưởng” tổng hợp protein bậc I.
Mỗi một ribôxôm có 1 tiểu đơn vị lớn và 1 tiểu đơn vị nhỏ:
- Ở tế bào nhân sơ tế bào lớn là 50S và tiểu đơn vị nhỏ là 30S (S là Svetbơc có nghĩa là đơn vị phản ánh khối lượng bào quan khi sử dụng máy ly tâm siêu tốc).
- Tế bào nhân thực: Tiểu đơn vị lớn là 60S, còn tiểu đơn vị nhỏ là 60S.
Khi 2 tiểu đơn vị này kết hợp với nhau giúp tạo nên nên ribôxôm với cấu trúc phức tạp, di chuyển được dọc theo phân tử mAR. Khi kết hợp với enzym, giúp lắp ráp các axit amin theo khuôn mẫu, tạo thành chuỗi polipeptit đúng như gen quy định.
ARN vận chuyển (transfer RNA)
Loại này được viết tắt là tARN, có kích thước nhỏ nhất chỉ 70-95 ribonucleotit. Chức năng của tARN là chở các axit amin từ môi trường ngoài vào phân xưởng riboxom để tổng hợp protein.
Đuôi của mỗi loại tARN được gắn với axit amin chở, tương ứng với bộ ba đối mã, nên chúng có cấu trúc tương tích bắt buộc như một adapter.
tARN đảm nhiệm cả 2 chức năng vừa vận chuyển vừa lắp ráp axit amin đúng vào vị trí mà gen quy định, giúp tạo nên bản dịch mã là quá trình tự các axit amin trong chuỗi polipeptit.
ARN có chức năng gì?
Mỗi một loại ARN sẽ đảm nhiệm chức năng riêng biệt như sau:
- ARN thông tin: giúp truyền đạt thông tin di truyền từ ADN (gen cấu trúc) tới ribôxôm.
- ARN vận chuyển: giúp thực hiện vận chuyển AA tương ứng đến ribôxôm (nơi tổng hợp protein).
- ARN ribôxôm: đây là thành phần giúp cấu tạo nên ribôxôm.
Nguyên tắc tổng hợp ARN
Quá trình tổng hợp ARN dựa trên những nguyên tắc sau đây:
- Nguyên tắc khuôn mẫu: quá trình tổng hợp được dựa trên một mạch đơn của gen để làm khuôn mẫu.
- Nguyên tắc bổ sung: A được liên kết với U; T được liên kết với A; G được liên kết với X và cuối cùng là X liên kết với G.
Bản chất mối quan hệ theo sơ đồ gen – ARN là: Trình tự các nuclêôtit trên mạch khuôn của gen sẽ quy định trình tự sắp xếp nuclêôtit ở mạch ARN.
ARN được tổng hợp từ mạch nào của gen?
Arn được tổng hợp ở đâu? ARN được tổng hợp từ mạch mang mã gốc, bao gồm các đêôxyribônuclêôtit, được ARN-pôlymêraza dùng làm khuôn để tổng hợp nên ribônuclêôtit dựa trên nguyên tắc bổ sung.
Chuỗi trình tự đêôxyribônuclêôtit được chuyển đổi thành chuỗi trình tự ribônuclêôtit. Chuỗi ribônuclêôtit bổ sung cho mã gốc vốn là mạch đối nghĩa, trực tiếp mang mã di truyền (bản mã phiên). Khi tổng hợp xong bản mã phiên sẽ được tách khỏi mã gốc để tARN giải mã thành bản dịch là chuỗi pôlipeptit.
Xem thêm: Đồng hóa là gì? dị hóa là gì? Mối quan hệ giữa đồng hóa và dị hóa
Quá trình tổng hợp ARN
Bước 1: Khởi đầu
Enzim ARN polimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn làm lộ mạch gốc chiều 3’ → 5’ để bắt đầu quá trình tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu.
Bước 2: Kéo dài chuỗi ARN
Enzim ARN polimeraza trượt dọc theo mạch gốc trên gen có chiều 3’ → 5’ cùng với nuclêôtit trong môi trường nội bào liên kết với các nucleotit trên mạch gốc theo nguyên tắc bổ sung:
- A mạch gốc – U tự do
- T mạch gốc – A tự do
- G mạch gốc – X tự do
- X mạch gốc – G tự do
Bước 3: Kết thúc
Khi enzym di chuyển đến cuối gen gặp tín hiệu kết thúc là lúc quá trình phân mã được dừng lại, giúp giải phóng phân tử ARN. Vùng nào ở trên gen phiên mã xong thì 2 mạch đơn sẽ đóng xoắn ngay lại.
Từ gen ban đầu giúp tạo ra ARN tham gia vào quá trình tổng hợp prôtêin ngoài nhân tế bào.
So sánh sự giống và khác nhau của quá trình tổng hợp ADN và ARN
Điểm giống nhau
- Cả 2 đều được diễn ra trong nhân tế bào, tại NST ở kì trung gian.
- Đều có sự tháo xoắn, cũng như tách dần hai mạch đơn.
- Đều được dựa trên khuôn mẫu là ADN
- Nguyên liệu chính đều là các nuclêôtit.
- Đều có sự góp mặt của các hệ enzim và một số yếu tố khác.
Điểm khác nhau
| Quá trình tổng hợp ADN | Quá trình tổng hợp ARN |
| – Được diễn ra ởtrong nhân tế bào, tại NST thuộc kì trung gian – ở pha S. | – Cũng diễn ra trong nhân tế bào, tại NST, kì trung gian thuộc pha G1. |
| – Cả phân tử ADN được tháo xoắn và tách dần hai mạch. | – Chỉ duy nhất một đoạn của phân tử ADN tương ứng với một gen được tháo xoắn và tách dần hai mạch |
| – Cả hai mạch đơn làm khuôn mẫu giúp tổng hợp ADN con. | – Chỉ mạch gốc của gen làm khuôn mẫu để thực hiện tổng hợp ARN. |
| – Mạch mới và mạch khuôn của phân tử ADN mẹ xoắn lại, nhờ đó tạo nên các ADN con nằm trong nhân tế bào. | – Khi đã tổng hợp xong, ARN tách khỏi gen, rời nhân ra tế bào chất đến ribôxôm để tham gia quá trình tổng hợp nên Prôtêin . |
| – Mỗi lần tự sao sẽ cho ra 2 phân tử ADN con. | – Mỗi một lần mã sao chỉ được duy nhất 1 ARN. |
| – Nguyên liệu chính gồm: các nuclêôtit: A, T, G, X (có T không có U). | – Nguyên liệu: nuclêôtit: A, U, G, X (có U không có T). |
| – ADN pôlimeraza là hệ enzim tham gia quá trình tổng hợp. | – ARN pôlimeraza là hệ enzim tham gia quá trình tổng hợp. |
| – Có nguyên tắc bán bảo toàn | – Không có nguyên tắc bán bảo toàn |
Như vậy, qua bài viết này chúng ta đã trả lời được cho câu hỏi Arn là gì, cũng như vấn đề thực hiện tổng hợp Arn như thế nào. Hy vọng đây là những thông tin hữu ích dành cho những ai quan tâm đến vấn đề này!
