ADN (axit deoxyribonucleic) là một loại axit nucleic có vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền. Cấu tạo hóa học của ADN bao gồm các thành phần cơ bản sau:
Cấu trúc phân tử: ADN là một đại phân tử hữu cơ, thuộc nhóm axit nucleic, có thành phần cơ bản là các đơn phân gọi là nuclêôtit. Mỗi nuclêôtit được cấu tạo từ ba thành phần:
Một phân tử đường deoxyribô (C5H10O4).Một nhóm photphat (PO4³⁻).Một trong bốn loại bazơ nitơ, bao gồm:Adenin (A)Timin (T)Guanin (G)Xitozin (X)
Tính chất hóa học: Các nuclêôtit liên kết với nhau thông qua liên kết photphođieste giữa nhóm photphat của nuclêôtit này và phân tử đường của nuclêôtit kế tiếp. Trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong phân tử ADN chính là mã di truyền, quyết định đặc điểm và tính chất của sinh vật.
Tính đặc thù và đa dạng: Sự khác biệt trong trình tự các bazơ nitơ (A, T, G, X) tạo nên tính đặc thù của từng phân tử ADN. Số lượng, thành phần và cách sắp xếp các nuclêôtit làm cho ADN của các loài sinh vật khác nhau có cấu trúc và chức năng khác nhau.
Đặc điểm khác biệt:
ADN có khả năng tự nhân đôi, đảm bảo sự truyền đạt thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác.ADN là đại phân tử bền vững về mặt hóa học, thích hợp cho việc bảo quản thông tin di truyền trong thời gian dài.
Bài tập 2 trang 47 SGK Sinh học 9
Vì sao ADN có cấu tạo rất đa dạng và đặc thù.
ADN có cấu tạo đa dạng và đặc thù nhờ vào các yếu tố sau:
Số lượng nuclêôtit lớn: Phân tử ADN là một đại phân tử rất dài, có thể chứa hàng triệu nuclêôtit. Số lượng lớn các đơn phân này tạo nên một không gian lớn để hình thành các tổ hợp khác nhau, từ đó tăng tính đa dạng.
Trình tự sắp xếp của các nuclêôtit: Bốn loại nuclêôtit (A, T, G, X) có thể sắp xếp theo nhiều cách khác nhau dọc theo chuỗi ADN. Chính trình tự này quyết định mã di truyền của mỗi loài, tạo nên tính đặc thù của ADN.
Nguyên tắc bổ sung: Trong phân tử ADN, bazơ nitơ của mạch này liên kết với bazơ nitơ của mạch kia theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng hai liên kết hydro, G liên kết với X bằng ba liên kết hydro). Điều này làm cho ADN vừa đa dạng về mặt trình tự vừa ổn định về cấu trúc.
Kích thước phân tử ADN: Độ dài của phân tử ADN cũng ảnh hưởng đến tính đa dạng. Các phân tử ADN khác nhau có thể dài ngắn khác nhau, chứa các đoạn gen khác biệt, tạo nên sự phong phú về thông tin di truyền.
Mã di truyền: ADN chứa mã di truyền được mã hóa bằng các bộ ba nuclêôtit (mỗi bộ ba mã hóa một axit amin). Sự đa dạng trong cách kết hợp các bộ ba nuclêôtit làm tăng tính đặc thù và khả năng mã hóa cho nhiều loại protein khác nhau.
Sự đột biến: ADN có thể bị biến đổi (đột biến) do tác động của môi trường hoặc các yếu tố nội sinh. Sự thay đổi này có thể tạo ra các trình tự mới, góp phần làm tăng tính đa dạng.
Bài tập 3 trang 47 SGK Sinh học 9
Mô tả cấu trúc không gian của ADN. Hệ quả của nguyên tắc bổ sung được biểu hiện ở những điểm nào?
Cấu trúc không gian của ADN: ADN có cấu trúc xoắn kép gồm hai mạch polynuclêôtit xoắn quanh một trục tưởng tượng, tạo thành hình dạng giống như một chiếc thang xoắn.
Hai mạch đơn: Mỗi mạch là một chuỗi dài các nuclêôtit được liên kết với nhau bằng liên kết photphođieste.Liên kết giữa hai mạch: Hai mạch liên kết với nhau nhờ các liên kết hydro giữa các cặp bazơ nitơ. Theo nguyên tắc bổ sung, A liên kết với T, G liên kết với X.Hướng xoắn: ADN xoắn theo chiều kim đồng hồ với chu kỳ xoắn 10 cặp bazơ.
Hệ quả của nguyên tắc bổ sung: Nguyên tắc bổ sung có những hệ quả quan trọng sau:
Bảo đảm tính chính xác khi nhân đôi: Khi ADN nhân đôi, mỗi mạch đơn đóng vai trò là khuôn mẫu để tổng hợp mạch mới, đảm bảo sự sao chép đúng trình tự.Tính ổn định của thông tin di truyền: Nhờ nguyên tắc bổ sung, thông tin di truyền được bảo tồn qua các thế hệ tế bào và cơ thể.Sửa chữa sai sót: Trong quá trình sao chép ADN, nguyên tắc bổ sung giúp phát hiện và sửa chữa các sai sót, giữ cho thông tin di truyền không bị thay đổi nhiều.
Bài tập 4 trang 47 SGK Sinh học 9
Một đoạn mạch đơn của phân tử ADN có trình tự sắp xếp như sau:
A – T – G – X – T – A – G – T – X
Hãy viết đoạn mạch đơn bổ sung với nó.
Theo nguyên tắc bổ sung:
A liên kết với T T liên kết với A G liên kết với X X liên kết với G
Vậy, đoạn mạch bổ sung sẽ là:
T – A – X – G – A – T – X – A – G
Bài tập 5 trang 47 SGK Sinh học 9
Tính đặc thù của mỗi ADN do yếu tố nào sau đây quy định?
a) Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các nuclêôtit trong phân tử. b) Hàm lượng ADN trong nhân tế bào. c) Tỉ lệ A + T/G + X trong phân tử. d) Cả b và c.
Đáp án đúng: a) Tính đặc thù của mỗi phân tử ADN được quy định bởi:
Số lượng nuclêôtit trong phân tử.
Thành phần các loại nuclêôtit.
Trình tự sắp xếp các nuclêôtit.
Những yếu tố này quyết định mã di truyền, tạo nên tính đặc thù cho từng phân tử ADN của mỗi loài.
Bài tập 6 trang 47 SGK Sinh học 9
Theo NTBS thì những trường hợp nào sau đây là đúng?
a) A + G = T + X b) A + T = G + X c) A = T; G = X d) A + T + G = A + X + T
Đáp án đúng: a, c)
Trường hợp a): A + G = T + X đúng theo nguyên tắc bổ sung vì số lượng bazơ purin (A và G) luôn bằng số lượng bazơ pirimidin (T và X).
Trường hợp c): A = T; G = X đúng vì mỗi bazơ ở mạch này luôn liên kết với bazơ bổ sung ở mạch kia.
Trường hợp b và d): Sai vì không có mối liên hệ giữa tổng các loại bazơ như vậy trong cấu trúc ADN.
