DNA (deoxyribonucleic acid) là vật liệu di truyền chính của các tế bào, mang thông tin di truyền để truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Tái bản DNA và phiên mã tạo RNA là hai quá trình quan trọng trong việc duy trì và thể hiện thông tin di truyền trong tế bào. Đây là những bước cơ bản để cơ thể có thể tạo ra protein, từ đó điều khiển mọi hoạt động sinh lý và phát triển của sinh vật.
Tái bản DNA
Tái bản DNA là quá trình mà một phân tử DNA tạo ra một phân tử DNA mới sao chép từ chính nó. Quá trình này xảy ra trong kỳ trung gian của chu kỳ tế bào và rất quan trọng trong việc chuẩn bị cho quá trình phân chia tế bào, đảm bảo rằng mỗi tế bào con nhận được một bản sao chính xác của DNA mẹ.
Quá trình tái bản bắt đầu bằng sự phân chia của chuỗi DNA kép tại một điểm gọi là "gốc tái bản". Enzyme DNA helicase giúp tháo xoắn chuỗi DNA để tạo ra hai chuỗi đơn, mỗi chuỗi sẽ là khuôn mẫu cho việc tạo ra một chuỗi mới. Tiếp theo, enzyme DNA polymerase giúp gắn các nucleotide vào chuỗi DNA mới theo nguyên tắc bổ sung, ví dụ, adenine (A) với thymine (T), cytosine (C) với guanine (G).
Điều này tạo ra hai phân tử DNA con, mỗi phân tử gồm một chuỗi cũ và một chuỗi mới. Đây gọi là quá trình tái bản bán bảo tồn vì mỗi phân tử con chứa một nửa chuỗi cũ và một nửa chuỗi mới.
Phiên mã tạo RNA
Phiên mã là quá trình chuyển thông tin di truyền từ DNA sang RNA, tạo ra một bản sao RNA của một đoạn gene cụ thể. Quá trình này xảy ra trong nhân của tế bào, nơi mà enzyme RNA polymerase đóng vai trò quan trọng.
Quá trình phiên mã bắt đầu khi RNA polymerase nhận diện một vùng đặc biệt trên DNA gọi là "promoter". Enzyme này gắn vào và di chuyển dọc theo chuỗi DNA, tách các chuỗi DNA ra khỏi nhau và sử dụng một chuỗi DNA làm khuôn mẫu để tạo ra chuỗi RNA. Trong quá trình này, các nucleotide RNA được gắn bổ sung với các nucleotide DNA theo nguyên tắc bổ sung, nhưng thay vì thymine (T), RNA sử dụng uracil (U).
Chuỗi RNA mới được tạo ra này còn được gọi là mRNA (messenger RNA), mang thông tin từ DNA ra ngoài nhân tế bào, nơi nó sẽ được sử dụng để tổng hợp protein trong quá trình dịch mã. Quá trình phiên mã đảm bảo rằng thông tin di truyền từ DNA được truyền tải chính xác để phục vụ cho quá trình tổng hợp protein.
Sự kết hợp giữa tái bản DNA và phiên mã
Tái bản DNA và phiên mã không chỉ giúp duy trì thông tin di truyền mà còn đóng vai trò trong việc điều hòa hoạt động của các gene. Trong khi tái bản đảm bảo rằng mỗi tế bào con có được một bản sao của DNA mẹ, phiên mã tạo RNA giúp chuyển hóa thông tin di truyền từ DNA thành RNA, qua đó gián tiếp điều khiển quá trình tổng hợp protein, ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý của tế bào.
Quá trình tái bản DNA và phiên mã đều là những cơ chế phức tạp và được kiểm soát rất chặt chẽ trong tế bào. Sự sai sót trong các quá trình này có thể dẫn đến đột biến, gây ra các bệnh di truyền hoặc ung thư. Do đó, sự hiểu biết về các quá trình này là rất quan trọng trong nghiên cứu sinh học và y học.
Như vậy, tái bản DNA và phiên mã tạo RNA không chỉ là cơ sở của di truyền học mà còn là nền tảng của sinh học phân tử, giúp giải thích cách thức các tế bào sinh sản, phát triển và đáp ứng với các thay đổi trong môi trường.
