Mục lục bài họcĐang ở d01-b3
Nucleic Acids and Directionality
One monomer, two polymers
A nucleotide has three parts: a phosphate group, a five-carbon sugar, and a nitrogenous base. Change the sugar and you change the molecule.
- DNA — deoxyribose, double-stranded, bases A, T, C, G. Stable, used for long-term storage.
- RNA — ribose (an extra $-\text{OH}$), usually single-stranded, uses U instead of T. Less stable, used for short-lived working copies.
Purines (A, G) have two rings; pyrimidines (C, T, U) have one. A purine always pairs with a pyrimidine, so the helix keeps a constant width: A–T with two hydrogen bonds, G–C with three. DNA rich in G and C therefore takes more heat to separate.
Every strand has a direction
The carbons of the sugar are numbered $1'$ to $5'$. A phosphodiester bond joins the $3'$ hydroxyl of one nucleotide to the $5'$ phosphate of the next, so one end of a strand is a free $5'$ phosphate and the other a free $3'$ hydroxyl.
- The two strands of DNA are antiparallel: one runs $5'\to3'$ while its partner runs $3'\to5'$.
- Polymerases can only add a nucleotide to a free $3'$ end, so synthesis always runs $5'\to3'$.
- Ribosomes read mRNA $5'\to3'$ as well. By convention a written sequence is $5'\to3'$ unless labelled otherwise.
The order is the information
Nothing in the backbone carries meaning — it is identical everywhere. The information sits entirely in the sequence of bases, exactly as a protein's information sits in the sequence of amino acids.
Một loại đơn phân, hai loại polime
Một nucleotit gồm ba phần: nhóm photphat, đường 5 cacbon và bazơ nitơ. Đổi đường là đổi cả phân tử.
- ADN — đường đeoxiribozơ, hai mạch, bazơ A, T, C, G. Bền, dùng để lưu trữ lâu dài.
- ARN — đường ribozơ (thừa một nhóm $-\text{OH}$), thường một mạch, dùng U thay T. Kém bền, dùng làm bản sao tạm thời.
Purin (A, G) có hai vòng, pirimidin (C, T, U) có một vòng. Purin luôn bắt cặp với pirimidin nên bề rộng chuỗi xoắn không đổi: A–T hai liên kết hiđro, G–C ba liên kết. Vì thế đoạn ADN giàu G–C cần nhiệt cao hơn mới tách được hai mạch — một dữ kiện đề AP hay giấu trong bảng số liệu.
Mạch nào cũng có chiều
Các cacbon của đường được đánh số $1'$ đến $5'$. Liên kết photphodieste nối nhóm $3'$–OH của nucleotit này với photphat $5'$ của nucleotit kế, nên một đầu mạch là photphat $5'$ tự do, đầu kia là $3'$–OH tự do.
- Hai mạch ADN ngược chiều: mạch này $5'\to3'$ thì mạch kia $3'\to5'$.
- Enzim polymeraza chỉ gắn được nucleotit vào đầu $3'$ tự do, nên tổng hợp luôn theo chiều $5'\to3'$. Đây là gốc rễ của chuyện mạch nhanh – mạch chậm ở chương 6.
- Riboxom cũng đọc mARN theo chiều $5'\to3'$. Trình tự viết ra mà không ghi chú thì hiểu ngầm là $5'\to3'$.
Thứ tự chính là thông tin
Khung đường – photphat ở đâu cũng như nhau, không mang thông tin gì. Toàn bộ thông tin nằm ở thứ tự các bazơ, y hệt cách thông tin của protein nằm ở thứ tự axit amin.
Cho mạch khuôn ADN: $3'$–TAC GGA TTC ACT–$5'$. Viết mạch ADN bổ sung và phân tử mARN được phiên mã từ mạch khuôn này, ghi rõ chiều.
Bước 1 — mạch ADN bổ sung. Ghép cặp từng bazơ: A với T, G với C.
TAC GGA TTC ACT ghép thành ATG CCT AAG TGA, và vì hai mạch ngược chiều nên mạch mới bắt đầu ở đầu $5'$: $5'$–ATG CCT AAG TGA–$3'$.
Bước 2 — mARN. Phiên mã dùng chính mạch khuôn $3'\to5'$ đó làm khuôn, và ARN thay T bằng U.
Kết quả: $5'$–AUG CCU AAG UGA–$3'$.
Bước 3 — kiểm lại bằng ý nghĩa. mARN mở đầu bằng AUG (mã mở đầu) và kết thúc bằng UGA (mã kết thúc). Trình tự đọc được thành một chuỗi peptit ngắn thì cách ghép cặp và chiều đã đúng. Nếu ghép sai chiều, ta sẽ được AGU GAA UCC GUA — không có mã mở đầu ở đầu, và đó chính là dấu hiệu đã quên đảo chiều.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 1 — Chemistry of Life gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.