Cấu trúc của DNA (Deoxyribonucleic Acid)

DNA là một phân tử mang thông tin di truyền của mọi sinh vật. Cấu trúc của DNA được mô tả lần đầu tiên vào năm 1953 bởi James Watson và Francis Crick, với sự trợ giúp quan trọng từ những nghiên cứu của Rosalind Franklin và Maurice Wilkins. DNA có cấu trúc dạng chuỗi xoắn kép (double helix), giống như một chiếc thang xoắn.

Dưới đây là các thành phần chính và đặc điểm của cấu trúc DNA:

- Đơn vị cấu tạo của DNA
DNA được tạo thành từ các nuclêôtit. Mỗi nuclêôtit bao gồm ba phần chính:

Một nhóm phosphate (PO₄³⁻): Đây là phần gắn kết các nuclêôtit với nhau để tạo thành chuỗi.
Một đường deoxyribose: Đây là một loại đường 5 carbon, khác với đường ribose trong RNA vì thiếu một nhóm hydroxyl (-OH) ở carbon 2.
Một base nitơ (bazơ nitơ): Là phần chứa thông tin di truyền. Có bốn loại bazơ nitơ trong DNA:Adenine (A)
Thymine (T)
Cytosine (C)
Guanine (G)
- Cấu trúc chuỗi DNA
DNA được tạo thành từ hai chuỗi nuclêôtit xoắn lại với nhau theo kiểu xoắn kép. Mỗi chuỗi được cấu thành từ các nuclêôtit liên kết với nhau thông qua liên kết phosphodiester (giữa nhóm phosphate của một nuclêôtit và đường deoxyribose của nuclêôtit kế tiếp).

- Các liên kết giữa hai chuỗi DNA
Hai chuỗi DNA xoắn lại với nhau nhờ các liên kết hydrogen giữa các bazơ nitơ của chúng.
Cặp bazơ theo quy tắc bổ sung:Adenine (A) luôn liên kết với Thymine (T) qua hai liên kết hydro.
Cytosine (C) luôn liên kết với Guanine (G) qua ba liên kết hydro.
- Hình dạng của DNA
Xoắn kép: Cấu trúc DNA là một xoắn kép với hai chuỗi đơn quấn quanh nhau theo hình dạng giống như một chiếc thang xoắn.
Mỗi chuỗi là một polymer dài của nuclêôtit, và các chuỗi này quấn chặt lại với nhau theo hình xoắn ốc.
Mỗi "bậc thang" của chiếc thang xoắn này được tạo thành từ các cặp bazơ nitơ (A-T, C-G), trong khi đó các "cột" của chiếc thang là các chuỗi đường deoxyribose và phosphate.
- Các đặc điểm khác
Chiều dài DNA: DNA có thể dài hàng triệu cặp nuclêôtit, nhưng nó lại có thể cuộn lại rất chặt để vừa vặn trong nhân tế bào.
Cấu trúc liên quan đến gen: DNA chứa thông tin di truyền dưới dạng các đoạn mã hóa gọi là gen. Mỗi gen là một đoạn DNA mã hóa cho một protein cụ thể.

DNA là một phân tử dài và mỏng, được tạo thành từ hai chuỗi nuclêôtit xoắn lại với nhau theo kiểu xoắn kép.
Mỗi nuclêôtit gồm ba phần: nhóm phosphate, đường deoxyribose và một bazơ nitơ (A, T, C, G).
Các chuỗi nuclêôtit kết hợp với nhau qua liên kết phosphodiester, và hai chuỗi liên kết với nhau nhờ các liên kết hydro giữa các cặp bazơ nitơ (A-T, C-G).

DNA (Deoxyribonucleic Acid) hay axit deoxyribonucleic là phân tử mang thông tin di truyền trong các cơ thể sống. Cấu trúc của DNA có thể được mô tả như sau:

1. Hình dạng
DNA có cấu trúc hình xoắn đôi (double helix), được phát hiện bởi James Watson và Francis Crick vào năm 1953. Hình dạng này giống như một thang cuốn xoắn, gồm hai chuỗi dài chạy song song với nhau.

2. Thành phần cấu trúc
DNA được cấu tạo từ các đơn vị cơ bản gọi là nucleotide. Mỗi nucleotide gồm ba phần:

Chất đường deoxyribose: Đây là một loại đường 5 carbon, là thành phần chính của nucleotide.
Nhóm phosphate (phosphoric acid): Liên kết với đường và giúp tạo thành khung của DNA.
Base nitơ (nitrogenous base): Có 4 loại base nitơ trong DNA:Adenine (A)
Thymine (T)
Cytosine (C)
Guanine (G)
3. Liên kết giữa các thành phần
Liên kết phosphodiester: Các nucleotide nối với nhau qua liên kết phosphodiester giữa nhóm phosphate của một nucleotide và hydroxyl (–OH) của đường của nucleotide khác, tạo thành chuỗi đơn của DNA.
Liên kết hydrogen: Các chuỗi xoắn đôi được giữ với nhau bằng các liên kết hydrogen giữa các base nitơ của hai chuỗi. Cụ thể:

Adenine (A) liên kết với Thymine (T) qua 2 liên kết hydrogen.
Cytosine (C) liên kết với Guanine (G) qua 3 liên kết hydrogen.
4. Hướng của chuỗi DNA
DNA có tính đối xứng và có hai hướng khác nhau. Một chuỗi kéo dài từ đầu 5' (carbon số 5 của deoxyribose) đến đầu 3' (carbon số 3 của deoxyribose), trong khi chuỗi còn lại có hướng ngược lại (tức là từ 3' đến 5').

5. Cấu trúc bậc cao
Cuộn chặt: Các chuỗi DNA có thể cuộn lại và gói gọn vào trong tế bào thành cấu trúc gọi là cromosome. Trong quá trình tâm động, DNA kết hợp với protein (histone) để tạo thành nucleosome, giúp tổ chức và bảo vệ DNA.
Tóm tắt
Cấu trúc của DNA là một phân tử hình xoắn đôi được hình thành từ hai chuỗi nucleotide, mỗi chuỗi gồm deoxyribose, nhóm phosphate, và base nitơ. Các base nitơ liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung, tạo nên mã di truyền. Sự cấu trúc này không chỉ quyết định tính di truyền mà còn liên quan đến cách mà DNA thực hiện chức năng di truyền của mình trong tế bào.