So sánh ADN và ARN về cấu tạo, cấu trúc và chức năng môn Sinh học 10

ADN (Axit Deoxyribonucleic) và ARN (Axit Ribonucleic) là hai phân tử axit nucleic đóng vai trò trung tâm trong mọi hoạt động sống của tế bào. Mặc dù cùng mang thông tin di truyền, chúng lại sở hữu những đặc điểm cấu tạo, cấu trúc và chức năng riêng biệt, phản ánh vai trò khác nhau trong quá trình sinh tổng hợp protein và di truyền.

Bài viết này sẽ đi sâu vào so sánh ADN và ARN trên ba khía cạnh then chốt: thành phần cấu tạo nên chuỗi polynucleotide, cấu trúc không gian đặc trưng của từng loại, và vai trò thiết yếu mà chúng đảm nhận trong tế bào. Việc hiểu rõ sự khác biệt tinh tế này không chỉ củng cố kiến thức Sinh học lớp 10 mà còn mở ra cánh cửa khám phá những cơ chế phức tạp của sự sống. Hãy cùng nhau phân tích và làm sáng tỏ những điểm giống và khác nhau giữa hai "người anh em" axit nucleic này nhé!

I. Khái niệm về ADN và ARN

1. ARN là gì?

ARN là một đại lượng phân tử sinh học, còn được người dùng biết đến với tên gọi khác là RNA. ARN là bản sao của một đoạn ADN (tương ứng với một gen), ngoài ra ở một số virut ARN là vật chất di truyền.

ARN có cấu trúc mạch đơn: Các ribônuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa H₃PO₄ của ribônuclêôtit này với đường C₅H₁₀O₅ của ribônuclêôtit kế tiếp. Tạo nên một chuỗi pôli nuclêôtit (kích thước của ARN ngắn hơn rất nhiều so với kích thước của ADN)

Có 3 loại ARN là mARN, tARN và rARN thực hiện các chức năng khác nhau.

• mARN: ARN thông tin: mang thông tin mã hóa cho a.a
• tARN: ARN vận chuyển: mang a.a tham gia quá trình dịch mã.
• rARN: ARN riboxom: tham gia cấu trúc ribxom.

Ngoài ra còn có ARN mạch đơn, kép là vật chất di truyền ở virus, nhiều phân tử ARN rất nhỏ có chức năng điều hoà, ARN có chức năng như 1 enzim (ribozim)

Mỗi loại ARN có cấu trúc, thời gian tồn tại trong tế bào khác nhau phù hợp với chức năng.

2. ADN là gì?

ADN (DNA - tên khoa học là deoxyribonucleic acid) được xác định là vật liệu di truyền ở đa số các cơ thể sống trong đó có sinh vật và con người. Hiểu một cách đơn giản, ADN chứa đựng các thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác nhờ khả năng phân đôi trong quá trình sinh sản và quyết định tất cả các đặc điểm của chúng ta.

ADN có cấu trúc không gian dạng xoắn kép với 2 mạch song song. Thực tế, 2 mạch này xoắn đều xung quanh 1 mạch cố định và theo chiều ngược kim đồng hồ. Cấu trúc xoắn kép ADN của mỗi người là khác nhau, do đó mỗi chúng ta đều có các đặc điểm riêng biệt. Do có tính đặc thù nên nhờ phân tích ADN các nhà khoa học có thể khám phá ra sự phát triển và tiến hóa của mỗi giống loài cũng như tìm ra giải pháp tối ưu để hạn chế, điều trị các căn bệnh do đột biến ADN di truyền.

II. So sánh ADN với ARN về cấu trúc và chức năng

* Giống nhau:

a/ Cấu tạo

• Đều là những đại phân tử, có cấu trúc đa phân
• Đều được cấu tạo từ các nguyên tố hóa học: C, H, O, N và P
• Đơn phân đều là các nucleotit. Có cùng 3 trong 4 loại nu giống nhau là: A, G, X
• Giữa các đơn phân đều có các liên kết cộng hóa trị tạo thành mạch.

b/ Chức năng: Đều có chức năng trong quá trình tổng hợp protein để truyền đạt thông tin di truyền.

* Khác nhau:

a/ Cấu trúc:

• ADN (theo Watson và Crick năm 1953)
• Gồm 2 mạch polynucleotit xoắn đều, ngược chiều nhau.
• Số lượng đơn phan lớn (hàng triệu). Có 4 loại đơn phân chính: A, T, G, X
• Đường kính: 20A^o, chiều dài vòng xoắn 34A^o (gồm 10 cặp nucleotit cách đều 3,4A)
• Liên kết trên 2 mạch theo NTBS bằng liên kết hidro (A với T 2 lk, G với X 3 lk)
• Phân loại: Dạng B, A, C, T, Z
• ADN là cấu trúc trong nhân
• ARN
• Một mạch polynucleotit dạng thẳng hoặc xoắn theo từng đoạn
• Số lượng đơn phân ít hơn (hàng trăm, hàng nghìn). Có 4 loại đơn phân chính: A, U, G, X.
• Tùy theo mỗi loại ARN có cấu trúc và chức năng khác nhau.
• Liên kết ở những điểm xoắn (nhất là rARN): A với U 2 liên kết, G với X 3 liên kết.
• Phân loại: mARN, tARN, rARN
• ARN sau khi được tổng hợp sẽ ra khỏi nhân để thực hiện chức năng.

b/ Chức năng:

• ADN:
  • Có tính đa dạng và đặc thù là cơ sở hình thành tính đa dạng, đặc thù của các loài sinh vật
  • Lưu giữ, bảo quản, truyền đạt thông tin di truyền
  • Quy định trình tự các ribonucleotit trên ARN và quy định trình tự a.a của protein
  • Những đột biến trên ADN có thể dẫn đến biến đổi kiểu hình
• ARN
  • Truyền đạt thông tin di truyền (mARN)
  • Vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp prôtêin (dịch mã)
  • Sau quá trình dịch mã, mARN biến mất, không làm ảnh hưởng đến kiểu hình

III. Bảng so sánh ADN với ARN ngắn gọn

	ADN	ARN
Cấu trúc	2 mạch dài (hàng chục nghìn đến hàng triệu nuclêôtit). – Axit phôtphoric. – Đường đêôxiribôzơ. – Bazơ nitơ: A, T, G, X.	1 mạch ngắn (hàng chục đến hàng nghìn ribônuclêôtit). – Axit phôtphoric. – Đường ribôzơ. – Bazơ nitơ: A, U, G, X.
Chức năng	– Lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền	– Truyền đạt thông tin di truyền từ nhánh ra tế bào, tham gia tổng hợp prôtêin. – Vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp prôtêin. – Cấu tạo nên ribôxôm.

IV. So sánh chi tiết giữa ARN và ADN

Tiêu chí	ADN	ARN
Khái niệm	ADN (Deoxyribonucleic Acid) là phân tử mang thông tin di truyền quy định mọi hoạt động sống của đa số các sinh vật và nhiều loài virus.	ARN (Ribonucleic Acid) là phân tử polyme cơ bản có nhiều vai trò sinh học trong mã hóa, dịch mã, điều hòa, và biểu hiện của gen.
Cấu tạo	Có 2 mạch xoắn đều quanh một trục Có khối lượng và kích thước lớn hơn Có 4 loại Nu: A, T, G, X	Có 1 mạch đơn Khối lượng và kích thước nhỏ hơn Có 4 loại Nu: A, U, G, X
Chức năng	Lưu trữ thông tin quy định cấu trúc các loại protein. Có chức năng tái sinh và sao mã	Trực tiếp tổng hợp protein ARN truyền thông tin quy định cấu trúc Protein từ nhân ra tế bào chất rồi chuyển qua nơi tạo ra protein Ribosome. Không có chức năng tái sinh và sao mã
Độ dài	Sợi ADN dài hơn rất nhiều so với ARN. (Ví dụ: một sợi nhiễm sắc thể ADN có thể dài tới vài cm khi tháo xoắn)	Phân tử ARN có chiều dài dao động ở các mức khác nhau nhưng đều ngắn hơn phân tử ADN.
Đường	Loại đường có trong ADN là deoxyribose, chứa ít hơn ribo của ARN 1 nhóm hydroxyl	Loại đường ở RNA là ribo, không có biến đổi hydroxyl của deoxyribose.
Base	Loại base có trong ADN là Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G) và Cytosine (C)	Loại base trong ARN là Adenine (A), Uracil (U), Guanine (G) và Cytosine (C)
Cặp base	Cặp Adenine và Thymine (A-T) Cặp Cytosine và Guanine (C-G)	Cặp Adenine và Uracil (A-U) Cặp Cytosine and Guanine (C-G)
Vị trí	ADN có trong nhân tế bào và một lượng nhỏ trong ty thể.	ARN hình thành trong nhân tế bào, sau đó di chuyển đến các vùng chuyên biệt của tế bào chất tùy thuộc vào loại ARN được tạo thành.
Khả năng phản ứng	Do đường deoxyribose, chứa một nhóm hydroxyl ít oxy hơn, ADN là một phân tử ổn định hơn RNA, điều này thuận lợi cho một phân tử có nhiệm vụ giữ an toàn cho thông tin di truyền.	ARN chứa đường ribo, phản ứng mạnh hơn ADN và không bền trong điều kiện kiềm. ARN có các rãnh xoắn lớn khiến cho nó dễ bị các enzym tấn công hơn.
Nhạy cảm với tia cực tím (UV)	ADN dễ bị ảnh hưởng và tác động xấu bởi tia UV	ARN chống lại tia UV tốt hơn ADN

Mời các bạn tham khảo thêm các thông tin hữu ích khác trong nhóm Lớp 10 thuộc chuyên mục Học tập của HoaTieu.vn.