Quá trình nhân đôi ADN

ADN là vật chất di truyền nằm trong nhân tế bào và tế bào chất (ti thể hoặc lục lạp) của sinh vật nhân thực hoặc trong vùng nhân của tế bào nhân sơ .

Nhân đôi ADN là quán trình tạo ra hai phân tử ADN con có cấu trúc giống hệt phân tử ADN mẹ ban đầu 

Quá trình nhân đôi có thể diến ra ở pha S kì trung gian của chu kì tế bào (ADN trong nhân của sinh vật nhân thực) hoặc ngoài tế bào chất (ADN ngoài nhân) để chuẩn bị cho phân chia tế bào 

Quá trình nhân đôi ADN là quá trình tổng hợp hai phân tử ADN mới có cấu trúc giống  với tế bào mẹ ban đầu đó là do quá trình nhân đôi diễn ra theo các nguyên tắc 

• Nguyên tắc bổ sung 
• Nguyên tắc bán bảo toàn 
• Nguyên tắc nửa gián đoạn 

Hệ quả của việc thực hiện quá trình nhân đôi theo các  nguyên tắc này là giúp cho thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác được truyền đạt nguyên vẹn

Thực hiện quá trình nhân đôi này có các thành phần sau :

• Hai mạch đơn của phân tử ADN mẹ .
• Các nucleotit tự do trong môi trường (A, T, G, X) để tổng hợp mạch mới và các ribonucleotit  A, U, G, X để tổng hợp đoạn mồi. 
• Hệ thống các enzyme tham gia vào quá trình tái bản gồm: 

Quá trình nhân đôi ADN được diễn ra theo trình tự gồm 3 bước sau 

• Bước 1 :  Phân tử ADN mẹ tháo xoắn :

Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN mẹ tách nhau dần tạo nên chạc chữ Y và để lộ ra 2 mạch khuôn, trong đó một mạch có đâu 3’-OH, còn mạch kia có đầu 5’-P.

• Bước 2 : Tổng hợp các mạch ADN mới:

Enzim ADN-pôlimeraza lần lượt liên kết các nuclêôtit tự do từ môi trường nội bào với các nuclêôtit trên mỗi mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung. Vì enzim ADN-pôlimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’ → 3’

• Trên mạch khuôn có đầu 3’ thì mạch bổ sung được tổng hợp liên tục theo chiều 5’→ 3’cùng chiều với chiều tháo xoắn,
• Trên mạch khuôn có đầu 5’ thì mạch bổ sung được tổng hợp ngắt quãng tạo nên các đoạn ngắn gọi là đoạn Okazaki cũng theo chiều 5’→ 3’ ngược chiều với chiều tháo xoắn, sau đó các đoạn này được nối lại với nhau nhờ enzim nối ADN - ligaza

Bước 3 : Hai phân tử mới được tạo thành 

Mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn ( một mạch được tổng hợp và một mạch cũ của phân tử ban đầu) đóng xoắn lại với nhau tạo thành hai phân tử ADN con 

Kết thúc quá trình nhân đôi : Hai phân tử ADN con được tạo thành có cấu trúc giống hệt nhau và giống ADN mẹ ban đầu 

Hình 1 : Quá trình nhân đôi ở 1 chạc chữ Y 

Ở sinh vật nhân thực, quá trình nhân đôi diễn ra ở nhiều điểm tái bản khác nhau (nhiều đơn vị tái bản).

 Ở sinh vật nhân sơ chỉ chỉ xảy ra tại một điểm( đơn vị tái bản).

Hình 2 : Phân biệt nhân đôi ở sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ 

Chú ý :

Mỗi đơn vị tái bản gồm có hai chạc chữ Y phát sinh từ một điểm khời đầu và được nhân đôi theo hai hướng.

Trong một đơn vị tái bản số đoạn mồi cung cấp cho quán trình nhân đôi bằng  số đoạn okazaki + 2.  

Ý nghĩa của quá trình nhân đôi : 

Nhân đôi ADN trong pha S của kì trung gian để chuần bị cho quán trình nhân đôi nhiễm sắc thể và chuẩn bị cho quán trình phân chia tế bào .

Nhân đôi ADN giải thích chính xác sự truyền đạt thông tin di truyền một cách chính xác qua các thế hệ 

Các công thức và các dạng toán liên quan đến quá trình nhân đôi ADN 

Xác đinh số phân tử ADN và sỗ chuỗi polinucleotit được tạo ra trong quá trình nhân đôi

Tính số nucleotit môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi

Xác định số liên kết hidro và liên kết hóa trị được hình thành và bị phá hủy trong nhân đôi

Tính số đoạn mồi và đoạn Okazaki xuất hiện trong nhân đôi