Cặp bazơ

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Mô tả cặp bazơ Watson-Crick adenine-thymine.

Một cặp bazơ (cb, viết tắt tiếng Anh là bp trong base pair) là một đơn vị gồm hai nucleobazơ liên kết với nhau bởi các liên kết hydro. Chúng tạo thành những khối cấu trúc của đường xoắn kép ADN, và đóng góp vào cấu trúc gập của cả ADN và ARN. Được điều khiển bởi những kiểu liên kết hydro cụ thể, cặp bazơ Watson-Crick (guanine-cytosine và adenine-thymine) cho phép các chuỗi xoắn ADN duy trì một cấu trúc xoắn ốc thông thường mà phụ thuộc một cách tinh tế vào trình tự nucleotit của nó.[1] Đặc tính bổ sung của cấu trúc nhóm bazơ này cung cấp một bản sao dự phòng của tất cả thông tin di truyền được mã hóa bên trong ADN sợi kép. Cấu trúc thông thường và sự dư thừa dữ liệu cung cấp bởi chuỗi xoắn kép ADN đã khiến ADN rất phù hợp với việc lưu trữ thông tin di truyền, trong khi đó việc ghép cặp bazơ giữa ADN và các nucleotit mới tới cung cấp một cơ chế mà qua đó DNA polymerase sao chép lại ADN, và RNA polymerase sao chép ADN thành ARN. Nhiều protein liên kết ADN có thể nhận ra kiểu cặp bazơ cụ thể có nhiệm vụ nhận diện những vùng gien điều hòa riêng biệt.

Các cặp bazơ nội phân tử có thể xuất hiện bên trong các axit nucleic sợi đơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các phân tử ARN (ví dụ ARN vận chuyển), nơi cặp bazơ Watson-Crick (guanine-cytosine và adenine-uracil) cho phép sự hình thành của các đường xoắn kép ngắn, và một số lượng đa dạng các tương tác không phải Watson-Crick (như G-U hay A-A) cho phép các ARN gập thành một phạm vi rộng lớn các cấu trúc ba chiều đặc trưng. Thêm nữa, việc ghép cặp bazơ giữa ARN vận chuyển (tARN) và ARN thông tin (mARN) hình thành nên nền tảng cho các sự kiện ghi nhận phân tử, thứ dẫn đến việc trình tự nucleotit của mARN được phiên dịch thành trình tự axit amin protein thông qua mã di truyền.

Kích thước của từng gen hoặc toàn bộ bộ gen của một sinh vật thường được đo theo đơn vị cặp bazơ bởi vì ADN thường là sợi kép. Do đó, số lượng tổng các cặp bazơ thì bằng với số nucleotit ở một trong số những sợi trên(với ngoại lệ là các vùng đơn sợi không mã hóa của telomere). Bộ gien đơn bội của người (23 nhiễm sắc thể) được ước tính dài khoảng 3,2 triệu bazơ và chứa 20.000–25.000 gien mã hóa protein riêng biệt.[2][3][4] Một kilobazơ (kb) là một đơn vị đo trong sinh học phân tử bằng với 1000 cặp bazơ của ADN hoặc ARN.[5] Tổng lượng cặp bazơ ADN liên kết trên Trái Đất ước tính vào 5.0 × 1037, và nặng 50 tỷ tấn.[6] Để so sánh thì tổng sinh khối của sinh quyển đã được ước tính nặng 4 TtC (hàng nghìn tỷ tấn carbon).[7]

Liên kết và độ ổn định hydro[sửa | sửa mã nguồn]

Base pair GC.svg
Base pair AT.svg
Hình trên, một cặp bazơ GC với ba liên kết hydro. Hình dưới, một cặp bazơ AT với hai liên kết hydro. Các liên kết hydro không cộng hóa trị giữa các cặp được thể hiện bởi các đường nét đứt.

Liên kết hydro là tương tác hóa học tuân theo các quy tắc cặp bazơ mô tả bên trên.  Sự tương ứng hình học phù hợp của các chất cho và chất nhận liên kết hydro chỉ cho phép các cặp "chính xác" được tạo thành một cách ổn định. ADN với GC-content cao thì ổn định hơn là ADN với GC-content thấp, nhưng, trái ngược với các quan niệm phổ biến, các kiên kết hydro thì không làm ổn định một cách đáng kể ADN, và sự ổn định thì chủ yếu là do các tương tác xếp chồng.[8]

Đo độ dài[sửa | sửa mã nguồn]

Các chữ viết tắt dưới đây thường được sử dụng để mô tả độ dài của một phân tử AD/RN:

  • bp = cặp bazơ (base pair)— một bp tương ứng với khoảng 3,4 Å (340 pm) [9] chiều dài dọc theo sợi, và khoảng 618 hoặc 643 daltons cho DNA và RNA theo thứ tự.
  • kb (= kbp) = kilo base pair = 1,000 bp
  • Mb (= Mbp) = mega base pair = 1,000,000 bp
  • Gb = giga base pairs= 1,000,000,000 bp.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “Sequence-Dependent Variability of B-DNA”. DNA Conformation and Transcription (Springer): 18–34. doi:10.1007/0-387-29148-2_2. 
  2. ^ Moran, Laurence A. (24 tháng 3 năm 2011). “The total size of the human genome is very likely to be ~3,200 Mb”. Sandwalk.blogspot.com. Truy cập ngày 16 tháng 7 năm 2012. 
  3. ^ “The finished length of the human genome is 2.86 Gb”. Strategicgenomics.com. 12 tháng 6 năm 2006. Truy cập ngày 16 tháng 7 năm 2012. 
  4. ^ International Human Genome Sequencing Consortium (2004). “Finishing the euchromatic sequence of the human genome”. Nature 431 (7011): 931–45. Bibcode:2004Natur.431..931H. PMID 15496913. doi:10.1038/nature03001. 
  5. ^ Cockburn, Andrew F.; Jane Newkirk, Mary; Firtel, Richard A. (1976). “Organization of the ribosomal RNA genes of dictyostelium discoideum: Mapping of the nontrascribed spacer regions”. Cell 9 (4): 605–613. doi:10.1016/0092-8674(76)90043-X. 
  6. ^ Nuwer, Rachel (18 tháng 7 năm 2015). “Counting All the DNA on Earth”. The New York Times (New York: The New York Times Company). ISSN 0362-4331. Truy cập ngày 18 tháng 7 năm 2015. 
  7. ^ “The Biosphere: Diversity of Life”. Aspen Global Change Institute. Basalt, CO. Truy cập ngày 19 tháng 7 năm 2015. 
  8. ^ Peter Yakovchuk, Ekaterina Protozanova and Maxim D. Frank-Kamenetskii. Base-stacking and base-pairing contributions into thermal stability of the DNA double helix. Nucleic Acids Research 2006 34(2):564–574.
  9. ^ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (tháng 12 năm 2014). Molecular Biology of the Cell (ấn bản 6). New York/Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group. tr. 177. ISBN 978-0-8153-4432-2. 

Đọc thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Watson JD; Baker TA; Bell SP; Gann A; Levine M; Losick R (2004). Molecular Biology of the Gene (ấn bản 5). Pearson Benjamin Cummings: CSHL Press.  (See esp. ch. 6 and 9)
  • Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland K. O. Sigel biên tập (2012). Interplay between Metal Ions and Nucleic Acids. Metal Ions in Life Sciences 10. Springer. ISBN 978-9-4007-2171-5. doi:10.1007/978-94-007-2172-2. 
  • Clever, Guido H.; Shionoya, Mitsuhiko (2012). “Chapter 10. Alternative DNA Base-Pairing through Metal Coordination”. Interplay between Metal Ions and Nucleic Acids. tr. 269–294. doi:10.1007/978-94-007-2172-2_10. 
  • Megger, Dominik A.; Megger, Nicole; Mueller, Jens (2012). “Chapter 11. Metal-Mediated Base Pairs in Nucleic Acids with Purine and Pyrimidine-Derived Neucleosides”. Interplay between Metal Ions and Nucleic Acids. tr. 295–317. doi:10.1007/978-94-007-2172-2_11. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

  • DAN—webserver version of the EMBOSS tool for calculating melting temperatures