Cặp bazơ

(đổi hướng từ Cặp base)

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

Mô tả cặp base Watson-Crick adenine-thymine.

Các cặp base nội phân tử có thể xuất hiện bên trong các axit nucleic sợi đơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các phân tử RNA (ví dụ RNA vận chuyển), nơi cặp base 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 RNA gập thành một phạm vi rộng lớn các cấu trúc ba chiều đặc trưng. Thêm nữa, việc ghép cặp base giữa RNA vận chuyển (tRNA) và RNA thông tin (mRNA) hình thành nên nền tảng cho các sự kiện ghi nhận phân tử, thứ dẫn đến việc trình tự nucleotide của mRNA được phiên dịch thành trình tự amino acid 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 base bởi vì DNA thường là sợi kép. Do đó, số lượng tổng các cặp base thì bằng với số nucleotide 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 base và chứa 20.000–25.000 gien mã hóa protein riêng biệt.[2][3][4] Một kilobase (kb) là một đơn vị đo trong sinh học phân tử bằng với 1000 cặp base của DNA hoặc RNA.[5] Tổng lượng cặp base DNA 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 hydroSửa đổi

 
 
Hình trên, một cặp base GC với ba liên kết hydro. Hình dưới, một cặp base 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 base 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. DNA với GC-content cao thì ổn định hơn là DNA 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 DNA, và sự ổn định thì chủ yếu là do các tương tác xếp chồng.[8]

Đo độ dàiSửa đổi

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

  • bp = cặp base (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 khảoSửa đổi

  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. doi:10.1038/nature03001. PMID 15496913.
  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 (ngày 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 thêmSửa đổi

  • 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. doi:10.1007/978-94-007-2172-2. ISBN 978-9-4007-2171-5.
  • 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 ngoàiSửa đổi