Quá trình nhân đôi ADN (tái bản ADN)

ADN là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử, việc truyền đạt thông tin di truyền trên ADN từ thế hệ tế bào mẹ sang tế bào con thông qua có chế nhân đôi ADN; còn truyền đạt thông tin di truyền từ nhân ra tế bào chất thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã.

Quá trình tái bản ADN hay còn gọi là quá trình nhân đôi ADN được điễn ra trong nhân tế bào, ở pha S của kỳ trung gian, quá trình này tạo ra 2 crômatit trong mỗi nhiễm sắc thể để chuẩn bị phân  chia tế bào. Quá trình nhân đôi ADN được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn (bán bảo toàn, giữ lại một nữa). Tiến trình nhân đôi ADN diễn ra theo 3 bước sau:

1. Tháo xoắn ADN và tạo chạc ba sao chép

Dưới tác dụng của enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của ADN tách nhau dần tạo nên chạc ba tái bản (hình chữ Y) và để lộ ra hai mạch khuôn. Enzim tháo xoắn có 2 loại là gyraza và hêlicaza.

• Gyraza hay còn gọi là topoisomeraza có chức năng làm duỗi thẳng phân tử ADN (chuyển ADN từ cấu trúc mạch xoắn thành ADN có cấu trúc mạch thẳng).
• Hêlicaza là enzim làm đứt các liên kiết hiđrô và tách 2 mạch của phân tử ADN.

2. Tổng hợp các mạch ADN mới

Enzim ADN pôlymeraza sử dụng các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào để tổng hợp 2 mạch bổ sung trên 2 mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (NTBS). Vì ADN pôlymeraza chỉ có thể gắn nuclêôtit vào nhóm 3'-OH, nên:

• Trên mạch khuôn có chiều 3'-5', mạch bổ sung được tổng hợp liên tục, theo chiều 5'-3' hướng đến chác ba sao chép.
• Trên mạch khuôn 5'-3', mạch bổ sung được tổng hợp gián đoạn theo chiều  5'-3' (xa dần chạc ba sao chép) tạo nên các đoạn ngắn okazaki, các đoạn này được nối lại với nhau nhờ enzim ADN ligaza (các đoạn okazaki dài khoảng 1000-2000 nuclêôtit).

3. Hai phân tử ADN được tạo thành

Mạch mới được tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn (một mạch mới tổng hợp và một mạch khuôn) xoắn lại đến đó, tạo thành ADN con, trong đó có một mạch mới được tổng hợp còn mạch kia là của ADN ban đầu (nguyên tắc bán bảo tồn).

Quá trình nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực đều diễn ra theo một cơ chế nhưng có những điểm khác nhau cơ bản như sau:

• Ở sinh vật nhân thực, ADN có kích thước lớn nên sự nhân đôi xảy ra ở nhiều điểm tạo nên nhiều đơn vị nhân đôi (hay còn gọi là đơn vị tái bản).
• Ở sinh vật nhân sơ chỉ có một đơn vị nhân đôi.

Ở mỗi đơn vị tái bản hay đơn vị nhân đôi ADN có hai chạc hình chữ Y phát sinh từ một điểm khởi đầu và được nhân đôi đồng thời theo 2 hướng.

• Hướng dẫn giải bài tập về quá trình tự sao của ADN