Đề tài Sử dụng ATP trong tổng hợp axit nucleic

NĂNG LƯỢNG SINH HỌCChuyên đề: SỬ DỤNG ATP TRONG TỔNG HỢP AXIT NUCLEIC Huỳnh Anh Tứ Sinh học thực nghiệm - k14MỞ ĐẦUATP có vai trò vô cùng quan trọng trong mọi hoạt động sống của mọi cơ thể sinh vật. ATP được gọi là đồng tiền năng lượng cho mọi hoạt động sống, không một cơ thể nào có thể tồn tại nếu thiếu hoặc không có sự hiện diện của ATP trong cơ thể đó.ATP là dạng năng lượng dự trử. Nó có thể tham gia trao đổi, cung cấp năng lượng trong các quá trình hóa học khác nhau như tổng hợp protein, gluxit, lipit, axit nucleicAxit nucleic là đại phân tử sinh học giữ vai trò lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền. Nó có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc di truyền nòi giống và tác động có tính chất quyết định đối với mọi hoạt động diễn ra trong cơ thể sống.Có một sự liên hệ mật thiết giữa ATP và axit nucleic – một mối liên hệ có tính chất hai chiều. Nếu như axit nucleic là trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống trong cơ thể trong đó có quá trình tổng hợp và phân giải ATP thì ATP lại là nguồn năng lượng không thể thiếu cho quá trình tổng hợp axit nucleic.Trong phạm vi của chuyên đề này chúng tôi sẽ làm rõ thêm về ATP, axit nucleic và đặc biệt là việc sử dụng ATP trong tổng hợp axit nucleic.Về bố cục chuyên đề gồm các phần như sau:Mở đầuI. Sơ lược về ATP.II. Sơ lược về axit nucleic.1. AND2. ARNIII. Sử dụng ATP trong tổng hợp axit nucleic.Kết luậnI. Sơ lược về ATPATP là một phân tử có cấu tạo gồm các thành phần: bazơ nitơ ađênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat. Đây là một hợp chất cao năng vì liên kết (kí hiệu bằng dấu ~ trên hình) giữa hai nhóm phôtphat cuối cùng trong ATP rất dễ bị phá vỡ để giải phóng ra năng lượng. Các nhóm phôtphat đều mang điện tích âm nên khi nằm gần nhau luôn có xu hướng đẩy nhau ra làm cho liên kết này rất dễ bị phá vỡ.ATP truyền năng lượng cho các hợp chất khác thông qua chuyển nhóm phôtphat cuối cùng cho các chất đó để trở thành ADP (ađênôzin điphôtphat) và ngay lập tức ADP lại đươc gắn thêm nhóm phôtphat để trở thành ATP.ATP <--- ADP + Pi Ở trạng thái nghỉ ngơi, trung bình mỗi ngày, mỗi người sinh sản và phân hủy tới 40 kg ATP và mỗi tế bào trong mỗi giây tổng hợp và phân hủy tới 10 triệu phân tử ATP.II. Sơ lược về axit nucleicAxit nucleic gồm 2 loại : AND và ARN, có cấu tạo và chức năng là khác nhau, bên cạnh đó cũng có một số điểm tương đồng. Cả AND và ARN đều cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với đơn phân là nucleotit (trước đây đơn phân của ARN gọi riêng là ribonucleotit)Mỗi nucleotit cấu tạo gồm 3 thành phần: đường pentozo, bazo nito, nhóm photphat. Các nucleotit khác nhau là ở các bazo nito. Tuy nhiên AND các loài hầu hết là mạch kép (trừ một số nhân sơ), còn ARN chỉ là mạch đơn. Đơn phân của AND là A,T,G,X,còn đơn phân của ARN là A,U,G,X1. ADNADN có 2 chức năng : vừa lưu giữ và bảo quản thông tin di truyền vừa truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ.a. ADN lưu giữ và bảo quản thông tin di truyền:- Thông tin di truyền tức thông tin về cấu trúc của các phân tử prôtêin được mã hóa trong ADN dưới dạng trình tự các bộ ba nulêôtit kế tiếp nhau, trình tự này qui định trình tự sắp xếp của các axit amin trong phân tử prôtêin được tổng hợp.- Mỗi đoạn của phân tử ADN mang thông tin qui định cấu trúc của một loại prôtêin được gọi là gen cấu trúc. Bình thường, một gen cấu trúc chứa khoảng từ 600 đến 1500 cặp nuclêôtit.b. ADN truyền thông tin di truyền qua các thế hệ :- ADN có khả năng tự nhân đôi và phân li. Sự nhân đôi và phân li của ADN kết hợp với nhân đôi và phân li của nhiễm sắc thể trong phân bào là cơ chế giúp sự truyền thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ cơ thể này sang thế hệ cơ thể khác.- ADN còn có khả năng sao mã tổng hợp ARN và qua đó điều khiển giải mã tổng hợp prôtêin. Prôtêin được tổng hợp tương tác với môi trường thể hiện tính trạng của cơ thể.2. ARNGồm 3 loại, có cấu tạo và chức năng khác nhau:III. Sử dụng ATP trong tổng hợp axit nucleicATP được sử dụng trong quá trình chuyển đổi giữa các nucleosidtriphotphat.Khi tổng hợp protein, axit nucleic, polisaccarit cần những nucleosidphotphat khác ATP như GTP, XTP,TTP, UTP. Tất cả những nucleosidphotphat này chính là đơn phân cấu tạo nên axit nucleic và chúng lại được cấu tạo từ ATP và nucleosiddiphotphat (NDP) tương ứng.ATP + NDP <--- ADP + NTP dATP ATP dTTP UTP dXTP ATP XTP dGTP GTPATPARNADNQuá trình tổng hợp axit nucleic phải trải qua quá trình tổng hợp các purin, pyrimidin, purinnucleotit, pyrimidinnucleotit tương ứng thể hiện ở sơ đồ ở trên .1. Qúa trình tổng hợp các purin và purinnucleotit Quá trình tổng hợp bộ khung purin có thể thực hiện từ các phân tử nhỏ. Người ta chứng minh rằng nito của purin có nguồn gốc từ các axit amin.Tổng hợp purin bắt đầu từ ribose-5’-phosphat. Do có vận chuyển gốc pyrophosphat để tạo thành 5’-phosphoribosyn-1’-pyrophosphat. Sản phẩm này tiếp tục phản ứng với glutamin để tạo thành 5’-phosphoribosylamin. Phản ứng này có sự tham gia của ATP.Gốc formyl-tetrahydrofolic đonga vai trò là chất cho formyl. Sản phẩm tạo thành tiếp tục phản ứng với glutamin khi tiêu hao ATP và amidin tương ứng tạo thành.Bằng một phản ứng tiêu hao ATP khác để kết thúc đóng vòng xuất hiện sản phẩm aminoimidazolribotid.CO2 có nguồn gốc từ bicarbonat gắn vào vòng imidazol.Khi cung cấp ATP thì aspartat dạng amid liên kết vào nhóm carboxyl. 5-amino-4 imidazolcarbonamidtribotid xuất hiện. Hai nguyên tử carbon của vòng purin xuất hiện bằng vận chuyển gốc formyl đến nhóm 5’-amin. Vòng purin kết thúc bằng tách hydrogen, khi đó xuất hiện axit inosinic.Axit inosinic là tiền thân để tổng hợp các dẫn xuất purin khác.2. Tổng hợp pyrimidin và pyrimidinnucleotitChất bắt đầu của quá trình này là carbamylphosphat và nó cũng là cơ chất cần thiết cho tổng hợp xitrulin. Carbamylphosphat được tổng hợp từ NH3, CO2 và ATP khi có mặt của axetylglutamat. Khi toongw hợp vòng pyrimidin thì carbamylphosphat phản ứng với axit asparaginic để tạo thành carbamylaspartat. Sau đó đóng vòng thành dihydroorotat. Orotat xuất hiện nhờ dehydro hóa bằng FAD. Orotat tạo thành orotidin-5’-phosphat, Sau cùng tạo thành uridin-5’-phosphat nhờ decarboxyl hóa bằng enzim.Khi đã đầy đủ các nguyên liệu cần thiết thì quá trình tổng hợp axit nucleic hoàn toàn có thể xảy ra. Dưới tác động của các enzim đặc hiệu các phân tử AND, ARN được tạo thành.KẾT LUẬNATP có tác dụng lên đa số các phản ứng trao đổi chất. Đặc biệt ATP là chất mang phosphat và năng lượng trong chuỗi hô hấp  và đường phân (glycolyse). Nó có vai trò hoạt hoá axit amin, hoạt hoá axit béo, hoạt hoá các nucleotid,v.v...đối với các quá trình tổng hợp và phân giải các chất này. Ngoài ra ATP còn có vai trò trong việc tạo thành "sunfat", "methyl" hoạt động,v.v...Bên cạnh đó, ATP còn có chức năng sinh học trực tiếp trong hiện tượng co cơ, tham gia trực tiếp vào vận chuyển ion, các quá trình hấp phụ và phản hấp phụ khác nhau. ATP là chất chế biến năng lượng cho các phản ứng kích thích tổng hợp và phân giải các chất. Mặt khác ATP là sản phẩm phosphoryl hoá trực tiếp của ADP, do đó nó có tính axit mạnh và có nhiều nhóm hydroxyl (-OH), vì vậy nó có thể đảm nhiệm chức năng phản ứng nhiều mặt trong hệ thống sống.Và rõ ràng chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy được một vai trò quan trọng khác của ATP đó là trực tiếp tham gia vào quá trình tổng hợp nên nucleotit và axit nucleic. Trong quá trình này ATP không chỉ là nguồn năng lượng cần thiết mà còn là nguồn cơ chất không thể thiếu.