theo dỏi quá trình động học phân tử của adenine bằng lade xung cực ngắn

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "theo dỏi quá trình động học phân tử của adenine bằng lade xung cực ngắn": http://123doc.vn/document/1052383-theo-doi-qua-trinh-dong-hoc-phan-tu-cua-adenine-bang-lade-xung-cuc-ngan.htm

phân tử và cũng là cấp thời gian của các phản ứng hóa học, nên các tác giả cho rằng đã thu được thông
tin cấu trúc động của phân tử. Công trình chụp ảnh N
2
đã mở đường cho những công trình kế tiếp
nghiên cứu chụp ảnh phân tử sử dụng nguồn sóng hài bậc cao [6]. Ứng dụng của HHG đã không dừng
lại ở đó, trong các công trình [7], [8], các tác giả đã khẳng định theo dõi được quá trình đồng phân hóa
HCN/HNC và quá trình đồng phân hóa acetylen/vinyliden từ nguồn cơ sở dữ liệu HHG thu được do sự
tương tác của lade có xung cực ngắn (10 femto giây) và cường độ cực mạnh (~10
14
W/cm
2
) với các
phân tử.
Với mong muốn được tiếp cận với một hướng phát triển mới đầy tiềm năng, tác giả đã quyết
định sẽ tìm hiểu về cơ chế phát xạ sóng hài bậc cao và sử dụng chính cơ chế này để tìm hiểu thông tin
động và quá trình biến đổi của một phân tử có cấu trúc phức tạp hơn so với những nghiên cứu đã tiến
hành, đó chính là các base củ
a phân tử ADN. Sở dĩ tác giả lựa chọn phân tử ADN để thực hiện nghiên
cứu là bởi tính chất cần thiết và “hấp dẫn” của phân tử này.
Axit Deoxyribonucleic (ADN) là phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh
trưởng và phát triển của tất cả các dạng sinh vật sống bao gồm cả một số virus. ADN là môt đại phân
tử được tạo thành bởi hai chuỗi xoắn kép liên kết với nhau bởi liên kết hydro, mỗi sợi đơn là một chuỗi
polynucleotide gồm nhiều các nucleotide nối với nhau bằng liên kết photphat. Mỗi nucleotide gồm ba
thành phần: bazơ nitơ (base), đường pentose, nhóm phosphate. Thông tin di truyền chứa trong ADN
được giải mã dưới dạng trình tự sắp xếp của các base. Base trong phân tử ADN là các dẫn xuất hoặc
của pyrimidine gồm cytosine (C) và thymine (T), hoặc của purine gồm adenine (A) và guanine (G).
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đều chỉ ra rằng mỗi base thường tồn tại dưới hai dạng đồng
phân h
ỗ biến (tautomer): base adenine và cytosine có hai tautomer là amino (bền) và imino (kém bền),
base thymine và guanine có hai tautomer là keto (bền) và enol (kém bền). Thông thường, các base sẽ
tồn tại trong phân tử ADN dưới dạng tautomer tự nhiên bền (keto và amino). Tuy nhiên trong quá trình
phát triển của sinh vật, dưới một số điều kiện nào đó, đôi khi các base sẽ không tồn tại ở dạng
tautomer phổ biến nữa mà chuyển sang dạng tautomer hiếm gặp hơn là enol và imino. Các dạng hiếm
gặp này dù có thời gian tồn tại rất ngắn như
ng nếu trong thời gian đó chúng được huy động vào quá
trình tổng hợp ADN thì đột biến sẽ xảy ra. Khi đó các cặp bazơ nitơ được hình thành là A và C (bằng
hai liên kết hydro); G và T (bằng ba liên kết hydro). Sau hai lần sao chép thì cặp A và T thành cặp G và
C, cặp G và C thành cặp A và T, dẫn đến hậu quả là thông tin di truyền sẽ không được nguyên vẹn cho
thế hệ sau. Quá trình các base bị biến đổi từ dạng tautomer này sang dạng tautomer khác gọi là quá
trình hỗ biến hóa học (tautomerism) [1]. Như vậy quá trình tautomerism chính là mộ
t trong những cơ
chế gây đột biến gen, do đó nó đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhóm khoa học trên thế
giới kể cả lí thuyết và thực nghiệm [15]. Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng thời gian của quá
trình tautomerism là vào cỡ femto giây. Do đó, việc thu nhận được thông tin động ở cấp thời gian

femto giây và theo dõi được quá trình tautomerism của các base đã trở thành mục tiêu của các nhà
nghiên cứu trên thế giới.
Trên cơ sở hướng phát triển của ứng dụng HHG và nhu cầu của việc theo dõi quá trình
tautomerism của các base của ADN, tác giả đã quyết định lựa chọn đề tài
“Theo dõi quá trình động
học phân tử của adenine bằng
lade xung siêu ngắn” cho luận văn tốt nghiệp.
Trong phạm vi một luận văn tốt nghiệp, tác giả đã quyết định lựa chọn phân tử adenine thuộc
base purine, có cấu trúc hai mạch vòng làm đối tượng nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu quá trình
tautomerism của adenine bằng tính toán phổ HHG phát xạ có ưu điểm là có thể xác định được những
sự thay đổi cấu trúc phân tử ở thang thời gian femto giây. Từ đó cung cấp cho các nhà thực nghiệm
mộ
t cơ sở lí thuyết để có thể chủ động can thiệp vào quá trình tautomer hóa của base này và từ đó điều
khiển được cơ chế đột biến gen.
Mục tiêu chính của luận văn là sử dụng dữ liệu (HHG) thu được khi cho lade siêu ngắn 5 fs,
bước sóng 800 nm, cường độ mạnh 2.10
14
W/cm
2
tương tác với base adenine để theo dõi quá trình
tautomerism của phân tử này.
Để có thể đạt được kết quả như mong muốn, chúng tôi cần tiến hành từng bước cụ thể sau:
 Tìm hiểu lí thuyết về ADN, các base và quá trình tautomerism;
 Tìm hiểu cơ chế phát xạ HHG và mô hình ba bước Lewenstein;
 Tìm hiểu về phần mềm tính toán Gaussian, Gaussview và ngôn ngữ lập trình Fortran;
 Mô phỏng cấu trúc phân tử và orbital ngoài cùng HOMO của phân tử adenine. So sánh với số
liệu thực nghiệm;
 Mô phỏng quá trình tautomerism của adenine bằng cách tính toán mặt thế năng PES để tìm ra
hai trạng thái bền của phân tử đồng thời mô phỏng đường IRC;
 Tính toán HHG thu được khi cho lade xung 5 fs, cường độ 2.10
14
W/cm
2
, bước sóng 800 nm
tương tác với phân tử;
 Phân tích dữ liệu HHG phụ thuộc góc định phương để phân biệt ba trạng thái của phân tử;
 Phân tích dữ liệu HHG phụ thuộc vào góc định phương và góc cấu trúc để theo dõi quá trình
tautomerism của phân tử này.
Trong thực tế khi cho lade có cường độ mạnh tương tác với phân tử thì có nhiều hiệu ứng phi
tuyến xảy ra, tuy nhiên, trong đề tài này, chúng tôi chỉ chú ý đến hiệu ứng phát xạ HHG. Kể t
ừ khi ra
đời cho đến nay, HHG là một trong những vấn đề gây chú ý đối với nhiều nhóm nghiên cứu trên thế
giới. Thực chất bài toán HHG ở đây chính là giải phương trình Schrodinger phụ thuộc vào thời gian
khi electron chịu tác dụng của trường lade. Trên thực tế, bài toán đã được giải chính xác cho vài phân
tử đơn giản như H
2
, hay ion của nó H
2
+
. Tuy nhiên do tính chất phức tạp của các phân tử nên không
phải lúc nào ta cũng có thể áp dụng phương pháp TDSE để giải quyết bài toán này. Vì vậy yêu cầu đặt

ra là cần có những mô hình vật lí để thực hiện tính toán gần đúng nhưng vẫn giữ được bản chất vật lí
của hiện tượng. Có nhiều mô hình được nêu ra để giải quyết bài toán này và một trong những mô hình
được cộng đồng khoa học hiện nay chấp nhận rộng rãi đó là mô hình ba bước bán cổ điển Lewenstein.
Trong luận văn này, chúng tôi thực hiện thu nhận dữ liệu HHG dựa vào mô hình ba bước này với công
c
ụ được sử dụng để tính toán là ngôn ngữ lập trình Fortran. Chương trình tính toán phổ HHG trên ngôn
ngữ này được xây dựng bởi GS. Lin Chii-Dong (Đại Học Kansas, Mỹ) và sau đó được phát triển bởi
nhóm các nhà khoa học tại Khoa Vật Lý-Trường ĐHSP.TPHCM. Chương trình này đã được kiểm
chứng qua các công trình đăng trên các tạp chí Vật lý quốc tế có uy tín. Ở đây, chúng tôi không tiến
hành viết lại chương trình tính toán này mà chỉ tiếp thu các kĩ thuật tính toán được sử dụng và xem như
đây là một công cụ cho chúng tôi thực hiện luận văn này. Như đã nêu trong phần nhiệm vụ, để có thể
tính toán được HHG phát ra, chúng tôi cần phải mô phỏng được cấu trúc phân tử adenine. Nhiệm vụ
này được chúng tôi giải quyết bằng cách sử dụng phần mềm Gaussian 03W với mô hình tính toán dựa
trên phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT, có tính đến hiệu chỉnh Gradient B3LYP và hệ
hàm cơ sở 6-31G+(d,p). Bằ
ng phương pháp này chúng tôi đã mô phỏng được ba trạng thái của phân tử
adenine: amino, trạng thái chuyển tiếp và imino. Khi có được các thông tin này, chúng tôi tiến hành
tính toán và đã mô phỏng được HHG phát ra do sự tương tác này. Khảo sát sự phụ thuộc vào góc định
phương của phân tử, chúng tôi nhận thấy không thể phân biệt được các trạng thái nêu trên do hình dạng
HOMO của các trạng thái trên là khá giống nhau. Tuy nhiên điều chúng tôi quan tâm ở đây chính là
quá trình tautomerism của adenine. Vẫn sử dụng phương pháp nêu trên, chúng tôi đã mô phỏng được
quá trình tautomerism của adenine bằng cách tính toán được mặt thế năng cũng như đường phản ứng
hóa học của phân tử này. Khi đã mô phỏng được đường phản ứng hóa học này chúng tôi đã tiến hành
cho lade tương tác với phân tử thymine trong cả quá trình quá trình tautomerism này. Tuy nhiên từ dữ
liệu HHG thu được, chúng tôi nhận thấy chưa thể theo dõi được quá trình tautomerism của adenine
bằng dữ liệu HHG thu được khi sử dụng lade 5 fs, 800 nm, 2.10
14
W/cm
2
.
Bố cục luận văn gồm bốn chương chính:
 Chương 1. Cơ sở lí thuyết về ADN
Trong chương này, tác giả sẽ trình bày một cách ngắn gọn về cấu trúc, đặc điểm, cơ chế đột
biến trong phân tử ADN, trong đó sẽ giới thiệu với bạn đọc về quá trình hỗ biến hóa học
(tautomerism). Đây là quá trình khi một tautomer của base này bị biến đổi thành dạng tautomer khác
hi
ếm gặp hơn, từ đó dẫn đến kết quả bắt cặp sai, và hậu quả là gây đột biến gen. Nắm được những
thông tin khái quát về ADN, hay cụ thể đó là sự đột biến do quá trình hỗ biến hóa học của các base
trong ADN sẽ giúp cho bạn đọc thấy được tầm quan trọng và cần thiết trong việc nắm bắt thông tin cấu
trúc động của phân tử ở cấp thời gian femto giây, để t
ừ đó có thể chủ động can thiệp vào quá trình gây
nên đột biến gen trong cơ thể sinh vật.

 Chương 2. Tổng quan lade và cơ chế phát xạ sóng hài bậc cao
Trong chương 2, tác giả sẽ tập trung trình bày về công cụ chính được sử dụng để thu nhận thông
tin của phân tử. Đó chính là cơ chế phát xạ sóng hài bậc cao – HHG [12].
Trong phần thứ nhất của chương này, tác giả sẽ dành vài trang để giới thiệu những nét cơ bản
nhất về lade. Hiện nay, có thể nói lade là một thuật ngữ rất quen thuộc đố
i với nhiều người, nó đã
thâm nhập vào rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống, do đó tác giả sẽ không đề cập nhiều đến những ứng
dụng của nó mà thay vào đó sẽ đề cập đến một hướng phát triển mới – lade xung siêu ngắn. Quá trình
rút ngắn chiều dài xung lade sẽ được tác giả đề cập theo tiến trình thời gian. Kể từ khi được chế tạo lần
đầu tiên, công nghệ lade ngày càng có những tiến triển mang tính chất đột phá. Cường độ lade được
tăng lên nhiều lần, song song đó độ dài xung lade được giảm đáng kể. Trong năm 1990, Zewail et al
[13] đã tạo ra xung lade vào cỡ femto giây, đánh dấu sự ra đời của một lĩnh vực mới gọi là Hóa học
thang thời gian femto giây (Femtosecond chemistry). Những nổ lực rút ngắn độ dài của xung lade vẫn
tiếp diễn. Trong những năm gần đây, cuộc chạy đua xung lade siêu ngắn đã có những đích đến mới,
đột phá và ấn tượng bằng công trình của các nhóm nghiên cứu trên thế giới khi tạo ra được xung lade ở
cấp độ atto giây, mở ra một lĩnh vực mới Vật lí thang thời gian atto giây (Attosecond Physics). Ngành
khoa học này đã mở ra những hướng đi mới đầy tiềm năng cho nhiều ngành khoa học khác nhau,
không chỉ riêng vật lí học. Đó chính là một tia sáng hứa hẹn những thay đổi sự hiểu biết của con người
về thế giới vật chất.
Chính sự phát triển của các xung lade siêu ngắn đã thực sự tạo điều kiện cho các nhà nghiên cứu
tìm hiểu sâu hơn về sự tương tác giữa nguyên tử, phân tử với các xung lade siêu ngắn có cường độ
mạnh, trong đó có hiện tượng phát xạ HHG. Do đó, nội dung thứ hai của chương này sẽ trình bày về sự
tương tác gi
ữa trường lade và nguyên tử, phân tử. Đây là sự tương tác phi tuyến, nghĩa là nguyên tử sẽ
phản ứng khác nhau đối với cường độ trường lade khác nhau, mở ra một ngành quang học mới gọi là
quang học phi tuyến. Khi trường lade yếu so với trường Coulomb trong nguyên tử thì lade chỉ khuấy
nhiễu nhẹ trạng thái của nguyên tử và sự ion hóa chỉ có thể xảy ra theo cơ chế đa photon, nghĩa là
nguyên tử hấp thụ liên tiếp nhiều photon để chuyển lên trạng thái kích thích. Khi trường lade tương đối
mạnh so với trường Coulomb thì sự ion hóa sẽ xảy ra theo cơ chế xuyên hầm, tức là electron có xác
suất xuyên hầm qua rào thế tạo bởi trường Coulomb của nguyên tử và trường lade để đi ra vùng phổ
liên tục. Còn trong trường hợp trường lade rất mạnh so với trường Coulomb thì đỉnh của rào thế trở
nên thấp hơn so với thế năng của electron, do đó electron có thể vượt rào thế đi vào vùng liên tục, đó
chính là sự ion hóa vượt rào. Để đặc trưng cho sự tương tác giữa lade với nguyên tử, tác giả sẽ trình
bày về một hệ số quan trọng được phát triển bởi Viện sĩ Keldysh, vì vậy hệ số này được đặt theo tên
ông, hệ số Keldysh.

Như vậy khi trường lade tương đối mạnh đối với trường Coulomb của nguyên tử thì electron có
thể thoát ra ngoài miền liên tục theo cơ chế xuyên hầm, và một trong những hiện tượng rất đặc biệt đã
xảy ra đó là sự phát xạ HHG – công cụ chính để thực hiện nghiên cứu trong luận văn. Phần cuối cùng
của chương hai sẽ cung cấp cho người đọc những kiến thức cần thi
ết về cơ chế phát xạ sóng hài bậc
cao. Được phát hiện lần đầu tiên bởi nhà nghiên cứu M.Ferray (Pháp) vào năm 1988, từ đó HHG đã trở
thành một điểm sáng thu hút sự quan tâm để tìm kiếm một lí thuyết phù hợp cho việc giải thích các đặc
tính của nó. Ban đầu, HHG được nghiên cứu là một trong những cơ chế để tạo ra xung ánh sáng siêu
ngắn cấp độ atto giây. Sau đó, trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã nhận thấy rằng khi bắn
lade cường độ mạnh vào phân tử thì cường độ HHG phát ra sẽ phụ thuộc vào góc định phương phân tử
đó [14]. Mặt khác, HHG phát ra ngay tại thời điểm electron tái kết hợp với ion mẹ, sau khi nó được
xuyên hầm ra vùng liên tục của trường lade, chịu tác dụng của trường lade và chuyển động ngược trở
lại. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng HHG thu được mang thông tin cấu trúc phân tử.
Từ đó HHG được xem là m
ột công cụ trong việc quan sát cấu trúc và quá trình biến đổi của các phân
tử, cụ thể trong luận văn là cấu trúc và quá trình biến đổi của phân tử adenine. Trong phần này, tác giả
sẽ nhấn mạnh trình bày về mô hình tính toán ba bước bán cổ điển được xây dựng bởi Lewenstein (do
đó mô hình còn được gọi là mô hình Lewenstein) [10]. Cho đến nay, có thể nói rằng đây chính là một
mô hình “đẹp” về giải thích cơ chế cũng như những đặc tính của hiện tượng phát xạ sóng hài bậc cao.
 Chương 3. Mô hình tính toán
Đề tài không tiến hành những thí nghiệm cụ thể mà dựa vào những chương trình tính toán để
tìm được số liệu HHG phát ra. Vì vậy, trong chương 3, tác giả muốn giới thiệu đến người đọc đôi nét
khái niệm về một mô hình tính toán, và source code thiết lập trên ngôn ngữ Fortran được sử dụng trong
luận văn. Mục đích chính của chương 3 là cung cấp cho người đọc cái nhìn tổng quan về các chươ
ng
trình được sử dụng trong luận văn, do đó nội dung chương 3 được trình bày ngắn gọn, đơn giản. Nếu
người đọc muốn tìm hiểu thêm về các chương trình này có thể tham khảo tài liệu [5],[16].
 Chương 4. Kết quả và đánh giá kết quả nghiên cứu
Phần này gồm 4 mục, tác giả trình bày về các kết quả đạt được và đánh giá đối với từng nội
dung.
 Mô phỏng c
ấu trúc và orbital ngoài cùng (HOMO) của phân tử adenine: Sử dụng Gaussian
mô phỏng hai đồng phân và cấu trúc chuyển tiếp của phân tử adenine. Với mô hình tính toán
được thiết lập bởi phương pháp phiếm hàm mật độ DFT hiệu chỉnh Gradient B3LYP và hệ hàm
cơ sở 6-31G+(d,p), tác giả đã mô phỏng cấu trúc tối ưu của phân tử sau đó so sánh với số liệu
thực nghiệm. Có khá nhiều công trình nghiên cứu cả lí thuyết lẫn thực nghiệm đưa ra k
ết quả
về cấu trúc phân tử các base của ADN, với việc sử các số liệu này để so sánh, tác giả nhận thấy
kết quả đạt được bằng tính toán có độ tin cậy cao (sai số <2%), do đó có thể sử dụng số liệu đã

có cũng như mô hình tính toán đã thiết lập cho các phép tính toán tiếp theo. Sau đó cũng với mô
hình tính toán này, tác giả đã mô phỏng thành công HOMO của adenine.
 Mô phỏng quá trình tautomerism của phân tử adenine: tác giả sẽ mô phỏng quá trình đồng
phân hóa của adenine chuyển từ trạng thái imino sang amino. Để thực hiện được mục tiêu này,
tác giả cần tính toán mặt thế năng của phân tử adenine cũng như phải mô phỏng được đường
phản ứng hóa học trong quá trình chuyể
n đồng phân này. Tác giả cũng tính được năng lượng
tương quan của quá trình tautomerism của adenine, và thấy rằng kết quả này phù hợp với kết
quả trong công trình [17].
 Sử dụng dữ liệu HHG thu được để phân biệt ba trạng thái của base adenine trong quá trình
tautomerism: tác giả sử dụng source code viết bằng ngôn ngữ Fortran dựa trên mô hình ba bước
Lewenstein để tính các số liệu HHG phát xạ ra khi hai tautomer và trạng thái chuyển tiếp của
adenine tương tác với lade xung cự
c ngắn. Tiến hành phân tích số liệu HHG phụ thuộc góc định
phương để nhận xét về sự khác biệt giữa ba trạng thái của phân tử.
 Theo dõi quá trình tautomerism của phân tử adenine: tác giả thực hiện tính toán cường độ
HHG phát ra khi chiếu lade vào phân tử adenine khi thực hiện quá trình tautomerism. Khảo sát
sự phụ thuộc của cường độ HHG vào góc định phương và góc cấu trúc để nhận xét kết quả theo
dõi quá trình tautomerism được hay không.
Kết luận sẽ
là phần cuối của luận văn. Trong phần này, tác giả sẽ tóm tắt lại các kết quả đã đạt
được, và đề xuất hướng phát triển cho đề tài vì hiện nay bài toán HHG về thu nhận thông tin cấu trúc
động của phân tử và các quá trình đồng phân hóa đang thu hút được sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu
trên thế giới.

Chương 1. Cơ sở lý thuyết về ADN
1.1 Thành phần và cấu trúc của ADN
Axit Deoxyribonucleic (ADN) – một trong hai loại của axit nucleic được nhà khoa học
F.Miescher phát hiện năm 1869 – là cơ sở vật chất di truyền ở cấp độ phân tử.
1.1.1 Thành phần
ADN là đại phân tử, được tạo thành bởi hai chuỗi xoắn kép liên kết với nhau bởi liên kết hydro,
mỗi sợi đơn là một chuỗi polynucleotide gồm nhiều các deoxyribonucleotide nối với nhau bằng liên
kết photphat. Mỗi nucleotide gồm một nucleoside liên kết với gốc photphat.
Nucleoside là c
ấu trúc chỉ gồm bazơ nitơ với đường pentose. Các bazơ nitơ gắn với đường
pentose bằng liên kết cộng hóa trị ở vị trí C-1' của đường với nitơ ở vị trí số 9 của purine hoặc ở vị trí
nitơ số 1 của pyrimidine.
Nucleotide là sản phẩm gắn phosphate của nucleoside. Liên kết giữa pentose và acid phosphoric
là liên kết este do loại một phân tử nước giữa OH của acid và H của alcol (ở vị trí 5’ của pentose). Đối
với phân tử ADN thì nucleotide thuộc loại deoxyribo nên được gọi là deoxyribonucleotide. Cấu tạo của
một đơn phân nucleotide được thể hiện như hình 1.1.

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của Nucleoside và Nucleotide.
Chuỗi polynucleotide là một dãy các nucleotide nằm liền kề nối với nhau thành một mạch dài,
qua liên kết phosphodieste giữa nhóm hydroxyl ở đầu C-5' của đường pentose của nucleotide này với
nhóm phosphate tại đầu C-3' của nucleotide nằm vị trí kế tiếp. Mỗi mạch polynucleotide mang tính
phân cực: một đầu C-5' mang nhóm phosphate (hoặc đôi khi là hydroxyl) còn đầu kia C-3' luôn mang
nhóm hydroxyl.

Như vậy thành phần cơ bản của ADN chính là các nucleotide. Mỗi nucleotide gồm 3 thành phần
như sau:
 Base (bazơ nitơ): Là các dẫn xuất hoặc của pyrimidine, gồm cytosine (C), thymine (T) và uracil
(U) – không có ở ADN; hoặc của purine, gồm adenine (A) và guanine (G).
 Pentose: Có hai loại pentose tham gia vào cấu tạo của nucleotide là ribose (xuất hiện trong ARN)
và deoxyribose (xuất hiện trong ADN). Các nguyên tử carbon của pentose được quy ước đánh số
có dấu phẩy để tránh nhầm lẫn với các số trong base.
 Axit Phosphoric: Là một tri axit, hai trong số 3 chức axit được este hóa trong phân tử ADN và
ARN.
Thành phần cấu tạo của ADN được thể hiện rõ ràng qua hình vẽ 1.2:

Hình 1.2: Thành phần cấu tạo của ADN.



Hình 1.3: Các base của ADN.

Mỗi loại bazơ nitơ có hai tautomer (đồng phân hỗ biến): một dạng phổ biến và một dạng hiếm
gặp. Cụ thể, đối với A và C thì dạng phổ biến là amino và dạng hiếm gặp là imino; còn đối với G và T
dạng phổ biến là keto, dạng hiếm gặp là enol.


Hình 1.4: Các base và các tautomer tương ứng.
1.1.2 Cấu trúc
Năm 1953, James Waston (nhà Sinh vật học người Mỹ) và Francis Crick (nhà Vật lý người
Anh) đã công bố mô hình cấu trúc phân tử axit nucleic. Đây cũng chính là mô hình cấu trúc ADN ở
trạng thái hoạt động phổ biến nhất.

Hình 1.5: Cấu trúc không gian của ADN.
Mỗi phân tử ADN sợi kép gồm hai mạch đơn polynucleotide ngược chiều nhau, bazơ purine của
sợi này nằm đối diện với bazơ pyrimidine của sợi kia theo quy luật bổ sung nghiêm ngặt: A liên kết với
T bằng hai liên kết hydro, G liên kết với C bằng ba liên kết hydro. Nguyên tắc liên kết này còn gọi là
nguyên tắc bổ sung hay nguyên tắc Charaff (do Erwin Charaff phát hiện đầu tiên năm 1950).