Các đại phân tử sinh học

Chương 2
CÁC ĐẠI PHÂN
TỬ SINH HỌC


Đặc điểm của các đại phân tử:
Hình thành từ những phân tử nhỏ cùng loại (monomer),
liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị
Có khối lượng phân tử lớn, phổ biến, có mặt trong mọi tế
bào và cơ thể sống, đóng vai trị quan trọng trong mọi hoạt
động sống của cơ thể.
Mỗi phân tử có một chức năng nhất định và sự tương tác
với nhau
Thường xuyên biến đổi, tổng hợp lại mới từ những tiểu
phân tử, phân giải thành các tiểu phân tử, vận chuyển đến
cơ quan khác, rồi có thể lại được tổng hợp mới lại.
Tồn tại hơn 200 loại đại phân tử, các đại phân tử chính:
axit nucleic, Protein, Lipit, polysacarit


Các đại phân tử sinh học
Axit Nucleic
Protein
Lipit
Polysaccarit


1. NUCLEIC ACID
1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền:
a.

Thí nghiệm của Griffith: TN phát hiện hiện tượng biến nạp
của phế cầu khuẩn Streptococcus pneumoniae gây bệnh viêm
phổi ở người và làm cho chuột chết do Frederick Griffith, người
Anh, tiến hành vào năm 1928.

Phế cầu khuẩn có 2 dạng:
•

•

Dạng S (khuẩn lạc nhẵn): có vỏ bao tế bào bằng
polysaccharit -> cản trở bạch cầu phá vỡ tế bào vi
khuẩn -> chuột chết
Dạng R (khuẩn lạc ráp): khơng có vỏ bao, bị bạch
cầu tiêu diệt -> không gây bệnh.


1. NUCLEIC ACID
1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền:
a.
Thí nghiệm của Griffith:

Tiến hành TN
Tiêm vi khuẩn S sống gây bệnh cho chuột thì chuột
chết.
Tiêm vi khuẩn R sống khơng gây bệnh cho thì chuột
sống.
Tiêm vi khuẩn S bị đun chết cho chuột thì chuột sống
Tiêm hỗn hợp vi khuẩn S bị đun chết với R sống cho
chuột thì chuột chết. Trong xác chuột chết tìm thấy có

cả vi khuẩn S và R.
-> một nhân tố nào đó của chủng S đã truyền sang chủng R
và nhờ protein cịn sống của R hoạt hố tạo ra thể vi
khuẩn S và gây bệnh làm chuột chết.


1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền
a. Thí nghiệm của Griffith:
Năm 1944, Oswald Avery và 2 đồng nghiệp khác là
Colin MacLeod và Maclyn McCarty đã xác định tác
nhân gây biến nạp chính là DNA
Sau khi xử lí vi khuẩn S sống bằng protease- enzyme
phân huỷ protein, hoặc bằng RNase-enzyme phân huỷ
RNA -> khả năng biến nạp vẫn cịn.
Xử lí bằng DNase - enzyme phân huỷ DNA -> hoạt
tính biến nạp khơng cịn -> chứng tỏ DNA chính là
nhân tố gây biến nạp.


Thí nghiệm của Griffith (1928)


1.1. Bằng chừng về ADN là vật chất di truyền

b. Thí nghiệm của Hershey và Chase (1953)
Thí nghiệm nghiên cứu sự xâm nhiễm của DNA thực khuẩn
thể (bacteriophage) vào tế bào vi khuẩn thông qua phương
pháp đánh dấu đồng vị phóng xạ S35 và P32 của Alfred
Hershey và Martha Chase tiến hành vào năm 1952 chứng
minh khi thực khuẩn thể xâm nhập vào tế bào vi khuẩn thì

chỉ có DNA được đưa vào trong tế bào vi khuẩn còn protein
của thực khuẩn thể vẫn nằm bên ngoài tế bào vi khuẩn.
Ngày nay người ta đã khẳng định ở đâu có DNA (một ít
trường hợp là RNA) thì ở đó chứa gen mang thơng tin di
truyền qui định và có thể tạo thành tính trạng.


Thí nghiệm của Hershey và Chase (1953)
Cấu trúc và chu trình sống của phage T2


1. AXIT NUCLEIC
1.1. Cấu trúc axit Nucleic:
Axit Nucleic là vật chất mang
thơng tin di truyền, có cấu tạo là
một polymer với monomer là
các nucleotit. Axit Nucleic gồm
hai loại là ARN và ADN.
Nucleotit:Là cấu trúc cơ bản
của axit Nucleic. Một Nucleotit
gồm 3 thành phần:
• Nhóm photphat
• Đường pentơ (5C)
• Bazơ nitơ.


1. AXIT NUCLEIC
Bazơ nitơ gồm hai nhóm:
• Nhóm Purin: gồm Adenine
(A), Guanine (G)

• Nhóm
Pyrimidin:
gồm
Thymine (T), Cytosine (C) và
Uracil (U)
Các Nucleotit khác nhau chỉ khác
nhau ở nhóm bazơ nitơ, do đó có 5
loại Nucleotit sẽ mang tên của 5
loại bazơ nitơ
Trong phân tử axit Nucleic, các
Nucleotit nằm kề nhau liên kết với
nhau bằng liên kết photphodiester
tạo thành chuỗi dài. Trình tự chính
xác của các bazơ trong ADN và
ARN đặc trưng cho thông tin di
truyền của tế bào và cơ thể.


Bazơ nitơ:


1. AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)


Cấu trúc:
Ptử ADN là một chuỗi xoắn kép,
gồm hai sợi đơn. Mỗi sợi đơn là
một chuỗi nucleotit. Có 4 loại
Nucleotit: A, T, G, C.

Hai sợi đơn lk với nhau bằng
liên kết hydro theo nguyên tắc
bổ sung: A – T =2 lk H2, G - C =
3 lk H2.
Mỗi sợi đơn có một trình tự định
hướng: một đầu 5’ mang nhóm
photphat tự do, một đầu 3’
mang nhóm OH tự do (quy ước
là 5’ ->3’).
Hai sợi đơnhướng đối song
song và ngược chiều nhau. Mỗi
mạch đơn (ssDNA) mang trình
tự các bazơ khác nhau-> mang
thơng tin di truyền khác nhau


Chuỗi xoắn kép DNA



1.


AXIT NUCLEIC

1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)

Đặc tính của DNA
Biến tính: là khả năng sợi kép DNA trong điều kiện nhiệt độ cao gần điểm sôi hoặc
pH < 3 hay trên 10 có thể sẽ tách rời thành 2 sợi đơn

Hồi tính: Sau khi DNA bị biến tính, nếu điều kiện trên quay lại trạng thái ban đầu
một cách từ từ thì 2 sợi đơn này lại có thể ghép bổ sung thành sợi kép ban đầu (hồi
tính)
Ứng dụng:lai DNA và PCR.


1. AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)


Cấu trúc ADN của sinh vật Eucaryota:
Dạng mạch thẳng (Prokaryota: mạch vòng)
ADN kết hợp chặt chẽ với Pr histone.
Nén chặt trong nhân ở nhiếu mức độ: nucleosome -> NST
ADN gồm những trình tự mã hóa (exon) xen kẽ với những TT ko
mã hóa (intron). Tùy mức độ hiện diện trong nhân -. Chia 3 loại
• Các TT lặp lại nhiều lần: chiếm 10-15% genome. Là những TT
AND ngắn (10-200kb), ko mã hóa, tập trung ở những vùng
chuyên biệt/NST (tâm động, đầu mút NST)
• Các TT lặp lại TB: 25-40%, là những đoạn AND có kt lớn hơn
(100-1000kb). Khơng mã hóa hoặc mã hóa cho rARN, tARN,
5SARN
• Các TT duy nhất: là các gen mã hóa cho các Protein, có TT đặc
trưng cho từng gen


AXIT NUCLEIC
1.2. ADN (Axit Deoxyribonucleic)


Vai trò của ADN:
ADN là nơi lưu trư các thông tin di truyền, tham
gia vào cấu trúc nhiễm sắc thể.
Có khả năng truyền đạt thơng tin di truyền cho thế
hệ sau thông qua sự sao chép (tái bản) và phân ly
trong phân bào.
Có khả năng phiên mã tạo ra các phân tử ARN, từ
đó dịch mã để tạo nên các Protein đặc thù và tạo
nên tính đa dạng của sinh vật.


Cấu trúc NST:


1.3. ARN (Axit Ribonucleic)



Phân tử ARN có cấu trúc
tương tự như ADN, nhưng
khác biệt với ADN ở 3 điểm
 Phân tử ARN là một
chuỗi đơn
 Đường pentose của phân
tử ARN là đường ribose
 Thymin được thay bằng
uracil trong phân tử
ARN.
Các loại ARN: mARN,
tARN, rARN

1.3.1. ARN thông tin (mARN)
Chiếm 2 – 5%/tổng lượng ARN trong TB
Là bản sao TT của gen. Có vai trị trung tâm chuyển TTDT
mã hóa trên phân tử ADN đến bộ máy giải mã để tổng hợp
Pr tương ứng.
Kích thước sợi mARN thường dài, từ 900 – 1200 Nucleotit
Thời gian tồn tại trong tế bào rất ngắn


1.3.1. ARN thông tin (mARN)
SV nhân sơ: mARN là
bản sao nguyên vẹn của
gen, sau phiên mã được
sd ngay làm khuôn để
dịch mã tổng hợp Pr.
SV nhân chuẩn: mARN
sau phiên mã từ gen
trong nhân phải trải qua
1 q trình hồn thiện
trước khi ra tế bào chất
tham gia vào dịch mã:
gắn mũ m7G vào đầu 5’,
đuôi poly A vào đầu 3’
và ghép nối các đoạn mã
hóa với nhau

1.3.2. ARN vận chuyển (tARN)
Chiếm 10-15%/tổng ARN trong
TB
Là 1 mạch polynucleotit ngắn,
khoảng 75-95 Nucleotit
Cấu trúc dạng lá trẽ 3-4 nhánh
(do sợi đơn tự cuộn xoắn)
Một nhánh tiếp nhận aa: đầu
tận cùng là CCA. Enzym
Aminoacyl-tARN
synthetaza
xúc tác gắn chính xác từng
loại aa vào ptử tARn tương
ứng.