Bài giảng Di truyền y học: Chương 1 - Phạm Thị Phương

DI TRUYỀN Y HỌC
Mã học phần: KC211043

Giáo viên: Phạm Thị Phương
Bộ môn: Sinh học
Khoa: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
1


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ TẾ BÀO VÀ PHÂN TỬ
CỦA SỰ DI TRUYỀN
NỘI DUNG HỌC TẬP:
1. DNA và tổ chức nhiễm
sắc thể

4. Các quá trình biểu hiện
gene: Phiên mã, dịch mã

2. Các dạng trình tự DNA

5. Điều hịa biểu hiện gene

3. Sao chép DNA

6. Các dạng đột biến và sự
tạo thành đột biến
2


1. DNA và tổ chức NST
1.1. Cấu trúc DNA

- Thành phần cấu trúc:

(1)
Nhóm
phosphate

(2)
Đường 5
carbon hay
pentose

(a) Ở RNA:
Ribose

(b) Ở DNA:
2-Deoxyribose

Khơng có
nhóm hydroxyl

Nucleic acid được tạo thành từ các
đơn vị lặp lại - các nucleotide. Mỗi
nucleotide gồm ba thành phần:
Nhóm phosphate, đường 5 carbon,

(3)
Base nitơ
(cyclic,
nitrogencontaining
base)

(a) Chỉ có ở RNA

Uracil

(b) Có ở cả RNA và
DNA

Cytosine

(c) Chỉ có ở DNA

Thymine

Pyrimidines

và base nito
Adenine

3
Guanine
Purines


1. DNA và tổ chức NST
1.1. Cấu trúc DNA
Cấu trúc của bốn loại
deoxyribonucleotide
phổ biến ở DNA

………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
4
………………………………………


5

Mơ hình cấu trúc sợi đơi của DNA

Cấu trúc của một chuỗi polynucleotide


Các liên kết hóa học quan trọng trong cấu trúc DNA
(a) Liên kết cộng hóa trị
Các liên kết hóa học mạnh mẽ được hình thành bởi
sự chia sẻ các electron giữa các nguyên tử
(1) Trong các base và đường

Các electron được chia sẻ
(2) Trong các liên kết phosphodiester

(c) “Liên kết” kỵ nước
Sự liên kết của các nhóm khơng phân cực với nhau

khi có mặt dung dịch nước do tính khơng hòa tan
trong nước của chúng
Các phân tử nước rất phân cực
( 𝛿 − O và 𝛿 + H). Các hợp chất
phân cực tương tự nhau thường
rất tan trong nước (ưa nước).
Các phân tử khơng phân cực
(các nhóm khơng tích điện) rất
không tan trong nước (kỵ nước)
Các cặp base chụm lại tạo ra một lõi kỵ nước

(b) Liên kết hydro
Một loại liên kết yếu giữa nguyên tử âm điện với một
nguyên tử hydro (dương điện)
Lõi kỵ nước

6


Sơ đồ của chuỗi xoắn kép DNA và liên kết hydro giữa thymine (T) và adenine
(A) và giữa cytosine (C) và guanine (G).
Tính phân cực đối chiều của hai sợi

Liên kết hydro giữa
các cặp base A-T và G-C

7


1. DNA và tổ chức NST

1.2. Tổ chức NST
………………………

Cấu trúc hiển vi của nhiễm sắc thể

………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………...

8


1. DNA và tổ chức NST
1.2. Tổ chức NST

Phân loại NST

……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………

……………………………
……………………………
……………………………
……………………….........
.........................................
.........................................
9

.........................................


1. DNA và tổ chức NST
1.2. Tổ chức NST
Các tế bào sinh vật nhân chuẩn lưỡng bội có hai bộ nhiễm sắc thể

10


1. DNA và tổ chức NST
1.2. Tổ chức NST
………………………………
………………………………
………………………………
………………………………
………………………………

………………………………
………………………………
………………………………

…..........................................
.............................................
.............................................

Mỗi nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn
11
............................................. gồm có một tâm động và các telomere


Tổ chức phân tử của NST

12


Các mức độ xoắn của chromatin
DNA xoắn kép

Ở cấp độ đơn giản nhất,
chromatin là cấu trúc xoắn kép
sợi đôi của DNA

DNA cùng với các
histone tạo thành
các nucleosome

Một chromatosome gồm
một nucleosome và H1
histone

Mỗi nucleosome gồm 8 protein

histone được DNA quân quanh
khoảng 1,75 vịng

Histone H1
Lõi nucleosome của
tám phân tử histone
…sợi này hình thành các vịng
có chiều dài khoảng 300 nm

Sợi rộng 250 nm

Chromatosome

Sợi 300 nm bị nén lại và gập
cuộn tạo thành sợi có chiều
rộng 250 nm

Các nucleosome cuộn gập
lại tạo thành sợi 30 nm…

Sự cuộn chặt của sợi 250nm
tạo ra chromatid của nhiễm
sắc thể

13


1. DNA và tổ chức NST
1.2. Tổ chức NST
……………………………

……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
………………………........
.........................................
.........................................

Các mức độ xoắn của chromatin:
.........................................
Euchromatin (đồng nhiễm sắc chất)14 và
......................................... Heterochromatin (dị nhiễm sắc chất


2. Các dạng trình tự DNA
2.1. Trình tự DNA trong nhân
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
………………………........
.........................................
.........................................
.........................................
.........................................

15


2. Các dạng trình tự DNA
2.2. Trình tự DNA ty thể
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
……………………………...............
.......................................................
.......................................................
.......................................................
.......................................................
.......................................................
.......................................................

Bộ gene ty thể ở người.
H – sợi nặng; L – sợi nhẹ

16


3. Sao chép DNA
3.1. Đặc điểm chung
Chiều
mở
rộng

chuỗi

- Nguyên lý sao chép tương tự
nhau ở các nhóm sinh vật:
…………………………………
…………………………………
…………………………………
…………………………………
…………………………………
…………………………………
…………………………………
…………………………………
…………………………………
- Cơ chế hoạt động của DNA
polymerases: mở rộng đoạn
17
primer theo chiều 5’ → 3’.


3. Sao chép DNA
3.1. Đặc điểm chung

Khuôn

Khuôn và primer cần cho hoạt động của
DNA polymerase – enzyme chính chịu
trách nhiệm cho quá trình sao chép DNA

Primer

18


Việc đọc sai được loại bỏ bởi hoạt tính exonuclease 3’ → 5’ của DNA
polymerase trong quá trình sao chép

Kết
cặp
sai

Hoạt tính
exonuclease
3’ → 5’ của
polymerase

Hoạt tính
polymerase
5’ → 3’

19


Các loại DNA polymerase tham gia
quá trình sao chép DNA ở Eukaryote

20


3. Sao chép DNA
3.2. Các mơ hình sao chép DNA

Sao chép DNA vòng ở sinh vật nhân sơ

Cuối cùng hai phân tử DNA
dạng vòng được tạo ra
Chạc sao chép

Điểm khởi đầu
sao chép

DNA sợi kép tháo xoắn
tại điểm khởi đầu sao
chép…

DNA mới được
tổng hợp
Bóng sao chép

…tạo ra các sợi đơn cần cho sự
tổng hợp DNA mới. Bóng sao
chép hình thành, thường có một
chạc ba sao chép tại mỗi đầu

Các chạc sao chép
quanh vòng tròn
Kết quả: Sản phẩm của sự sao chép kiểu theta là hai
phân tử DNA vòng


Mỗi NST chứa nhiều điểm
Ori (Origin)

3. Sao chép DNA
3.2. Các mơ hình sao chép DNA

Tại mỗi Ori, DNA tháo xoắn, tạo
ra một bóng một sao chép

Ở eukaryote, phân tử DNA khá lớn và
có nhiều con mắt sao chép. Sự sao chép
diễn ra theo hai hướng

Sự tổng hợp DNA diễn ra trên cả hai
sợi của mỗi bóng khi các chạc ba sao
chép tiếp tục mở rộng

…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………

…………………………..................................

Thậm chí, các chạc của các
bóng gần kề còn chạm nhau và
các đoạn DNA được nhập lại,…

......................................................................
......................................................................
......................................................................
......................................................................

…tạo ra hai phân tử DNA
thẳng giống nhau
DNA mới
được tổng hợp

22

......................................................................


3. Sao chép DNA
3.3. Sao chép DNA ở E.coli
Một số enzyme tham gia vào quá trình sao chép DNA ở E.coli


3. Sao chép DNA
3.3. Sao chép DNA ở E.coli

Sao chép mạch sớm

Leading strand: Sợi dẫn
đầu, sợi sớm
Lagging strand: Sợi
muộn
Parental DNA: DNA bố
mẹ, DNA gốc
Primer: Mồi
Origin of replication:
Điểm khởi đầu sao chép,

Sao chép mạch muộn