Sinh học phân tử

THS NGUYEÃN KHAÙNH LINH
BAØI GIAÛNG
CHÖÔNG 1
A. Acid deoxyribonucleic
I. Cấu trúc DNA
1. Cấu tạo và cấu trúc DNA
a. Cấu tạo
- Mỗi nucleotide gồm 1 base nitơ ( purin A,G hay pirimidin T,
&ĨØƯÚQJGHR[\ULERVHNKRÄQJFRÛQKRÛP2+ƯÝt-carbon
như đường ribose) + gốc phosphat
- 4 nucleotide: dATP (deoxyadenosine-triphosphat), dGTP
(deoxyguanosine-triphosphat), dCTP (deoxycytidine-
triphosphat), dTTP (deoxythymidine-triphosphat)
-&RÛKØÖÛQJtx t
- Phaân bieät nucleoside
- Caùc base nitô 2 hai maïch lieân keát hydro (A=T, G=C)
b. Cấu trúc xoắn kép
- Một vòng xoắn kép dài = 3.4nm, khoảng 10.4 bp
thay đổi
- Đường kính vòng xoắn=2nm (2 pirimidin: lớn, 2 purin:
mất ổn đònh chuỗi xoắn kép)
- Khoảng cách giữa 2 cặp base liên tiếp= 0.34nm
 1953, James Watson và
Francis Crick đã đưa ra mô
hình xoắn kép của DNA
 Vì mỗi cặp base được đònh vò
ở 1 góc trên trục xoắn helix
nên nhìn tổng thể mô hình
DNA như một cầu thang
xoắn ốc

 Dọc theo phân tử DNA, có 2
rãnh. Rãnh lớn rộng và sâu,
rãnh nhỏ nông và cạn (là nơi
protein sẽ tương tác với các
base)
 Các loại liên kết không hóa trò góp phần tạo tính ổn đònh
của chuỗi xoắn kép DNA:
 Tương tác kỵ nước
 Liên kết hydro
 Liên kết Van der waal
 Tương tác tónh điện: bề mặt bên ngoài của DNA ( do
khung đường x phosphat) có nhóm phosphat tích điện
DÄP/ØĐFòҭy giữa các nhóm phosphat kế cận sẽ được hạn
chế nhờ pt hoá trò 2 như Mg
2+
và histon, giúp ổn đònh
DNA
2.Cấu trúc siêu xoắn
 Xoắn âm: xoắn phải, DNA xoắn lên chính nó
 Xoắn dương: xoắn trái, thường gặp khi DNA xoắn lấy
protein
 Kiểm soát siêu xoắn: enzyme topoisomerase ( I, II)
 Đối với mạch DNA vòng: khi sao chép, enzyme
topoisomerase
(Enzyme gyrase ở E.coli) sẽ cắt mạch
II. Nhiễm sắc thể và nhiễm sắc chất

1.Prokaryote
 Ví dụ ở E.coli: DNA kép tạo cấu trúc mạch vòng, 4.6Mb
(10
6
base), 4300 gen, 9 triệu nucleotide
 NST mạch vòng vi khuẩn được nén chặt tạo cấu trúc có kích
thước 1Pmx2Pm
 NST E.coli ở dạng siêu xoắn, gắn kết với protein lõi, nằm tự
do trong tế bào chất, gọi chung là nucleoid
 Độ nén: do HU (40 vò trí gắn), các polyamine ( polycationic
pt như spermidine, spermine)
2. Eukaryote
* Protein histon chia thành 5 lớp: H1,
H2A, H2B, H3, H4
* DNA đơn mạch thẳng, lk protein
histon, protein phi histon, RNA và
polyamine
* Nucleosome: 2 bản sao của H2A, H2B,
H3, H4, 140bp, DNA linker ( 60bp), 1 pt H1
 Các nucleosome quấn thành đoạn
đường kính 30nm( 30nm solenoid),
200nm
 Đoạn này bao gồm nhiều loop (đoạn
30nm) quấn quanh 1 phức protein lõi
nuclear scaffold
 Mỗi NST đều có centromer (vùng giàu AT, lk protein
không histon để tạo thành kinetochore nối với thoi vô sắc)
và telomere ( giàu CCCA, cản việc mất thông tin di truyền

trong quá trình sao chép)
 Khi không phân chia tế bào, NST ở dạng nới lỏng
chromatin. Ở dạng lỏng, quan sát vi ảnh điện tử thấy có
những chấm nucleosome
 Phân biệt:
* Heterochromatin: không được phiên mã.
* Euchromatin: sẽ nén chặt ở metaphase, chứa phần
lớn thông tin di truyền
 Ở Eukaryote, ti thể và lục lạp ?
II. Cấu trúc gen
1. Prokaryote
 Bộ gen được nén, liên tục, ít đoạn không giải mã, mạch
vòng
 Quá trình điều hòa các gen được thực hiện nhờ có cấu trúc
operon ( gồm các gen liên kết với nhau, được điều hòa
chung như 1 đơn vò)
 Prokaryote thường có thêm đoạn DNA nhỏ, plasmid, thường
ở dạng vòng, có ở vi khuẩn và một số eukaryote
2. Eukaryote
 Khác biệt: về kích thước gen, khả năng giải mã ít (không
quá 1.5% ở người giải mã protein; không có trình tự khởi
sự phiên mã)
 Bộ gen mạch thẳng
 Phức tạp, gen gồm intron ( tách ra khỏi hnRNA để tạo
thành mRNA trưởng thành), exon ( đoạn phiên mã, ra
nhân, dòch mã)
 nghóa: vai trò tiến hóa, liên quan đến các domain ở
protein
 Ở người: 1.5% genome là exon, 23.5% genome là intron,
tRNA gen, rRNA gen. Mỗi bộ 23 NST nhận từ cha hay

mẹ chứa khoảng 6.10
9
nucleotide hay 3.10
9
bp
 Các loại trình tự DNA:
 Họ gen: các gen trong cùng 1 họ thường giải mã cho các protein có
cùng chức năng chuyên biệt nhưng vào các thời điểm khác nhau
trong quá trình sống, các protein đó đgl isoform, được phân biệt bằng
cách thêm kí hiệu Latinh ở sau tên protein như globin D, globin E
 Satelitte DNA:Còn khoảng 45% genome ở Eukaryote chưa được
hiểu rõ, có các trình tự DNA như nhau được lập đi lập lại hơn 1triệu
lần trên toàn bộ genome, thường vài trăm cặp base, tập trung ở
centromere
 Minisatelitte ( 25 cặp base) thường ở vùng telomere; microsatellite (
<4bp): được dùng làm dấu hiệu chẩn đoán bệnh di truyền vì chúng
thay đổi tuỳ loài sinh vật
 Tandem DNA: là các đoạn DNA (phiên mã ra RNA) có trình tự như
nhau, lập đi lập lại trên cùng một NST, gồm rRNA gen (250bản/tb),
tRNA(50 bản/tb), protein histon
 Transposon: là những đoạn DNA có thể tách ra và chèn vào bất kỳ
vò trí nào trên toàn bộ genome
Retrotransposon: qua baỷn sao phieõn maừ trung gian
RNA
Alu sequence ụỷ ngửụứi: 280bp, 500.000 copies
B. Acid ribonucleic
I. Cấu tạo
 Khác DNA: đường ribose, các base : A, U, G, C
 Mạch đơn, polymere, có hướng, tự tạo cấu trúc bậc 2
 t-OH của ribose có thể tạo liên kết hydro với phân tử kế

cận