CƠ CHẾ TÁI BẢN DNA VÀ TỔNG HỢP RNA

CƠ CHẾ TÁI BẢN DNA VÀ TỔNG HỢP RNA
Xin chào cô giáo
và các bạn nghe
bài thuyết trình
của nhóm 1

NHÓM THUYẾT TRÌNH:
* VŨ ĐÌNH ÁNH
*TRẦN TUẤN ANH
*LÊ QUANG HOÀN


CÁC NGUYÊN TẮC VÀ ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA TÁI BẢN DNA
* Tái bản là một đặc tính quan trọng nhất của vật chất di
truyền, nhờ đó mà sự sống được duy trì liên tục , các loài bảo
tồn được tính đặc trưng của mình và con cái thường giống bố
mẹ. Vậy DNA và các bộ gen nói chung được tái nản như thế
nào?
* Sự tái bản AND là cơ sở cho sự tái sinh của nhiễm sắc thể,
đảm bảo cho sự tái tạo trong nhân tế bào con mới hình thành
qua phân bào, toàn bộ thông tin d truyền đặc trưng của tế
bào ban đầu.
*Trong khi khám phá ra mô hình câu trúc DNA, chính
Waston và Crick đã đưa ra dự đoán chính xác rắng sự tái
bản DNA phải diễn ra theo kiểu bán bảo tồn (semi
conservative).
* Phân rử DNA tháo xoắn tạo thành 2 sợi đơn, mỗi sợi đơn
của phân tử DNA mẹ được thực hiện như sợi mẫu để tổng
hợp DNA mới. Các nucleotit trong môi trường đến gắn với
các nucleotit ở 2 bản sợi mẫu theo nguyên tắc bổ xung. Kết
quả là hai phân tử AND con được tổng hợp, mỗi phân tử có 1

sợi
từ mẹ và sợi mới được tổng hợp.


Cơ chế bán bảo tồn đã được Meselson và Stahl chứng minh bằng thực nghiệm
vào năm 1958. Người ta nuôi E.coli trong môi trường có nguồn N15, tế bào sẽ sử
dụng N15 để tổng hợp DNA cho đến khi tất cả DNA của vi khuẩn đều mang đồng
vị nặng N15. Sau đó các tế bào được chuyển sang môi trường có chứa N14.
Cách khoảng thời gian đều đặn tương ứng với mỗi đợt phân bào, người ta lấy
các tế bào đem chiết tách DNA. Bằng phương pháp ly tâm trong gradient tỉ trọng
CsCl, các loại DNA nặng, nhẹ và lai được tách ra, kết quả phân tích phù hợp với
kiểu tái bản bán bảo tồn.


CƠ CHẾ PHÂN TỬ CỦA QUÁ TRÌNH TÁI BẢN DNA
* Tái bản theo kiểu bán bảo toàn và bán gián đoạn
* Các liên kết hydrogen ổn định cấu trúc xoắn và liên kết hai mạch đơn với nhau
phải được phá vỡ để tách rời hai mạch.
* Phải có đoạn mồi (primer), tức là đoạn DNA/RNA ngắn, bắt cặp bổ sung với
mạch khuôn để tạo đầu 3’OH tự do.
* Nguyên liệu tổng hợp DNA là các desoxynucleosid 5’-triphosphate (dNTPs):
dATP, dGTP, dCTP và TTP.
* Mạch khuôn luôn được đọc theo chiều 3’-5’ trong khi mạch mới được tổng hợp
theo chiều 5’-3’. Mỗi nucleotide mới được gắn vào đầu 3’OH của mạch đang kéo dài
bằng liên kết cộng hoá trị. Năng lượng cho sự polymer hoá đến từ việc thủy phân
các dNTPs, loại ra các pyrophosphate.
* Mỗi bước được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác dưới sự điều khiển
của enzyme đặc hiệu.

Trên thực tế, sự tổng hợp cả hai mạch theo cùng hướng vì mạch khuôn
chậm được uốn vòng để quay 180o tại chạc ba tái bản, trở nên cùng hướng
với mạch khuôn tới.


CÁC ENZYME THAM GIA TÁI BẢN DNA








Protein nhận biết và bám vào khởi điển để từ đó hình thành nên phức hợp
mở. ( E.coli : protein dna A)
DNA gyrase: mở cuộn DNA siêu soắn phái trước mỗi chạc tái bản.
Helicase: tháo xoắn DNA sợi kép tại mỗi chạc tạo thành sợi đơn. ( E.coli :
protein dnaA hoặc protein rep)
Protein SSB: bám vào các DNA sợi đơn do helicase tách ra, giữ tạm thời và
không dích trở lại mà nhờ đó mỗ sợi đơn mới có thể làm khuôn cho tái bản.
Primase : tổng hợp RNA mồi (E.coli : protein dna G)
Các DNA polymerase xúc tác chính cho việc tổng hợp DNA mới nhờ có hoạt
tính xúc tác: polymerase 3’-5’, một số còn có hoạt tính đọc sửa.
DNA plymezasevuawf căt bỏ đoạn mồi đi trước nhờ hoạt tính cắt bỏ, vừa kéo
dài đoạn okazaki theo sau lấp chỗ chống.
DNA ligase: hàn liền khe hở giữa các DNA mới bằng cách hình thành các liên
kết
3’ – 5’ phosphodiester.

NHỮNG THÀNH PHẦN THAM GIA TÁI BẢN DNA




DNA làm khuôn mẫu.
Các nucleoside triphhosphate : dATP, dGTP, gTTP,
dCTP.
Cation hóa trị hai.
Các enzim đặc hiệu.


SỰ TÁI BẢN Ở PROKARYOTE

KHỞI ĐẦU

KÉO DÀI

KẾT THÚC


GIAI ĐOẠN KHỞI ĐẦU





Tại phân tử ADN xoắn kép nơi bắt đầu sự tái bản các protein BSS xác
định vị trí khởi đầu sự tái bản và ngăn cản 2 sợi đơn kết hợp lại với

nhau.
DNA helicase gắn với protein SSB xác định vị trí bắt đầu xoắn kép. Sau
đo helicase được giải phóng khỏi phức hợp tiếp tục mở xoắn tạo nên
như một cái dĩa chẽ hai.Tiếp đó halicase gắn tiếp với DNA Primase để
tạo phức hợp Primosome.DNA Primose tổng hợp RNA mồi để giúp cho
DNA- polymerase bắt đầu tổng hợp chuỗi DNA


GIAI ĐOẠN KÉO DÀI

Tại sợi mẫu cho tổng hợp chuỗi liên tục. DNA polymerase cùng với phân
tử protein có tác dụng kẹp giữ cho DNA-pholymerase trượt trên sợi đơn
mẫu, trượt đến đâu thì tổng họp DNA đến đó bằng cách trùng hợp
nucleotit theo chiều 5’-3’. Tại sợi đơn mẫu cho tổng hợp chuỗi gián đoạn
còn gọi là sợi chậm. DNA- pholymerase ú tác việc gắn nucleotit vào RNA
mồi để tổng hợp nên đoạn DNA ( okazaki)


GIAI ĐOẠN KẾT THÚC





Tại sợi tổng hợp gián đoạn : những RNA mồi bị loại bỏ bởi các enzim
Sự loại bỏ RNA để lại những khoảng chống.
Những khoảng chống được hồn thiện bởi các DNA Polymerase và
enzim gắn DNA ligase.
Tại sợi tổng hợp liên tục mã kết thúc sẽ báo hiệu kết thúc tổng hợp sợi
DNA liên tục hay sợi nhanh mới.

Protein

Chức năng

Rep

Tách mạch

Helicase

Tách mạch

SSB protein Primase

n đònh mạch đơn

DNA polymerase III

Tổng hợp mồi (primer) RNA

DNA polymerase I

Nối dài mạch DNA và kiểm soát đang tổng hợp

Ligase

Cắt mồi tổng hợp đoan DNA ngắn ở chỗ hở

DNA topoisomerase I

Hàn kín mạch

DNA topoisomerase II

Cắt hở 1 mạch
Cắt hở 2 mạch


SỰ TÁI BẢN Ở EUKARYOTE



Sự tái bản cũng tương tự như prokaryote và được tiến hành theo:
- hai hướng
- Bổ xung A-T, G-C
- Theo chiều 5’-3’
- Một số đơn tổng hợp theo kiểu liên tục, một số sợi đơn tổng hợp theo kiểu gián đoạn
-Cần những RNA mồi
Tuy nhiên có 1 số điểm khác sau:
- Sự tái bản bắt đầu cùng một lúc ở nhiều điểm
khởi đầu
- Hệ thống các DNA polymerase ở eukaryote phức tạp hơn so với ở prokaryote, bao
gồm:
+ Polymerase α/primase: Có chức năng tổng hợp
mồi cho mạch tới và cho cả những đoạn Okazaki
của mạch chậm. Polymerase này tiếp tục kéo dài
DNA nhưng nhanh chóng bị thay bởi polymerase δ
trên mạch tới và polymerase ε trên mạch chậm.
Polymerase α không có hoạt tính exenuclease.
+ Polymerase β: Có chức năng giống DNA polymerase I ở prokaryote, nghĩa là tổng

hợp đi kèm với sửa sai và hoàn chỉnh mạch mới sau khi mồi RNA được loại bỏ.
+ Polymerase δ và polymerase ε : Có chức năng kéo dài DNA. Trong đó khả năng tổng
hợp đoạn DNA dài nhất thuộc về polymerase δ với sự trợ giúp của PCNA. Cả hai
enzyme này đều có khả năng đọc và sửa sai.
+ Polymerase : Được tìm thấy trong ti thể, chức năng chưa rõ.
Ngoài các polymerase kể trên, hệ thống tái bản ở eukaryote còn có sự tham gia của
nhiều protein chuyên biệt như PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen - kháng nguyên
trong tế bào đang phân chia) có chức năng hoạt hóa các polymerase δ và ε, các nhân tố
tái bản A và C (Replication Factor, RF -A, RF - C) cần cho hoạt động của các
polymerase
α và δ...



-



CƠ CHẾ TỔNG HỢP RNA – PHIÊN MÃ
Phiên mã là qua trình tổng hợp RNA khác nhau từ thông tin di truyền chứa
đựng trong DNA.
Đặc điểm chung của phiên mã ở Eukaryot và prokaryote:
+ Diễn ra dưới tác dụng của enzim RNA polymerase
+Vùng DNA chứa gen được mở xoắn cục bộ và chỉ có 1 sợi có nghĩa dùng làm
mạch khuôn
+ Phản ứng tổng hợp diễn ra theo nguyên tắc bổ xung, kéo dài theo chiều 5’-3’ ,
ngược với chiều của sợi khuôn.
+nguyên liệu: ATP, UTP, GTP, CTP.
+ Sản phẩm của phiên mã là các RAN sợi đơn

-


QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ

MỞ ĐẦU

KÉO DÀI

KẾT THÚC


*) Giai đoạn khởi đầu:
+ sigma nhận diện đoạn nucleotit đặc hiệu để khởi đầu sự phiên mã
+ Trong 2 sợi DNA chỉ có 1 sợi làm khuôn mẫu tham gia tổng hợp RNA
theo nguyên tắc bổ xung. Khi trình tự dạt tới 10nucleotit thì cấu trúc RNA
polymerase thay đổi, chuỗi sigma phón thích để rồi lại gắn vào mọt lõi
enzim khacse khác.
*) Giai đoạn kéo dài:
+ Khi tạo thành phân tử DNA-RNA ở giai đoạn đầu, lõi enzime di chuyển
theo chiều dọc của phân tử DNA, tách 2 sợi kép, các ribonucleiotit tiếp tục
gắn vào sau đoạn RNA đã được mở đầu theo chiều 5’-3’.
+ Đoạn RNA mới được tổng hợp tách khỏi DNA khuôn và sợi DNA đơn lại
ghép lại với nhau
*) Giai đoạn kết thúc:
+Trong một số trường hợp sụ kết thúc của phiên mã với sự có mặt của Rho
và nó gắn vào RNA polymerase giúp enzime nhận biết kết thúc.
+ Trong 1 số trường hợp khác, kết thúc ko có sự tham gia của Rho, chính
phân tử DNA chứa tín hiệu kết thúc.
Một phân tử RNA cấu trúc bậc một được tạo thành, phân tử DNA sợi kép, lõi

enzyme và yếu tố Rho được giải phóng để thục hiện chu kì mới.


QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ


CẢM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ LẮNG NGHE

Hẹn gặp lại
buổi thuyết
trình lần sau