các đại phân tử sinh học và cơ chế sao chép

Các đại phân tử sinh học

Nội
ộ dungg cần đạt
ạ được:
ợ Cấu trúc kiểu mẫu,, một
ộ số chức năngg qquan trọng
ọ g
của protein, nucleic acid (DNA, RNA), lipid và polysaccharide


PROTEIN
Một số khái niệm:
• Amino acid (aa): đơn vị cơ sở (monomer) cấu thành protein. Có 20 loại,
chia
hi làm
là 4 nhóm
hó (có
( ó tính
tí h kiềm,
kiề tính
tí h acid,
id trung
t
tí h kỵ
tính
k nước,
ớ trung
t
tí h
tính

phân cực).
• Peptide là một chuỗi nối tiếp ít hơn 30 aa. Các aa được nối với nhau bởi
các liên kết peptide
• Polypeptide là 1 chuỗi gồm nhiều hơn 30 aa.
• Protein là thuật ngữ dùng để chỉ 1 đơn vị chức năng.


PROTEIN (tiếp)
Protein tham gia hầu hết các quá
trình sinh học
- Enzyme – xúc tác cho các phản
ứng hóa học trong hệ thống sống
- Cấu
ấ trúc
- Vận động (myosin,…)
- Vận chuyển


NUCLEIC ACID
Vật chất mang thông tin di truyền của hệ thống sống, là polymer gồm
các nucleotide nối với nhau bằng lk phosphodiester
ƒ Nucleotide = base + đường + phosphate
ƒ Nucleoside = base + đường
Mạch có định hướng 1 đầu
ầ là 5’phosphate tự do, đầu
ầ còn lại là đầu
ầ
3’hydroxyl tự do (hướng 5’Æ3’)

NUCLEIC ACID (tiếp)

9 Purine:
P i
Ad i
Adenine,
Guanine
9 Pyrimidine: Uracil,
y
cytosine
y
thymine,


LIPID
• Lipid không phải là 1 dạng polymer, được tạo thành bởi các phân tử acid
béo.
• Acid
A id béo
bé = mạch
h hydrocarbon
h d
b (C
(C, N) + nhóm
hó carboxyl.
b
l Các
Cá acii béo
bé
không mang các lk đôi trong cấu trúc phân tử Æacid béo bão hòa. Các acid

béo mang ít nhất 1 lk đôi Æacid béo không bão hòa.


POLYSACCHARIDE
Các đườ
đường
g đơ
đơn liên
ê kết
ết vớ
với nhau
au bằ
bằngg cầu nối
ố gglycosidic
ycos d c


DNA
DI TRUYỀN VÀ BIẾN ĐỔI
1. Sao chép
2. Sửa sai


Học thuyết trung tâm


DNA
Trữ và truyền thông tin di truyền
• Tính ổn định của DNA
* Cơ chế sao chép bán bảo tồn

* Các cơ chế sửa sai DNA
• Tính biến động của DNA
* Đột biến điểm
* Tái tổ
ổ hợp
* Các g
gen nhảy
y


CÁC KIỂU SAO CHÉP


c

Kiểu phổ biến ở vi khuẩn


Kiểu sao chép ở tế bào Eukaryote

Replicon:
p
đơn vịị sao chép
p
DNA ở Eukaryote gồm nhiều replicon
DNA prokaryote là 1 replicon


QUÁ TRÌNH SAO CHÉP

Quá trình sao chép
1. Khởi đầu: trình tự khởi đầu và hiện tượng
khởi đầu
ầ sao chép
2. Kéo dài mạch mới: chĩa ba sao chép và các
thà h phần
thành
hầ tham
th gia
i sao chép
hé
3 Kết thúc
3.


THÀNH PHẦN
THAM GIA SAO CHÉP
1. dNTPs = dATP, dGTP, dTTP, dCTP
2. DNA mạch khuôn
3. Enzymes
y
chịu
ị trách nhiệm
ệ tháo xoắn,, tách
mạch tạo chĩa ba sao chép
4 Enzymes căng mạch
4.
5. Enzyme tạo đoạn mồi khởi đầu
6. DNA polymerases

7. DNA
N ligase
gase


SỰ
Ự TÁCH MẠCH
Ạ
DNA ở tế bào ở dạng xoắn mạnh
Æcần giảm áp lực xoắn trước
khi sao chép,
chép đồng thời giảm
áp lực xoắn tạo ra ở đầu các
chĩa 3 sao chép Æenzyme
t
topoisomerase
i
I vàà II
Tham gia tách mạch DNA đôi
thành đơn là enzyme thuộc
nhóm helicase. Chúng bám lên
1 mạch đơn và tiến về phần
mạch đôi để phá các liên kết H
giữa 2 mạch. Ở E.coli: Gyrase
(D B) là enzyme thuộc
(DnaB)
th ộ
Helicase.

NÚT XOẮN TẠI CHĨA 3 SAO CHÉP
•

Chĩa 3 sao chép
p ((replication
p
fork)) là điểm tháo xoắn,, nơi mà 2 mạch
ạ đơn
nucleotide được phân tách.

•

Nút xoắn tại chĩa 3 sao chép được hình thành khi 2 DNA polymerase sinh
tổng hợp mạch dài và mạch gián đoạn tạo dạng dimer


DNA polymerase

•

Hoạt động tổng hợp mạch theo chiều tổng hợp 5’-3’ (hay chiều trên mạch
khuôn là 3
3’-5
5’))

•

Hoạt động tổng hợp bắt đầu từ 1 đ oạn mồi (primer) bắt cặp sẵn trên
mạch
h khuôn

kh ô (hay
(h nói
ói cách
á h khác
khá là đầu
đầ 3’-OH
3’ OH khơi
kh i mào)
à )

•

Trong quá trình tạo mạch mới, enzyme sẽ gắn lần lượt các nucleotide (nu)
tự do bằng
ằ cách hình thành liên kết
ế phosphodiester giữa đầu
ầ 3’-OH của
nu trước với đầu 5’-PO3 liền kề


DNA
polymerase
(tt)


DNA polymerase III
Các tiểu phần:
p
α: hoạt tính polymerase
ε: hoạt tính sửa sai

θ: Hoạt hóa exonuclease
τ: dimer hóa
β: clamp (kẹp)
γ: gắn
ắ B lên
lê mạch
h DNA


Primase và DNA ligase
DNA primase
•

Primase liên kết
ế với helicase tạo thành phức hợp primosome.

•

Giúp tổng hợp đoạn mồi .

Ligase
•

Là enzyme nối liền 2 đoạn nucleic acid trong một quá trình tiêu hao
năng lượng : nối liền 2 phân tử DNA hoặc các đoạn okazaki bằng liên
kết phosphodiester


Kết thúc sao chép
Điểm kết thúc sao chép (Ter) Ætín

hiệu dừng quá trình sao chép
Ở DNA vòng (vk): có 2 nhóm trình
tự kết
kế thúc
hú nằm
ằ ở khoảng
kh ả 180o
180 so
với ori. Mỗi nhóm Ter gồm vài trình
tự Æhãm và kết
ế thúc sao chép ứng
với 2 chỉa 3 sao chép
Ở DNA thằng của Eukaryote, giữa 2
chĩa 3 sao chép cũng có Ter


Sao chép
p ở E.coli
• Quá trình khởi đầu tại oriC
• Những protein khởi sự đến
ế gắn
ắ tại
ori Ætháo xoắn 1 vùng ngắn DNA
ÆGyrase (Helicase) cắt đứt lkH tại
chĩa ba sao chép ÆSSB ổn định cấu
trúc những mạch đơn vừa được tách.
• DNA gyrase giảm sự xoắn mạch


Sao chép ở E.coli