Acid nuceic

ACID NUCLEIC
ACID NUCLEIC
CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG
CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG
MÔN: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC
MÔN: NĂNG LƯỢNG SINH HỌC
Người thực hiện
Người thực hiện
: Đỗ Thị Thu Hiền
: Đỗ Thị Thu Hiền
Lớp
Lớp
: Cao học Sinh – Khóa 9
: Cao học Sinh – Khóa 9
Người hướng dẫn : TS Võ Văn Toàn- Đại học Quy Nơn




I. KHÁI NIỆM VỀ AXIT NUCLEIC:
I. KHÁI NIỆM VỀ AXIT NUCLEIC:
Axít nucleic là một đại phân tử sinh học có phân tử
Axít nucleic là một đại phân tử sinh học có phân tử
lượng lớn được cấu tạo từ các chuỗi nucleotide nhằm
lượng lớn được cấu tạo từ các chuỗi nucleotide nhằm
truyền tải thông tin di truyền. Hai loại axít nucleic
truyền tải thông tin di truyền. Hai loại axít nucleic
phổ biến nhất là deoxyribonucleic axit (ADN) và
phổ biến nhất là deoxyribonucleic axit (ADN) và
ribonucleic axit (RNA). Axít nucleic có mặt ở hầu hết

ribonucleic axit (RNA). Axít nucleic có mặt ở hầu hết
các tế bào sống và virut.
các tế bào sống và virut.

1. ADN
1. ADN
ADN là nơi chứa mọi thông tin chỉ dẫn cần thiết để
ADN là nơi chứa mọi thông tin chỉ dẫn cần thiết để
tạo nên các đặc tính sự sống của mỗi sinh. Mỗi phân
tạo nên các đặc tính sự sống của mỗi sinh. Mỗi phân
tử ADN bao gồm các vùng chứa các gene cấu trúc,
tử ADN bao gồm các vùng chứa các gene cấu trúc,
những vùng điều hòa biểu hiện gene, và những vùng
những vùng điều hòa biểu hiện gene, và những vùng
không mang chức năng, hoặc có thể khoa học hiện
không mang chức năng, hoặc có thể khoa học hiện
nay chưa biết rõ gọi là
nay chưa biết rõ gọi là
junk ADN.
junk ADN.

Hình 1:
Cấu trúc hóa học của ADN
Hình 2:
Mô hình cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN

2. ARN
2. ARN
* Về mặt cấu trúc, là một chất trùng hợp gồm nhiều
* Về mặt cấu trúc, là một chất trùng hợp gồm nhiều

nucleotid gắn với nhau giống như trong chuỗi đơn của
nucleotid gắn với nhau giống như trong chuỗi đơn của
của phân tử AND, hình thành một chuỗi đơn
của phân tử AND, hình thành một chuỗi đơn
polynucleotid.
polynucleotid.


* Cấu trúc phân tử ARN khác với AND ở 3 điểm
* Cấu trúc phân tử ARN khác với AND ở 3 điểm


+ Chỉ gồm 1 mạch đơn poliribonucleotit .
+ Chỉ gồm 1 mạch đơn poliribonucleotit .




+ Đường pentose (5C) là đường ribose .
+ Đường pentose (5C) là đường ribose .




+ Ngoài A,G,X thì uracil (U) thay cho timin (T)
+ Ngoài A,G,X thì uracil (U) thay cho timin (T)


yeast tRNA
Phe

CCA


“H-bond”




anticodon

Hình 3: Mô hình cấu trúc phân tử tARN

II. CƠ CHẾ SAO CHÉP CỦA ADN
II. CƠ CHẾ SAO CHÉP CỦA ADN


(TỰ NHÂN ĐÔI HAY TÁI BẢN ADN)
(TỰ NHÂN ĐÔI HAY TÁI BẢN ADN)



* Nguyên tắc khuôn mẫu
* Nguyên tắc khuôn mẫu
:
:
hai mạch đơn của phân tử ADN ban
hai mạch đơn của phân tử ADN ban
đầu tách ra và đều làm khuôn mẫu để tạo mạch mới, từ đó
đầu tách ra và đều làm khuôn mẫu để tạo mạch mới, từ đó

hình thành 2 phân tử ADN mới giống nhau và giống phân tử
hình thành 2 phân tử ADN mới giống nhau và giống phân tử
ADN ban đầu.
ADN ban đầu.


*
*
Nguyên tắc bổ sung
Nguyên tắc bổ sung
:
:
Các nucleotit tự do kết hợp với các
Các nucleotit tự do kết hợp với các
nucleotit trên hai mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung :
nucleotit trên hai mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung :


*
*
Nguyên tắc bán bảo toàn (giữ lại một nửa
Nguyên tắc bán bảo toàn (giữ lại một nửa
):
):
Trong mỗi
Trong mỗi
phân tử ADN “con” mới tạo thành có 2 mạch: 1 mạch củ của
phân tử ADN “con” mới tạo thành có 2 mạch: 1 mạch củ của
ADN “mẹ” và 1 mạch mới tổng hợp.
ADN “mẹ” và 1 mạch mới tổng hợp.

*
*
Nguyên tắc nửa gián đoạn
Nguyên tắc nửa gián đoạn
:
:
Trong 2 mạch mới tổng
Trong 2 mạch mới tổng
hợp, có 1 mạch được hình thành liên tục theo chiều 5’ -->3’,
hợp, có 1 mạch được hình thành liên tục theo chiều 5’ -->3’,
mạch mới còn lại hình thành gián đoạn theo từng đoạn
mạch mới còn lại hình thành gián đoạn theo từng đoạn
okazaki, sau đó được nối lại để hình thành mạch đầy đủ có
okazaki, sau đó được nối lại để hình thành mạch đầy đủ có
chiều 3’ -->5’.
chiều 3’ -->5’.
1. Nguyên tắc sao chép :
1. Nguyên tắc sao chép :

2. Sao chép ADN ở Prokaryote:
2. Sao chép ADN ở Prokaryote:
2.1
2.1
Sự sao chép của ADN được thực hiện theo kiểu bán bảo
Sự sao chép của ADN được thực hiện theo kiểu bán bảo
tồn (semi – conservative).
tồn (semi – conservative).
Đầu quá trình sao chép hai mạch của chuỗi xoắn kép tách rời

Đầu quá trình sao chép hai mạch của chuỗi xoắn kép tách rời
nhau, mỗi mạch đơn được dùng làm khuôn để tổng hợp mạch
nhau, mỗi mạch đơn được dùng làm khuôn để tổng hợp mạch
mới. Kết quả là một phân tử ADN ban đầu sẽ tạo ra hai phân
mới. Kết quả là một phân tử ADN ban đầu sẽ tạo ra hai phân
tử con giống hệt nhau, mỗi phân tử con được hình thành từ
tử con giống hệt nhau, mỗi phân tử con được hình thành từ
một mạch cũ và một mạch mới. Thí nghiệm của Meselson và
một mạch cũ và một mạch mới. Thí nghiệm của Meselson và
Stahl (1958) đã chứng minh rõ điều này
Stahl (1958) đã chứng minh rõ điều này


Người ta nuôi E.coli trong môi trường có nguồn nitơ là
Người ta nuôi E.coli trong môi trường có nguồn nitơ là
15N, tế bào sẽ sử dụng 15N để tổng hợp ADN cho đến khi
15N, tế bào sẽ sử dụng 15N để tổng hợp ADN cho đến khi
phân tử ADN sinh ra hoàn toàn là ADN nặng. Sau đó người
phân tử ADN sinh ra hoàn toàn là ADN nặng. Sau đó người
ta chuyển các tế bào sang môi trường có 14N. Kết quả sao
ta chuyển các tế bào sang môi trường có 14N. Kết quả sao
chép phù hợp với kiểu sao chép bán bảo toàn :
chép phù hợp với kiểu sao chép bán bảo toàn :


+ H (High) là mạch nặng tổng hợp từ 15N.
+ H (High) là mạch nặng tổng hợp từ 15N.


+ L (Low) là mạch nhẹ tổng hợp từ 14N.

+ L (Low) là mạch nhẹ tổng hợp từ 14N.

Hình 4: Sự tự sao bán bảo tồn của ADN
Hình 4: Sự tự sao bán bảo tồn của ADN

2.2
2.2
Quá trình sao chép khởi sự bằng việc tháo xoắn phân tử
Quá trình sao chép khởi sự bằng việc tháo xoắn phân tử
ADN.
ADN.


*Dạng 1 là dạng siêu xoắn. Là dạng cơ bản, cả về mặt
*Dạng 1 là dạng siêu xoắn. Là dạng cơ bản, cả về mặt
cấu trúc lẫn chức năng.
cấu trúc lẫn chức năng.


*Dạng 2 có cấu trúc lợi hơn, thường do đứt một chỗ
*Dạng 2 có cấu trúc lợi hơn, thường do đứt một chỗ
trên một trong 2 mạch của phân tử ADN.
trên một trong 2 mạch của phân tử ADN.


*Dạng 3 tương ứng với cấu trúc thẳng, do sự cắt đứt
*Dạng 3 tương ứng với cấu trúc thẳng, do sự cắt đứt
trên cả 2 mạch của phân tử ADN. Để bắt đầu sao chép,
trên cả 2 mạch của phân tử ADN. Để bắt đầu sao chép,
phân tử ADN phải được tháo xoắn nhờ vào những enzyme

phân tử ADN phải được tháo xoắn nhờ vào những enzyme
có tên là topoisomerase:
có tên là topoisomerase:
- Các topoisomerase loại 1 tháo dạng siêu xoắn .
- Các topoisomerase loại 1 tháo dạng siêu xoắn .
- Các topoisomerase loại 2 có khả năng tháo các nút
- Các topoisomerase loại 2 có khả năng tháo các nút
nảy sinh do các biến đổi cấu trúc của chuỗi xoắn kép.
nảy sinh do các biến đổi cấu trúc của chuỗi xoắn kép.

Các nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử cho
Các nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử cho
thấy rằng sự sao chép bắt đầu từ một điểm (điểm khởi
thấy rằng sự sao chép bắt đầu từ một điểm (điểm khởi
đầu sao chép) trên nhiễm sắc thể dạng vòng của vi khuẩn
đầu sao chép) trên nhiễm sắc thể dạng vòng của vi khuẩn
và lan theo hai hướng cho đến khi đụng nhau ở một điểm
và lan theo hai hướng cho đến khi đụng nhau ở một điểm
đối diện với điểm khởi đầu sao chép . Lúc đó, hai nhiễm
đối diện với điểm khởi đầu sao chép . Lúc đó, hai nhiễm
sắc thể mới – dạng vòng – thành hình (như hình 3). Ở
sắc thể mới – dạng vòng – thành hình (như hình 3). Ở
eucaryote, do kích thước rất lớn của bộ gen, sự sao chép
eucaryote, do kích thước rất lớn của bộ gen, sự sao chép
không xảy ra tại một điểm mà được tiến hành đồng thời
không xảy ra tại một điểm mà được tiến hành đồng thời
tại nhiều điểm. Ở người có từ 20 đến 30000 điểm khởi
tại nhiều điểm. Ở người có từ 20 đến 30000 điểm khởi
đầu sao chép. Đơn vị sao chép, là vùng ADN được sao
đầu sao chép. Đơn vị sao chép, là vùng ADN được sao

chép từ một điểm khởi đầu được gọi là replicon, chiều
chép từ một điểm khởi đầu được gọi là replicon, chiều
dài một replicon ở người khoảng 100 đến 200 kb. Mỗi
dài một replicon ở người khoảng 100 đến 200 kb. Mỗi
nhiễm sắc thể vi khuẩn là một replicon.
nhiễm sắc thể vi khuẩn là một replicon.
2.3
2.3
Quá trình sao chép là một cơ chế sinh hóa phức tạp
Quá trình sao chép là một cơ chế sinh hóa phức tạp
trải qua nhiều bước với sự tham gia của nhiều nhân tố
trải qua nhiều bước với sự tham gia của nhiều nhân tố
.
.

Hình 5: Sao chép replicon ở tế bào vi khuẩn.
Hình 5: Sao chép replicon ở tế bào vi khuẩn.



2.4
2.4
Sự sao chép bắt đầu bằng việc tổng hợp mồi
Sự sao chép bắt đầu bằng việc tổng hợp mồi
(primer) ARN.
(primer) ARN.
Các ADN polymerase chỉ có thể tổng hợp
Các ADN polymerase chỉ có thể tổng hợp
ADN bằng cách nối dài một mồi đã bắt cặp sẵn trên
ADN bằng cách nối dài một mồi đã bắt cặp sẵn trên

khuôn. Mồi này là một ARN nhỏ được tổng hợp bởi
khuôn. Mồi này là một ARN nhỏ được tổng hợp bởi
một phức hợp protein gọi là primosome. Primosme
một phức hợp protein gọi là primosome. Primosme
bao gồm nhiều protein và một enzyme tổng hợp ARN
bao gồm nhiều protein và một enzyme tổng hợp ARN
từ khuôn AND gọi là primase.
từ khuôn AND gọi là primase.

Hình 6: Sự tham gia của các enzim và protein khác nhau
Hình 6: Sự tham gia của các enzim và protein khác nhau
vào quá trình tổng hợp ADN
vào quá trình tổng hợp ADN