acid nucleic chuyển hoá năng lượng

Chương 5. Acid

nucleic


Nội dung
5.1. Những vấn đề cơ bản của acid nucleic

5.2. DNA

5.3. Các RNA


5.1. Những vấn đề cơ bản của nucleic acid
5.1.1. Nucleotide, yếu tố cơ bản của nucleic acid
5.1.2. Cấu trúc của nucleic acid


5.1.1. Nucleotide, yếu tố cơ bản của nucleic acid
➢ Nucleotide là gì?
➢ Vai trò của nucleotide
➢ năng lượng cơ bản trong các quá trình trao đổi chất
➢ những liên kết hóa học cần thiết trong phản ứng của tế bào

đến hormone và các kích thích ngoại bào khác
➢ là thành phần cấu trúc của một loạt các cofactor enzyme
cùng các chất trao đổi chất trung gian
➢ là thành phần của các acid nucleic


5.1.1. Nucleotide, yếu tố cơ bản của nucleic acid

➢ Trình tự amino acid của mọi protein trong tế bào và trình
tự nucleotide của mọi RNA là đặc hiệu bởi trình tự
nucleotide trong DNA của tế bào
➢ Gen là một đoạn phân tử DNA có chứa thông tin di truyền
quy định sự tổng hợp nên sản phẩm chức năng sinh học, dù
là protein hay RNA.
➢ RNA bao gồm các loại:
➢ RNA ribosome (rRNA) là thành phần của ribosome
➢ RNA thông tin (mRNA) là phân tử trung gian, mang thông tin di
truyền của một hoặc một số gen đến ribosome
➢ RNA vận chuyển (tRNA) là phân tử nhận để dịch thông tin trong
mRNA vào trình tự cụ thể của các amino acid


5.1.1. Nucleotide, yếu tố cơ bản của nucleic acid

Luận thuyết trung tâm (central dogma) của di truyền phân tử


5.1.2. Cấu trúc của nucleic acid

Hình 5.1. Cấu trúc thành phần của các nucleotide phổ biến


5.1.2. Cấu trúc của nucleic acid


5.1.2.
Cấu
trúc

của
nucleic
acid
Hình 5.3. Liên kết
phosphodiester của
DNA và RNA


5.2. DNA
5.2.1. Cấu trúc phân tử của DNA – Mô hình xoắn kép DNA của
Watson - Crick

5.2.2. Tính chất của DNA
5.2.3. DNA trong tế bào
5.2.4. Sự sao mã DNA


5.2.1. Cấu trúc phân tử của DNA – Mô hình xoắn kép DNA của
Watson - Crick

Hình 5.4. Cấu
trúc của DNA


5.2.1. Cấu trúc phân tử của DNA – Mô hình xoắn kép DNA của
Watson - Crick

➢ Các loại DNA
➢ mỗi dạng DNA là một dòng họ các phân tử có kích thước
dao động quanh các trị số trung bình

➢ Hai chỉ số được dùng để đánh giá là:

➢ h – chiều cao giữa hai nucleotide liền kề nhau.
➢ n – số cặp nucleotide trong một vòng xoắn


5.2.1. Cấu trúc phân tử của DNA – Mô hình xoắn kép DNA của
Watson - Crick
Bảng 5.1. DNA có thể tồn tại trong nhiều dòng họ cấu trúc

Kiểu xoắn ốc Số cặp base Góc xoắn so
của 1 vòng với
mặt
xoắn (n)
phẳng
của
base (độ)

h-khoảng
Đường kính
cách
đứng của
chuỗi
giữa 2 base xoắn kép (A0)
kề nhau (A0)

A

11

+32,7

2,56

23

B

10

+36

3,38

19

C

91/3

+38,6

3,32

19

…

…

…

…

…

Z

12

-30

3,71

18


5.2.1. Cấu trúc phân tử của DNA – Mô hình xoắn kép DNA của
Watson - Crick

Hình 5.5. DNA dạng B và dạng Z


5.2.2. Tính chất của DNA

➢ Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation)
➢ Khi đun nóng phân tử DNA vượt quá nhiệt độ sinh lý
(thường khoảng 80-950C) thì các liên kết hydro giữa hai
mạch bị đứt và chúng tách rời nhau. Đó là hiện tượng biến
tính của DNA

➢ Nhiệt độ làm hai mạch DNA tách rời nhau ra được gọi là
điểm chảy (melting point) của DNA
➢ Đặc trưng cho mỗi DNA, phụ thuộc vào số lượng các
liên kết hydro
➢ Chất formamide có khả năng hạ thấp điểm chảy, dùng
trong lai phân tử


5.2.2. Tính chất của DNA

➢ Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation)
➢ Nếu DNA đã biến tính được hạ nhiệt độ từ từ trở lại bình
thường, chúng có thể gắn lại với nhau thành mạch kép. Hiện
tượng này gọi là hồi tính (renaturation)
➢ DNA mạch kép hay mạch đơn được đo bằng mật độ quang

(OD – Optical Density) ở bước sóng 260nm dựa trên hiện
tượng hiệu ứng siêu tốc


5.2.2. Tính chất của DNA

Hình 5.6. Hiện tượng biến tính và hồi tính ở DNA


5.2.2. Tính chất của DNA

➢ Lai nucleic acid
➢ có thể lai DNA với DNA, DNA với RNA và RNA với RNA

➢ nguyên tắc: Lấy DNA loại A làm biến tính để thành mạch
đơn, trộn lẫn với DNA loại B cũng bị biến tính chỉ có mạch

đơn. Dung dịch được hạ nhiệt độ từ từ để xảy ra hồi tính. Đây
là kiểu lai lỏng hay lai trong dung dịch
➢ hai loại DNA phải có những đoạn có trình tự bổ sung cho
nhau, tức là tương đồng
➢ Lai nghiêm ngặt và lai ít nghiêm ngặt


5.2.2. Tính chất của DNA

➢ Lai nucleic acid
➢ Lai trên pha rắn
➢ Phương pháp thấm Southern (Southern blot), do ông
E.Southern tìm ra, dùng cho DNA
➢ Phương pháp thấm Northern (Northern blot) dùng cho RNA.
➢ Phương pháp dot (điểm) và slot (khe) dùng cho DNA và RNA

➢ Lai tại chỗ là một kiểu lai phân tử trong đó, trình tự
nucleotide cần tìm (trình tự đích) nằm ngay trong tế bào hay

trong mô
➢Dùng phương pháp lai DNA có thể xác định mối quan hệ họ
hàng giữa các loại


5.2.2. Tính chất của DNA

Hình 5.8. Phương pháp Southern blot

5.2.3. DNA trong tế bào

➢ DNA trong sinh giới
➢ Cấu trúc xoắn kép

➢ chiều dài DNA của bộ gen hơn gấp 1000 lần chiều dài của tế bào
Sinh vật

Chiều dài bộ gen đơn bội
(số cặp base)

Virus

103 đến 105

E.coli

4,5.106

Nấm men

5.107

Caenorabditis elegans

8.107

Drosophila

1,5.108

Động vật có xương sống

108 đến 1010

Người

3.109

Thực vật

1010 đến 1011


5.2.3. DNA trong tế bào

➢ Bộ gen của prokaryotae
➢ Bộ gen (genome) của vi khuẩn E.coli và đa số các sinh vật
tiền nhân là một phân tử DNA có dạng vòng tròn và không

gắn protein để tạo phức hợp như nhiễm sắc thể của
Eukaryotae
➢ DNA có 3 dạng cấu trúc tô-pô
➢ Dạng thứ nhất: siêu xoắn, khi mạch kép vặn xoắn hình số 8.
Đây là dạng tự nhiên (native) trong tế bào vi khuẩn.
➢ Dạng thứ hai: vòng tròn, khi sợi DNA căng tròn. Dạng này có
được do sợi DNA siêu xoắn bị cắt đứt một trong hai mạch kép.
➢ Dạng thứ ba: thẳng, khi DNA bị đứt cả hai mạch

5.2.3. DNA trong tế bào

➢ Nhiễm

sắc

thể

của

Eukaryotae

✓

DNA được tổ chức
thành nhiều NST trong
nhân

✓ NST gồm DNA và nhiều
protein gắn vào
• Histon giữ vai trò cốt
lõi trong việc cuộn lại

và điều hòa hoạt tính
DNA


5.2.4. Sư sao mã DNA

➢ Sao chép trên khuôn
➢ Tính chất căn bản của DNA là khả năng tự sao chép (sao
mã).
➢ Nếu biết trình tự các nucleotide trên một mạch sẽ xác định

chính xác trình tự đặc hiệu các nucleotide trên mạch bổ sung
với nó
➢ Hai mạch cũ của phân tử DNA ban đầu được tách ra, mỗi
cái làm khuôn để tổng hợp mạch mới
➢ Kiểu sao chép này gọi là bán bảo tồn (semi-conservative)


5.2.4. Sư sao mã DNA

➢ Thí

nghiêm

của

M.Meselson và Stahl chứng
minh DNA sao chép theo
phương thức bán bảo tồn