BÀI GIẢNG SAO CHÉP ADN

Sao chép DNA


Định nghĩa
• Sự sao chép DNA bao gồm sự tách 2 mạch của phân tử
DNA mạch đôi, từ đó mỗi mạch làm khuôn mẫu để tổng
hợp mạch mới, kết quả là tạo ra 2 phân tử DNA mạch
đôi giống hệt ban đầu

Mục tiêu
• Sao chép DNA là cơ sở để lưu trữ thông tin di truyền
qua các thế hệ tế bào/cơ thể


DNA là vật liệu di truyền – Griffith (1928)


DNA là vật liệu di truyền
 Mang thông tin di truyền
 Có khả năng nhân bản
 Có khả năng thay đổi thông tin di truyền
 Có chi phối khả năng biểu hiện kiểu hình


Các đặc điểm của sao chép DNA
•

Tham gia của nhiều nhân tố trong tế bào bắt đầu tại điểm khởi đầu sao
chép.

•

Diễn ra theo kiểu bán bảo tồn.

•

Diễn ra theo một hướng hay hai hướng.

•

Diễn ra ở pha S trong chu trình tế bào.

•

Ở prokaryote: diễn ra trong tế bào chất. Ở eukaryote: diễn ra trong nhân và
trong tế bào chất.

•

Chiều sao chép từ 5’ đến 3’ theo mạch DNA.

•

Các nucleotide bắt cặp theo nguyên tắc bổ sung.

•

Gồm 3 bước chính: khởi động, kéo dài, kết thúc.

•

Có xảy ra sai hỏng trong quá trình sao chép và có cơ chế sửa chữa sai
hỏng sao chép.

•

Sao chép ở eukaryote giống và khác với quá trình sao chép ở prokaryote.


Các nhân tố tham gia sao chép
•DNA bản mẫu
•4 loại nucleotide: A, T, G, C
•Protein SSB
•Cation hóa trị 2
•Các DNA polymerase: I, II, III
•Các polymerase:      
•Topoisomerase
•Helicase
•Primase
•DNA ligase
•Các protein sao chép


Khởi đầu sao chép- Replication Origin
• Site where replication
begins
– 1 in E. coli
– 1,000s in human

• Strands are separated to
allow replication machinery

contact with the DNA
– Many A-T base pairs
because easier to break 2
H-bonds that 3 H-bonds


Sao chép bán bảo tồn- Meselson–Stahl (1958)


Sao chép bán bảo tồn


Sao chép đồng hướng - dị hướng


Sao chép DNA trong chu trình tế bào




Hướng sao chép DNA


5

3

5

need “primer” bases to add on to

energy
no energy
to bond



energy
energy

energy
energy

ligase
energy

energy

3

5

3

5


Các bước chính trong sao chép
DNA ở prokaryote
• Bước 1: Khởi động (initiation): Hình thành các

chĩa ba sao chép (replication fork) tại các điểm
khởi đầu sao chép
• Bước 2: Kéo dài (Elongation): DNA mạch đôi
ban đầu tháo xoắn và tổng hợp mạch mới. Các
nucleotide được bổ sung bằng các protein
• Bước 3: Kết thúc (Termination): DNA mạch
đôi mới tách nhau và tạo thành 2 DNA đồng nhất
với 1 phân tử DNA ban đầu


Giai đoạn 1: Khởi động


GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG
Lagging strand 5’

SSB Proteins
ATP

Helicase
Gyrase

primase

Replication fork
3’
base pairs

5’

DNA Polymerase

RNA primer replaced by
DNA Polymerase & gap
is sealed by ligase

RNA Primer
Leading strand3’

/>/media/interactivemedia/activities/load.html?16&F


GIAI ĐOẠN KÉO DÀI
Lagging strand

5’
ATP

1
DNA Polymerase

2

Helicase
Gyrase

primase

3’
base pairs

5’
DNA Polymerase

RNA Primer
Leading strand 3’

/>/media/interactivemedia/activities/load.html?16&F


Giai đoạn 3: Kết thúc


Giai đoạn 3: Kết thúc


PHỐI HỢP TỔNG HỢP CỦA DNA POL TRÊN MACH TỚI VÀ MẠCH CHẬM

Lagging strand

5’
ATP

1
DNA Polymerase

2

Helicase
Gyrase

primase

3’
base pairs

5’
DNA Polymerase

RNA Primer
Leading strand 3’


PHỐI HỢP TỔNG HỢP CỦA DNA POL TRÊN MACH TỚI VÀ MẠCH CHẬM


PHỐI HỢP TỔNG HỢP CỦA DNA POL TRÊN MACH TỚI VÀ MẠCH CHẬM


Quá trình sao chép ở Eukaryote
1. Đặc điểm
Giống prokaryote:
•Bán bảo tồn
•Cùng kiểu nucleotide
•Tạo các đoạn Okazaki
•Gồm 3 bước khởi động-kéo dài-kết thúc
•Nhằm mục tiêu phân bào
Khác prokaryote:
•Diễn ra trong nhân
•Có nhiều oriC trong bộ gen

•Nhiều protein tham gia hơn  phức tạp hơn
•Okazaki ngắn hơn
•Tốc độ sao chép chậm hơn
•Được kiểm soát nghiêm ngặt hơn