CHƯƠNG VII: CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA TÍNH DI TRUYỀN

4/20/2010
1
PHẦN II: CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC
CHƯƠNG VII: CƠ SỞ PHÂN
TỬ CỦA TÍNH DI TRUYỀN
TS. Nguyễn Hồi Hương
VII. 1. Q trình khám phá DNA là vật chất di truyền
1865- Mendel công bố các quy luật di truyền
1868 - Fredrich Miescher phát hiện một hợp chất mang tính acid yếu trong
nhân tế bào, sau này gọi là DNA
1924- sử dụng phương pháp nhuộm màu soi kính hiển vi người ta phát hiện
ra nhân tế bào gồm acid nucleic và cả protein.
1928 – thí nghiệm Griffith phát hiện hiện tượng biến nạp
(transformation) ở vi khuẩn
1944 – thí nghiệm của Avery, Mac Carty, Mc Leod xác đònh được tác
nhân gây biến nạp
1949 - Erwin Chargaff phân tích thành phần các base trong DNA: DNA
mang tính đặc hiệu lồi, đưa ra quy tắc Erwin Chargaff.
1952 – thí nghiệm Hershey – Chase chứng minh DNA là vật chất di truyền.
1953 - Rosalind Franklin dùng phương pháp tán xạ tia X nghiên cứu cấu
trúc tinh thể DNA
1953 – Watson và Crick xây dựng mơ hình cấu trúc không gian và kích
thước của phân tử DNA.
1928 - Thí nghiệm Griffith với Streptococcus pneumoniae
Chủng R không có
nang bao bọc bò hệ
thống miễn dòch phát
hiện và tiêu diệt
Chủng S mang độc lực vì có
nang polysaccharide làm hệ
mễn dòch không phát hiện

được
Thí nghiệm Griffith với Streptococcus
pneumoniae trên chuột
Chủng R Chủng S
Chủng S sau
khi đun sôi – S’
Hỗn hợp
R+S’
Tế bào chết S’ chuyển tính gây bệnh cho tế bào R
Biến nạp (transformation): thay đổi tính trạng khi truyền thông tin
di truyền
4/20/2010
2
1944 - Thí nghiệm của Avery, Mac Carty, Mc
Leod chứng minh DNA là vật chất di truyền
Tế bào S’
Hiện tượng biến nạp không xuất hiện nếu không có DNA
DNA là chất di truyền
1952 – Thí nghiệm của A. Hershey và M. Chase
Bacteriophage T2
Bacteriophage = phage = thực khuẩn
DNA chứa
32
P Vỏ protein chứa
32
S
Cho phage T2 lây nhiễm E.coli
Đánh dấu DNA của phage
T2 bằng 32P và protein bằng
32S bằng cách ni chúng

trên mơi trường chứa 32P
hoặc 32S
Khuấy trộn mạnh
để tách phage T2
ra khỏi E.coli
Ly tâm tách tế bào E.coli và
phage T2.
E.coli: cặn lắng. Phage T2:
dịch trong.
THÍ NGHIỆM
KẾT LUẬN: Vật chất mà phage
truyền cho E. coli là DNA
DNA là vật chất di truyền
1953 - Phát hiện cấu trúc không gian và kích
thước của phân tử DNA: hai chuỗi xoắn α
Những năm 50 thế kỷ 20:
Phương pháp tán xạ tia X được sử dụng để phát hiện cấu
trúc khơng gian của DNA
Mẫu DNA: DNA tinh khiết được kết tinh
4/20/2010
3
1949- Thành phần hóa học của DNA
Những năm 50 thế kỷ 20:
Quy tắc Chargaff : trong DNA, lượng base purine (A+G) ln bằng
lượng pyrimidine (T+C)
Phương pháp tán xạ tia X dùng
để nghiên cứu cấu trúc không
gian của protein và nucleic acid
Xây dựng mơ hình cấu trúc khơng gian phân tử DNA dựa trên
kết quả tán xạ tia X

VII. 2. Cấu trúc khơng gian của DNA theo Watson
- Crick
Chuỗi xoắn kép
Mỗi mạch gồm khung
đường xen kẽ các nhóm
phosphate
Hai mạch nối với nhau
bằng liên kết hydro tại
các base
A mạch 1 - T mạch 2
C mạch 1 – G mạch 2
Hai mạch đối song
song (antiparallel): đầu
5’P mạch 1 đối diện đầu
3’OH mạch 2.
Liên kết hydro giữa các base của
hai mạch phân tử DNA – tính đặc hiệu
H
A luôn liên kết với T, G với C – quy tắc bắt cặp bổ sung
S lượng A = T, G = C (phù hợp quy tắc Chargaff)
4/20/2010
4
Tổng quan cấu trúc DNA
Tương quan giữa cấu trúc và chức năng phân tử DNA
Vật chất di truyền chứa thơng tin di truyền : trình tự base.
Vật chất di truyền phải có khả năng bị đột biến : thay đổi trình tự
base.
Vật chất di truyền phải được sao chép chính xác để chuẩn bị cho
tế bào phân chia: nhờ quy luật bắt cặp bổ sung giữa các base A – T
và C – G.

Vật chất di truyền được biểu hiện ra kiểu hình (tương quan kiểu
gene – kiểu hình) nhờ q trình phiên mã – dịch mã.
VII.3. DNA trong tế bào
Hai mạch xoắn kép
Nén chặt nhờ xoắn cuộn nhiều cấp
(chiều dài bộ gene gấp 1000 chiều dài
tế bào)
1. DNA Prokaryote
1 phân tử DNA
vòng
Siêu xoắn
2. DNA Eukaryote
Nhiễm sắc chất =DNA + protein (histone và khác histone)
a) Chất đồng nhiễm sắc (Euchromatin): DNA không bò nén, sẵn
sàng phiên mã.
b) Chất dò nhiễm sắc (Heterochromatin): DNA được nén chặt, bò
kìm hãm phiên mã.
4/20/2010
5
NST ở trung kỳ
(metaphase) của
nguyên phân
NST nén chặt
(dò nhiễm sắc)
Sợi chromatin, các
nucleosome được
quấn cuộn
Chuỗi xoắn kép
DNA
Chất nhiễm sắc

dạng sâu chuỗi (hạt
là nucleosome)
Vùng NST ở thể
lỏng lẻo (đồng
nhiễm sắc)
Nhiễm sắc
chất và
nhiễm sắc
thể (NST)
VII. 4. Sao chép DNA (DNA replication)
DNA mẹ Tách rời hai mạch Mi mạch DNA mẹ
làm khuôn mẫu tổng
hợp một mạch DNA
con
1. Mô hình chuỗi xoắn kép của DNA cho phép dự đoán phương
pháp sao chép của DNA
Cơ chế sao chép bán bảo tồn
(semiconservative DNA replication):
Từ một phân tử DNA mẹ tạo ra hai
phân tử DNA con giống hệt nhau, mội
phân tử DNA con chứa một mạch của
DNA me.ï
2. Thí nghiệm Meselson & Stahl
1. Nuôi cấy E. coli trong môi trường chứa
15
N là nguồn nitơ duy
nhất trong nhiều thế hệ (generation). Lấy mẫu và chiết tách
DNA.
2. Chuyển tế bào E. coli sang môi trường chứa
14

N. Sau khi tế bào
phân chia một lần, lấy mẫu và chiết tách DNA.
3. Lập lại bước hai.
4. Ly tâm cả ba mẫu DNA nói trên dùng thang nồng độ CsCl, so
sánh vò trí của các vệt DNA.
4/20/2010
6
Sao chép bán bảo tồn
(semiconservative replication)
½ DNA nhẹ; ½ DNA trung gian
giữa nặng và nhẹ
1 vệt DNA trung gian giữa
nặng và nhẹ
1 vệt DNA nặng
Kết quả thí nghiệm khẳng đònh cơ chế sao chép bán bảo tồn
Hướng sao chép: 5’ – 3’
Một mạch DNA đóng vai trò mạch khn
Cần tổng hợp đọan mồi theo ngun tắc bắt cặp bổ sung base với
mạch khn
Enzyme sao chép (DNA
polymerase) cần đoạn
mồi (RNA primer) để hoạt
động
3. Quá trình sao
chép DNA
a) Tạo liên kết
phosphodiester
dNTP tạo liên kết phosphodiester với đọan mồi, đồng thời theo
ngun tắc bắt cặp bổ sung base với mạch khn
Sao chép tiến hành tại một điểm gọi là origine (ori)

Mt replicon là một đơn vò sao chép (chứa một ori)
DNA vòng của Prokaryote là một replicon.
Mỗi sợi DNA Eukaryote có nhiều replicon.
Quá trình sao chép diễn ra theo hai hướng.
b) Cơ chế sao chép DNA