Tài liệu CHƯƠNG VIII: SINH TỔNG HỢP PROTEIN doc

4/20/2010
1
PHẦN II: CƠ SỞ DI TRUYỀN HỌC
CHƯƠNG VIII: SINH TỔNG HP
PROTEIN
TS. Nguyễn Hồi Hương
Gene
ENZYME
Kiểu gene
KIỂU HÌNH
Mối quan hệ giữa kiểu gene và kiểu hình, giữa gene và enzyme được khám
phá
VIII. 1. Gene kiểm tra các phản ứng sinh hóa
1. Những sai hỏng trao đổi chất bẩm
sinh ở người
A. Garrod, 1923 xuất bản Inborn errors of
metabolism, đầu tiên phát hiện bệnh
Alkaptouria (nước tiểu đen) liên quan
đến gene lặn.
 Gene có liên quan đến phản ứng sinh
hóa.
Phát hiện tiếp theo: Bệnh Alkaptouria do
thiếu enzyme oxidase của
Homogentisic acid.
Cho đến nay hàng nghìn bệnh di truyền
trao đổi chất bẩm sinh được phát hiện.
Ví dụ trong chu trình phenylalanine.
Bệnh Phenylketon niệu do
phenylalanine tồn đọng trong mô thần
kinh gây kìm hãm phát triển trí tuệ
Bệnh bạch tạng do thiếu sắc tố

melanin
Thiểu năng tuyến giáp bẩm sinh
Bệnh gây thiểu năng trí tuệ
Bệnh nước tiểu đen do tồn
đọng homogentisic acid trong
xương và sụn.
Gene kiểm soát phản
ứng sinh hóa
Các bệnh di truyền do sai hỏng
một gene
4/20/2010
2
2. Giả thuyết một gene – một enzyme
G. W. Beadle và E. L. Tatum –
gene kiểm tra phản ứng sinh hóa
- giả thuyết 1 gene - 1 enzyme,
1941, giải Nobel 1958
Neurospora crassa
Nấm sợi sống trên
bánh mì
Beadle và Tatum làm thí nghiệm
trên nấm Neurospora crassa chứng
tỏ thay đổi gene làm thay đổi tính
trạng (thay đổi kiểu gene làm thay
đổi kiểu hình), từ đó đề nghị giả
thuyết một gene – một enzyme
Bào tử túi
Giả thuyết 1 gene –
1 polypeptide
Thí nghiệm Beadle và Tatum

Neurospora crassa
(prototroph) nuôi
trên môi trường
tối thiểu
Chíêu
tia X lên
bào tử
Nuôi, lai với
nấm không
bò đột bến,
lấy bào tử
Nấm đột biến
(auxotroph)
không mọc trên
môi trường tối
thiểu
Mọc trên
môi trường
bổ sung
Môi trường tối thiểu bổ sung
bằng amino acid
Glutamic semialdehyte 

 Ornithine


 Citrulline 

 Arginine
G1- E1

G2-E2 G3-E3
(Prototroph – nguyên dưỡng
Auxotroph – khuyết dưỡng)
Kết luận từ thí nghiêm: chủng đột
biến chỉ mọc trên mơi trường bổ sung
Arg, suy ra chủng bị khuyết dưỡng đối
với Arg hay một enzyme tổng hợp Arg
bị hư hỏng do đột biến.
Trong con đường tổng
hợp Arg, bất kỳ gene
mã hóa enzyme nào
E1, E2 hay E3 bị đột
biến đều tạo chủng
khuyết dưỡng arg
Một số định nghĩa trong thí nghiệm Beadle và Tatum
Mơi trường tối thiểu (minimal medium): mơi trường cho chủng
ngun dưỡng mọc gồm đường, khống và một vitamin.
Mơi trường bổ sung (supplemented medium): mơi trường tối thiểu
bổ sung thêm một chất dinh dưỡng
Chủng ngun dưỡng (prototroph): chủng chưa đột biến có khả
năng trao đổi chất tạo ra các chất cần thiết cho tế bào từ mơi trường tối
thiểu
Chủng khuyết dưỡng (auxotroph): chủng đột biến thay đổi trao đổi
chất nên cần bổ sung thêm chất dinh dưỡng từ bên ngồi vào mơi
trường ni cấy.
3. Khám phá ra RNA liên quan đến sinh tổng hợp protein
RNA được phát hiện sau DNA
RNA ở trong cả nhân lẫn trong tế bào chất:
ribosome =2/3 RNA + 1/3 protein
Nhiều virus chỉ có RNA

Tách RNA từ virus đem tiêm vào têù bào chủ, tế bào sinh ra
virus mới.
RNA liên quan đến sinh tổng hợp protein
4/20/2010
3
VIII. 2. Học thuyết trung tâm (central dogma) của sinh học
phân tử do Crick nêu ra năm 1956
Thông tin mã hóa trong
đoạn DNA được truyền
qua phân tử RNA
Thông tin từ RNA được
truyền cho protein. Không
bao giờ xảy ra trường hợp
truyền thông tin từ protein
sang nucleic acid
DNA có khả năng tự
sao chép
Dòng thơng tin di truyền đi từ DNA đến RNA rồi đến protein
Các câu hỏi nảy sinh từ học
thuyết trung tâm
Thơng tin di truyền đi từ nhân
ra tế bào chất như thế nào ?
Tương quan nào tồn tại giữa
trình tự nucleotide trong DNA
và trình tự amino acid trong
một sợi polypeptide/ protein ?
Các giả thuyết của
Crick về phiên mã
dịch mã
Sao chép DNA

Sa lỗi DNA,
tái tổ hợp di
truyền
Tổng hợp
RNA - NHÂN
Tổng hợp protein
– TẾ BÀO CHẤT
Phân tích học thuyết trung tâm
Giả thuyết thơng tin
(messenger
hypothesis) và phiên
mã (transcription) của
Crick:
mRNA tổng hợp từ khn
DNA di chuyển từ nhân
ra tế bào chất
Giả thuyết phân tử
adaptor (adaptor
hypothesis) hay dịch
mã (translation): tồn tại
một phân tử adaptor
tRNA một đầu nối với
amino acid, đầu kia bắt
cặp bổ sung với base
trên mRNA
Các RNA được
tổng hợp trong q
trình phiên mã
(mRNA, rRNA và
tRNA) để bảo đảm

cho q trình dịch
mã.
Sự biểu hiện thơng tin
di truyền
4/20/2010
4
Trường hợp đặc biệt: dòng thông tin di truyền ở RNA virus
không tuân theo học thuyết trung tâm
Retrovirus: RNA virus nhưng thông tin di truyền đi từ
RNA – DNA – RNA - Protein
RNA virus như virus khảm thuốc lá, virus cúm, virus
bại liệt chứa thông tin di truyền trong RNA mạch đơn
Thông tin di truyền đi từ RNA – RNA – RNA - Protein
VIII.3. Phieân maõ (transcription)
= Tổng hợp RNA dựa vào khuôn DNA mạch
đơn
Maïch khuoân
RNA
Nguyên liệu tổng hợp: NTP (ATP, UTP, CTP,
GTP)
a) Khởi sự phiên mã
Enzyme RNA polymerase
gắn vào promotor trên
DNA
tháo xoắn DNA mạch kép
Promotor: trình tự nucleotide trên DNA mạch khuôn của mỗi gene (hay
nhóm gene), nơi RNA polymerase gắn đặc hiệu để khởi sự phiên mã.
Promotor quyết định 3 vấn đề:
Nơi khởi sự phiên mã
Mạch DNA nào là khuôn

Hướng phiên mã.
1. Quá trình phiên mã
b) Nối dài:
RNA polymerase
nối hai NTP đầu tiên bặt cặp bổ sung với DNA khuôn tại điểm khởi sự
phiên mã (inition site)
nối dài sợi RNA theo chiều 5’-3’ bắt cặp bổ sung với mạch DNA khuôn..
4/20/2010
5
c) Kết thúc phiên mã
Khi RNA polymerase gặp điểm kết thúc (termination site),
tách rời khỏi DNA và RNA
RNA mới tổng hợp rời khỏi DNA
DNA tạo xoắn kép trở lại.
2. S khác nhau giữa phiên mã ở Prokaryote và Eukaryote
Gắn chóp ở đầu 5’
Gắn đuôi ở đầu 3’
Splicing
mRNA trưởng thành theo lỗ
nhân ra ngoài tế bào chất
Phiên mã
Dòch mã
Phiên mã
Dòch mã
Prokaryote: phiên
mã, dịch mã đều
xảy ra trong tế bào
chất
Eukaryote: phiên
mã trong nhân, dịch

mã trong tế bào
chất
Phiên mã ở Eukaryote
Gene Eukaryote có tính gián đoạn: đoạn mã hóa exon + đoạn
không mã hóa intron
Phiên mã tạo tiền mRNA (pre-mRNA) chứa exon + intron
Quá trình ghép nối (splicing) tạo mRNA trưởng thành: loại bỏ intron
+ ghép nối các exon
Gắn chóp đầu 5’ và gắn đi đầu 3’
để mRNA trưởng thành có thể di
chuyển từ nhân ra tế bào chất.
Đuôi polyalanine
Đầu 5’ gắn chóp (cap)
là 7-methyl guanine
Prokaryote: phiên mã một số gene cấu trúc liên tiếp, mRNA chứa thơng
tin một số gene nối tiếp nhau (polycistronic mRNA)
Eukaryote: phiên mã một gene, mRNA chứa thơng tin một gene
(monocistronic mRNA)