Tài liệu Phần 2: Di truyền học pdf

PHẦN 2. DI TRUYỀN HỌC


CHƯƠNG 7

SỰ SINH TỔNG HỢP PROTEIN


1. DNA LÀ VẬT CHẤT DI TRUYỀN


a. Thí nghiệm của
Griffith (1928) với vi
khuẩn Streptoccoccus
pneumoniae.
- S (smooth): gây bệnh
- R (rough): không gây
bệnh


b. Thí nghiệm của T. Avery và Mc. Carty


2. HỌC THUYẾT TRUNG TÂM


DNA
sao chép

phiên mã

mRNA

dịch mã

protein


2. 1. QUÁ TRÌNH SAO CHÉP DNA


Đặc điểm:
- Hai mạch của DNA tách ra làm khuôn cho sự tổng hợp
mạch mới.
-Trình tự các nucleotide trên một mạch xác định chính
xác trình tự các nucleotide trên mạch bổ sung với nó.
-Kết quả: một phân tử DNA tạo ra hai phân tử mới giống
hệt nhau và giống với phân tử ban đầu.
 sao chép kiểu bán bảo tồn.


Nguyên tắc:
- Các liên kết hydro giữa 2 mạch bị đứt để hai
mạch rời nhau ra.
- Một đoạn mồi (primer) bắt cặp với DNA mạch đơn
khuôn.
- Phải có đủ 4 loại nucleotide: A, T, G, C để bắt cặp
bổ sung với các nucleotide mạch khuôn.
- Mạch mới luôn được tổng hợp theo hướng 5’P-3’OH.

-Các nucleotide nối lại với nhau bằng liên kết cộng hoá
trị để tạo thành mạch mới.
- Mỗi bước được điều khiển bởi một enzyme đặc hiệu
và được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác
- Sự tách mạch ở một đầu tạo thành ngã 3 sao chép
- Ở mạch khuôn 1, mạch mới được tổng hợp theo hướng
từ ngoài hướng vào ngã ba sao chép.
- Ở mạch khuôn 2, DNA được sao chép thành từng
đoạn Okazaki (từ ngã ba sao chép hướng ra ngoài), sau
đó các đoạn này được nối với nhau.



CƠ CHẾ
Khởi sự
- Protein B đặc hiệu nhận biết trình tự khởi sự sao
chép (ori) và gắn vào đó.
- Hai enzyme gyrase cắt DNA ở hai phía của protein B
làm tháo xoắn và chuyển động ngược chiều nhau so
với điểm ori.
- Hai enzyme helicase (rep) tách mạch tạo ra ngã ba
sao chép.
- Protein căng mạch SSB (single-strand binding
protein) gắn vào các mạch đơn của DNA làm cho
chúng tách nhau và thaúng ra


Nối dài
- DNA polymerase III sao chép 1 trong 2 mạch
(chức năng polymer hoá)

- DNA polymerase III còn có chức năng sửa sai
nhờ hoạt tính exonulease (cắt bỏ nucleotide sai và
lắp nucleotide đúng vào)
- Sự sao chép trên mạch 1
+ DNA polymerase lắp nucleotide vào đầu
3’ của mạch khuôn theo hướng 5’ – 3’
(hướng vào ngã 3 sao chép)
+ Mạch khuôn 1 được gọi là mạch khuôn
trước, sợi DNA được tổng hợp gọi là mạch
trước


- Sự sao chép trên mạch 2
+ Sự tổng hợp theo hướng từ ngã 3 sao chép hướng ra
ngoài (đúng hướng 5’ – 3’)
+ Enzyme primase gắn đoạn RNA mồi (khoảng 10
nucleotide) vào mạch khuôn
+ DNA-polymerase nối nucleotide theo mồi để tổng
hợp các đoạn ngắn 1000 –2000 nucleotide (đoạn
Okazaki) đến khi gặp RNA mồi phía trước thì ngừng
lại
+ DNA-polymerase lùi ra sau tiếp tục tổng hợp từ
RNA mồi mới được gắn vào ở gần ngã 3 sao chép


+ DNA-polymerase I cắt bỏ mồi RNA rồi lắp các
nucleotide mới vào chổ trống
+ Đoạn DNA ngắn khoảng 10 nucleotide được nối với
các đoạn Okazaki nhờ enzyme ligase
+ Mạch khuôn 2 được gọi là mạch khuôn sau

+ Mạch được tổng hợp từ mạch khuôn sau được gọi là
mạch sau hay mạch chậm


Quá trình sao chép DNA


2.2. QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ


Nguyên tắc
- Chỉ 1 trong 2 mạch của phân tử DNA được
làm khuôn để tổng hợp mRNA
- RNA-polymerase bám vào DNA làm tách
mạch và di chuyển theo hướng 3’-5’ để mRNA
được tổng hợp theo hướng 5’-3’.


Sự phiên mã ở Prokaryote
a. Đặc điểm
- Chỉ một loại RNA-polymerase chịu trách
nhiệm tổng hợp tất cả các loại RNA
- mRNA thường chứa thông tin của nhiều gen
nối tiếp nhau
b. Diễn tiến quá trình phiên mã
- RNA-polymerase bám vào đoạn khởi động
(promotor) trên đoạn DNA được mở ra để
tổng hợp mRNA

- Sự tổng hợp mRNA bắt đầu từ vị trí xuất phát
(CAT) cách promotor khoảng 7 nucleotide về phía
đầu 3’ của mạch bổ sung
- Sự phiên mã diễn ra đến khi RNA-polymerase di
chuyển đến dấu kết thúc
- Sự phiên mã kết thúc và mRNA rời khỏi DNA


Quá trình phiên mã ở Prokaryote


Sự phiên mã ở Eukaryote
a. Đặc điểm
- RNA-polymerase II tổng hợp mRNA
- RNA-polymerase I và III tổng hợp rRNA và
tRNA
- mRNA chứa thông tin của 1 gen
- Quá trình phiên mã phức tạp hơn: đầu 5’ của
mRNA có gắn chóp, còn cuối đuôi 3’ có gắn
chuỗi polyA dài 100 – 200 đơn vị
- mRNA phải qua quá trình cắt ghép (splicing)
mới có thể sử dụng được (trên DNA của tế bào
Eukaryote có nhiều gen vô nghóa (intron) xen
giữa các gen có nghóa (exon)


Quá trình phiên mã ở Eukaryote


b. Diễn tiến quá trình phiên mã

Gắn chóp:
- Đầu 5’ của mRNA được gắn với 7-methyl
guanylate khi mRNA dài khoảng 20 – 30
nucleotide
- Bản phiên mã đầu tiên (tiền mRNA) chứa cả
intron lẫn exon.
Gắn đuôi poly A:
1 đoạn ngắn ở đuôi mRNA bị cắt và gắn bởi poly A
Cắt ghép:
- Cắt bỏ các intron rồi ghép các exon lại với nhau
- mRNA mới trưởng thành và đi qua lỗ nhân ra
nguyên
sinh chất