Cơ sở phân tử của sự di truyền

TRƯỜNG ĐH NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA NƠNG HỌC CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN NHÓM BÁO CÁO: 1) VÕ VĂN LÂM 2) VŨ VĂN QUANG 3) PHAN THỊ BÉ THI 4) TRỊNH NGỌC HÀ     5) NGUYỄN NGỌC DI ỄM I.BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU DI TRUYỀN  Năm 1868 F Miescher (nhà sinh hóa học Thụy Sĩ) phát loại acid nhân khơng có nhân tế bào mà cịn có tế bào chất Loại acid nhân Miescher phát DNA (Deoxyribonucleic Acid)  Năm 1944 vai trị mang thơng tin di truyền DNA chứng minh lần đầu đến năm 1952 cơng nhận          Sau người ta khám phá tế bào trứng tinh trùng có 1/2 lượng DNA so với tế bào dinh dưỡng Các khám phá nầy đưa đến nhận định DNA chất liệu gen Thật nhiễm sắc thể chứa protein DNA cấu hóa học protein phức tạp nên nhiều người nghĩ có protein đủ sức mã hóa cho thơng tin di truyền sinh vật   2) DNA LÀ VẬT LIỆU DI TRUYỀN Acid nucleic có loại desoxyribonucleic (DNA) ribonucleic (RNA) Nhiều kiện gián tiếp cho thấy DNA chất di truyền A Các chứng minh gián tiếp  DNA có tế bào tất vi sinh vật, thực vật, động vật thành phần chủ yếu nhiễm sắc thể,một cấu trúc mang nhều gen  Tất tế bào dinh dưỡng loại sinh vật chứa lượng DNA ổn định, không phụ thuộc vào phân hóa chức trạng thái trao đổi chất Ngược lại, số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh lý tế bào          Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể tế bào Ở tế bào sinh dục,thể đơn bội (n) số lượng DNA 1, tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có số lượng DNA gấp đôi tác nhân vật lý hay hóa học gây đột biến tác nhân gây biến đổi DNA,không phải tác nhân gây biến đổi protein DNA có khả tự tái sinh,ổn đinh liên tục Đây nững tính chất địnhtinhs chất di truyền sinh vật DNA phận tinh trùng tham gia thụ tinh với trứng     B Chứng Minh Trực Tiếp 1)Thí nghiệm biến nạp DNA ( Transformation) Vi khuẩn Diplococcus pneumoniae có hai dạng: - Dạng S (gây bệnh): có vỏ bao tế bào polysaccharid, ngăn cản bạch cầu phá vỡ tế bào tạo khuẩn lạc láng môi trường agar - Dạng R (khơng gây bệnh) khơng có vỏ bao tế bào polysaccharid tạo khuẩn lạc nhăn Thí nghiệm:   Thí nghiệm Griffith Năm 1928 F Griffith (nhà vi sinh vật y học người Anh) tiến hành thí nghiệm với vi khuẩn Pneumococci gây bệnh sưng phổi (pneumonia).    a Tiêm vi khuẩn dạng S sống gây bệnh cho chuột, sau thời gian nhiễm bệnh, chuột chết b Tiêm vi khuẩn dạng R sống không gây bệnh cho chuột, chuột sống c Tiêm vi khuẩn dạng S bị đun chết cho chuột, chuột sống d Tiêm hỗn hợp vi khuẩn dạng S bị đun chết trộn với vi khuẩn R sống cho chuột, chuột chết Trong xác chuột chết có vi khuẩn S R     Thí nghiệm biến nạp chuột    Hiện tượng biến nạp chứng minh sinh hóa xác nhận DNA mang tín hiệu di truyền   2) Sự xâm nhập DNA virus vào vi khuẩn  Năm 1952, A Hershey M Chase tiến hành thí nghiệm với bacteriophage T2, xâm nhập vi khuẩn E.coli nhằm xác định xem phage nhiễm vi khuẩn bơm chất vào tế bào vi khuẩn: DNA, protein hay hai Vật ch   ất di truyền phage DNA   Hình 1.  Cơ cấu của một thực khuẩn  Sự xâm nhâp ̣ DNA cua ̉ virus vao ̀ vi khuân ̉     2) ARN có Uracil ADN có Timin      3) ARN thường sợi đơn ADN thường sợi đơi.  CĨ BA LOẠI ARN • ARN thông tin (mARN) RNA thông tin làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến protein mARN chiểm khoảng 5%-10% tổng số RNA tế bào Vị trí gắn Rb Vị trí gắn Rb Vị trí gắn Rb Mã khởi đầu AUG Mã khởi đầu AUG Mã khởi đầu AUG 5’ 3’ Vùng không mã  hóa UAA mã kết thúc UAA mã kết thúc P1 P2 UAA mã kết thúc P3 mRNA Prokaryote 5’G   P P P 5’ CAP Vùng không  mã hóa AUG Vị trí gắn  Rb   mRNA eukaryote Mã kết  thúc UAA A­A­A­  ­ 3’ Vùng không  mã hóa ARN vận chuyển (tARN) Năm 1957 M Hoagland & CSV (ở Harvard) phát ARN vận chuyển tARN vận chuyển acid amin, Số lượng tARN chiếm khoảng 15% tổng số ARN      ARN ribô thể (rARN) • Mỗi ribơ thể gồm hai bán đơn vị lớn nhỏ, bán đơn vị phức hợp rARN, enzim protein cấu trúc rARN chiếm khoảng 75% tổng ARN tế bào     IV SỰ TỔNG HỢP PROTEIN TRONG TẾ BÀO Các yếu tố tham gia vào q trình sinh tổng hợp prơtêin :  mARN  tARN  - Ribôxôm  - Nguyên liệu: 20 loại aa  Các enzim gắn aa vào tARN tạo LK peptit, dịch chuyển ribôxôm  - Năng lượng ATP,GTP     Quá trình tổng hợp :được chia làm giai đoạn Giai đoạn 1: hoạt hóa acid amin  AA + ATP + men => AA + AMP + men + PP Giai đoạn 2: gắn AA hoạt hóa vào tARN  AA –ATP – men + tARN => AA – tARN + AMP + men Giai đoạn 3: tiến hành trình tổng hợp protid Mở đầu tổng hợp chuỗi polypeptid Kéo dài chuỗi polypeptid Kết thúc giai đoạn tổng hợp  Giai đoạn 4: Mạch polypeptid tách khỏi Ribosome Quá trình tổng hợp diễn tương đối nhanh, hiệu suất cao, tinh vi sác      •) Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN - Đổi thành phần prôtêin tế bào - Đáp ứng nhu cáưu sinh lý - sinh hóa tế bào , thể trinh phát triển V. SỰ ĐIỀU HỊA Q TRÌNH SINH TỔNG HỢP  PRƠTÊIN (Ở VI KHUẨN) 1.Thành phần của 1 Operon R P O G1 -R(Regulator): gen điều hòa -P(Promoter): gen khởi động -O(Operator): gen huy   -G1,G2,G3: gen cấu trúc   G2 G3 Cơ chế điều hịa a) Điều hịa trấn áp (đồng hóa hay biến dưỡng) Là trinh tổng hợp nên chất hữu cho tế bào,cơ chế đảm bảo cho tế bào tổng hợp chất với số lượng vừa đủ b) Điều hòa cảm ứng (thái dưỡng hay dị hóa) Là q trình phân giải chất hữu để tạo lượng chất cần thiết cho tế bào, chế ngược với trình     V SỰ TÁI BẢN ADN Chứng minh tự nhân đôi theo nguyên tắc bán bảo tồn - Ni E.coli nhiều hệ mơi trường có nguồn nitơ đồng vị nặng N15 - Sau tế bào chuyển sang môi trường chứa N14 nhẹ, mẫu tế bào lấy theo khoảng thời gian đặn chiết tách DNA.       Kết quả:   Thí nghiệm Meselson Stahl   2.Cơ chế tái a) yếu tố cần thiết cho tái - DNA cha mẹ: dùng làm khuôn - Các nucleotide: A,C,G,U dạng hoạt động nucleotide triphosphate:ATP,CTP,GTP,UTP Các cung cấp lượng cần thiết Các enzyme cần thiết cho tái bản, VD: helicase, protein SSB,DNA polymerase III,ligase,… -     b) Các giai đoạn của sự sao chép (gồm ba giai đoạn chính)  Sự khởi đầu(initiation) • Sảy ra khi RNA polymerase đính vào promoter DNA  Sự kéo dài(elongation) • Theo qui tắc bắt cặp,các nuleotide mới được đặt tuần tự dọc  theo sợi DNA khn nhờ sự thành lập cầu nối hydrogen giữa  các base  Sự kết thúc(termination) • Khi sự sao chép đi tới điểm tận cùng của gen, thì sự sao  chép hồn thành         Q trình chép  Ngun tắc chung      ­ DNA sao chép theo khn  Ưu điểm: + Chính xác hơn              + Tiết kiệm được ezyme             + Đạt hiệu quả nhanh  ­ Sao chép theo ngun tắc bán bảo tồn ­ Q trình tổng hợp DNA xảy ra địi hỏi phải có  “mồi” (primer) ­ Q trình tổng hợp xảy ra theo chiều 5 ­ 3      Theo một cấu trúc phân tử từ nhỏ đến lớn ,từ đơn giản  đến phức tạp.việc di truyền ln được đảm bảo bởi  các DNA & protein trong cấu trúc của gen,nhiều gen  lại nằm trong một nhiễm sắc thể được lưu giữ trong  nhân Xin cảm ơn sự theo dõi của GVHD và các bạn     ... hóa cho thông tin di truyền sinh vật   2) DNA LÀ VẬT LIỆU DI TRUYỀN Acid nucleic có loại desoxyribonucleic (DNA) ribonucleic (RNA) Nhiều kiện gián tiếp cho thấy DNA chất di truyền A Các chứng... cho sinh vật tiến hóa   II CẤU TRÚC PHÂN TỬ CỦA DNA Cấu trúc hóa học : DNA (Deoxyricobnucleric acid) polimer (polynucleoticle) hợp chất cao phân tử, các đơn phân nucleotid,mỗi nucleotid gồm thành...     PURIN PYRIMIDIN Công thức cấu tạo loại nucleotid   Một phần phân tử ADN Sự  bắt cặp bổ sung base  hai mạch đơn Cấu trúc không gian DNA: Mơ hình Watson & Crick Cấu trúc phân tử DNA theo mơ