Bài giảng xu hướng phát triển thực phẩm sơ lược về cấu trúc dna và bộ gen

4/24/2016 Sơ lược cấu trúc DNA gen Học phần Thực phẩm Biến đổi gen Nguyễn Tiến Thành – HUST - 2016 DNA/RNA - axit nucleic   Axit nucleic  Deoxyribonucleic acid (DNA)  Ribonucleic acid (RNA) Các nucleotide đơn phân cấu tạo gồm thành phần  gốc phosphate  đường pentose: ribose (trong RNA), deoxyribose (trong DNA)  bazơ: (1 loại bazơ): A, G, C, T (cho DNA)/U (cho RNA) Các đường pentose Các bazơ 4/24/2016 Đơn phân nucleotide Cấu tạo đơn phân nucleotide Liên kết với gốc phosphate 4/24/2016 DNA/RNA - Cấu trúc bậc  DNA = chuỗi mạch gồm nucleotide tạo lên từ đường deoxyribose với loại bazơ: A, T, G, C,  RNA = chuỗi mạch gồm nucleotide tạo lên từ đường ribose với loại bazơ: A, U, G, C  Các đơn phân liên kết với liên kết phosphodiester: đường pentose gốc phosphate: OH vị trí C số đường pentose liên kết với Phosphate gắn vào vị trí số thành phần đường pentose đơn phân cạnh Cấu trúc bậc II DNA  Gồm mạch đơn dạng xoắn ốc, xoay quanh trục, ngược chiều (đối song song)  Mỗi vòng xoắn ứng với 10 cặp bazơ, cao 34 Ao  Trên mạch đơn bao gồm monomer A, T, G, C xếp bất kỳ, liên kết liên kết phosphodiestegiữa đường gốc phosphate (cấu trúc bậc I)  Hai mạch đơn liên kết với liên kết hidro nucleotide đối nhau: A – T (2 liên kết hidro); G-C (3 liên kết hidro)  Đầu cịn dư nhóm OH: đầu 3’ (ứng với vị trí OH đường 5), đầu dư nhóm phosphate đầu 5’ 4/24/2016 Sự liên kết nucleotide mạch DNA  A với T: liên kết hidro  G với C: liên kết hidro  Số A số T, số G số C, hay A+G = T +C  Tỷ lệ A+G/ T+C phụ thuộc loài Cấu trúc DNA Tính chất DNA  DNA tập trung chủ yếu (tại vùng) nhân, số ti thể lục lạp (ngồi nhân)  Có thể tách mạch (giãn xoắn thành mạch thẳng) nhiệt độ tăng (hoặc bị tác động hoá chất formadehide, ure),  Có thể hồi tính: nhiệt độ giảm (từ từ)  trở mạch xoắn  Hấp phụ ánh sáng bước sóng 260 nm  Bị phân giải enzyme nuclease (enzyme cắt axit nucleic) 4/24/2016 RNA  Tập trung chủ yếu nguyên sinh chất, phần nhỏ ribosome nhân  Tồn dạng mạch đơn  Cấu trúc bậc từ mạch đơn, tạo xoắn nội phân tử  Các loại RNA  mRNA (message RNA): RNA thông tin  tRNA (tranfer RNA): RNA vận chuyển  rRNA (ribosome RNA): RNA ribosome mRNA  Mang thơng tin mã hố cho protein tổng hợp từ nhân, dựa trình tự DNA tương ứng với nó, sau đưa tới Ribosome để làm khuôn tổng hợp protein  Độ dài phụ thuộc vào protein mã hố  Cấu trúc mRNA gồm phần:  Phần dẫn đầu  Phần mã hoá  Phần theo sau 4/24/2016 tRNA  Vận chuyển axit amin tới ribosome để tổng hợp protein  dài khoảng 75-90 nucleotide  Tương ứng với axit cần vận chuyển Ví dụ cấu tạo tRNA vận chuyển alanine nấm men rRNA  Cùng với lipit protein để tạo lên ribosome Hai tiểu phần Ribosome: Lớn Nhỏ  Trong sinh vật nhân sơ: gồm có   rRNA 16S (dài 1542 nu) tham gia vào tiêu phần nhỏ Ribosome  rRNA 23S (2904 nu) rRNA 5S (120 nu) cấu tạo tiểu phần lớn Ribosome Trong nhân chuẩn gồm có  rRNA 18S tham gia vào tiêu phần nhỏ Ribosome  rRNA 28S rRNA 5.8S cấu tạo tiểu phần lớn Ribosome 4/24/2016 DNA- vật liệu mang mã di truyền Phiên mã Dịch mã DNA mRNA Trong nhân protein Tại ribosome  Trong sợi DNA, sợi mang mã di truyền (sense strand), sợi đối mã (antisense strand)  DNA mang thơng tin protein, trình tự axit amin protein định trình tự nucleotide DNA  Cứ nucleotide liên tiếp DNA tạo thành codon (mã di truyền) mã hoá cho axit amin  Có 20 axit amin và34 = 64 codon  nhiều codon mã hố cho axit amin Bảng mã di truyền  Tần suất sử dụng ba mã hố phụ thuộc vào lồi 4/24/2016 Ví dụ  Cho đoạn chuỗi mang mã di truyền (coding strand) DNA 5’ ATG TCT CGC GCC CA GGC CGT CCC CGA ATT CAT CGC TTC TTC GCT GCG ATT TTT CAA CCG TCC CCG AAT TCA TCG 3’  Viết chuỗi đối mã với theo nguyên tắc bổ sung  Hãy chuyển mã thành chuỗi axit amin Hệ gen/bộ gen  Bộ gen (hệ gen) = genome: tổng thể vật chất di truyền tế bào 4/24/2016 “Bộ gen“ số loại sinh vật nhân sơ  Virus/Thực khuẩn thể:  chuỗi RNA DNA (mạch đơn kép), bao quanh lớp vỏ protein Chỉ tự tái tế bào chủ “Bộ gen“ số loại sinh vật nhân sơ  Vi khuẩn:  chuỗi DNA kép xoắn nằm vùng nhân (gọi NST),  trình tự DNA mạch vòng, xoắn, nhỏ tái hoạt động độc lập với DNA nhân (gọi plasmid): chủ yếu mang đặc tính kháng kháng sinh 4/24/2016 Bộ gen sinh vật nhân chuẩn  DNA nhân: tồn dạng nhiễm sắc thể  DNA nhân: ti thể lục lạp (thực vật) Nhiễm sắc thể  Sinh vật đơn bội: NST (nNST), ví dụ vi khuẩn có nhiễm sắc thể  Sinh vật lưỡng bội: có NST (2nNST)  Số nhiễm sắc thể đặc trưng cho loài:   Người 2n = 46 (22x2 + +1)  Ruồi dấm: 2n =  Vịt: 2n=80  Ngựa 2n= 64 NST giới tính tồn đơn: X Y 10 4/24/2016 Bộ nhiễm sắc thể từ người 21 DNA nhân sinh vật nhân chuẩn  DNA lục lạp (cpDNA): mã hoá cho protein cấu tạo lục lạp, có kích thước nhỏ (120 -200 kb) cấu trúc vịng trịn sợi xoắn đơi  DNA ti thể (mtDNA): mã hóa cho nhiều protein của màng bên ti thể và số protein tham gia vào chuỗi chuyển vận điện tử mtDNA cũng có cấu trúc dạng vòng tròn nhỏ cpDNA nhiều lần  Phân chia tái độc lập với DNA nhân có phối hợp 11 4/24/2016 Kích thước hệ gen  đặc trưng cho lồi, kích thước genome khơng tỷ lệ với mức độ tiến hóa tính phức tạp thể Số lượng gen hệ gen (genome) Lồi Kích thước hệ gen (Mb = 106 bp) TT mã hóa Protein(%) Số lượng gen E coli 4.6 90 4.288 S cerevisiae 12 70 5.885 C elegans 97 25 19.099 Drosophila 180 13 13.600 Human (người) 3000 100.000 12 4/24/2016 Take home message  ADN polymer từ nucleotit A, T, G, C, tồn sinh vật dạng chuỗi xoắn kép theo nguyên tắc cặp đơi AT, G-C  ADN có nhân (vùng nhân) ti thể, lục lạp  Mỗi axit amin protein mã hoá nuleotide liên tiếp ADN gọi ba mã hố Mỗi axit amin mã hố nhiều ba mã hoá 13