Sinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tửSinh học phân tử
Sinh học phân tử_Nhóm 11 Bài 2: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA RNA - Cũng DNA, RNA đại phân tử sinh học cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân nucleotide Mỗi đơn phân (nucleotide) cấu tạo từ thành phần sau: + Đường ribose: C5H10O5 + nhóm phosphate: PO43+ loại bazơ nitơ (C, G, A, U) (- RNA có cấu trúc gồm chuỗi polyribonucleotit Số ribonucleotide RNA nửa nucleotide phân tử DNA tổng hợp I Messenger RNA (mRNA): 1) Cấu trúc: - mARN cấu tạo từ chuỗi polynucleotide dạng mạch thẳng, có chức truyền đạt thơng tin di truyền tử mạch gốc DNA đến chuỗi polipepetide Để thực chức truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến protein RNA gồm: + Trình tự nucleotide đặc hiệu giúp cho ribosome nhận liên kết vào ARN + Mã mở đầu : tín hiệu khởi đầu phiên mã + Các codon mã hóa axit amin: + Mã kết thúc , mang thông tin kết thúc trình dịch mã Sinh học phân tử_Nhóm 11 2) Chức năng: RNA phiên mã từ gene mã hố protein, mang thơng tin cho dịch mã Một số tương tự mRNA không dịch mã, ví dụ XIST, H19 chế in dấu gene bố mẹ (parental imprinting) II Heterogenous nuclear RNA (hnRNA): - mRNA trước cắt-nối Chúng tiền thân mRNA trưởng thành sau - Đó chưa sửa đổi gene eukaryote; gọi vậ tính đa dạng lớn kích thước so với tRNA rRNA III Transfer RNA (tRNA): 1) Cấu trúc: - tRNA có cấu trúc với thuỳ, có thuỳ mang ba đối mã có trình tự bổ sung với ba mã hóa axit amin phân tử mRNA, tRNA có chức vận chuyển amino acid tới ribosome để tổng hợp nên chuỗi polipetide - Trong thành phần nucleotide tRNA có nhiều base chuẩn bị biến đổi thành base sửa đổi nhờ hoạt động xúc tác enzyme sau phiên mã Các base (còn gọi base hiếm) tập trung chủ yếu vòng thân (stem loops) như: 5',6'dihydrouridine (DHU), inosine (I), ribothymidine (T), pseudouridine (Ψ) v.v - Các phân tử tRNA thường giống nhiều đoạn khác chủ yếu ba đối mã (anticodon) Cần lưu ý rằng, base Inosine (I) có mặt vị trí 5' anticodon số phân tử tRNA kết cặp linh hoạt với base vị trí 3' (C, U A) codon đồng nghĩa mRNA Sinh học phân tử_Nhóm 11 Base Inosine vị trí 5' anticodon số tRNA kết cặp với base (C, U A) vị trí 3' codon đồng nghĩa mRNA Cấu trúc bậc ba (trái) bậc hai phân tử tRNA 2) Chức năng: - Phân tử thích ứng (adaptor) thực việc dịch mã tRNA làm mồi cho tái DNA tái retrovirus - Mỗi phân tử tRNA có hai chức mang amino acid hoạt hoá đến phức hệ "ribosome-mRNA" để tiến hành việc đọc dịch mã cho codon cụ thể mRNA - Chức chủ yếu tRNA vận tải amino acid đến Ri với mRNA đặt amino acid vào vị trí thích hợp chuỗi polypeptide Mỗi phân tử tRNA liên kết tạm thời với amino acid định nhờ AAS đặc hiệu cho amino acid Một loại amino acid liên kết vận tải vài loại tRNA khác nhauIV Ribosomal RNA (rRNA): 1) Cấu trúc: - rRNA có cấu trúc mạch đơn nhiều vùng nucleotide liên kết bổ sung với tạo vùng xoắn kép cục rARN liên kết với protein tạo nên ribosome rRNA loại RNA có cấu trúc có nhiếu liên kết hydro phân tử chiếm số lượng lớn tế bào Sinh học phân tử_Nhóm 11 - Ở vi khuẩn có loại rRNA có hệ số lắng 23S, 16S 5S, với số lượng nucleotide tương ứng 2904, 1542 120 Ở tế bào eukaryote có loại rRNA với hệ số lắng 28S, 18S, 5,8S 5S Riêng tế bào thực vật cịn có thêm rRNA mã hoá chloroplast DNA (cpDNA) - Bảng: Thành phần cấu tạo ribosome (R) pro- eukaryote - Mỗi ribosome hồn chỉnh có hai tiếu đơn vị bé lớn (small and large subunits) Hai tiểu đơn vị kết hợp với tạo ribosome hoạt động trình dịch mã mRNA thực bắt đầu Các hợp phần cấu thành ribosome pro- eukaryote 2) Chức năng: - Các rRNA với protein đặc thù thành phần cấu trúc nên ribosome -"nhà máy" tổng hợp protein tế bào V Các RNA phụ khác: Sinh học phân tử_Nhóm 11 1) iRNA (initiator RNA): - Các trình tự RNA ngắn dùng làm mồi cho tổng hợp DNA sợi chậm 2) snRNA(small nuclear RNA) hay U-RNA (uridine-rich RNA): - Các phân tử RNA trọng lượng phân tử thấp phát dịch nhân, thành phần enzyme cắt bỏ intron phản ứng xử lý (processing) khác; chúng chứa nhiều gốc uridine sửa đổi 3) snoRNA (small nucleolar RNA): - Các phân tử RNA trọng lượng phân tử thấp phát hạch nhân, tham gia vào trình xử lý rRNA (RNA processing) 4) scRNA (small cytoplasmic RNA): - Các phân tử RNA trọng lượng phân tử thấp phát tế bào chất với chức khác - Ví dụ RNA 7S vốn thành phần tiểu phần nhận biết tín hiệu pRNA (prosomal RNA), RNA bé kết hợp với khoảng 20 protein bọc gói với mRNA mRNP hay thể thơng tin (informosome) vốn có tác dụng điều hồ biểu gene 5) RNA telomerase: -Một RNA nhân có chứa khn cho đoạn lặp telomere thành phần enzyme telomerase 6) gRNA (guide RNA): - Một loại RNA tổng hợp roi động (kinetoplasts) Trypanosoma; cung cấp khn cho biên tập RNA (editing RNA) 7) antisense RNA: - RNA ngược nghĩa (antisense RNA) bổ sung với mRNA tạo thành sợi đơi với để kìm hãm việc tổng hợp protein Loại RNA thấy có nhiều hệ thống, phổ biến vi khuẩn; gọi RNA bổ sung gây nhiễu mRNA 8) Các Ribozyme: - Các phân tử RNA mà xúc tác cho phản ứng hoá học, enzyme chứa RNA (RNA enzymes) Thơng thường có hoạt tính tự xúc tác (ví dụ intron tự cắt = self-splicing introns), 0ribonuclease P chất xúc tác đích thực (ví dụ xử lý tRNA: tRNA processing) Các RNA khác hoạt động hài hoà với protein, ví dụ MRP endonuclease tái DNA ty thể VI RNA dạng xoắn sợi đôi: -Ở RNA, cấu trúc xoắn hình thành liên kết hydro cặp base tương tác kị nước diễn sợi đơn nucleic acid -RNA xoắn sợi đôi chủ yếu dạng xoắn phải A với 11 bp vòng -RNA dạng xoắn A với cặp base Watson – Crick có chu kì xoắn sâu, hẹp khơng thích hợp với tương tác đặc hiệu Sinh học phân tử_Nhóm 11 -Vịng xoắn phụ khơng mang trình tự đặc hiệu gồm nhóm 2’-OH gốc nhận liên kết hydro; dễ tiếp xúc với phối tử xoắn cạn rộng - Mang cặp base khác cặp base Watson Crick, có 20 loại - Các cặp base không chuẩn phổ biến: GU, GA, cặp base Hoogsteen đảo ngược cặp GA imino -Liên kết base gồm cặp base chuẩn (thường cặp base dạng Watson – Crick hay Hoogsteen đảo ngược); base thứ ba tương tác theo nhiều cách -Các cặp base không chuẩn base trung gian cho trình ngưng kết RNA tương tác RNA – protein, RNA – ligand VII Động lực học gấp RNA: - Protein gắn đặc hiệu RNA hình thành hợp chặt chẽ với RNA mục tiêu với vai trò hỗ trợ việc gấp RNA - Họ protein hnRNP (heterogenous nuclear ribonucleoprotein) có 20 protein khác hỗ trợ việc ngăn chặn gấp sai ngưng kết mRNA chưa trưởng thành - rRNA gấp kết hợp với protein ribosome VIII So sánh cấu trúc RNA với DNA: BÀI 3: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN I Mã di truyền, dịch mã, tính acid-base: Mã di truyền: - Trình tự DNA đọc theo ba base sử dụng sợi antisense (khơng mã hóa) làm mạch khn điều kiện tổng hợp RNA. - Sợi đối diện sợi sense có trình tự giống RNA. - khung đọc (ORF) mRNA đánh dấu codon mở đầu. Sinh học phân tử_Nhóm 11 - Mã di truyền có tính thối hóa phù hợp với “giả thuyết wobble” Francis Crick. - Tính phổ biến mã di truyền Ở số sinh vật bào quan, nghĩa codon thay đổi. Sự dịch mã: Tính acid-base protein: Amino acid chất hữu mà phân tử chứa nhóm carboxyl (-COOH) nhóm amin (-NH2) Sinh học phân tử_Nhóm 11 - Phản ứng với acid bazơ tạo thành muối: II Cấu trúc protein: ( Cấu trúc bậc 1: Cấu trúc bậc I protein thành phần trình tự xếp gốc amino acid mạch polypeptide Sinh học phân tử_Nhóm 11 - Hầu hết cấu trúc protein gồm khoảng từ 100 đến 500 gốc amino acid, có khoảng vài phân tử protein có cấu trúc lớn 500 gốc amino acid Protein trạng thái nguyên vẹn có nhóm NH2 COOH tự - Vd: - Ý nghĩa cấu trúc bậc protein: Sinh học phân tử_Nhóm 11 + Số lượng aa chuỗi polypeptide quy định tính chất protein, vấn đề nòi giống, phẩm chất, khả kháng bệnh + Trình tự xếp aa lý tạo cho giới sinh vật có số lượng kiểu protein khổng lồ mà xuất phát từ 20 loại - aa + Sự thay đổi trình tự xếp aa dẫn đến trường hợp bệnh lý VD điển hình: bệnh hồng cầu hình lưỡi liềm Hb cấu tạo từ chuỗi chuỗi Ở người bệnh, aa thứ chuỗi Glu thay Val Cấu trúc bậc 2: - Là tương tác không gian gốc aa gần hay cạnh đoạn chuỗi, mô tả cấu trúc không gian bên phần phân tử - Gồm dạng: xoắn α gấp nếp β a) Xoắn α (α – helix): - Chuỗi polypeptide cuộn lại theo hình lị xo bước xoắn - Mạch liên kết peptide chuỗi polypeptide xếp thẳng đứng xung quanh trục phân tử, R aa đẩy vịng ngồi trục xoắn chuỗi - Một vịng xoắn có 3,6 gốc aa; khoảng cách hai gốc aa cạch 1,5 A°; chiều cao bước xoắn 5,4 A° - Sự tồn bước xoắn nhờ liên kết hydro; hình thành –CO– aa với –NH– aa đứng trước gốc aa - Đặc trưng cho protein dạng cầu: protein cơ, máu; trứng, sữa 10