Di truyền học

Bài giảng điện tửTrương Thị Bích PhượngKhoa Sinh học, Trường đại học Khoa học, Đại học Huế Chương 1 Bản chất của vật chất di truyền Mục tiêu của chương Giới thiệu bản chất của vật chất d

MỤC LỤC

Chương 1 Bản chất của vật chất di truyền 1

I DNA là vật chất di truyền 1

1 Các chứng minh gián tiếp 1

2 Thí nghiệm biến nạp DNA ( Transformation) 2

3 Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn 4

II Thành phần và cấu tạo hóa học của acid nucleic 5

1 DNA 7

1.1 Cấu tạo hóa học của DNA 7

1.2 DNA cuộn lại trong tế bào 11

2 RNA 14

2.1 RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA) 14

2.2 RNA vận chuyển (Transfer RNA - tRNA) 15

2.3 RNA thông tin (messenger RNA – mRNA) 17

2.4 Ribozym và self-splicing 18

III Các tính chất của DNA 20

1 Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation) 20

2 Lai acid nucleic 22

IV Những cấu trúc chứa DNA trong tế bào 23

1 Những đoạn DNA chứa thông tin di truyền 23

2 Virus chứa DNA và virus chứa RNA 24

3 Nhiễm sắc thể chính và plasmid của vi khuẩn 25

4 Nhiễm sắc thể Eukaryota 25

4.1 Các trình tự lặp lại và đơn độc 25

4.2 Nhiễm sắc thể của Eukaryota 27

4.3 Trình tự CEN 29

4.4 Trình tự Tel 29

Câu hỏi ôn tập 30

Tài liệu tham khảo 30

Chương 2 Sao chép DNA 31

I Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ 31

1 DNA bị biến đổi ngay cả không sao chép 31

2 Trình tự nucleotid được duy trì với mức chính xác rất cao qua nhiều thế hệ 32

3 Các hệ thống bảo vệ DNA 33

4 Sửa sai do phục quang hồi 34

5 Hệ thống SOS 35

II Cơ chế phân tử của sao chép DNA 36

1 Nguyên tắc chung 36

2 Thí nghiệm tổng hợp nhân tạo DNA 37

3 Thí nghiệm chứng minh có sự tự nhân đôi theo nguyên tắc bán bảo tồn 37

4 Diễn biến sao chép DNA ở nhiễm sắc thể E.coli 38

4.1 Giai đoạn khởi sự (initiation) 38

4.2 Giai đoạn nối dài (elongation) 39

III Sao chép DNA trong tế bào 40

1 Sao chép ở nhiễm sắc thể Prokaryote 40

2 Sao chép nhiễm sắc thể ở tế bào Eukaryote 41

Câu hỏi ôn tập 42

Tài liệu tham khảo 42

Chương 3 Cơ sở tế bào học của tính di truyền 44

I Các cấu trúc tế bào và khả năng tự tái sinh 44

1 Các cấu trúc có khả năng tự tái sinh 44

2 Nhiễm sắc thể 45

2.1 Hình thái NST 45

2.2 Kiểu nhân và nhiễm sắc đồ: 47

2.3 Chất nhiễm sắc 47

3 Các nhiễm sắc thể đặc biệt 48

II Chu trình tế bào và phân bào ở Eukaryote 51

1 Chu trình tế bào 51

2 Nguyên phân (Mitosis) 52

3 Giảm phân (meiosis) 53

III Các kiểu sinh sản 59

1.Sinh sản vô tính 59

2 Sinh sản hữu tính 59

3 Các hình thức sinh sản đặc biệt 61

4 Chu trình sống hay vòng đời 63

Câu hỏi ôn tập 64

Tài liệu tham khảo 64

Chương 4 Các quy luật di truyền của Mendel 66

I Phương pháp thí nghiệm của Mendel 66

1 Tính trạng hay dấu hiệu (character) 66

2 Cách tiến hành thí nghiệm: 68

II Lai một tính trạng-Quy luật giao tử thuần khiết 69

1.Thí nghiệm 69

2 Giải thích của Mendel 70

3.Tính trội không hoàn toàn và sự di truyền tương đương 70

4 Cơ sở tế bào học 70

5 Thí nghiệm chứng minh trực tiếp sự phân ly ở mức giao tử 72

6 Quy luật thứ nhất (quy luật giao tử thuần khiết 72

III Lai hai tính và nhiều tính 73

1 Lai hai tính - Quy luật phân ly độc lập và tổ hợp tự do 73

2 Lai với nhiều cặp tính trạng 73

3 Một số tính trạng Mendel ở người 75

4 Các quy luật chung của tính di truyền 77

Câu hỏi ôn tập 77

Tài liệu tham khảo 78

Chương 5 Tương tac gen 79

I Sự tương tác gen giữa các gen alen 79

1 Hiện tượng gây chết 79

2 Sự tương tác giữa các alen của cùng một gen 82

II Sự tương tác giữa các gen không alen 83

1 Tương tác át chế 83

3 Tương tác đa gen 88

4 Tính đa hiệu của gen 89

III Những phức tạp trong biểu hiện cuả gen 89

1 Gen biến đổi (Modifier gene) 89

2 Các tính trạng bị giới hạn bởi giới tính 90

3 Các tính trạng có sự biểu hiện phụ thuộc vào giới tính 90

IV Độ thấm (penetrance) và độ biểu hiện (expression) 91

1 Độ thấm (độ thâm nhập) 91

2 Độ hiện hay độ biểu hiện 92

V Tác động của môi trường 93

1 Tác động của môi trường bên ngoài 93

2 Tác động của môi trường bên trong 94

Câu hỏi ôn tập 95

Tài liệu tham khảo 95

Chương 6 Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể 96

I Sự xác định giới tính và sự di truyền liên kết với giới tính 96

1 Tỉ lệ phân li giới tính 96

2 Các gen liên kết với giới tính 98

3 Các tính trạng liên kết với giới tính trong di truyền học người 101

4 Gen nam giới và gen nữ giới ở người 101

4.1 Gen xác định nam giới 101

4.2 Gen xác định nữ giới 102

5 NST X bất hoạt ở người 102

6 Hiện tượng không chia ly của NST 104

7 Xác định giới tính do số bội thể 106

8 Xác định giới tính do điều kiện môi trường 106

II Sự di truyền liên kết 107

1 Hiện tượng liên kết 107

2 Liên kết hoàn toàn 108

3 Hiện tượng di truyền liên kết không hoàn toàn 108

4 Các nhóm liên kết(Genelinkage) 109

III Hiện tượng tái tổ hợp 109

1 Tái tổ hợp và trao đổi chéo 109

2 Cở sở tế bào học của trao đổi chéo 111

3 Trao đổi chéo ở trong giai đoạn 4 sợi 112

4 Trao đổi chéo nhiều lần 114

5 Nhiễu (Interference) và trùng hợp (Coincidence) 114

IV Xác định vị trí gen và bản đồ di truyền 115

1.Xác định vi trí gen 115

2 Bản đồ di truyền của NST và bản đồ di truyền tế bào 116

V NST người và bản đồ NST người 119

1 NST người 119

2 Kỹ thuật lai tế bào soma 120

Câu hỏi ôn tập 122

Tài liệu tham khảo 122

Chương 7 Di truyền học Vi khuân 123

I Ưu thế và các đặc điểm của đối tượng vi sinh vật 123

1 Thời gian thế hệ ngắn, tốc độ sinh sản nhanh 123

2 Có sự tăng vọt số lượng cá thể 123

3 Có cấu tạo bộ máy di truyền đơn giản 124

4 Dễ nghiên cứu bằng các kỹ thuật vật lý và hóa học 124

II Đặc điểm của di truyền vi sinh vật 124

III Sinh học của vi khuẩn 125

1 Cấu tạo tế bào và sinh sản 125

2 Đặc điểm nuôi cấy 127

IV Biến nạp ( Transformation) 127

1 Hiện tượng và điều kiện 127

2 Cơ chế biến nạp 128

2.1 Xâm nhập của DNA 128

2.2 Bắt cặp 130

2.3 Sao chép 130

V Tải nạp (Transduction) 130

1 Phage là nhân tố chuyển gen 130

2 cơ chế 131

3 Phân biệt các dạng tải nạp 132

VI Giao nạp (Conjugation) 133

1 Chứng minh có lai ở vi khuẩn 134

2 Sự phân hóa giới tính ở vi khuẩn 135

3 Các nhân tố F ' và tính nạp (Sexduction) 137

4 Cơ chế tái tổ hợp 137

VII Cơ sở di truyền tính kháng thuốc của các vi khuẩn gây bệnh ở người 139

Câu hỏi và Bài tập 140

Tài liệu Tham khảo 140

Chương 8 Di truyền học Virus 142

I Di truyền học thể thực khuẩn (Bacteriophage hay phage) 142

1 Sự hình thành vết tan và các thể đột biến phage 142

2 Tái tổ hợp di truyền trong một chu kỳ sinh tan (Lytic cycle) 144

2.1 Chu trình tan (Lytic cycle) 144

3 Sự sắp xếp của các gene trong nhiễm sắc thể phage 146

4 Lập bản đồ cấu trúc tinh vi vùng rII của phage T4 147

5 Tính tiềm tan (Lysogeny) và phage λ 151

II Đặc tính của các virus 153

1 Tính đa dạng về cấu trúc và thành phần di truyền 153

2 Tính đặc thù về vật chủ (Host specificity) 154

III Tái bản của các virus 154

1 Các virus của vi khuẩn 157

2 Các virus thực vật 157

3 Các virus động vật 158

4 Virus gây ung thư, HIV/ AIDS 160

Câu hỏi và Bài tập 163

Tài liệu Tham khảo 163

Chương 9 Di truyền học Vi nấm và Vi tảo 165

I Đại cương về nghiên cứu di truyền ở một số vi tảo thông dụng 165

II Phân tích di truyền ở vi nấm 166

1 Tính không dung hợp (incompatibility) ở vi nấm 166

2 Phân tích bộ bốn và lập bản đồ ở vi nấm 167

3 Phân tích di truyền trong chu trình cận hữu tính (tái tổ hợp trong

nguyên phân) 171

3.1 Sự đơn bội hoá (Haploidisation) 172

3.2 Tái tổ hợp trong nguyên phân (Mitotic recombination) 172

III Nấm men như là E coli của các tế bào eukaryote 173

1 Các nhiễm sắc thể nấm men nhân tạo (YAC) 173

2 Những hiểu biết mới về tổ chức của các nhiễm sắc thể của nấm men 175

3 Những hiểu biết mới về tái bản và phiên mã của bộ gen nấm men

176 4 Những hiểu biết mới về ADN ty thể của nấm men 177

Câu hỏi và Bài tập 178

Tài liệu Tham khảo 179

Chương 10 Di truyền Tế bào chất 180

I Sự di truyền tế bào chất 180

1 Sự di truyền của các gene lạp thể 180

2 Sự di truyền của các gene ty thể 183

2.1 Đặc điểm di truyền của các gene ty thể 183

2.2 Hiện tượng bất dục bào chất đực 186

3 Hiệu quả của dòng mẹ lên chiều xoắn vỏ ốc 188

II Lập bản đồ ở lạp thể và ty thể 190

1 Lập bản đồ gene của DNA lạp thể 190

2 Lập bản đồ gene của DNA ty thể 192

III Di truyền học phân tử các bào quan 193

1 Các bộ gene lạp thể (cpDNA) 193

2 Các bộ gene ty thể (mtDNA) 195

Câu hỏi và Bài tập 195

Tài liệu Tham khảo 195

Chương 11 Sự điều hòa biểu hiện của gene 197

I Các nguyên lý điều hòa và mức độ kiểm soát phiên mã 197

II Điều hòa hoạt động gene ở prokaryote 199

1 Cấu trúc của operon 200

2 Điều hòa dương tính operon lactose 202

3 Điều hòa âm tính operon tryptophan 204

4 Phiên mã dở (Attenuation) 205

III Điều hòa biểu hiện gene ở eukaryote 208

1 Sự biến đổi DNA 209

2 Các promoter 209

3 Những trình tự tăng cường phiên mã (Enhancer) 210

4 Trình tự bất hoạt gene (gene silencing) 211

5 Promoter chọn lọc (alternative promoter) 211

6 Splicing chọn lọc 212

Câu hỏi và Bài tập 213

Tài liệu tham khảo 213 Chương 12 Đột biến gene, tái tổ hợp và các yếu tố di truyền di động 215

I Đột biến gene 215

1 Các kiểu đột biến gene 215

1.1 Đột biến thay thế cặp base 216

1.2 Đột biến thêm hoặc bớt base 217

2 Cơ chế gây đột biến điểm 221

II Sửa chữa và bảo vệ DNA 225

1 Cơ chế sửa sai sinh học 225

1.1 Quang phục hoạt (photoreactivation) 225

1.2 Sửa sai bằng làm mất nhóm alkyl (dealkylation) 226

III Các yếu tố di truyền vận động (Transposable genetic elements).230 1 Các yếu tố di truyền vận động ở prokaryote 230

1.1 Gene nhảy của prokaryote 231

1.2 Cơ chế của sự chuyển vị 232

2 Các yếu tố di truyền vận động ở eukaryote 233

2.1 Các retrotransposon 233

2.2 DNA transposon 235

Câu hỏi và Bài tập 237

Tài liệu Tham khảo 238

Chương 13 Đôt biên nhiêm săc thê 239

I Đôt biên câu truc nhiêm săc thê 239

1 Biến đổi cấu trúc trên một NST: 240

1.1 Sự phát sinh các đột biến cấu trúc trên NST 240

1.2 Mất đoạn 240

1.3 Lặp đoạn (tăng đoạn - Duplication) 242

1.4 Đảo đoạn (Inversion) 242

1.5 Chuyển đoạn (Translocation) 246

II Đột biến số lượng NST 248

1 Đa bội nguyên 248

2 Đa bội thể lai 250

3 Đa bội lệch hay đa nhiễm 251

III Đột biến gây tạo hay cảm ứng 255

1 Tác động gây đột biến của bức xạ ion hóa 255

1.1 Bức xạ ion hóa 255

1.2 Ảnh hưởng của liều lượng (dose) và cường độ bức xạ (radiation intensity) 255

2 Tác động của tia tử ngoại 255

3 Các tác nhân gây đột biến hóa chất 256

Câu hỏi và Bài tập 256

Tài liệu tham khảo 257

Bài giảng điện tử

Trương Thị Bích PhượngKhoa Sinh học, Trường đại học Khoa học, Đại học Huế

Chương 1

Bản chất của vật chất di truyền

Mục tiêu của chương

Giới thiệu bản chất của vật chất di truyền là DNA, thành phần, cấu trúc của phân tử DNA, dạng DNA khác nhau trong tế bào

Số tiết: 6

Nội dung

I DNA là vật chất di truyền

Năm 1968, Frederich Miescher (Thụy Điển) phát hiện ra trong nhân

tế bào bạch cầu một chất không phải là protein và gọi là nuclein Về sau thấy chất này có tính acid nên gọi là acid nucleic Acid nucleic có 2 loại là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA)

Năm 1914, R Feulgen (nhà hóa học người Đức) tìm ra phương pháp nhuộm màu đặc hiệu đối với DNA Sau đó các nghiên cứu cho thấy DNA của nhân giới hạn trong NST Nhiều sự kiện cho gián tiếp cho thấy DNA là chất di truyền Mãi đến năm 1944 vai trò mang thông tin di truyền của DNA mới được chứng minh và đến năm 1952 mới được công nhận

1 Các chứng minh gián tiếp

Nhiều số liệu cho thấy có mối quan hệ giữa DNA và chất di truyền

- DNA có trong tế bào của tất cả các vi sinh vật, thực vật, động vật chỉ giới hạn ở trong nhân và là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể Đó là một cấu trúc mang nhiều gen xếp theo đường thẳng

- Tất cả các tế bào dinh dưỡng của bất kỳ một loại sinh vật nào đều chứa một lượng DNA rất ổn định, không phụ thuộc vào sự phân hóa chức năng hoặc trạng thái trao đổi chất Ngược lại, số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh lý của tế bào.

- Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể của tế bào Ở tế bào sinh dục đơn bội (n) số lượng DNA là 1, thì tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có

số lượng DNA gấp đôi

- Tia tử ngoại (UV) có hiệu quả gây đột biến cao nhất ở bước sóng 260nm Đây chính là bước sóng DNA hấp thu tia tử ngoại nhiều nhất

Tuy nhiên trong các số liệu trên, thành phần cấu tạo của NST ngoài DNA còn có các protein Do đó cần có các chứng minh trực tiếp mới khẳng định vai trò vật chất di truyền của DNA

2 Thí nghiệm biến nạp DNA (Transformation)

Hiện tượng biến nạp do Griffith phát hiện vào năm 1928 ở vi khuẩn

Diplococcus pneumoniae (gây sưng phổi ở động vật có vú) Vi khuẩn này

Thí nghiệm được tiến hành như sau:

a Tiêm vi khuẩn dạng S sống gây bệnh cho chuột, sau một 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 chết

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 và R

Hình 1.1 Thí nghiệm biến nạp ở chuột

Hiện tượng trên cho thấy vi khuẩn S không thể tự sống lại được sau khi bị đun chết, nhưng các tế bào chết này đã truyền tính gây bệnh cho tế bào R Hiện tượng này gọi là biến nạp

Đến 1944, ba nhà khoa học T Avery, Mc Leod, Mc Carty đã tiến hành thí nghiệm xác định rõ tác nhân gây biến nạp Nếu tế bào S bị xử lý bởi protease hoặc RNAase thì hoạt tính biến nạp vẫn còn, cứng tỏ RNA và protein không phải là tác nhân gây bệnh Nhưng nếu tế bào chết S bị xử lý bằng DNAase thì hoạt tính biến nạp không còn nữa, chứng tỏ DNA là nhân

tố biến nạp Kết quả thí nghiệm được tóm tắc như sau:

DNA của S + tế bào R sống  chuột chết (có S, R )

Kết luận: hiện tượng biến nạp là một chứng minh sinh hóa xác nhận rằng DNA mang tín hiệu di truyền Nhưng vai trò của DNA vẫn chưa được công nhận vì cho rằng trong các thí nghiệm vẫn còn một ít protein.

Hình 1.2 Vật chất di truyền của phage là DNA

3 Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn

Năm 1952, A Hershey và M Chase đã tiến hành thí nghiệm với bacteriophage T2 xâm nhập vi khuẩn E.coli

Phage T2 cấu tạo gồm vỏ protein bên ngoài và ruột DNA bên trong Thí nghiệm này nhằm xác định xem phage nhiễm vi khuẩn đã bơm chất nào vào tế bào vi khuẩn: chỉ DNA, chỉ protein hay cả hai

Vì DNA chứa nhiều phosphor, không có lưu huỳnh; còn protein chứa lưu huỳnh nhưng không chứa phosphor nên có thể phân biệt giữa DNA

và protein nhờ đồng vị phóng xạ Phage được nuôi trên vi khuẩn mọc trên môi trường chứa các đồng vị phóng xạ P32 và S35 S35 xâm nhập vào protein

và P32 xâm nhập vào DNA của phage

Thí nghiệm: phage T2 nhiễm phóng xạ được tách ra và đem nhiễm vào các vi khuẩn không nhiễm phóng xạ, chúng sẽ gắn lên mặt ngoài của tế bào vi khuẩn Cho phage nhiễm trong một khoảng thời gian đủ để bám vào vách tế bào vi khuẩn và bơm chất nào đó vào tế bào vi khuẩn Dung dịch được lắc mạnh và ly tâm để tách rời tế bào vi khuẩn khỏi phần phage bám bên ngoài vách tế bào Phân tích phần trong tế bào vi khuẩn thấy chứa nhiều

P32 (70%) và rất ít S35, phần bên ngoài tế bào vi khuẩn chứa nhiều S35 và rất

ít P32 Thế hệ mới của phage chứa khoảng 30% P32 ban đầu

Thí nghiệm này đã được chứng minh trực tiếp rằng DNA của phage T2 đã xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và sinh sản để tạo ra thế hệ phage mới mang tính di truyền có khả năng đến nhiễm vào các vi khuẩn khác

Hinh 1.3 Sư xâm nhâp DNA cua virus vao vi khuân

II Thành phần và cấu tạo hóa học của acid nucleic

DNA và RNA là những hợp chất cao phân tử Các đơn phân là các nucleotide

Mỗi nucleotide gồm ba thành phần

- H3PO4

- Đường desoxyribose (DNA ), ribose ( RNA)

- Nitrogenous base

(a)

Hình 1.4 Thành phần đường và base của nucleotide

(a) Base purin va pyrimidin

(b) Đương ribose va deoxyribose

(c) Sư khac nhau giưa Thymine va Uracil

Trong nucleotide, base purin sẽ gắn với C1 của đường ỏ N9 Nếu là pyrimidin thì sẽ gắn với C1 của đường ở N3 C5 của đường gắn với nhóm phosphate

Trong mạch, 2 nucleotide nối với nhau nhờ mối liên kết giữa nhóm

3’-OH của đường với nhóm -OH của H3PO4, cùng nhau mất đi một phân tử nước

Nếu phân tử chỉ gồm đường và nitrogenous base gọi là nucleoside

1 DNA

1.1 Cấu tạo hóa học của DNA

Hình 1.5 Sự bắt cặp bổ sung của các base của hai mạch đơn

Trên cơ sở các nghiên cứu của mình, Chargaff (1951) đã đưa ra kết luận:

+ Số lượng A = T, G = C

+ Tỉ số A +T đặc trưng cho mỗi loài sinh vật

G + X

Các base căn bản của acid nucleic bắt cặp bổ sung

Cũng trong thời gian này, Wilkins và Franklin (người Anh) nghiên cứu, phân tích tán xạ bằng tia rơnghen, kết luận:

+ Các purin và pyrimidin có cấu trúc phẳng, mặt phẳng của chúng được xếp vuông góc với trục dài của mạch polynucleotide cái này xếp chồng lên cái kia, khoảng cách trung tâm giữa hai mặt phẳng kề nhau là 3,4Ao

+ Mạch polynucleotide xoắn thành lò xo quanh trục giữa, mỗi bước xoắn là 34Ao (ứng với 10 nu)

+ Việc so sánh nồng độ DNA đo được với các số liệu tính toán trên

cơ sở sắp không gian của các nguyên tử cho thấy DNA có nhiều hơn một mạch polynucleotide

Năm 1951, J Watson và F Crick: tổng hợp các số liệu phân tích hóa học và tán xạ của tia X, để xây dựng nên mô hình cấu trúc phân tử DNA Theo mô hình này, phân tử DNA có những đặc trưng chủ yếu trong cấu trúc không gian như sau:

Hình 1.6 Mối liên kết hydro giữa A-T và G-C

1 Phân tử DNA gồm hai chuỗi polynucleotide xoắn song song ngược chiều quanh một trục chung.

2 Các gốc base quay vào phía trong của vòng xoắn, còn các gốc H3PO4, pentose quay ra ngoài tạo phần mặt của hình trụ Các mặt phẳng của phân tử đường nằm về phía phải của các base Còn các base thì xếp trên những mặt phẳng song song với nhau và thẳng góc với trục phân tử Khoảng cách giữa các cặp base là 3,4 Ao Chúng lệch nhau một góc 360 nên cứ 10 gốc (10 nucleotide) tạo nên một vòng quay

Hình 1.7 Chuỗi xoắn kép DNA

3 Chiều cao của mỗi vòng xoắn là 34 Ao, gồm 10 bậc thang do 10 cặp base tạo nên Đường kính của vòng xoắn là 20 Ao

4 Hai chuỗi polynucleotide gắn với nhau qua liên kết hydro được hình thành giữa các cặp base đứng đối diện nhau theo nguyên tắc bổ sung cặp đôi nghiêm ngặt: A luôn luôn liên kết với T bằng 2 mối liên kết hydro,

G liên kết với X bằng 3 mối liên kết hydro Do đó trong phân tử DNA tổng

số base loại pirimidin luôn bằng tổng số các base loại purin (quy luật Chargaff)

+ Khoảng cách giữa hai mạch polynucleotide luôn xác định, không thay đổi Khoảng cách này bằng kích thước của một base loại purin cộng với kích thước của một base loại pirimidin

+ A luôn luôn đi với T là vì giữa 2 base này chỉ có khả năng hình thành nên hai liên kết hydrro ở các vị trí N6 - O6 và N1 - N1

G luôn luôn đi với X vì giữa 2 base này có thể tạo ra 3 liên kết hydro ở các

vị trí N6 - O6, N1 -N1 và N2 - O2

Vì vậy mà A chỉ liên kết với T và G chỉ liên kết với C

5 Tính chất bổ sung giữa các cặp base dẫn đến tính chất bổ sung giữa hai chuỗi polynucleotide của DNA Do đó biết thành phần, trật tự sắp xếp của các nucleotide trên chuỗi này sẽ suy ra thành phần, trật tự sắp xếp của các nucleotide trên chuỗi kia Đặc điểm quan trọng nhất của mô hình là đối song song (antiparallel) Để các bazơ tương ứng đối diện nhau, hai mạch cần phải bố trí: đầu của sợi này đối diện với đuôi của sợi kia Mô hình Watson-Crick ra đời từ năm 1953 và trong vòng 25 năm tiếp theo nó được công nhận và sử dụng rộng rãi

Mãi đến những năm 70, nhờ dùng các phân tích chính xác nhiều dạng DNA đã được phát hiện, dạng thường gặp là dạng B theo mô hình của Watson-Crick, đây là cấu trúc phổ biến cho hầu hết sinh vật Mỗi dạng DNA là một dòng họ các phân tử có kích thước dao động quanh các trị số trung bình

Hai chỉ số được dùng để đánh giá DNA

- Chỉ số h: là chiều cao giữa hai nu kề nhau

- Chỉ số n: số nucleotide của một vòng xoắn

Ngoài DNA dạng B, còn nhiều dạng xoắn phải khác (A, C, D ) chúng phân biệt với DNA dạng B về khoảng cách giữa các base cũng như

độ nghiêng của chúng so với trục và sự phân bố trên chuỗi kép

Gần đây, người ta còn phát hiện ra một dạng DNA có bộ khung zigzag và đóng xoắn theo chiều trái, gọi là DNA xoắn trái hay DNA Z, trên mỗi vòng xoắn có tới 12 cặp base Giải thích sự tồn tại của DNA Z có nhiều quan niệm khác nhau: Theo Watson, chỉ trong những điều kiện đặc biệt, như nồng độ muối cao thì các vùng chứa trình tự GCGCGC chuyển sang cấu hình Z, ngược lại ở nồng độ muối thấp chúng quay trở lại dạng B Điều đó chứng tỏ DNA Z có thể đóng vai trò giảm sức căng cục bộ trong phân tử DNA siêu xoắn hoặc có thể tương tác đặc thù với các protein điều hòa Tuy nhiên A Rich cho rằng DNA Z xảy ra trong tự nhiên mà bằng chứng là có mặt trong ruồi giấm bình thường Có thể là vùng DNA Z nằm xen kẻ với vùng DNA B và chúng có thể xoay hình dáng thành dạng B khi xảy ra các biến đổi hóa học nào đó làm cho DNA Z trở nên không ổn định Rich còn gợi ý rằng những gen nằm ở các vùng bị xoay như thế thì có thể tháo xoắn sau đó và bắt đầu phiên mã Nhờ vậy mà protein có thể được tổng hợp Mặc

dù đây mới chỉ là giả thiết song khám phá này đã cung cấp một công cụ tiềm năng cho nghiên cứu về hoạt động của các gen và DNA.Việc phát hiện các dạng DNA cho thấy DNA trong tế bào không đơn điệu tùy trạng thái sinh lý mà DNA ở dạng này hoặc dạng khác

Hình 1.8 DNA dạng xoắn kép Z

a Mô hình dạng B của Watson-Crick, là dạng xoắn phải với trục đều

b Mô hình dạng Z, là dạng xoắn trái với trục không đều

1.2 DNA cuộn lại trong tế bào

Hầu hết trong cơ thể sinh vật, DNA có chiều dài dài hơn rất nhiều lần so với chiều dài của tế bào

Ví dụ: phage T2 có chiều dài tế bào khoảng 0,16 µm, trong khi chiêu dài ADN của chúng khoảng 50 µm.

Hình 1.9 Các dạng thẳng, vòng tròn và xiêu xoắn của DNA

Do đó DNA ở trong tế bào phải cuộn xoắn Sự cuộn xoắn này rất tinh vi vì trong quá trình tồn tại, các gen phải hoạt động, như vậy nó phải là một chất có hoạt tính thường xuyên

Người ta thấy DNA có thể ở 3 dạng cấu trúc:

- Dạng siêu xoắn: mạch kép vặn xoắn lại thành hình số 8 Đây là dang tự nhiên ở vi khuẩn

- Dạng vòng tròn: sợi DNA căng tròn có được do DNA siêu xoắn bị cắt đứt 1 trong hai mạch kép.

- Dạng thẳng: khi DNA bị cắt đứt cả hai mạch

Mô hình về bộ gen của E coli

Ở E coli, chiều dài DNA được rút ngắn đáng kể, sự cuộn lại được

thực hiện nhờ vào các RNA nối Khi các RNA nối bị cắt thì các DNA bung dài ra, thuận lợi cho sự sao chép DNA Nếu mạch DNA bị cắt, DNA được tháo xoắn, căng ra thuận lợi cho sự tổng hợp protein

Hình 1.10 Mô hình cấu trúc nhiễm sắc thể (bộ gen) của E coli

(Theo Pettijohn và Hecht, 1974)

Hình 1.11 Sự tháo xoắn DNA trong tế bào vi khuẩn

2 RNA

Ở các sinh vật như: thực khuẩn thể, virus của động vật, virus của thực vật thì vật liệu di truyền là RNA Ở các sinh vật bậc cao có RNA là bản sao mã của DNA

RNA có cấu tạo từ các đơn phân là các ribonucleotide Giống với nucleotide, mỗi ribonucleotide gồm ba thành phần: đường ribose, H3PO4, bazơnitric (T được thay bằng U) Trong tế bào có ba loại RNA:

2.1 RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA)

rRNA cùng với protein cấu tạo nên ribosome rRNA chiếm tỷ lệ cao trong tế bào có thể đến 75% của tổng RNA Ở các ribosome khác nhau có các rRNA khác nhau, chúng được đặc trưng bởi hằng số lắng S:

- Eukaryote : ribosome có hệ số lắng khi ly tâm là 80S, gồm hai đơn vị:

RNA ribosom có cấu trúc bậc I (mạch thẳng) và cấu trúc bậc hai Trong ribosome, các rRNA tồn tại ở dạng cấu trúc bậc hai RNA ribosom có cấu tạo là một sợi xoắn có nhiều vùng liên kết đôi theo nguyên tắc bổ sung

A liên kết với U, G liên kết với X và có khi G liên kết với U Trong tế bào rRNA chiếm tỷ lệ cao có thể lên đến 75-80% tổng số RNA

Hình 1.12 rRNA cấu tạo nên ribosom

2.2 RNA vận chuyển (Transfer RNA - tRNA)

Mỗi tRNA gắn với một phân tử amino acid, mang đến ribosome để tham gia tổng hợp protein Mỗi tRNA đặc hiệu cho một loại amino acid Có hơn 20 loại tRNA khác nhau tương ứng với hơn 20 loại amino acid Trong thực tế, người ta thấy số lượng tRNA lớn hơn rất nhiều so với số lượng amino acid vì một amino acid có nhiều bộ ba mã hóa Đồng thời cùng một

bộ ba mã hóa, vẫn có thể có nhiều tRNA do hiện tượng biến đổi của các nucleotide trong tRNA tạo nên các loại tRNA mới và trong quá trình tổng hợp tRNA, sau khi hình thành chuỗi polynucleotide còn chịu sự tác động của các yếu tố của môi trường nội và ngoại bào làm các nucleotide bị biến đổi, tạo ra các tRNA mới

Các tRNA cùng tham gia vận chuyển một acid amin là các izoaceptor Số lượng izoaceptor thay đổi tùy acid amin

Cấu trúc bậc I của tRNA: tRNA vận chuyển có phân tử lượng nhỏ: 25.000-30.000, gồm 75-90 nucleotide, có hằng số lắng 4S Trong thành phần cấu trúc của tRNA có khoảng 10% các nucleotide hiếm với khoảng 30 loại khác nhau Mọi cấu trúc của tRNA đều có 2 đầu 5' và 3' giống nhau: đầu 5' luôn chứa G với gốc P tự do, còn đầu 3' luôn có 3 nucleotide là CCA 3'-OH Nhóm 3'-OH của A có thể liên kết với acid amin để tạo phức hợp tRNA-aminoacyl.

Chuỗi polynucleotide cuộn lại có những đoạn tạo mạch xoắn kép, hình thành cấu trúc bậc hai của tRNA

Hình 1.13 Cấu trúc của tRNA

Enzyme aminoacyl tRNA synthetase gắn amino acid với tRNA tương ứng Mỗi enzyme đặc hiệu cho một loại amino acid riêng biệt và xúc tác phản ứng gắn với tRNA của nó nhờ năng lượng ATP tạo ra aminoacyl tRNA Phức hợp aminoacyl tRNA đến ribosome gắn với mRNA bằng nhờ các bộ ba đối mã (anticodon) trên tRNA bắt cặp bổ sung với các bộ ba mã hóa (codon) trên mRNA

Các tRNA có một số đặc tính cấu trúc chung: chiều dài khoảng

73-93 nucleotide, cấu trúc gồm một mach cuộn lại như hình lá chẻ ba nhờ bắt cặp bên trong phân tử Đầu mút 3’ có trình tự kết thúc là CCA, amino acid luôn gắn vào đầu này Đầu 5 chứa gốc phosphate của G

Mỗi tRNA có có 4-5 vùng với chức năng khác nhau:

- Vòng DHU: có chứa nucleotide dihydrouridin, vùng này có chức năng nhận biết aminoacyl tRNA synthetase

- Vòng anticodon: đọc mã trên mRNA theo nguyên tắc kết cặp anticodon – codon

- Vòng phụ: có thể không có ở một số RNA

- Vòng TφC: có chứa nucleotide pseudouridin, vùng này có chức năng nhận biết ribosom để vào đúng vị trí tiếp nhận aminoacyl tRNA (vị trí A)

- Đấu 3’ –CCA: vị trí gắn với acid amin

tRNA chiểm khoảng 15% tổng số RNA của tế bào

2.3 RNA thông tin (messenger RNA – mRNA)

RNA thông tin làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến protein mRNA chiểm khoảng 5% tổng số RNA tế bào

Cấu trúc của mRNA:

5’ m7GxpYp AUG UAG 3’

vùng 5’ vùng vùng 3’

không mã hóa mã hóa không mã hóa

X, Y có thể là A hoặc G

DNA polymerase khởi sự phiên mã ở đoạn nằm ngay trước vùng mã hóa được gọi là đoạn 5’ không mã hóa (5’-non coding) Do đó mRNA có đoạn đầu mang các tín hiệu cho ribosome nhận biết để gắn vào dịch mã Ở đuôi 3’ sau dấu kết thúc có đoạn 3’ không mã hóa là nới gắn poly-A

Các mRNA của prokaryote có nữa thời gian (half life) tồn tại ngắn trung bình 2 phút Các mRNA của Eukaryote có nữa thời gian tồn tại khoảng 30 phút - 24 giờ

Hình 1.14 mRNA ở Prokaryote

Hình 1.15 mRNA ở eukaryote

2.4 Ribozym và self- splicing

Vào 1981, phát minh về vai trị xúc tác của một số phân tử RNA đã làm đảo lộn quan điểm về chất này

Các phân tử rRNA của các lồi nguyên sinh động vật, lúc đầu được tổng hợp với một số lượng lớn tiền chất, từ số các rRNA này sẽ cĩ một được tạo ra bằng cách tự cắt nối (self - splicing) Quá trình cắt nối này cĩ thể xảy

ra ở in vitro trong sự vắng mặt của protein Điều đĩ cho thấy rằng các trình

tự intron tự nĩ cĩ hoạt tính xúc tác tương tự enzyme Phản ứng self-splicing trong đĩ trình tự intron tự xúc tác quá trình tự cắt rời khỏi phân tử rRNA ở

lồi Tetrahymena qua 2 bước:

+ phản ứng được bắt đầu khi nucleotide G gắn vào trình tự intron, đồng thời cắt mạch RNA

5’

Vị trí gắn Rb

Mã khởi đầu AUG

Vùng không mã hóa

Mã khởi đầu AUG Mã khởi đầu AUG

+ Đầu 3’ của RNA mới vừa được tạo ra gắn vào đầu bên kia của intron hoàn thành phản ứng nối liền

Hình 1.16 Hoạt động cắt intron và nối exon trên mRNA

Trình tự intron dài 400 nucleotide đã được tổng hợp trong ống nghiệm và nó cuộn lại tạo phức hợp bề mặt có hoạt tính tương tự enzyme trong các phản ứng với các RNA khác Mặc dù splicing phần lớn không

được thực hiện tự động như ở Tetrahymena nhưng hiện tượng này cũng

được phát hiện ở những sinh vật khác, cả ở nấm và vi khuẩn

Các RNA có khả năng tự xúc tác được gọi là ribozyme Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu cơ chế và nguồn gốc sự sống

Hình 1.17 Phản ứng self-splicing của RNA

III Các tính chất của DNA

1 Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation)

Hai mạch đơn của phân tử AND gắn với nhau nhờ các liên kết hydro.Khi đun nóng DNA từ từ, vượt quá nhiệt độ sinh lý (khoảng 80-

95oC), các liên kết hydro giữa 2 mạch bị đứt và chúng tách rời nhau Trước tiên các mối liên kết A-T, khi nhiệt độ > 90oC các liên kết G -C bị đứt Đó là hiện tượng biến tính của DNA

Nhiệt độ mà ở đó 2 mạch DNA tách rời nhau được gọi là điểm chảy melting poin) của DNA: Tm Nhiệt độ này đặc trưng cho mỗi loại DNA, phụ

thuộc vào số lượng các liên kết hydro DNA có tỷ lệ G-C cao sẽ có điểm chảy cao DNA có 60% G-C thì điểm chảy là 95oC.

Hình 1.18 Sự biến tính và hồi tính của DNA

Ngoài nhiệt độ, người ta còn dùng chất formanide (NH2 -CH = 0) làm biến chất DNA ở 40oC

Các DNA bị biến chất được hạ nhiệt độ từ từ, ở 60o -700C các nucleotide sẽ gắn lại với nhau để tạo nên DNA mạch kép Hiện tượng này gọi là hồi tính

Có thể biết được DNA bị biến tính hoặc chưa nhờ vào sự gia tăng hấp thụ tia cực tím khi bị biến tính và sự giảm hấp thu tia cực tím khi hồi tính Giá trị mật độ quang tăng lên khi phân tử mạch đôi chuyển thành mạch đơn, điều này xảy ra do “hiệu ứng siêu sắc” (hyperchromic effect), hoặc dựa vào sự thay đổi độ lắng tụ trong ống nghiệm khi ly tâm.

2 Lai acid nucleic

Sử dụng đặc tính biến tính rồi hồi tính có thể tiến hành lai DNA với DNA, DNA với RNA, RNA với RNA

Nguyên tắc: lấy DNA A làm biến tính thành mạch đơn, trộn với DNA B cũng bị biến tính thành mạch đơn Dung dịch được hạ nhiệt độ từ từ

để xảy ra hồi tính Đây là kiểu lai lỏng hay lai trong dung dịch Quá trình hồi tính xảy ra, sợi A kết với A, B kết với B, đồng thời có sợi A kết với B tạo thành phân tử lai Muốn lai được với nhau, giữa 2 loại DNA phải có những đoạn có trình tự bổ sung nhau Có thể dùng đồng vị phóng xạ đánh dấu để phát hiện đoạn lai

Hiện nay còn sử dụng phương pháp lai trên pha rắn, được sử dụng rộng nhất:

+ Phương pháp Southern blot, dùng cho DNA

+ Phương pháp Northern blot dùng cho RNA

+ Phương pháp dot (điểm) và slot (khe) blot dùng cho RNA và DNA

- Lai tại chỗ (in situ hybridization) là kiểu lai phân tử trong đó trình

tự acid nucleic cần tìm (trình tự đích) nằm ngay trong tế bào hay trong mô Lai tai chỗ cho phép nghiên cứu NST, khuẩn lạc hay mô tế bào mà không cần tách chiết chúng

Dùng phương pháp lai DNA:

+ Có thể xác định mối quan hệ họ hàng giữa các loài DNA người và DNA chuột chỉ lai được 25%

+ Có thể tiến hành lai mRNA với DNA để xác định vị trí gen trên DNA tạo ra mRNA tương ứng

Phương pháp lai acid nucleic giúp hiểu chi tiết hơn về bộ gen, nó là

cơ sở của phương pháp chẩn đoán mới dùng acid nucleic đang đuợc sử dụng rộng rãi

Hình 1.19 Phát hiện các DNA lai với mẫu dò

IV Những cấu trúc chứa DNA trong tế bào

1 Những đoạn DNA chứa thông tin di truyền

Đại phân tử DNA là do polynucleotide tạo thành, được chia làm nhiều đoạn Mỗi đoạn là một đơn vị chức năng, gọi là gen

Gen được định nghĩa trong di truyền học:

+ Mendel là người đầu tiên nêu lên khái niệm “nhân tố di truyền”+ J Morgan cụ thể hóa khái niệm về gen: gen nằm trên nhiễm sắc thể chiếm một locus nhất định Gen là đơn vị chức năng xác định một tính trạng

+ Sau khi học thuyết trung tâm ra đời: gen là đoạn DNA trên nhiễm sắc thể không những mã hóa cho các loại protein mà cả các loại RNA

+ Cuối những năm 70, sau khi phát hiện ra gen gián đoạn: gen là một đoạn DNA đảm bảo cho việc tạo ra một polypeptid nó bao gồm cả vùng trước

và sau vùng mã hóa cho protein và cả những đoạn không mã hóa xen giữa các đoạn mã hóa

Hiện nay có thể định nghiã tổng quát như sau: gen là đơn vị chức năng cơ sở của bộ máy di truyền chiếm một locus nhất định trên NST và xác định một tính trạng nhất định Các gen là những đoạn vật chất di truyền mã hóa cho những sản phẩm riêng lẻ như các RNA được sử dụng trực tiếp cho

tổng hợp các enzym, các protein cấu trúc hay các mạch polypeptid để gắn lại tạo ra các protein có hoạt tính sinh học.

Toàn bộ những gen khác nhau của cơ thể, gọi là Idiotype Ở Eukaryote nó bao gồm các gen trên nhiễm sắc thể (chromotype) và các gen ngoài nhân (plasmotype) Ở prokaryote, nó bao gồm bộ gen và plasmid

2 Virus chứa DNA và virus chứa RNA

Virus gây bệnh đốm thuốc lá (mosaic tobacco virus - MTV) là virus chứa RNA sợi đơn Nó là một hạt hình que dài 300 nm, có đường kính 18

nm Bên ngoài có một vỏ chứa 2130 phân tử và một vòng xoắn RNA ở bên trong Chiều cao vòng xoắn: 23Ao, khối lượng phân tử = 2.106 đvC

phân tử: 130.10 đvC Khi lực thẩm thấu của môi trường thay đổi đột ngột, phân tử DNA này thoát ra khỏi vỏ protein, người ta chụp ảnh được ảnh DNA của tjực khuẩn thể T2 với chiều dài 0,05 mm (50µm), phân tử này xếp gọn ở phần đầu của thực khuẩn thể Tất cả thực khuẩn thể T số chẵn chứa DNA với mạch polynucleotide giống nhau, nên khi trộn lẫn các DNA mạch đơn đã bị biến tính của chúng với nhau thì các mạch đơn này có thể tạo thành phân tử lai Phân tử DNA của T3, T7 không thể hình thành phân tử DNA lai với DNA của T số chẵn Còn virus ΦX174 có chứa DNA sợi đơn gồm 5400 nucleotide với khoảng 9 gen.

3 Nhiễm sắc thể chính và plasmid của vi khuẩn

DNA của vi khuẩn làm thành thể nhân, tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất, không có màng nhân làm giới hạn DNA của thể nhân là DNA mạch vòng, xoắn kép

Ví dụ: DNA E.coli có đường kính 350 µm, gồm 4.106 đôi nucleotide và chứa khoảng 500 gen xếp nối tiếp nhau thành chuỗi dài chi phối tất cả các hoạt động chức năng của sự sống

Plasmid cũng là phân tử DNA mạch kép, dạng vòng ở bên cạnh thể nhân Khối lượng phân tử trung bình khoảng 1% DNA của thể nhân

Các plasmid có thể gắn tạm thời hoặc vĩnh viễn ở trên NST chính của vi khuẩn Có thể tham gia sự tự nhân đôi và tham gia tiếp hợp khác như

+ DNA đơn độc (tái hợp rất chậm)

+ DNA lặp lại trung bình (tái hợp nhanh vừa)

+ DNA lặp lại cao (tái hợp rất nhanh)

Mặc dù DNA mang thông tin mã hóa cho các protein nhưng trong thực tế chỉ có khoảng 10% trong số 3 tỷ cặp nucleotide trong genome của người thực sự làm chức năng này Căn cứ vào đặc điểm cấu trúc và phân, chia DNA thành các loại sau:

- DNA đơn độc (Single copy DNA)

Đây là loại phổ biến nhất, chiếm khoảng 75% genome Các đoạn DNA này chỉ thấy 1 lần (hoặc vài lần) trong genome Một phần nhỏ của DNA loại này là các gen mã hóa cho protein Hẫu hết các DNA đơn độc là các intron hoặc là các đoạn nằm xen giữa các gen

- DNA lặp lại (repetitive DNA)

Chiểm 25% còn lại của genome, đây là các đoạn DNA được lặp đi lặp lại hàng ngàn lần trong genome DNA lặp lại gồm 2 loại:

+ DNA vệ tinh (satellite DNA): loại DNA tập trung ở 1 số vùng nhất định trên NST, ở đó chúng xếp đuôi nhau, cái này tiếp cái kia Loại này chiếm 10% bộ gen

+ DNA lặp lại rãi rác: loại DNA này chiếm khoảng 15% genome, gồm 2 loại:

Các yếu tố rãi rác có kích thước ngắn SINEs (short interspersed repetitive elements): kích thước từ 90-500 bp Trong nhóm này có loại DNA lặp lại tên Alu với kích thước khoảng 300 bp, mang đoạn DNA có thể bị enzyme hạn chế Alu I cắt (đây là enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn

Arthrobacter luteus) Đoạn lặp Alu là 1 họ bao gồm các đoạn DNA có độ

giống nhau cao, phân bố rãi rác khắp hệ gen với khoảng 300.000 bản sao, chiếm khoảng 2-3% toàn bộ DNA của người, chúng được xem như là các yếu tố vận động Ở 2 đầu mỗi đoạn Alu có các đoạn lặp cùng chiều ngắn khoảng 7-10 bp Bên trong đoạn Alu có các đoạn lặp dài khoảng 40 bp Điểm đặc biệt của các đoạn lặp DNA này là có thể tạo ra bản sao của mình

và có thể cài vào các phần khác của bộ gen Hiện tượng này đôi khi có thể làm gián đoạn một gen mã hóa cho protein nào đó và gây ra tình trạng bệnh

lý di truyền

Vai trò của các trình tự Alu đến nay chưa rõ Một điều đáng kinh ngạc là có sự tương đồng (homologus) từ 80-100% giữa phần 3' của Alu với đầu mút 5' và 3' của RNA 7SL, là phần tương tác với các tín hiệu peptid trước khi vận chuyển ra tế bào chất Việc xác định trình tự nucleotide của

Alu cho thấy có ít nhất 6 nhóm phụ và tất cả đều bắt nguồn từ DNA mã hóa cho RNA 7SL.

Các yếu tố rãi rác có kích thước dài LINEs (long interspersed repetitive elements): bao gồm các họ LINE 1 (hay Kpn 1) và THE 1 Các trình tự LINE có chiều dài khoảng 6000-7000 bp với gần 5.000 bản sao nguyên vẹn và 100.000 bản sao từng phần rãi rác khắp bộ gen người Chúng

là những trình tự lặp lại không mã hóa dài nhất và thường ở vùng giàu AT Các bản phiên mã trình tự LINE gắn với protein tạo thành phức hợp ribonucleoprotein Ở một dòng tế bào người bị ung thư (teratocarcinome), người ta quan sát thấy có các ribonucleoprotein này Sự xen đoạn LINE vào các vị trí khác nhau có thể gây hậu quả nhất định, như trong một trường hợp bệnh máu không đông A (hemophilia)

4.2 Nhiễm sắc thể của Eukaryota

Nhiễm sắc thể chứa một phân tử DNA thẳng, mạch kép NST Eukaryote gồm DNA và protein, trong số đó histon là protein cốt lõi trong việc cuộn lại và điều hòa hoạt tính của DNA

Sự hình thành NST kỳ giữa từ chuỗi xoắn kép DNA qua hệ thống các bậc cấu trúc sau:

+ Nucleosome là đơn vị cấu trúc của NST được tạo nên do sợi DNA dài quấn quanh các protein histon thành sợi 11nm Đơn vị này là phức hợp gồm 146 cặp nucleotide của DNA quấn quanh 8 phân tử histon: 2H2A, 2H2B, 2H3 ,2H4 Các nucleosome kề nhau được nối qua một phân tử histon trung gian H1

+ Sợi chromatin dày 30nm: các nucleosome xếp sít nhau tạo thành phức hợp nucleoprotein

+ Vùng xếp cuộn dày 300 nm do sợi chromatin sau nhiều lần xoắn uốn khúc tạo nên

+ Chất dị nhiễm sắc 700 nm

+ Kỳ giữa 1400nm