Sinh học phân tử chuyên ngành thú y.

Sinh học phân tử chuyên ngành thú y. Sinh học phân tử là một trong những môn quan trọng trong chương trình đào tạo bác sỹ thú y tương lai, giúp sinh viên có kiến thức căn bản nhất về sinh học phân tử.

Thạch Văn Mạnh TYD-K55 ĐỀ CƢƠNG ÔN THI HẾT HỌC PHẦN MÔN: Sinh Học Phân Tử Câu 1. Nêu thí nghiệm chứng minh DNA là vật chất mang thông tin di truyền. Tr1 Câu 2. Trình bày đặc điểm của các loại liên kết hóa học yếu trong hệ sống. Cho ví dụ minh họa của mỗi loại. Tr 2 Câu 3. Phân tích đặc điểm cấu trúc và vai trò của Protein. Tr 3 Câu 4. Trình bày đặc điểm cấu trúc chung của AND. Tr Câu 5. Sự biến hình, hồi tính của AND và ứng dụng của nó. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của AND. Tr 5 Câu 6. Trình bày đặc điểm cấu trúc và chức năng của các loại ARN. Tr 6 Câu 7. Phân tích đặc điểm của hệ Gen( Genome). Tr 6 Câu 8. Trình bày đặc điểm chung của các Gen nhảy. Đặc điểm cấu trúc và hoạt động của Gen nhảy( Transposon) ở Vi Khuẩn. Tr 7 Câu 9. Trình bày đặc điểm chung của các Gen nhảy( Transposon). Đặc điểm cấu trúc và hoạt động của Gen nhảy ở sinh vật Eucaryota. Tr 8 Câu 10. Operon là gì? Thành phần cấu tạo và hoạt động của một operon điển hình Tr9 Câu 11. Đặc điểm của sự điều hòa hoạt động Gen ở Procaryota. Giải thích mô hình hoạt động của Operon kìm hãm Tr 9 Câu 12. Đặc điểm của sự điều hòa hoạt động Gen ở Procaryota. Giải thích mô hình hoạt động của Operon cảm ứng. Tr 10 Câu 13. trình bày các bƣớc của quá trình điều hòa hoạt động Gen ở sinh vật Eucaryota. Tr 11 Câu 14. phân tích quá trình biến đổi “ tiền” ARNm ở sinh vật Eucaryota. Ý nghĩa của quá trình đó? Tr 12 Câu 15. Trình bày quá trình tái bản AND. Sự sai khác trong quá trình tổng hợp AND ở sinh vật Procaryota so với sinh vật Eucaryota. Tr 13 Câu 16. Trình bày diển biến của quá trình tái bản bán bảo tồn AND ở sinh vật Procaryota. Tr 14 Câu 17. Trình bày đặc điểm các hình thức sửa sai của AND. Tr 15 Câu 18. Đặc điểm chung của quá trình sinh tổng hợp ARNm. Quá trình này ở sinh vat Procaryota và Eucaryota sai nhau nhƣ thế nào? Tr 16 Câu 19. Trình bày những nét cơ bản của các bƣớc trong quá trình sinh tổng hợp ARNm ở sinh vật Procaryota. Tr 17 Câu 20. Trình bày những nét cơ bản của các bƣớc trong quá trình sinh tổng hợp ARNm ở sinh vật Eucaryota. Tr 18 Câu 21. Trình bày các quá trình b iến đổi ARNm sau phiên mã. Tr 19 Câu 22. Phân tích các phƣơng thức điều hòa quá trình dịch mã. Tr 19 Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Câu 23. Trình bày diển biến quá trình sinh tổng hợp protein( Quá trình dich mã)Tr 20 Bài Làm Câu 1. Nêu thí nghiệm chứng minh DNA là vật chất mang thông tin di truyền. 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 có hai dạng: - Dạng S (gây bệnh): có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid, ngăn cản bạch cầu phá vỡ tế bào. Dạng này tạo khuẩn lạc láng trên môi trường agar. - Dạng R (không gây bệnh) không có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid, tạo khuẩn lạc nhăn. 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. 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: chuột chết (có S, R )DNA của S + tế bào R sống 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. Còn nhiều cách cm trực tiếp nữa, bạn tự tìm lấy nhé. vd như thí nghiệm với bacteriophage T2 xâm nhập vi khuẩn E.coli của A. Hershey và M. Chase vào năm 1952. Câu 2. Trình bày đặc điểm của các loại liên kết hóa học yếu trong hệ sống. Cho ví dụ minh họa của mỗi loại. * Đặc điểm Liên kết hydro : - Là tương tác yếu, hình thành giữa các nhóm có H( NH; OH )với các nguyên tử có độ âm điện cao như O; N chúng tạo lực hút mạnh với H của các nhóm NH, OH  nguyên tử H trở thành cầu nối 2 nhóm liên kết với nhau nhờ ―sợi dây nối H ‖. D – H + A  D – H … A - Năng lượng cần phá vỡ liên kết khoảng 5Kcal/mol. Các nguyên tử cho và nhận nằm trên một đường thẳng liên kết dễ bị phá vỡ. - Là liên kết quan trọng trong các đại phân tử như protein, axit nucleic Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Trong hệ thống sống phổ biến là các chất có nhóm amin(-NH2 )và hydroxyl(-OH) chúng làm phân tử dễ hòa tan trong nước dễ tạo liên kết hydro giữa phân tử đó với nước. Liên kết ion= liên kết tĩnh điện: - Là lực hút tĩnh điện giữa 2 ion trái dấu khác nhau về độ âm điện. Như liên kết giữa Na và Cl ( Cl có độ âm điện cao hơn đã hút e của Na). NaCl  Na+ + Cl- - Vai trò quan trọng trong sự tạo thành các chất vô cơ. Trong môi trường nước các cation và anion luôn được vây bọc bởi nước không tạo được liên kết trực tiếp với cation và anion khácKhông tạo nên chất hữu cơ. Liên kết hấp dẫn (Vader-waal): - Là tương tác không đặc hiệu xuất hiện giữa hai nguyên tử khi chúng tiến đến gần nhaudo sự biến động thoáng qua của các đám mây e gây ra sự phân cực nhất thời trên phân tử . - Liên kết không phụ thuộc tính phân cực của các phân tử mà chỉ phụ thuộc khoảng cách giữa chúng d< 5 A0 (bán kính Vader-Waals)là lực liên kết yếu nhất chỉ khoảng 1kcal/mol( kết hợp giữa lực hút và lực đẩy tại điểm cân bằng khi chúng cách nhau một khoảng cách nhất định đặc trưng cho từng loại nguyên tử). - Liên kết Vander-Waal là cơ sở hình thành cấu trúc protein từ bậc III IV (tương tác giữa kháng nguyên- kháng thể; giữa enzim và cơ chất). Liên kết kị nước : - Liên kết được tạo thành giữa các phân tử không phân cực, hay phần không phân cực của một phân tử nên chúng không có khả năng liên kết với nước  gọi là gốc kị nước (- CH3 ) khi chúng đứng gần nhau tạo nên lực hút  liên kết kị nước . - Thực chất là liên kết loại các nhóm không liên kết với nước ra khỏi mạng nước . Giữa các phân tử liên kết thực bằng liên kết Vander- Waal. - Đóng vai trò quan trọng ổn định protein ; định vị cấu trúc protein trên màng. * Vai tr ò Tương tác giữa các enzim – cơ chất: Liên kết giữa enzim và cơ chất nhất định tại trung tâm hoạt động  chúng hình thành và phá vỡ rất nhanh dưới ảnh hưởng của chuyển động nhiệt. Giá trị của liên kết nằm trong khoảng 5- 10 Kcal/ mol. - Hình thành cấu hình không gian của các phân tử sinh học: Cấu hình không gian của các đại phân tử chủ yếu phụ thuộc số lượng, bản chất của các liên kết yếu tồn tại trong đại phân tử đó. Tương tác kị nước ổn định cấu hình của protein, liên kết hydro quy định cấu hình đặc trưng trong phân tử protein, trên khung Polypeptid, trên cấu trúc xoắn kép của ADN - Giữ trật tự của các phân tử trong tế bào: Các phân tử , bào quan trong tế bào có nhiều loại khác nhau, chúng được định vị tại những vùng nhất định nhờ các liên kết yếu được tạo thành. - Đảm bảo tương tác giữa các giữa các đại phân tử sinh học, đặc biệt là giữa protein và AND. Cấu trúc nén chặt ADN + protein (histon) trong nhiễm sắc thể. Hoạt động phiên mã , dịch mã nhờ các protein chức năng điều hòa Tóm lại: sự có mặt của các liên kết yếu ( 2-5 Kcal) đảm bảo các phân tử liên hệ hài hòa với nhau, nhưng năng lượng liên kết yếu không tạo nên mạng lưới cứng nhắc linh động mềm dẻo  đặc trưng của sự sống Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Câu 3. Phân tích đặc điểm cấu trúc và vai trò của Protein. • Đặc điểm cấu trúc Đại phân tử lớn nhất trong tế bào, chứa nguyên tố chính C,H,O, N, S, P. cấu trúc từ các đơn phân là aminoacid, liên kết với nhau theo nhiều cấp * Đơn phân là các amnoacid. Có 20 loại khác nhau, trật tự sắp xếp của chúng quyết định tính đặc trưng và chức năng của protein . H2 N — CH — COOH tính chất là nhánh bênà quyết định khác nhau duy nhất giữa các loại. Dựa vào điện tích của gốc R chia 4 nhóm: + Nhóm 1: gồm các axitamin có tính kiềm ( lysine, arginine,histidine). Ở pH tế bào nhóm amine bị ion hóa thành NH3, chúng mang điện tích dương. + Nhóm 2: các axitamin mang tính axit(aspartic, glutamic,). Nhóm carboxyl ở nhánh bên ion hóa thành COO- + Nhóm 3: các axitamin trung tính kị nước , không mang điện tích (alanine, valine, leucine ) có nhánh bên mang các nhóm kị nước. + Nhóm 4: các axitamin trung tính ưa nước, mang tính phân cực. Nhánh bên mang nhóm OH dễ tạo các nối hydro với nước - Trong phân tử nhóm aa không phân cực thường nằm trong, nhóm phân cực nằm phía ngoàià tạo liên kết với các phân tử khác trong không gian. Nhóm NH2 và COOH: - Vì chúng phân ly trong nước, làm cho các axitamin trở thành ion lưỡng cực chứa NH3+ và COO- trái dấu nhau. - Nhóm NH2 và COOH đóng vai trò rất quan trọng trong sự hình thành các liên kết peptid à tạo nên chuỗi polypeptid. - Có 3 aminoacid có chức năng đặc biệt: Methyonin( axitamin đầu tiên trong chuỗi); Prolin ( làm chuỗi Polypeptid xoắn lại); Cystein nối các chuỗi Polypeptid lại với nhau. *Cấu tạo trong không gian của protein : tạo thành 4 bậc cấu trúc . - Cấu trúc bậc I: Trình tự các axitamin trong chuỗi polypeptid nối bằng liên kết cộng hóa trị bền vững. Mang tính di truyền cao. - Cấu trúc bậc II: Tương tác không gian giữa các chuỗi polypeptid gần nhau. Chủ yếu tạo bởi liên kết hydro(dạng xoắn α hay dạng mỏng β). - Cấu trúc bậc III: Tương tác không gian giữa các chuỗi polypeptid dạng xoắn (α) hoặc dạng mỏng (β) cuộn lại trong không gian ba chiều. - Cấu trúc bậc IV: Sự kết hợp của nhiều chuỗi Polypeptid thành phân tử protein . • Vai tr ò 1. Vai trò xúc tác : các enzim là chất xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa học trong hệ thống sống. Chúng có khả năng xúc tác lớn và có tính đặc hiệu cao. Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Vai trò cấu trúc: yếu tố cấu trúc cơ bản của tế bào và mô( màng, chất nguyên sinh, colagen, mô liên kết, keratin…) Vai trò vận chuyển: vận chuyển các chất đặc hiệu từ vị trí này sang vị trí khác( hemoglobin trong máu, protein trên màng vận chuyển các chất ) Vai trò vận động: giúp tế bào vận động, co dãn( sợi actin và myosin ). Tubulin là thành phần cơ bản của thoi vô sắc trong phân chia tế bào , roi và lông của tế bào. Vai trò bảo vệ: đóng vai trò lớn trong sinh học miễn dịch. Cơ thể sẽ tạo ra kháng thể khi có tác nhân gây bênh xâm nhập(kháng nguyên- virus, VK ). Nhóm protein bảo vệ làm đông máu ( fibrinogen, thrombin ) Vai trò dự trữ: cung cấp các chất cần thiết cho cơ thể để cơ thể hoạt động xây dựng và trao đổi chất … Vai trò như các chất có hoạt tính sinh học cao: Điều khiển các protein khác hoạt động , điều hòa hoạt động trao đổi chất , điều khiển hoạt động của gen, quá trình phiên mã và dịch mã…chúng có thể là nhóm chất ức chế hay chất hoạt hóa. Câu 4. Trình bày đặc điểm cấu trúc chung của AND ở sinh vật Eucaryota phân tử là chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch đơn, liên kết bằng liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung(A - T= 2 lkH; G- C=3 lkH) - Mỗi mạch đơn là trình tự định hướng với một đầu là đầu 5’ phosphate tự do, đầu kia là đầu 3’ hydroxyl tự do. Hướng quy ước theo chiều 5’  3’. -Hướng hai mạch đơn trong chuỗi xoắn kép ngược nhau ―mạchđối song song‖ Mỗi mạch đơn sẽ mang trình tự thông tin khác nhau, liên kết bố sung với nhau Cấu trúc phân tử AND ở Eucaryota: - AND dạng thẳng, được kết hợp với protein (histone), được nén chặt trong nhiễm sắc thể ( AND ở procaryota dạng vòng, tự do, không liên kết protein) . - Kích thước lớn(1m ở người)nén chặt trong nhân ở nhiều mức độ, thường được quan sát rõ ở trung kỳ(mỗi nhiễm sắc thể nhân đôi dính tại tâm động. + Nucleosom: gồm sợi AND quấn quanh lõi 8 histone mức độ thấp nhất. + Sợi nhiễm sắc chất : gồm chuỗi nhiều nucleosom liên kết với nhau bằng protein H1 . Trong nhân các chuỗi cuộn chặt vào nhau, kết hợp chặt chẽ với nhiều protein khác nhau và cả ARN mức độ tổ chức cao nhất của ADN . - Kích thước của AND không liên quan đến kích thước và mức độ tiến hóa của sinh vật( kích thước AND của thực vật và lưỡng thê lớn hơn ở người) - Trình tự mã hóa ngập trong khối AND lớn: trình tự mã hóa( các exon) xen với trình tự không mã hóa( các intron). Ở procaryota chỉ có các trình tự mã hóa. Tùy mức độ hiện diện trong nhân có chúng được chia làm 3 loại: + Các trình tự lặp lại nhiều lần: chiếm 10-15% bộ gen động vật có vú. Là những trình tự AND ngắn ( 10 – 200Kb) .Tập trung tại các vùng chuyên biệt như vùng tâm động(trình tự CEN), ở các đầu nhiễm sắc thể (TEL). + Trình tự lặp lại trung bình: chiếm 25 – 40% ở bộ gen người. Đoạn dài(100-1000 Kb), nằm phân tán. Mã hóa cho rARN; tARN và 5s ARN. Đa dạng hơn. + Các trình tự duy nhất: các gen mã hóa cho protein, đặc trưng cho từng gen. * Đặc điểm: phân tử AND có khả năng biến tính và hồi tính: - Biến tính:khi có tác nhân vật lý(nhiệt độ) hay hóa học( dung dịch kiềm ure) các liên kết hydro bị đứt hai sợi đơn rời nhau. Thạch Văn Mạnh TYD-K55 - Hồi tính: sau khi bị biến tính nếu điều chỉnh nhiệt độ( hạ dần nhiệt độ), nồng độ thích hợp các sợi đơn lại bắt cặp trở lại theo nguyên tắc bổ sung. - Đây là đặc điểm có ý nghĩa lớn trong nghiên cứu lai phân tử(PCR) . Tính chất và vai trò của AND: - Tính chất: + Có đặc trưng bởi số lượng thành phần, trật tự và cách sắp xếp của các nucleotide trong cấu trúc. + Hàm lượng AND, tỷ lệ A + G / T + C đặc trưng cho mỗi loài. + Tính đặc trưng được duy trì và ổn định qua các thế hệ tế bào qua cơ chế nhân đôi, phân ly và tổ hợp qua quá trình gián phân( giữ được tính đặc trưng và ổn định), giảm phân( đảm bảo sự tạo giao tử), thụ tinh ( đảm bảo khôi phục được bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội qua các thế hệ). - Vai trò: Là nơi lưu giữ các thông tin di truyền, là cơ sở di truyền ở mức phân tử , tham gia cấu trúc nhiễm sắc thể, là thành phần không thể thiếu trong tế bào. + Truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ thông qua sự sao chép ( tái bản). Từ phân tử AND mẹ phân thành 2 phân tử AND con giống hệt mẹ, sau đó lại được chia về 2 tế bào con duy trì ổn định qua các thế hệ. + AND có chức năng phiên mã sang ARN, từ đó dịch mã để tổng hợp nên protein đặc thù , tạo nên tính đa dạng của sinh vật. Câu 5. Sự biến hình, hồi tính của AND và ứng dụng của nó. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của AND. * Đặc điểm: phân tử AND có khả năng biến tính và hồi tính: - Biến tính:khi có tác nhân vật lý(nhiệt độ) hay hóa học( dung dịch kiềm ure) các liên kết hydro bị đứt hai sợi đơn rời nhau. - Hồi tính: sau khi bị biến tính nếu điều chỉnh nhiệt độ( hạ dần nhiệt độ), nồng độ thích hợp các sợi đơn lại bắt cặp trở lại theo nguyên tắc bổ sung. - Đây là đặc điểm có ý nghĩa lớn trong nghiên cứu lai phân tử(PCR) . Tính chất và vai trò của AND: - Tính chất: + Có đặc trưng bởi số lượng thành phần, trật tự và cách sắp xếp của các nucleotide trong cấu trúc. + Hàm lượng AND, tỷ lệ A + G / T + C đặc trưng cho mỗi loài. + Tính đặc trưng được duy trì và ổn định qua các thế hệ tế bào qua cơ chế nhân đôi, phân ly và tổ hợp qua quá trình gián phân( giữ được tính đặc trưng và ổn định), giảm phân( đảm bảo sự tạo giao tử), thụ tinh ( đảm bảo khôi phục được bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội qua các thế hệ). Vai trò: + Là nơi lưu giữ các thông tin di truyền, là cơ sở di truyền ở mức phân tử , tham gia cấu trúc nhiễm sắc thể, là thành phần không thể thiếu trong tế bào. + Truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ thông qua sự sao chép ( tái bản). Từ phân tử AND mẹ phân thành 2 phân tử AND con giống hệt mẹ, sau đó lại được chia về 2 tế bào con duy trì ổn định qua các thế hệ. + AND có chức năng phiên mã sang ARN, từ đó dịch mã để tổng hợp nên protein đặc thù , tạo nên tính đa dạng của sinh vật. Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Câu 6. Trình bày đặc điểm cấu trúc và chức năng của các loại ARN. * Đặc điểm cấu trúc cấu trúc tương tự AND , có 3 điểm khác - Có cấu trúc là chuỗi đơn. - Đường Pentose của ARN là loại ribose ( C5 H10 O5 ) . - Thymin được thay bằng Uraxin. Căn cứ chức năng ARN được chia làm 3 loại chính: iARN, tARN, rARN. * Các ARN thông tin ( iARN, mARN ). - Mạch đơn, chiếm 3-5% tổng số ARN, bản sao của những trình tự nhất định. - Đa dạng, kích thước nhỏ, chứa thông tin mã hóa cho một hay một vài protein - mARN của tế bào eucaryota từ khi hình thành đến khi xong trải qua biến đổi. + Trong quá trình sao mã đầu 5’ được gắn 7-methylguanosine và 3 nhóm phosphate( GPPP )tìm điểm khởi đầu dịch mã. + Khi sao mã hoàn toàn, đầu 3’ gắn thêm 100-200A(polyA) cung cấp năng lượng cho mARN ra khỏi nhân. + Khi mới sao mã xong chứa lượng nucleotide lớn- gồm cả exon và intron. Trước khi ra khỏi nhân, các đoạn intron bị loại, các exon được nối với nhau. - Vai trò: trung gian chuyển thông tin mã hóa trên AND đến bộ máy giải mã . Các ARN vận chuyển ( tARN ): chiếm khoảng 16% tổng số ARN. - Là các ARN có kích thước nhỏ, cấu trúc dạng cỏ 3 lá được ổn định nhờ các liên kết bổ sung hiện diện ở nhiều vùng. Trên tARN có các vị trí đặc biệt không có liên kết bổ sung : + Vị trí nhận biết mã= vị trí đối mã : chứa các Anticodon ( gồm 3 nucleotide bổ sung cho codon trên iARN) + Vi trí tại đầu 3’ có trình tự CCA có khả năng nối cộng hóa trị với một axitamin đặc trưng . + Nhánh T là vị trí giúp tARN định vị trong ribosom. + Nhánh D gắn enzim DHU để hoạt hóa axitamin . - Vai trò : vận chuyển các axitamin cần thiết đến bộ máy dịch mã để tổng hợp protein đặc trưng cho mARN ương ứng. * Các ARN ribosom ( rARN ): - Chiếm 80% tổng số ARN của tế bào. - Tùy theo hệ số lắng S ( sedimentation) chúng được chia thành nhiều loại + Eucaryota có 4 loại : 28S ; 18S ; 5,8S và 5S. + Procaryota có 3 loại : 23S ; 16S và 5S. - Ribosom của mọi tế bào gồm một tiểu đơn vị lớn và một tiểu đơn vị nhỏ, hai tiểu đơn vị tách rời nhau và chúng chỉ hợp lại khi tham gia hoạt động dịch mã. - Mỗi tiểu đơn vị mang nhiều protein chuyên biệt và các rARN có kích thước khác nhau. Các tiểu phần được tổng hợp tại hạch nhân sau đó chuyển ra bào tương. - Vai trò: + Tham gia cấu tạo nên Ribosom- nơi thực hiện quá trình dịch mã tổng hợp protein đặc trưng. + Tham gia xúc tác cho một số phản ứng vớivai trò như loại enzim protein Câu 7. Phân tích đặc điểm của hệ Gen( Genome). Đặc điểm chung của hệ gen: - Hệ gen chứa toàn bộ các thông tin di truyền và các chương trình cần thiết cho cơ thể hoạt động : bao gồm ADN và ARN cả ở trong nhân và tbc . - Hệ gen có cấu trúc rất phức tạp và có độ trật tự cao, thành phần ADN chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong genome. Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Eucaryota : + 99% genome nằm trong nhân, kích thước lớn, dạng thẳng, phân bố trên nhiễm sắc thể. Phần còn lại trong ty thể, lạp thể và một số bào quan khác có dạng vòng, kích thước nhỏ. + Trong genome chứa nhiều bản sao ADN, không giống nhau hoàn toàn, nhưng cùng mã hóa cho 1 loại protein . Xen nhiều đoạn không mã hóa( intron). Procaryota: + Đa số genome nằm trong nhân và cơ quan tử, thường có kích thước nhỏ và dạng vòng khép kín. + Trong genome chỉ có bản đơn ADN, không lặp lại, không có các intron. - So sánh hệ gen giữa các loài khác nhau cho thấy: + Các gen trong hệ gen phân bố không theo quy luật. + Kích thước của hệ gen không tỷ lệ với tính phức tạp của loài. + Số lượng nhiễm sắc thể rất khác nhau ngay giữa những loài rất gần nhau. Cấu trúc của hệ gen: Gen hoạt động trong genome: + Chiếm tỷ lệ rất nhỏ. ( Nếu kích thước một gen khoảng 10Kb, số gen hoạt động chỉ 1-2% trong genome ). Tế bào động vật có vú chỉ có 10000 – 15000 gen hoạt động. Tế bào nấm men có khoảng 4000 gen hoạt động . Ở người có trên 3 tỉ gen nhưng chỉ có khoảng 30.000-40.000 gen hoạt động. + Hầu hết nằm trong những đoạn ADN không lặp lạiliên quan tiến hóa. Kích thước genome : + Thay đổi từ 109 bp đến 1011 bp. Không liên quan đến mức độ tiến hóa. + Động vật có vú 3,3 .109 bp. Lưỡng thê 3,1.109 bp. Thực vật 1011 bp. Tham số động học C: + Giá trị kích thước đoạn ADN không lặp lại. Đặc trưng cho loài, không phải luôn tỷ lệ thuận mức độ tiên hóa loài. C phản ánh : + Số lượng ADN mã hóa cho các sản phẩm cần thiết cho hoạt động sống là rất nhỏ so với tổng lượng ADN có trong genome. + Tham số C có sự biến đổi lớn giữa các loài mặc dù tính phức tạp của chúng không khác nhau nhiều. Họ gen: + Là các bản sao tương đồng của một gen được xếp chung thành 1 nhóm. + Mỗi thành viên trong nhóm hoạt động ở một thời điểm nhất định trong quá trình phát triển của cá thể hoặc hay hoạt động trong các mô riêng biệt. Nếu một thành viên trong họ bị đột biến(bất hoạt) thành viên khác có thể thay thế. Câu 8. Trình bày đặc điểm chung của các Gen nhảy. Đặc điểm cấu trúc và hoạt động của Gen nhảy( Transposon) ở Vi Khuẩn. Đặc điểm cấu trúc và chức năng của transposon: - Đặc điểm: Chia 2 nhóm phụ thuộc khả năng độc lập trong di chuyển. + Nhóm 1: có khả năng di chuyển độc lập, chứa các gen mã hóa cho protein điều khiển di chuyển tách, ghép độc lập  tạo đột biến không bền vững. + Nhóm 2: di chuyển phụ thuộc vào sự có mặt của transposon khác cùng nhóm, không chứa gen mã hóa cho enzim cần thiết  không thực hiện độc lập tạo ra đột biến gen tự phát nhưng bền vững. - Chức năng : + Di chuyển tự do tới bất kỳ vị trí nàogây hiện tượng mất đoạn tại vị trí cũ, thêm đoạn tại vị trí mớiví như ―vector chuyên chở AND‖. Thạch Văn Mạnh TYD-K55 + Khi di chuyển chúng gây ra sự sắp xếp và tổ chức lại genome tạo đoạn ADN mới, thay đổi chức năng đoạn ADN nơi đến hoặc nơi tách ra. Tần số ghép khoảng 10-5- 10-7/ thế hệ. Tần số tách từ 10-6 – 10-10 / thế hệ. + Trao đổi chéo giữa các transposon tương đồng giữa hai vị trí khác nhau trên một hoặc hai nhiễm sắc thể dẫn đến sự sắp xếp lại genome, gây ảnh hưởng các gen phân bố xung quanh dù có thể không thay đổi trật tự gen đó. Cơ chế di chuyển: 2 cơ chế - Sao y bản chính và tách vị trí cũ sang mới: + Sao y bản chính: phiên bản sao chép từ vị trí chochuyển đến vị trí nhận mỗi lần di chuyển số lượng bản sao được tăng lên. + Tách khỏi vị trí cũ rồi ghép sang vị trí mớisố lượng bản sao không tăng. Cần enzim Transposase cắt và nối nhờ ―cơ chế sửa chữa AND‖ trong tế bào. Hoạt động của transposon: * Transposon của procaryota: - Là những đoạn ADN nằm trên chuỗi Polynucleotid hoặc trên plasmid được gọi là IS(insertion sequences). - IS không giữ chức năng mã hóa cho protein nào trong tế bào. Khi di chuyển chúng gây ảnh hưởng hoạt động gen nơi đi và nơi đến. - Cấu trúc IS: + Thường là đoạn nucleotid ngắn(1Kb) trung tâm, đặc trưng cho loài. Hai đầu đoạn nucleotid trình tự giống nhau nhưng ngược chiều ( 15-25 cặp base). - Hoạt động của IS: + IS thường hoạt hóa cho enzim transposasenhận biết đoạn lặp lại ngược chiều của IS  cắt IS khỏi ADN và di chuyển đến vị trí mới. + Khi đoạn IS được ghép vào vị trí bất kỳ trên genome  đoạn ADN tại đây được nhân đôi  là những đoạn nucleotide lặp lại cùng chiều trên ADN . + Sau khi ghép vào vị trí mới, IS sẽ bị chặn ở hai đầu bởi những đoạn nucleotide ―lặp lại xuôi chiều‖ ( khoảng 9bp)  Dựa vào đoạn lặp lại cùng chiều và ngược chiều  biết vị trí mà transposon đến hoặc đi. Đoạn Tn : là những đoạn ADN có khả năng di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trong genome, kích thước dài hơn IS thường phân bố trên plasmid mã hóa cho protein kháng sinh. Các Tn thường được giới hạn ở hai đầu bởi đoạn IS Câu 9. Trình bày đặc điểm chung của các Gen nhảy( Transposon). Đặc điểm cấu trúc và hoạt động của Gen nhảy ở sinh vật Eucaryota. - Đặc điểm: Chia 2 nhóm phụ thuộc khả năng độc lập trong di chuyển. + Nhóm 1: có khả năng di chuyển độc lập, chứa các gen mã hóa cho protein điều khiển di chuyển tách, ghép độc lập  tạo đột biến không bền vững. + Nhóm 2: di chuyển phụ thuộc vào sự có mặt của transposon khác cùng nhóm, không chứa gen mã hóa cho enzim cần thiết  không thực hiện độc lập tạo ra đột biến gen tự phát nhưng bền vững. - Chức năng : + Di chuyển tự do tới bất kỳ vị trí nàogây hiện tượng mất đoạn tại vị trí cũ, thêm đoạn tại vị trí mớiví như ―vector chuyên chở AND‖. + Khi di chuyển chúng gây ra sự sắp xếp và tổ chức lại genome tạo đoạn ADN mới, thay đổi chức năng đoạn ADN nơi đến hoặc nơi tách ra. Tần số ghép khoảng 10-5- 10-7/ thế hệ. Tần số tách từ 10-6 – 10-10 / thế hệ. Thạch Văn Mạnh TYD-K55 + Trao đổi chéo giữa các transposon tương đồng giữa hai vị trí khác nhau trên một hoặc hai nhiễm sắc thể dẫn đến sự sắp xếp lại genome, gây ảnh hưởng các gen phân bố xung quanh dù có thể không thay đổi trật tự gen đó. - Cơ chế di chuyển: 2 cơ chế - Sao y bản chính và tách vị trí cũ sang mới: + Sao y bản chính: phiên bản sao chép từ vị trí chochuyển đến vị trí nhận mỗi lần di chuyển số lượng bản sao được tăng lên. + Tách khỏi vị trí cũ rồi ghép sang vị trí mớisố lượng bản sao không tăng. Cần enzim Transposase cắt và nối nhờ ―cơ chế sửa chữa AND‖ trong tế bào. Transposon của Eucaryota: được gọi là ― yếu tố kiểm soát‖. - Thường bắt nguồn từ RNA khi di chuyển chúng sắp xếp và khởi động các gen ở những thời điểm đặc trưng cho quá trình sinh trưởng và phát triển cá thể có ý nghĩa lớn trong tiến hóa sinh giới. - Có 2 nhóm chính : + Nhóm có nguồn gốc RNA của tế bào . + Nhóm có nguồn gốc từ RNA Virus. - Ví dụ: hoạt động của transposon được nghiên cứu kỹ ở ruồi giấm ( yếu tố di chuyển P chịu sự kiểm soát của factor có mặt trong tbc của trứng) Câu 10. Operon là gì? Thành phần cấu tạo và hoạt động của một operon điển hình. *Operon là một cụm gen được phiên mã cùng nhau để tạo ra một phân tử RNA duy nhất mã hóa cho nhiều protein. mRNA policistronic như vậy chỉ tìm thấy ở sinh vật nhân sơ. Thành phần cấu tạo: +Một nhóm các gen cấu trúc lien quan về mặt chức năng, xếp cạnh nhau, khi phiên mã sẽ tạo thành 1 phân tử mRNA chung gọi là mRNA đa cistron. Đối với operon-lac đó là 3 gen lac z, lac y, lac a. Trong đó lac z mã hóa β-galatosidase, thủy phân lactozo thành galactose và glucose. Lac y xác định permease (vận chuyển lactose qua màng) và lac a mã hóa transacesylase. +Một yếu tố chỉ huy operator : trình tự DNA nằm kề trước nhóm gen cấu trúc là vị trí tương tác với chất ức chế. Đối với opron lac, đó là đoạn trình tự DNA dài 34 cặp bazo cách gen z chừng 10 cặp bazo về phía trước. nó chứa trình tự 24 cặp bazo đỗi xứng xuôi ngược giúp chất ức chế có thể nhận biết và bám vào bằng cách khuyêch tán dọc theo DNA từ cả 2 phía. +Một vùng khởi động :trình tự DNA nằm trước yếu tố chỉ huy và có thể trùm lên một phần hoặc toàn bộ vùng này, là vị trí bám vào của RNA polumerase để có thể khởi đầu phiên mã tại vị trí chính xác của sợi khuôn đối với operon lac, đó là loại DNA dài chừng 90 cặp bazo nằm trước và trùm lên yếu tố chỉ huy 7 cặp bazo. Nó chứa 2 vị trí tương tác với RNA polymerase và với protein hoạt hóa dị hóa. Điểm khởi đầu phiên mã là vị trí gần cuối vùng khởi động P nằm trong đoạn chỉ huy O. +Một gen điều hòa hay gọi là gen ức chế: gen này sinh ra loại protein điều hòa là chất ức chế điều hòa hoạt động của nhòm gen cấu trúc thông qua sự tương tác với yếu tố chỉ huy. Đối với operon lac gen I nằm trước vùng khởi động mã hóa 1 protein ức chế gồm 4 polypeptide giống nhau đều chứ 300 aminoacid Câu 11. Đặc điểm của sự điều hòa hoạt động gen ở Procaryota. Giải thích mô hình hoạt động của Operon kìm hãm? Mô hình điều hòa chung của gen procaryota : đơn vị hoạt động Operon * Cấu trúc một Operon gồm: nhóm gen cấu trúc (gen a, gen b, gen c…)-phiên mã sang mARN + Promoter trước gen cấu trúc nơi liên kết enzim RNA polymerase + [...]... trí A được chuyển sang vị trí P do ribosome dịch chuyển đi chính xác một codon dọc theo phân tử ARNm nhờ EF-G và GTP * Giai đoạn kết thúc Khi dấu hiệu kết thúc dịch mã (một trong các codon UAG, UAA, UGA) được nhận biết bởi các nhân tố kết thúc (Release factor-RF), phức hợp peptidyl-ARNt lập tức tách ra làm đôi: Phân tử ARNt tự do và chuỗi polypeptit hoàn chỉnh Ribosome không còn mang phức hợp peptidyl... tác với vị trí A, ba nucleotit của anticodon (trên ARNt) tạo cặp bổ sung với 3 nucleotit của codon trên phân tử ARNm EF-Ts tách GDP và EF-Tu khỏi Ribo - Bước 2: Đầu cacboxyl của chuỗi polypeptit đang gắn với phân tử ARNt ở vị trí P được tách ra và tạo liên kết peptit với axit amin liên kết với phân tử ARNt ở vị trí A, được xúc tác bởi enzim peptidyl transferase Lúc này ARNt ở vị trí Pđược giải phóng... phân tử mARN hoàn chỉnh chui qua lỗ màng nhân ra ngoài TBC tới ribosom dịch mã Thạch Văn Mạnh TYD-K55 c Giai đoạn kết thúc: hiểu biết giai đoạn này còn rất hạn chế - Sự phiên mã kết thúc trước điểm gắn đuôi PolyA rất xa - Sự phiên mã liên quan đến những cấu trúc dạng ―kẹp tóc‖ tiếp ngay sau là một trình tự giàu G-C Câu 15 Trình bày quá trình tái bản AND Sự sai khác trong quá trình tổng hợp AND ở sinh. .. khuôn sử dụng đến đâu thì Protein SSB rời khỏi khuôn ADN đến đó Đoạn mồi được loại bỏ và thay = ADN nhờ ADNpolymerase I Các đoạn được nối = ADN ligase + G/đ kết thúc Hai chạc tái bản gặp nhau ở phía đối diện của phân tử ADN khuôn → 2 phân tử ADN được hình thành Gặp ở một số virut và một số vi khuẩn; sao chép ADN dạng vòng Quá trình: Một mạch sử dụng làm khuôn (sợi âm), giữ nguyên cấu trúc và xoay trong... các codon kết thúc cho đến vị trí gắn đuôi Polyl(A) -Vùng 3’:chức năng chưa rõ Ở một số gen mang trình tự điều hòa chuyên biệt Câu 19 Trình bày những nét cơ bản của các bước trong quá trình sinh tổng hợp ARNm ở sinh vật Procaryota Phiên mã tiến hành qua 3 giai đoạn: khởi động- kéo dài- kết thúc a Giai đoạn khởi động: - Enzim ARN polymerase gắn với tiểu đơn vị đặc biệt σ giúp enzim tìm được vị trí promoter... và phân tử ARN được tiếp tục tổng hợp + Mở xoắn ADN trước mặt( khoảng 17 nucleotide )và tái xoắn ADN phía sau + Sợi ARN được tách dần khỏi khuôn mẫu ( trừ một đoạn 12N tạo liên kết ) + Enzim vừa tiến hành tổng hợp ARN vừa thực hiện chức năng ―đọc sửa‖ sai sót trong sao chép có tỷ lệ cao hơn không ảnh hưởng cấu trúc genome c Giai đoạn kết thúc: - Khi enzim đi hết chiều dài gen gặp dấu hiệu ―kết thúc‖... trúc dạng ―nút thòng lọng‖ - Điểm nối giữa exon 2 và đầu 3’của intron bị cắt rời exon 1 và exon 2 nối với nhau tại A tạo phân tử mARN hoàn chỉnh chui qua lỗ màng nhân ra ngoài TBC tới ribosom dịch mã c Giai đoạn kết thúc: hiểu biết giai đoạn này còn rất hạn chế - Sự phiên mã kết thúc trước điểm gắn đuôi PolyA rất xa - Sự phiên mã liên quan đến những cấu trúc dạng ―kẹp tóc‖ tiếp ngay sau là một trình... xoắn hai sợi đơn duỗi mạch tại chạc ba (Y) - Các phân tử protein liên kết-SSB gắn vào chuỗi đơn ADN ổn định trạng thái sợi đơn ADN( tránh tái xoắn lại) - Enzim primase xúc tác tổng hợp mồi =ARN primer gắn vào khuôn ADN tạo đầu 3’-OH tự do gi/đ kéo dài b.Giai đoạn kéo dài – tổng hợp chuỗi Okazaki: - Là giai đoạn phức tạp bao gồm sự tổng hợp một lúc 2 phân tử ADN: + Một chuỗi được tổng hợp liên tục ( cùng... tái hoạt hóa‖ - Sửa chữa trực tiếp liên quan đến 2 loại sai hỏng trên phân tử ADN do tia tử ngoại gây ra: CPDs (cyclobutane pirimidine dimer) và 6 -4 PPs( pirimidine 6-4)  biến dạng cấu trúc xoắn của ADN chúng được sửa và phục hồi ngay nhờ enzim photolyase - Enzim photolyase sử dụng năng lượng ánh sáng làm thay đổi liên kết hóa học, giúp nucleotid trở lại bình thường - Kiểu này thấy phổ biến ở thực... Adenin nằm gần đầu 3’ của intron tạo cấu trúc dạng ―nút thòng lọng‖ - Điểm nối giữa exon 2 và đầu 3’của intron bị cắt rời exon 1 và exon 2 nối với nhau tại A tạo phân tử mARN hoàn chỉnh chui qua lỗ màng nhân ra ngoài TBC tới ribosom dịch mã Câu 22 Phân tích các phương thức điều hòa quá trình dịch mã * Điều hòa trong giai đoạn dịch mã: - Liên quan đến sự biến đổi của nhân tố khởi đầu dịch mã IF( inititation . hình không gian của các phân tử sinh học: Cấu hình không gian của các đại phân tử chủ yếu phụ thuộc số lượng, bản chất của các liên kết yếu tồn tại trong đại phân tử đó. Tương tác kị nước. nguyên tử khi chúng tiến đến gần nhaudo sự biến động thoáng qua của các đám mây e gây ra sự phân cực nhất thời trên phân tử . - Liên kết không phụ thuộc tính phân cực của các phân tử mà chỉ. mang tính phân cực. Nhánh bên mang nhóm OH dễ tạo các nối hydro với nước - Trong phân tử nhóm aa không phân cực thường nằm trong, nhóm phân cực nằm phía ngoàià tạo liên kết với các phân tử khác