CHƯƠNG 4: HÓA HỌC ACID NUCLEIC pptx

CHƯƠNG 4: HÓA HỌC ACID NUCLEIC1.KHÁI NIỆM Acid nucleic là các đại phân tử rất dài được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N và P.. 15-Acid nucleic tồn tại không chỉ trong nhân tế bào mà

CHƯƠNG 4: HÓA HỌC ACID NUCLEIC

1.KHÁI NIỆM

Acid nucleic là các đại phân tử rất dài được cấu tạo từ các nguyên tố C,

H, O, N và P Đặc trưng của acid nucleic là hàm lượng P (8-10%), N 16%) rất ổn định.

(15-Acid nucleic tồn tại không chỉ trong nhân tế bào mà còn hiện diện trong tế bào chất, có 2 loại acid nucleic:

+ DNA (deoxyribonucleic acid) nằm chủ yếu trong nhân tế bào

+ RNA (ribonucleic acid) tìm thấy chủ yếu ở tế bào chất

Acid nucleic hiện diện trong mọi tế bào sống, ở dạng tự do hay kết hợp với protein, tham gia vào sinh tổng hợp protein, sinh trưởng, sinh sản

2.THÀNH PHẦN CỦA ACID NUCLEIC

2.1.Đường pentose, acid phosphoric

Thường ở dạng -D ribofuranose và -D deoxyribofuranose

OH

O = P- OH OH

2.2.Các base nitơ

Có sự biến đổi qua lại giữa hai dạng ceto và enol của các base Ở

pH sinh lý dạng C-OH được đổi thành dạng C=O

Nhân pyrimidin

và nhân imidazol

2.3.Các nucleoside

Là sự nối của base (purin, pyrimidin) với đường (ribose, deoxyribose) bằng nối N-glucoside Ở vị trí C 1 đường và N 1 pyrimidin, N 9 purin

2.4.Các nucleotide

Là ester phosphoric của nucleoside tạo bởi liên kết giữa nhóm OH của phosphoric với nhóm OH của

C 3 ’ và C 5 ’ của đường pentose

DEOXYRIBONUCLEOTIDE

RIBONUCLEOTIDE

BẢNG TÓM TẮT CÁCH GỌI TÊN CÁC NUCLEOSIDE VÀ NUCLEOTIDE

3 ACID NUCLEIC

3.1.Cấu tạo mạch polynucleotide

Phân tử acid nucleotide của tất cả cơ thể sống là một mạch trùng hợp dài không phân nhánh, sự kết hợp nối các phân tử nucleotide lại với nhau bằng cầu nối phosphodiester, nối này xảy ra ở vị trí C 3 ’ và C 5 ’ trên phân tử đường ribose (deoxyribose) với gốc acid phosphoric

Mạch polynucleotide có một hướng xác định trong sự liên kết một đầu ở vị trí 5’ có nhóm OH tự do (acid phosphoric) còn đầu cuối ở vị trí 3’ có nhóm OH tự do (đường pentose)

Liên kết

phosphodiester

3.2.DNA (Deoxyribonucleotide acid)

Vòng xoắn kép DNA có đường kính 2 nm; khoảng cách giữa các base 0,34 nm; chiều dài một vòng xoắn 3,4 nm (tức 10 cặp base) Cấu trúc xoắn của DNA có tỷ lệ và hàm lượng các base như sau:

+ Tổng số base purin = tổng số base pyrimidin: ( A + G = T + C)

+ Hàm lượng adenin bằng hàm lượng thimin (A = T) hay A/T = 1

+ Hàm lượng guamin bằng hàm lượng cytosin (G = C) hay G/C = 1

+ Tỷ lệ A+G/T+C = 1 nhưng tỷ lệ A+T/G+C là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của DNA biểu thị tính đặc thù theo thành phần nucleotide

Nếu A+T G+C  DNA kiểu AT (thường gặp ở động vật, thực vật thượng đẳng và nhiều loại vi sinh vật)

Nếu A+T G+C  DNA kiểu GC (thường gặp ở vi khuẩn)

Tế bào ở các tổ chức trong một cơ thể sẽ có gốc base giống nhau hoặc gần giống nhau và ổn định Những cơ thể có quan hệ

DNA tự nhân đôi do đó ổn định tính đặc trưng qua các thế hệ tế bào của cơ thể  bảo đảm tính kế tục đặc điểm của sinh vật

DNA chỉ điều khiển quá trình sinh tổng hợp protein Toàn bộ các thông tin về các protein đặc hiệu của cơ thể được bảo quản trong cấu trúc của DNA

*Sự tái bản DNA

Khi 2 sợi của phân tử DNA tách ra, mỗi sợi trở thành một khuôn

cho sự tái bản một sợi bổ sung

và tạo thành 2 phân tử con

Quá trình này được gọi là

sự tái bản bán bảo tồn (bảo thủ)

vì mỗi một chuỗi con giữ lại

Ở tế bào không nhân

sự tái bản DNA được tiến

hành tại một điểm duy nhất được gọi là điểm tái bản gốc

vị trí dọc theo chuỗi DNA

Tạo nên một cơ chế tái

bản nhanh phù hợp với

chiều dài của phân tử DNA

3.3.RNA (Ribonucleotide acid)

Thường trong tế bào có các loại RNA như sau:

+ RNA vận chuyển (RNA t )

+ RNA thông tin (RNA m )

+ RNA ribosom (RNA r )

Phân tử RNA là một mạch đơn polynucleotide, trong mạch có những phần ngắn xoắn lại và phần không xoắn, có sự tham gia của các base A  U, G  C ở phần xoắn.

a.RNA thông tin (RNA m )

Được tổng hợp từ nhân trong quá trình phiên mã, mang bản sao chính xác về thông tin di truyền được ghi lại trong phân tử DNA và đó chính là thông tin về trình tự các acid amin trong phân tử protein

RNA m mang thông tin từ DNA của nhân đến ribosom là nơi tổng hợp protein, được thủy phân nhanh chóng nhưng cũng được nhanh chóng tạo thành, có thể được đọc nhiều lần ở ribosom Chiếm 2-6% tổng số RNA của tế bào, trọng lượng phân tử 5.10 5 - 5.10 6 dalton, chứa 1.500-15.000 phân tử nucleotide

Trên phân tử RNA m có 3 loại codon (mã)

- Codon AUG  mở đầu sự sinh tổng hợp chuỗi polypeptide

- Codon UAG, UAA, UGA  kết thúc chuỗi polypeptide

- Các codon còn lại mã hóa cho 20 acid amin

a.RNA vận chuyển (RNA t )

Trọng lượng phân tử 23.000-30.000 dalton, 75-90 nucleotide, chiếm 10-20% tổng RNA của tế bào

Phân tử RNA t là một chuỗi polynucleotide xếp lại có hình dạng lá chẻ ba trong không gian, cuốn lá được tạo nhờ liên kết hydro giữa các base nitơ theo nguyên tắc bổ sung, phiến lá được tạo bởi các nucleotide không bắt cặp

Đầu 3’ nơi cố định acid amin cần được vận chuyển, acid amin liên kết với RNA t bằng nối ester, đầu 3’ của RNA t luôn là CCA

Anticodon (đối mã) là một bộ ba nucleotide nằm trên một vùng của RNA t , có vai trò nhận biết codon trên RNA m Sự bắt cặp anticodon-codon được thực hiện nhờ liên kết hydro theo

Nhận biết

enzyme

Nhận biết ribosom tổng hợp cần aa nào

a.RNA ribosom (RNA r )

Trọng lượng phân tử 5.10 5 -20.10 5 dalton, chiếm 80% tổng RNA của

tế bào Tất cả các RNA r chỉ gồm 1 sợi đơn không đóng vòng và được tổng hợp từ khuôn mẫu DNA

Ribosom là các hạt ribonucleoprotein có trong tất cả tế bào (có nhân hoặc không nhân) gồm 2 phần RNA r và protein Cấu trúc chung của ribosom gồm 2 tiểu phần có kích thước khác nhau Hai tiểu phần sẽ phân ly khi nồng độ Mg 2+ giảm và bền khi nồng

độ Mg 2+ cao

Thí dụ : Ở tế bào không nhân ribosom 70S gồm 2 tiểu phần (tiểu phần lớn 50S, trọng lượng phân tử 1,8 triệu dalton, tiểu phần nhỏ 30S, trọng lượng phân tử 1 triệu dalton)

Cấu tạo của ribosom

4.TÍNH CHẤT CỦA ACID NUCLEIC

Acid nucleic là những chất màu trắng cấu tạo hình sợi, trong nước ở dạng tự do ít tan, ở dạng muối kiềm dễ tan

Acid nucleic dễ tan trong dd muối nhưng ở mức độ khác nhau, RNA tan trong muối loãng, DNA tan trong muối đặc hơn

Acid nucleic bị biến tính bởi nhiệt độ, có tính điện ly, cấu hình có thể co lại hoặc duỗi ra, nhường ion và làm thay đổi ion của môi trường, tích điện âm và dịch chuyển trong điện trường

Phản ứng quan trọng của acid nucleic là phản ứng akyl hóa các nhóm amin của các base nitơ (khử amin) sẽ làm thay đổi tính di truyền của cơ thể

Dưới tác dụng của enzyme ribonulease hoặc deoxyribonuclease thì acid nucleic sẽ bị thủy phân cho ra các thành phần nhỏ hơn

DNA phản ứng với thuốc thử Fucsin tạo màu đỏ Phản ứng này được sử dụng để trung hòa dịch tế bào

DNA và RNA phân biệt bằng thuốc thử Diphenylamin khi đun nóng Dưới tác dụng nhiệt DNA giải phóng ra 2 deoxyribose, chất này cho màu xanh lơ với diphenylamin, còn dung dịch RNA giải phóng đường ribose tạo màu xanh lá cây

Các gốc purin và pyrimidin thường hay cải biến hóa học làm thay đổi cấu tạo của chúng  thay đổi cấu trúc DNA  thay đổi thông tin di truyền  đột biến gen Sự tích lũy những đột biến

là nguyên nhân lão hóa và bệnh ung thư

Cải biến nucleotide (deamin hóa, thủy phân N-glucoside) là quá

HẾT