BAI 7.CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA DI TRUYỀN [Autosaved]

4/21/2015 1 CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA DI TRUYỀN 1 BÀI 7: GV: ThS. Chu Thị Bích Phượng 7.1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7.1.1 Hiện tượng biến nạp ở vi khuẩn Thí nghiệm F. Griffith (1928) - Tiêm vi khuẩn Pneumococci gây bệnh sưng phổi vào chuột • Chủng gây bệnh: có vỏ bao bằng đường đa, tạo khuẩn lạc láng (smooth) nên được ký hiệu là chủng S. • Chủng không gây bệnh: không có vỏ bao, tạo khuẩn lạc sần (rough) nên được ký hiệu là chủng R. 2 3 7.1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7.1.1 Hiện tượng biến nạp ở vi khuẩn Thí nghiệm F. Griffith (1928) - Kết quả Vậy làm thế nào một hỗn hợp của một chủng không gây bệnh với một chủng gây bệnh đã chết lại làm chết chuột? Griffith khảo sát các cơ thể chuột chết và phát hiện thấy chúng chứa đầy chủng S còn sống! Chủng S gây bệnh ở đâu? bằng cách nào đó chủng R sống đã biến đổi thành chủng S sống với nguyên liệu của tế bào chủng S chết. Ðem cấy chủng S này (đã biến đổi) chúng phát triển thành chủng S mới  Vật liệu di truyền từ S chết đã thâm nhập vào R sống và biến đổi chúng thành chủng S gây bệnh  Sự biến nạp Tác nhân gây biến nạp là DNA 4 7.1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7.1.2 Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn Thí nghiệm của Hershey và Chase (1952): Thực khuẩn thể tấn công vi khuẩn E.coli Cho nhiễm phage T 2 vào vi khuẩn nuôi trên môi trường có P 32 và S 35 . Phage T 2 mới (trong vi khuẩn) có S 35 ở protein và P 32 ở DNA. Vật chất di truyền của phage T2 là DNA 5 7.1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7.1.2 Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn Thí nghiệm của Hershey và Chase (1952): Kết luận: 7.1.2 Thành phần hóa học Nucleotide 6 7.1. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA DNA 3 thành phần: • Đường 5-desoxyribose • Acid phosphoric • Các base chứa nitrogen: A, T, C, G 4/21/2015 2 Phân loại nucleotide: 4 loại 7 7.1.2 Thành phần hóa học 7.1. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA DNA Purine Pyrimidine - Liên kết phosphodiester - Liên kết hydro 8 7.1.2 Thành phần hóa học 7.1. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA DNA 9 7.1.2 Mô hình cấu trúc DNA của Watson - Crick 7.1. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA DNA Họ xác định được chu kỳ 0,34 nm tương ứng với khoảng cách giữa 2 nucleotide kế tiếp nhau trong sợi DNA, chu kỳ 2,0 nm là chiều rộng của xoắn và chu kỳ 3,4 nm là khoảng cách giữa các xoắn trong sợi. Vì 3,4 nm bằng 10 lần khoảng cách giữa 2 nucleotide kế tiếp nhau nên mỗi xoắn có 10 cặp nucleotide. Thí nghiệm của Meselson và Stahl (1958) 10 7.2.2 Sao chép theo khuôn và cơ chế bán bảo tồn 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA M.Meselson và Stahl đã nuôi E.coli nhiều thế hệ trên môi trường có nitơ đng vị nặng N 15 . Như vậy tất cả DNA của vi khuẩn đều mang đng vị nặng N 15 thay cho N 14 bình thường. Sau đó tế bào được chuyển sang môi trường ch chứa N 14 nh, mu các tế bào được lấy ra theo những khoảng thời gian đều đặn và chiết tách DNA. Bằng phương pháp ly tâm trên thang nng độ, các loại DNA nặng, nh và lai được tách ra. Cơ chế bán bảo tồn (semiconservative): - Từ một phân t DNA ban đầu tạo ra hai phân t con ging hệt nhau. - Mi phân t con đều mang một mạch c và một mạch mi  Các cơ chế chung: • Các liên kết hydro phải bị phá v và tách rời hai mạch • Phải có đoạn mồi (primer) • Có đủ 4 loại nucleotide triphosphate (ATP, GTP, TTP và CTP) • Mạch mi luôn được tổng hợp theo hưng 5’P 3’ OH; • Các nucleotide mi được ni lại vi nhau bằng liên kết cộng hóa trị để tạo mạch mi. • Mi bưc được điều khiển bi enzyme đc hiệu và được thực hiện một cách nhanh chóng, chnh xác. 11 7.2.2 Quá trình sao chép DNA 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA DNA hay RNA mạch đơn ngn bt cp vi mạch đơn khuôn 3 giai đoạn: - Khi sự - Ni dài - Kết thúc 12 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA 4/21/2015 3  Giai đoạn khởi sự - Một protein B đc hiệu nhận biết điểm khi sự sao chp (replication origine gi tt là ori) và gn vào trnh tự base đc biệt đó - Enzyme helicase tham gia tách mạch tạo ch ba sao chp. - Các protein căng mạch SSB (Single-strand binding protein = SSB-protein) gn vào các mạch đơn DNA làm chúng tách nhau, thng ra và ngăn không cho chập lại ngu nhiên hoc xon để việc sao chp được d dàng. 13 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA 14  Giai đoạn khởi sự 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA  Giai đoạn nối dài - Vai trò của phức hợp DNA polymerase III: + Kéo dài chuỗi nucleotide theo hướng 5’  3’ + Sa sai nhờ hoạt nh exonuclease + DNA-polymerase có nh đc hiệu cao, nó ch thêm nucleotide vào đầu 3'OH của mạch đang được tổng hợp 15 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA exonuclease là hoạt nh enzyme ct DNA từ đầu mút một mạch) theo hưng 5' ______ > 3' và 3' ______ > 5'. Các nucleotide trước khi được gắn vào đầu 3'OH đã được hoạt hóa do ATP để thành nucleoside triphosphate có mang năng lượng. 16 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA Sự gắn nucleotide vào đầu 3’ của mạch đang được tổng hợp 17  Giai đoạn nối dài 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA - Tổng hợp mạch trước (leading strand): Mạch khuôn có đầu 3' được DNA-polymerase III gn vào và tổng hợp ngay mạch bổ sung 5‘  3' hưng vào ch ba sao chp. 18  Giai đoạn nối dài 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA - Tổng hợp mạch sau (lagging strand): + Enzyme primase gn mồi (primer) RNA khoảng 10 nucleotide, có trnh tự bổ sung vi mạch khuôn + DNA-polymerase III ni theo mồi RNA, theo hưng ngược vi ch ba sao chp tạo các đoạn Okazaki + DNA-polymerase ni dài đoạn Okazaki đến khi gp RNA mồi pha trưc th dừng lại 4/21/2015 4 - DNA-polymerase I nhờ hoạt nh exonuclease 5‘  3' ct bỏ mồi RNA, lp các nucleotide của DNA - Enzyme ligase của DNA ni liền ch h - DNA gyrase xon mạch mi tr thành dạng siêu cuộn 19  Giai đoạn kết thúc 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA 7.2.2 Quá trình sao chép DNA 20 7.2.3 Quá trình sao chép DNA trong tế bào - Gãy hay đứt mạch - Base nitric bị ct mất làm cho base tương ứng không có cp - Gn nhóm mi vào base nitric bằng liên kết hóa trị làm thay đổi nh chất - Base nitric bt cp sai - Tạo các dimer thymine  sai sót trong khi sao chp in vivo (trong cơ thể sinh vật) là 1.10 -9 tức một sai sót trên một t base 21 7.3 CƠ CHẾ SỬA SAI 7.2.3 Các biến đổi có thể xảy ra  Dưới tác dng của nhiệt có thể xảy ra quá trình làm mất purine (depurination) do thủy phân liên kết N- glycosil. 22 • Hưng sao chp bao giờ cng từ đầu 5‘  3' để việc sa sai chnh xác.\ • Các DNA - polymerase I và III vừa polymer hóa, vừa có hoạt nh exonuclease 5‘  3' và 3‘ 5'. Nếu trên đường di chuyển để polymer hóa cp nucleotide lp sai, DNA-polymerase s li lại ct bỏ theo hưng 3‘ 5' (hoạt nh exonuclease 3‘  5'). 7.3 CƠ CHẾ SỬA SAI 7.2.3 Cơ chế sửa sai . 4/21/2015 1 CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA DI TRUYỀN 1 BÀI 7: GV: ThS. Chu Thị Bích Phượng 7. 1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7. 1.1 Hiện tượng biến nạp ở vi khuẩn Thí nghiệm. DNA. Vật chất di truyền của phage T2 là DNA 5 7. 1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7. 1.2 Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn Thí nghiệm của Hershey và Chase (1952): Kết luận: 7. 1.2 Thành phần. liệu di truyền từ S chết đã thâm nhập vào R sống và biến đổi chúng thành chủng S gây bệnh  Sự biến nạp Tác nhân gây biến nạp là DNA 4 7. 1. DNA LÀ CHẤT DI TRUYỀN 7. 1.2 Sự xâm nhập của