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 đng vị nặng N 15 . Như vậy tất cả DNA của vi khuẩn đều mang đng vị nặng N 15 thay cho N 14 bình thường. Sau đó tế bào được chuyển sang môi trường ch chứa N 14 nh, mu các tế bào được lấy ra theo những khoảng thời gian đều đặn và chiết tách DNA. Bằng phương pháp ly tâm trên thang nng 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 ging hệt nhau. - Mi phân t con đều mang một mạch c và một mạch mi 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 mi luôn được tổng hợp theo hưng 5’P 3’ OH; • Các nucleotide mi được ni lại vi nhau bằng liên kết cộng hóa trị để tạo mạch mi. • Mi bưc được điều khiển bi enzyme đc hiệu và được thực hiện một cách nhanh chóng, chnh xác. 11 7.2.2 Quá trình sao chép DNA 7.2. SỰ SAO CHÉP DNA DNA hay RNA mạch đơn ngn bt cp vi mạch đơn khuôn 3 giai đoạn: - Khi sự - Ni 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 đc hiệu nhận biết điểm khi sự sao chp (replication origine gi tt là ori) và gn vào trnh tự base đc biệt đó - Enzyme helicase tham gia tách mạch tạo ch ba sao chp. - Các protein căng mạch SSB (Single-strand binding protein = SSB-protein) gn vào các mạch đơn DNA làm chúng tách nhau, thng ra và ngăn không cho chập lại ngu nhiên hoc xon để việc sao chp 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’ + Sa sai nhờ hoạt nh exonuclease + DNA-polymerase có nh đc 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 ct DNA từ đầu mút một mạch) theo hưng 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 gn vào và tổng hợp ngay mạch bổ sung 5‘ 3' hưng vào ch ba sao chp. 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 gn mồi (primer) RNA khoảng 10 nucleotide, có trnh tự bổ sung vi mạch khuôn + DNA-polymerase III ni theo mồi RNA, theo hưng ngược vi ch ba sao chp tạo các đoạn Okazaki + DNA-polymerase ni dài đoạn Okazaki đến khi gp RNA mồi pha trưc th dừng lại 4/21/2015 4 - DNA-polymerase I nhờ hoạt nh exonuclease 5‘ 3' ct bỏ mồi RNA, lp các nucleotide của DNA - Enzyme ligase của DNA ni liền ch h - DNA gyrase xon mạch mi 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 ct mất làm cho base tương ứng không có cp - Gn nhóm mi vào base nitric bằng liên kết hóa trị làm thay đổi nh chất - Base nitric bt cp sai - Tạo các dimer thymine sai sót trong khi sao chp 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 dng của nhiệt có thể xảy ra quá trình làm mất purine (depurination) do thủy phân liên kết N- glycosil. 22 • Hưng sao chp bao giờ cng từ đầu 5‘ 3' để việc sa sai chnh 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 cp nucleotide lp sai, DNA-polymerase s li lại ct bỏ theo hưng 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