gen và bộ gen

GEN VÀ BỘ GEN GEN VÀ BỘ GEN CỦA PROKARYOTE VÀ EUKARIOTE CỦA PROKARYOTE VÀ EUKARIOTE KHÁI NIỆM VỀ BỘ GEN KHÁI NIỆM VỀ BỘ GEN  Bộ gen là tập hợp toàn bộ vật chất di truyền Bộ gen là tập hợp toàn bộ vật chất di truyền trong tế bào và trong cơ thể sinh vật. trong tế bào và trong cơ thể sinh vật.  Bộ gen gồm: Bộ gen gồm: - - DNA (RNA) trong các gen. DNA (RNA) trong các gen. - DNA (RNA) không nằm trong các gen (trình DNA (RNA) không nằm trong các gen (trình tự lặp, các đoạn chưa rõ chức năng) tự lặp, các đoạn chưa rõ chức năng) - Các gen trong nhân và gen trong các bào quan Các gen trong nhân và gen trong các bào quan khác ngoài nhân khác ngoài nhân CẤU TRÚC CỦA HỆ GEN CẤU TRÚC CỦA HỆ GEN Tùy thuộc vào cấu trúc vật chất di truyền mà bộ gen của các Tùy thuộc vào cấu trúc vật chất di truyền mà bộ gen của các loài sinh vật có thể đơn giản hoặc vô cùng phức tạp. loài sinh vật có thể đơn giản hoặc vô cùng phức tạp. - - Virus: Virus: RNA mạch đơn, RNA mạch kép. RNA mạch đơn, RNA mạch kép. DNA mạch đơn, DNA mạch kép. DNA mạch đơn, DNA mạch kép. - Vi khuẩn: Vi khuẩn: DNA trong nhân và các plasmid. Có dạng DNA trong nhân và các plasmid. Có dạng mạch kép, cấu trúc dạng sợi, vòng hoặc cả hai. mạch kép, cấu trúc dạng sợi, vòng hoặc cả hai. - Sinh vật bậc cao: Sinh vật bậc cao: Bao gồm vật chất di truyền trong nhân Bao gồm vật chất di truyền trong nhân (các NST) và ngoài nhân. (các NST) và ngoài nhân. - Ti thể: Động vật - Ti thể: Động vật - Lạp thể: Thực vật - Lạp thể: Thực vật ĐẶC ĐIỂM ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC BỘ GEN CỦA VIRUS CẤU TRÚC BỘ GEN CỦA VIRUS - - Virus chưa có cấu tạo tế bào. Virus chưa có cấu tạo tế bào. - Bộ gen được cấu tạo từ: DNA, RNA trần, dạng vòng hoặc Bộ gen được cấu tạo từ: DNA, RNA trần, dạng vòng hoặc dạng sợi. dạng sợi. - Cấu trúc bộ gen đơn giản. Cấu trúc bộ gen đơn giản. - Có dạng thẳng hoặc dạng vòng. Có dạng thẳng hoặc dạng vòng. - Kích thước nhỏ (trung bình 7 - 40kb). Kích thước nhỏ (trung bình 7 - 40kb). - Số lượng các gen rất ít (vài chục đến vài trăm gen). Số lượng các gen rất ít (vài chục đến vài trăm gen). - Có vùng siêu biến đổi (hypervariable region), có khả năng Có vùng siêu biến đổi (hypervariable region), có khả năng thích ứng mạnh với môi trường. thích ứng mạnh với môi trường. - Một số gen có mã gen trùm lên nhau hoặc 1 gen nằm ở Một số gen có mã gen trùm lên nhau hoặc 1 gen nằm ở nhiều vị trí cách biệt hoàn toàn. nhiều vị trí cách biệt hoàn toàn. Đ C ĐI M M T S B GEN VIRUSẶ Ể Ộ Ố Ộ Đ C ĐI M M T S B GEN VIRUSẶ Ể Ộ Ố Ộ + Bộ gen là DNA mạch kép: + Bộ gen là DNA mạch kép: Adenovirus, Adenovirus, Herpesvirus, Hepatidis B virus, phage T… Herpesvirus, Hepatidis B virus, phage T… + Bộ gen là DNA mạch đơn: + Bộ gen là DNA mạch đơn: phage phage X174, phage X174, phage M13. M13. + B + B ộ gen là RNA mạch đơn: ộ gen là RNA mạch đơn: phổ biến nhất, là phổ biến nhất, là những loại virus gây ra nhiều bệnh cho người: những loại virus gây ra nhiều bệnh cho người: paramyxovirus, rhadovirus, HIV… paramyxovirus, rhadovirus, HIV… + Bộ gen là RNA mạch kép: + Bộ gen là RNA mạch kép: ít gặp, chủ yếu ở ít gặp, chủ yếu ở những Reovirus những Reovirus Đ C ĐI M TÁI B N C A VIRUSẶ Ể Ả Ủ Đ C ĐI M TÁI B N C A VIRUSẶ Ể Ả Ủ Tùy theo loài và vật chất di truyền của virus Tùy theo loài và vật chất di truyền của virus mà chúng có kiểu tái bản bộ gen khác nhau. mà chúng có kiểu tái bản bộ gen khác nhau.  Tái bản theo cơ chế bán bảo thủ ( kiểu Tái bản theo cơ chế bán bảo thủ ( kiểu Okazaki): Các virus có bộ gen Okazaki): Các virus có bộ gen DNA mạch kép DNA mạch kép . .  Tái bản theo các dạng tái bản RF (Replicating Tái bản theo các dạng tái bản RF (Replicating Form): các virus có Form): các virus có DNA mạch đơn DNA mạch đơn . .  Tái bản nhờ enzyme phiên mã ngược (thông Tái bản nhờ enzyme phiên mã ngược (thông qua cDNA): Virus có bộ gen là qua cDNA): Virus có bộ gen là RNA RNA Cơ chế tái bản DNA của virus theo kiểu RF Cơ chế tái bản DNA của virus theo kiểu RF +RF + Sợi (+) Sợi DNA mạch đơn RF Tổng hợp sợi bổ sung (sợi -) Tổng hợp sợi (+) mới SƠ ĐỒ CÁC NHÓM GEN TRONG BỘ GEN VIRUS SƠ ĐỒ CÁC NHÓM GEN TRONG BỘ GEN VIRUS Bộ gen của virus không gây ung thư Bộ gen của retrovirus gây ung thư 5’ 3’ LTRLTR gag pol env gag gag: mã hoá protein lõi trong các thành phần cấu trúc hạt virion pol pol: mã hoá enzyme phiên mã ngược và các enzyme cần thiết khác env env: mã hoá protein trong cấu trúc lớp vỏ virus 5’ 3’ LTR LTR LTR: trình tự lặp lại mang một số trình tự cần thiết cho biểu hiện gen onc (src) onc: nhóm gen tiền ung thư SƠ ĐỒ CẤU TRÚC BỘ GEN HIV SƠ ĐỒ CẤU TRÚC BỘ GEN HIV Viral RNA tat rev vpu env LTR LTR gag pol gp 160 nef 55 gag Pr 160 gag-pol vpr Màng Lipid vif Cellular-protein p17 p24 p7 p6 p10 RT, p66-p51 p32 gp 120 gp 41 LTR: trình tự lặp dài gag: mã hoá các protein capsid pol:mã hoá các enzym env: mã hoá protein vỏ. tat: điều chỉnh sự phiên mã tích cực rev: điều hoà sự biểu hiện gen vif: protein quy định tính lây nhiễm vpu: tham gia giải phóng virus khỏi t/b ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN CỦA PROKARYOTE ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN CỦA PROKARYOTE  Điển hình là các loài vi khuẩn. Điển hình là các loài vi khuẩn.  Bộ gen cấu tạo từ DNA xoắn kép dạng vòng hoặc dạng Bộ gen cấu tạo từ DNA xoắn kép dạng vòng hoặc dạng sợi hoặc cùng tồn tại cả 2 dạng. sợi hoặc cùng tồn tại cả 2 dạng.  Bộ gen tương đối đồng nhất, phần lớn mang mã di truyền Bộ gen tương đối đồng nhất, phần lớn mang mã di truyền (Ở E.coli là 89%), ít trình tự lặp lại. (Ở E.coli là 89%), ít trình tự lặp lại.  Bộ gen có thể chuyển hoá giữa các dạng vòng đơn, vòng Bộ gen có thể chuyển hoá giữa các dạng vòng đơn, vòng xoắn hoặc siêu xoắn. xoắn hoặc siêu xoắn.  Có cấu trúc Operon giúp vi khuẩn thích ứng nhanh với Có cấu trúc Operon giúp vi khuẩn thích ứng nhanh với môi trường, số lượng tuỳ thuộc vào từng loại vi khuẩn. môi trường, số lượng tuỳ thuộc vào từng loại vi khuẩn.  Có cả trình tự của bacteriophage. Có cả trình tự của bacteriophage.  Gen trong plasmid có vai trò quan trọng trong bộ gen Gen trong plasmid có vai trò quan trọng trong bộ gen virus. virus.  Trong bộ gen có chứa các gen nhảy Trong bộ gen có chứa các gen nhảy [...]... phiên mã AUG mRNA AUG AUG AUG Điểm kết thúc phiên mã SƠ ĐỒ PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ Ở OPERON Promoter Gen A Gen B Gen C Teminator Gen D Phiên mã mRNA Dịch mã Vị trí khởi đầu phiên mã A B C D ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN CỦA EUKARYOTE        Sinh vật Eukaryote có cấu tạo tế bào điển hình, có màng nhân Bộ gen gồm hệ gen nhân và hệ gen ngoài nhân Gen nhân có tạo từ các phân tử DNA xoắn kép cấu trúc phức tạp tạo nên... CẤU TRÚC BỘ GEN VI KHUẨN Methannocicus jannaschii      Được Viện nghiên cứu Bộ gen TIGR giải trình tự từ năm 1996 Đây là một vi khuẩn tự dưỡng Kích thước bộ gen gồm có: - Một phân tử DNA xoắn kép dạng vòng kích thước 1.664.976pb - Hai phân tử dạng sợi kích thước 58.470bp (mang 44 gen) và 16.550bp (mang 12 gen) Gồm 1.743 gen mang mã di truyền trong đó 1.682 gen nằm trên DNA dạng vòng Các gen mã hoá... GATCCCCATGCCTGAGGGCCCCTC Exon 3’ UTR Tổ chức hệ gen của người Hệ gen người 3000 Mb Gen và trình tự liên quan đến gen 900 Mb ADN mã hóa 90 Mb Pseudogen Trình tự ADN giữa các gen 2100Mb ADN không mã hóa 810Mb Các đoạn gen ADN lặp lại 420 Mb Intron, leader, trailer ADN lặp lại liền kề ADN satellite Strachan & Read,1996 Microsatellite minisatellite Trình tự lặp lại duy nhất và có bản sao thấp 1680 Mb ADN lặp lại... mức độ tiến hoá của các loài sinh vật Gen nhân có tính di truyền tương đối chặt chẽ và ổn định DNA trong ty thể hoặc lạp thể có thể gấp nhiều lần DNA trong nhân ĐẶC ĐIỂM BỘ GEN CỦA EUKARYOTE (tiếp)     Có phần exon xen kẽ với phần intron Phần mang mã di truyền chiếm một phần nhỏ trong bộ gen Có thể chia thành 3 nhóm: - Nhóm lặp lại nhiều: Chiếm 15-20% bộ gen tập trung chủ yếu quanh tâm động (trình... Promoter nhóm I: của gen mã hóa các loại RNA riboxom (rRNA 18s, rRNA 28S, rRNA5, 8S) có 2 trình tự đặc trưng tâm (vị trí –40 đến +20) và trình tự UCE (156 đến –107) trong vùng 5’ của UTR Promoter nhóm II: của các gen mã hóa protein và một số gen mã hóa các loại RNA kích thước nhỏ, có 4 thành phần: tâm, trình tự UP, khởi đầu và DE) Promoter nhóm III: của các gen mã hóa các loại tRNA, rRNA 5S và một số phân... nào ĐẶC ĐIỂM CỦA GEN NHẢY    Gen nhảy có thể nằm trên DNA của bộ gen hoặc DNA trên plasmid Kích thước, tính chất đặc trưng riêng cho mỗi loài vi khuẩn Số lượng, kích thước gen nhảy đặc trưng riêng cho mỗi loài vi khuẩn Có thể ứng dụng trình tự kích thước của đoạn xen IS trong chẩn đoán bệnh nhiễm khuẩn bằng PCR IS1 ACTTACTGAT TGAATGATCA Gen kháng Kanamycin Gen nhảy Cấu trúc một gen nhảy (Tn) IS1... eurokaryote có cấu trúc phức tạp, phần lớn gen mã hóa gồm các đoạn mang mã (exon) xen kẽ với các đoạn không mang mã (intron) Đến nay vai trò intron trong gen vẫn chưa được biết đầy đủ SƠ ĐỒ CÁC TRÌNH TỰ ĐẶC HIỆU CỦA GEN MÃ HÓA PROTEIN 5’ UTR Promoter CGCCATGCCCTTCTCCAACAGGTGAGTGAG Điềm khởi đầu phiên mã Vị trí bộ ba mở đầu Exon CCTCCCAGCCCTGCCCAG Exon Intron polyA Bộ ba kết thúc GGCAGAACAATAAACCAC GATCCCCATGCCTGAGGGCCCCTC... (trình tự CEN) hoặc đầu mút (trình tự TEL) lặp lại từ 250 – 106 lần - Nhóm lặp lại ít: gồm các DNA trong họ gen globin, actin họ gen mã hóa rRNA, tRNA…lặp lại từ 10 – 250 lần - Nhóm không lặp lại: Là thành phần DNA trong các gen mã hóa protein, enzyme CẤU TRÚC PHÂN TỬ CỦA NST NST CẤU TRÚC CHUNG MỘT GEN MÃ HÓA DI TRUYỀN CỦA EUKARYOTE Trình tự các nhân tố phiên mã INTRON INTRON 5’ 3’ 5’ UTR EXON Enhancer... chúng và có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua quá trình tiếp hợp • R plasmid: Mang đặc tính chống chịu với chất kháng sinh, có khả năng tăng lên trong điều kiện bất lợi giúp vi khuẩn chống chịu lại với môi trường gây hiện tượng nhờn thuốc kháng sinh • Dergradative plasmid: Mang các gen đặc hiệu có khả năng sử dụng các chất trao đổi bất thường • Cryp plasmid: Không mang gen mã... VI KHUẨN • Kích thước của plasmid có thể dao động từ một cho tới vài trăm kilobyte (phổ biến 1-13 kbp) Mỗi plasmid có chứa một trình tự tái bản như là một gốc tái bản AND Không có vùng này thì chúng không thể tự nhân được trong tế bào chủ • Số lượng plasmid trong mỗi tế bào từ một vài tới hàng nghìn tuỳ thuộc theo loài, loại plasmid và điều kiện môi trường (bình thường 15-12 plasmid dạng vòng/vi khuẩn) . GEN VÀ BỘ GEN GEN VÀ BỘ GEN CỦA PROKARYOTE VÀ EUKARIOTE CỦA PROKARYOTE VÀ EUKARIOTE KHÁI NIỆM VỀ BỘ GEN KHÁI NIỆM VỀ BỘ GEN  Bộ gen là tập hợp toàn bộ. nhân.  Bộ gen gồm hệ gen nhân và hệ gen ngoài nhân. Bộ gen gồm hệ gen nhân và hệ gen ngoài nhân.  Gen nhân có tạo từ các phân tử DNA xoắn kép cấu trúc Gen