Chuong 4 acid nucleic

CHƯƠNG CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA ACID NUCLEIC Giảng viên: Đái Thi Xuân Trang KHÁI QUÁT VỀ HAI LOẠI ACID NUCLEIC    Polymer nucleotide liên kết liên kết phosphodiester Hai loại acid deoxyribonucleic (ADN) acid ribonucleci (ARN) ADN ARN khác thành phần cấu tạo, cấu trúc không gian chức sinh học a) Thành phần cấu tạo   Đường pentose: ARN ribose, ADN deoxyribose Deoxyribose nhóm –OH C2’ nên tránh phản ứng thủy phân liên kết phosphodiester theo kiểu xúc tác base Do đó, ADN bền vững ARN, bảo đảm chức bảo tồn thông tin thời gian dài Base nitơ phổ biến ARN adenin (A), guanine (G), cytosine (C), uracine (U), có thymine (T), có dẫn xuất (thường methyl hóa) base Base nitrogen ADN A, G, C, T b) Cấu trúc không gian     ARN chuỗi polynucleotide không phân nhánh, ARN có dạng không gian khác nhau, phần chuỗi uốn cong, gấp khúc Ở phần uốn cong, gấp khúc mà hai đoạn đối diện có cặp base bổ sung tương ứng tạo thành liên kết hydrogen, làm bền cấu trúc Cấu trúc xoắn kép ADN –mô hình Watson-Crick (kiểu B-ADNB Một số kiểu xoắn kép khác kiểu A (ADN-A), kiểu Z (ADNZ) Độ ẩm tương đối số yếu tố khác nồng độ muối, trình tự base cục có ảnh hưởng đến kiếu xoắn ADN b) Cấu trúc không gian     ARN chuỗi polynucleotide không phân nhánh, ARN có dạng không gian khác nhau, phần chuỗi uốn cong, gấp khúc Ở phần uốn cong, gấp khúc mà hai đoạn đối diện có cặp base bổ sung tương ứng tạo thành liên kết hydrogen, làm bền cấu trúc Cấu trúc xoắn kép ADN –mô hình Watson-Crick (kiểu B-ADNB Một số kiểu xoắn kép khác kiểu A (ADN-A), kiểu Z (ADNZ) Độ ẩm tương đối số yếu tố khác nồng độ muối, trình tự base cục có ảnh hưởng đến kiếu xoắn ADN b) Chức sinh học  ADN chứa thông tin di truyền, có hai chức    Tự nhân đôi trình phân bào Là khuôn để tạo phiên mã khác nhau, ARN ARN có chức đa dạng       Làm trung gian dòng thông tin di truyền Có vai trò cấu trúc, nơi diễn trình tổng hợp protein (ARNr) Vận chuyển acid amin đến ribosome (ARNt) Tham gia vào trình cải biến sau phiên mã (ribonucleoprotein) Tham gia vào trình điều hòa hoạt động gen Ở nhiều virus ARN chất mang thông tin di truyền I THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTIDE VÀ ACID NUCLEIC  Nucleotide-5’-monophosphate hay 5’-nucleotide, gồm       gốc β-pentose furanose gốc phosphate N-9 purine N-1 pyrimidine kết hợp với C-1’ βpentose furanose qua liên kết N-glycoside → nucleoside Nguồn cung cấp, dự trữ lượng cho nhiều trình trao đổi chất Là thành phần nhiều CoE quan trọng Các nucleotide vòng có vai trò điều hòa hoạt động E Acid phosphoric  H3PO4 tạo nên tính acid  Hiện diện ADN ARN Base nitrogen (base nitơ)   Là dẫn xuất purine (Adenin, Guanine) pyrimidine (Cytosine, Uracine, Thymidine) Một số base nitrogen khác gặp Cấu trúc chức ARN b) Các loại ARN (1) ARN thông tin, ARNm  ARNm có kích thước khác nhau, thời gian ngắn, bị phân giải sau dịch mã  Chiều dài trung bình ARNm khoảng 1,2 kb  Ở tế bào nhân thực có thêm “mũ” nucleotide đầu 5’ đuôi poly A đầu 3’ Cấu trúc chức ARN b) Các loại ARN (2) ARN ribosome (ribosome ARN, ARNr)  Thành phần ribosome  ARNr tổng hợp hạch nhân, sau kết hợp với protein tạo thành tiểu đơn vị ribosome Cấu trúc chức ARN b) Các loại ARN (3) ARN vận chuyển (ARNt)  Có kích thước tương đối bé (70-90 nucleotide)  Có dạng hình lá, thùy thùy nhỏ thay đổi      Các thùy thường có base nitrogen không bình thường (base nitrogen lạ): dihydrouridine (D), pseudouridine (Ψ), 7-methylguanine (GMe7), 2-Omethylguanine (GMe2) Ở thùy thẳng đứng với thân có đối mã (anticodon) Đầu 3’ có trình tự -CCA-, kết hợp với amino acid Đầu 5’ G, có gốc phosphate C-5’ (pG) ARNt có vai trò vận chuyển amino acid vào ribosome để tổng hợp protein III MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ACID NUCLEIC Phổ hấp thụ ADN vùng tử ngoại  Do có base nitrogen có vòng thơm → hấp thụ mạnh vùng ánh sáng tử ngoại có λ = 250 - 280 nm, có cực đại hấp thụ 260 nm Định lượng acid nucleic, xác định độ chế phẩm acid nucleic Ảnh hưởng nhiệt độ đến cấu trúc xoắn kép ADN, biến tính phục hồi cấu trúc xoắn kép ADN a) Ảnh hưởng nhiệt độ  Dung dịch ADN dạng tự nhiên có độ nhớt cao pH 7, t° 25°C  Nhiệt độ cao, acid nucleic bị biến tính → ADN xoắn kép bị tách thành nhánh, liên kết cộng hóa trị không bị đứt → λ = 260 nm tăng lên  Nhiệt độ làm nửa cấu trúc xoắn kép phân tử ADN gọi nhiệt độ nóng chảy (tm Tm)  Tm phản ánh độ bền cấu trúc xoắn kép ADN ADN giàu base G C có tm cao ADN giàu A T  Giá trị Tm tăng tuyến tính với tỷ lệ %GC Xác định xác tm ADN điều kiện xác định pH, lực ion, ước lượng thành phần base Ảnh hưởng nhiệt độ đến cấu trúc xoắn kép ADN, biến tính phục hồi cấu trúc xoắn kép ADN a) ADN bị biến tính phục hồi điều kiện xác định c) Tác dụng tia tử ngoại đến cấu trúc acid nucleic Dưới tác dụng tia tử ngoại thường xảy phản ứng tạo dimer base pyrimidine liền kề Ảnh hưởng nhiệt độ đến cấu trúc xoắn kép ADN, biến tính phục hồi cấu trúc xoắn kép ADN d) Sự biến đổi hóa học acid nucleic, đột biến Một số yếu tố hóa học, biến đổi hóa học acid nucleic thường gặp  Loại nhóm amine vòng base cytosine, adenine guanine tạo thành uracine, hypoxanthine, xanthine theo thứ tự tương ứng  Thủy phân liên kết N-α-glycosyl base với pentose  Acid nitrous tạo thành từ nitrosamine từ muối nitrate, nitrite → ↑ loại nhóm amin  Methyl hóa base nitrogen: methyl hóa guanine → O 6-methylguanine → tạo thành cặp base với cytosine  Các chất hóa học Vai trò hệ thống bảo vệ, sửa chữa hóa sinh ...KHÁI QUÁT VỀ HAI LOẠI ACID NUCLEIC    Polymer nucleotide liên kết liên kết phosphodiester Hai loại acid deoxyribonucleic (ADN) acid ribonucleci (ARN) ADN ARN khác thành... phần nhiều CoE quan trọng Các nucleotide vòng có vai trò điều hòa hoạt động E Acid phosphoric  H3PO4 tạo nên tính acid  Hiện diện ADN ARN Base nitrogen (base nitơ)   Là dẫn xuất purine (Adenin,... động gen Ở nhiều virus ARN chất mang thông tin di truyền I THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTIDE VÀ ACID NUCLEIC  Nucleotide-5’-monophosphate hay 5’-nucleotide, gồm       gốc β-pentose furanose