Tái bản gen ở virus, prokaryote, eukaryote

Đề tài: Tái gen virus, prokaryote, eukaryote Thành viên thực hiện: Bạn biết tự nhân đơi AND??? • Là q trình hình thành hai phân tử ADN từ phân tử ADN ban đầu • Là sở cho tự nhân đôi NST q trình phân bào • Vị trí: nhân tế bào động vật nhân thực vùng nhân tế bào sinh vật nhân sơ • Thời điểm: Xảy pha S kì trung gian Đặc điểm chung Các liên kết hydro hai mạch phải bị phá vỡ Phải có tham gia loại nucleosides triphosphates: dATP, dTTP, dGTP, dCTP Phải có đoạn mồi(primer) để bắt cặp với mạch khn Có tham gia enzyme đặc hiệu +) topoisomerase +) helicase +) protein SSB +) primase +) RNA mồi +) DNA polymerase Topoisomerase Chức năng: tháo xoắn điểm gốc duỗi thẳng mạch ADN Helicase Chức năng: cắt đứt liên kết hidro, tạo nên chạc ba tái hai bên điểm gốc hoạt động suốt chiều dài mạch AND dọc theo mạch khuôn Protein SSB Chức năng: làm căng mạch tạo điều kiện cho việc chép dễ dàng Primase Chức năng: tạo đoạn mồi (ARN prime) có khoảng 10 ribonucleotde DNA polymerase • Đây enzyme chủ yếu tái bản, chịu trách nhiệm tổng hợp hai chuỗi DNA chạc tái • Có ba loại DNA polymerase khác nhau, ký hiệu I, II II • Cơ chế vai trị enzyme DNA polymerase khác ADN polymerase I: cắt ARN mồi tổng hợp mạch polinucleotide ADN polymerase II: sửa sai nối đoạn okazaki ADN polymerase III: Lắp ráp nu, kéo dài mạch đơn ADN ligase Chức năng: nối đoạn okazaki Vài nét VIRUS * * Virus Virus là dạng dạng sống sống đơn đơn giản, giản, chưa chưa có có cấu cấu tạo tạo tế tế bào bào Có Có nhiều nhiều hình hình dạng dạng và kích kích thước thước khác khác nhau: nhau: hình hình que, que, hình hình cầu, cầu, hình hình đa đa diện diện nhiều nhiều mặt… mặt… Cấu Cấu tạo tạo :: -Vỏ -Vỏ ngoài là protein protein -Bên -Bên trong lõi lõi là acid acid nucleic nucleic *Virus *Virus sống sống kí kí sinh sinh bắt bắt buộc buộc trong tế tế bào bào sống sống của mọi sinh sinh vật vật (( vi vi khuẩn, khuẩn, động động vật vật và thực thực vật vật )) *Loại *Loại virus virus kí kí sinh sinh vi vi khuẩn khuẩn gọi gọi là thực thực khuẩn khuẩn thể thể bacteriophage, bacteriophage, viết viết tắt tắt là phage phage Khi Khi xâm xâm nhiễm nhiễm vào vào tế tế bào bào vật vật chủ, chủ, phần phần lõi lõi của virus virus được đưa đưa vào vào tế tế bào bào vật vật chủ, chủ, phần phần vỏ vỏ protein protein nằm nằm bên bên ngồi ngồi tế tế bào, bào, khơng khơng tham tham gia gia quá trình trình tái tái bản của virus virus ***Phần ***Phần vỏ vỏ Virus Virus (( Capsid Capsid )) :: Cấu Cấu tạo tạo bởi các capsom capsom ,, mỗi capsom capsom do 1 số số phân phân tử tử protein protein tạo tạo nên nên ***Phần ***Phần lõi lõi của virus virus cấu cấu tạo tạo từ từ DNA DNA hoặc RNA RNA DNA DNA mạch mạch kép kép DNA DNA mạch mạch đơn đơn RNA RNA mạch mạch kép kép RNA RNA mạch mạch đơn đơn Tái vật chất di truyền virus RNA mạch đơn Đại Đại diện diện điển điển hình hình :: virus virus đốm đốm thuốc thuốc lá, lá, xoăn xoăn lá khoai khoai tây, tây, xoăn xoăn lá cà cà chua, chua, Retrovirus, Retrovirus, virus virus HIV, HIV, virus virus cúm cúm … … Cơ Cơ chế chế Sau Sau khi xâm xâm nhiễm, nhiễm, RNA RNA của virus virus được đưa đưa vào vào tế tế bào bào chủ chủ - Virus Virus sử sử dụng dụng hệ hệ thống thống enzyme enzyme phiên phiên mã mã ngược ngược tổng tổng hợp hợp 11 mạch mạch đơn đơn cDNA cDNA (( mạch mạch đơn đơn DNA DNA bổ bổ sung sung –– Complement Complement DNA DNA ) ) - cDNA cDNA mạch mạch đơn đơn được cấu cấu trúc trúc lại, lại, dạng dạng xoắn xoắn kép, kép, mạch mạch thẳng thẳng - cDNA cDNA xoắn xoắn kép kép dạng dạng thẳng thẳng chuyển chuyển thành thành cDNA cDNA xoắn xoắn kép kép dạng dạng vòng vòng - Phân Phân tử tử cDNA cDNA của virus virus có thể tái tái tổ tổ hợp hợp với với bộ gen gen của tế tế bào bào chủ chủ và gắn gắn vào vào bộ gen gen   tạo tạo nên nên các provirus provirus (( tiền tiền virus virus )) Tế Tế bào bào chủ chủ phân phân chia, chia, nhờ nhờ đó các provirus provirus được nhân nhân lên lên với với số số lượng lượng lớn lớn Khi Khi gặp gặp điều điều kiện kiện bất bất lợi, lợi, provirus provirus tách tách ra khỏi khỏi bộ gen gen của tế tế bào bào chủ, chủ, tổng tổng hợp hợp nên nên RNA RNA virus, virus, đồng đồng thời thời tổng tổng hợp hợp nên nên Protein Protein vỏ vỏ Phần Phần vỏ vỏ protein protein lắp lắp ghép ghép với với phần phần lõi lõi RNA RNA của virus virus để để tạo tạo thành thành các virion, virion, sau sau 1 thời thời gian gian ngắn, ngắn, các virion virion chuyển chuyển thành thành virus virus trưởng trưởng thành thành ,đi ,đi xâm xâm nhiễm nhiễm vào vào tế tế bào bào mới Tái vật chất di truyền virus RNA mạch kép Đại Đại diện diện điển điển hình hình :: Retrovirus Retrovirus Cơ Cơ chế chế :: Tái Tái bản gen gen giống giống như virus virus RNA RNA mạch mạch đơn, đơn, do vật vật chất chất di di truyền truyền của virus virus ở dạng dạng RNA RNA mạch mạch kép kép nhưng khi xâm xâm nhiễm nhiễm tế tế bào bào chủ, chủ, chỉ có có 11 mạch mạch mang mang thông thông tin tin di di truyền truyền được đưa đưa vào vào tế tế bào bào Sự nhân lên virus HIV tế bào người  HIV loại retrovirus, loại virus có enzyme phiên mã ngược reverse trancriptase,giúp phiên mã ngược từ RNA  DNA  Virus HIV cấu tạo : lớp áo ngồi có gai glicprotein bề mặt, vỏ capsid, Vật chất di truyền phân tử RNA giống nhau, có enzyme phiên mã ngược  Virus HIV sau xâm nhiễm tế bào chủ, vỏ protein capsid loại bỏ, giải phóng phân tử RNA giống  Virus sử dụng mạch đơn RNA để làm nhiệm vụ nhân lên, mạch đơn RNA lại dần tiêu biến Nhờ enzyme phiên mã ngược RNA phiên mã ngược thành DNA mạch đơn  Sau thành DNA mạch kép DNA mạch kép cài xen vào DNA tế bào chủ, tạo thành dạng tiền virus Các gen tiền virus phiên mã  tạo thành mRNA Các RNA vừa vật chất di truyền hệ sau, phần tham gia dịch mã để tạo nên vỏ protein virus Phần vỏ protein lõi mang vật chất di truyền virus đóng gói lại, tạo thành hạt virus chưa có áo ngồi Mỗi hạt bao gồm : RNA, enzyme phiên mã ngược vỏ capsid Virus nảy chồi rời khỏi tế bào chủ Tái gen prokaryote Gồm giai đoạn:  Bắt đầu  Kéo dài  Kết thúc BẮT ĐẦU • Protein B nhận biết điểm gốc(Ori) gắn chặt vào • Enzyme topoisomerase gắn vào phân tử DNA mạch kép, cắt đứt mạch làm cho phân tử DNA dãn xoắn • Enzyme helicase cắt đứt liên kết hydro base, tạo nên chạc ba chữ hình chữ Y, gọi chạc ba tái • Protein SSB gắn vào mạch đơn DNA, làm cho trạng thái mở xoắn bền vững • Phức hợp enzyme primase-RNA polymerase bám vào mạch đơn chạc tái bản, tổng hợp nên ARN mồi  QT tái điểm (điểm khởi đầu chép – origin) sau lan theo hướng đến đụng vào điểm nối đối diện, tạo thành NST vòng xoắn  Vị trí đứt khởi đầu tái thường nằm vùng ADN có chứa nhiều trình tự A-T, dài từ 100 - 200bp  Vi khuẩn có đơn tái (replicon) KÉO DÀI - Tổng hợp đoạn RNA mồi: nhờ ARN polymerase primerase tổng hợp đoạn ARN ngắn(8-12nu) • Enzyme AND pol III tổng hợp mạch bổ sung từ đầu 3’OH tự mồi ARN Mạch khuôn sử dụng đến đâu protein SSB giải phóng đến • • Chiều tổng hợ DNA từ 5’-3’ -> mạch tổng hợp theo hướng ngược nhau: mạch khuôn hướng 3’-5’: mạch đơn tổng hợp theo chiều hướng với hướng tháo xoắn, mạch tổng hợp liên tục => mạch tiến • Trên mạch khng 5’-3’: mạch đơn tổng hợp theo hướng ngược với hướng tháo xoắn xảy không liên tục mà thành đoạn ngắn- đoạn okazaki(1000-2000bp) =>mạch chậm hay lùi KẾT THÚC Sau tái kết thúc, mồi RNA bị phân rã hoạt tính 5’-3’ exonucleaza DNA polymerase I=> tạo lỗ hổng => lấp đầy nhờ enzyme polymerase I Enzyme ligase nối tất vào chỗ gián đoạn mạch =>> kết quả: tạo chuỗi DNA xoắn kép Tại chuỗi có mạch DNA mẹ ban đầu Mạch cịn lại tổng hợp thêm Các enzyme tác động rời khỏi phân tử DNA tế bào phân hủy thành thành phần khác TÁI BẢN GEN Ở EUKARYOTE Đặc điểm - Cơ chế tái giống sinh vật prokaryote theo chế bán bảo thủ Tuy nhiên có số điểm khác biệt: + có nhiều loại DNA polymerase tham gia vào q trình tái polymerase α/primase polymerase β Polymerase σ Polymerase ε + Có tham gia protein chuyên biệt: CAF-1 + nhân tố chép A C: RF-A, RF-C + đoạn khởi đầu tái dài( từ hang chục ngàn đến hàng trăm ngàn bp) có nhiều điểm đoạn khởi đầu NST genome KẾT THÚC TỔNG HỢP TẠI ĐẦU TELOMERE CỦA MỖI NST - Ở mạch tiến: sợi đơn kéo dài từ điểm khởi đầu đến hết đầu mút NST - Mạch lùi: đoạn kết thúc trống chưa chạm đến đàu mút 3’ =>> enzyme telomerase gắn thêm đoạn 3’AACCCCAAC5’ vào đầu 3’ DNA telomere - Enzyme telomerase RNA di chuyển dọc the phân tử DNA( sang phải) =>> đầu 3’ tiếp tục kéo dài - Enzyme primase tạo mồi 3’AAC5’, DNA polymerase sử dụng đầu 3’ dài làm nguyên để lấp đầy đầu cuối cho mạch đơn DNA =>> mồi bị loại bỏ ligase nối chỗ trống lại Kết giữ nguyên chiều dài NST sau lần tái Cơ chế bảo vệ đầu telomere NST Để tránh vật liệu di truyền sau lần tái bản, telomere cần phải kết hợp với số protein để hình thành lên mũ bảovệ Cấu tạo mũ bảo vệ telomere: gồm protein TRF1, TRF2và WRN, chúng liên kết với bọc lấy trình tự lặp lại telomere, ẩn dấu đầu cheo 3’ (dài đến 100 bp).• Vai trị mũ bvệ telomere: + Ngăn cản không cho enzyme deoxyribonuclease phân giải đầu mút phân tử DNA + Ngăn cản không cho nhiễm sắc thể nhân dính vào + Tạo ổn định trình tái DNA phần cuối NST Nếu khơng có mũ bảo vệ telomere đầu cuối sợi NST bị gẫy làm NST không ổn định dần ngắn lại qua lần tái bản, nguyên nhân gây bệnh ung thư nhiều bệnh khác liên quan đến q trình già hố Thanks for watching! ... như ở vi vi khuẩn khuẩn và sinh sinh vật vật eukaryote eukaryote Các Các DNA DNA mạch mạch đơn đơn   Tái Tái bản nhờ nhờ tổng tổng hợp hợp mạch mạch (-) (-) ,, tạo tạo dạng dạng tái tái bản. .. trí trí khởi khởi đầu đầu tái tái bản, bản, phức phức hợp hợp enzyme enzyme primase-RNA primase-RNA polymerase polymerase bám bám vào vào các mạch mạch đơn đơn của chạc chạc tái tái bản và tổng... phiên mã mã tạo tạo RNA RNA của bộ gen gen Các Các RNA RNA mạch mạch kép kép   Tái Tái bản gen gen giống giống như virus virus RNA RNA mạch mạch đơn đơn Tái vật chất di truyền virus DNA mạch