thuyết trình hóa sinh về ADN
CAN THO UNIVERSITY MEDICINE AND PHARMACY M E D I C I N E F A C U LT Y B I O C H E M I S TR Y D E PAR TME N T NUCLEIC ACIDS Team 3, YQ MỤC TIÊU BÀI HỌC: Trình bày đặc điểm chung, phân loại cấu tạo chung acid nucleic Mô tả cấu tạo nucleoside, nucleotide acid nucleic Trình bày tính chất acid nucleic Phân tích vai trị ứng dụng acid nucleic NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG Năm 1869, Friedrich Miescher - bác sĩ người Thụy Sĩ tìm thấy “nuclein” từ nhân tế bào tế bào bạch cầu xử lí HCl vào nhân tế bào Năm 1944, Oswald Avery, Colin MacLeod, Maclyn McCarty xác định DNA phân tử mang thông tin di truyền dựa thí nghiệm biến nạp Griffith Năm 1953, James D Watson Francis H C Crick đưa mơ hình không gian ba chiều ADN mạch kép ▲ James D Watson (1928 - ?) bên trái Francis H C Crick (1916 - 2004) bên phải bàn luận mô tả cấu tạo không gian ba chiều DNA năm 1953 NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG ADN (acid deoxyribonucleic) ARN (acid ribonucleic) đại phân tử hữu có chuỗi dài, gọi chung acid nucleic, cấu tạo theo nguyên tắc đa phân hình thành từ đơn vị cấu tạo nucleoside nucleotide Acid nucleic mang thông tin di truyền truyền đạt từ hệ sang hệ Ti lạp thể Nhân tế bào Tế bào động vật, thực vật Vi khuẩn Virus ▲ Qua kính hiển vi điện tử: ADN dạng vịng vi khuẩn bên trái ADN dạng thẳng tế bào nhân thực bên phải NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ▲ Acid nucleic có nhân tế bào có ti lạp thể tế bào động vật, thực vật; bào tương vi khuẩn lõi nucleocapside loại virus ĐẠI CƯƠNG Trong thực tế, acid nucleic coi biopolymer diện phổ biến nhân tế bào vùng nhân tế bào sống cịn có virus Các acid nucleic thường liên kết với protein khác tạo thành dạng nucleoprotein Điều giúp acid nucleic bảo quản tốt hơn, thực chức di truyền NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG Acid nucleic cấu tạo gồm ba thành phần bản: + Acid phosphoric + Pentose + Base có nitơ NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG Acid phosphoric loại acid vơ tạo tính chất acid acid nucleic, có cơng thức cấu tạo H3PO4 Thành phần giống ADN ARN NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG Có hai loại pentose (5 carbon) cấu tạo nên acid nucleic: + Ribose (β-D-ribofuranose) cấu tạo ARN + Deoxyribose (2-deoxy-β-D -ribofuranose) cấu tạo ADN Trong acid nucleic, hai loại pentose dạng β-furanose (có kiểu cấu tạo vòng cạnh gồm đỉnh carbon đỉnh oxy) Đây dạng cấu trúc ổn định tìm thấy nucleotide polynucleotide Ribose (β- D -ribofuranose) Khi pentose liên kết với base có nitơ nucleotide nucleoside, nguyên tử carbon đánh số kèm theo dấu phẩy (’): C1’, C2’, C3’, C4’ C5’ nhằm phân biệt với nguyên tử đánh số base có nitơ Deoxyribose (2-deoxy-β- D -ribofuranose) NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG Base có nitơ tìm thấy nucleoside nucleotide acid nucleic dẫn xuất base pyrimidine purin Cả base pyrimidine base purin phân tử hữu có nhân thơm dị vịng chứa nitơ, có trạng thái khơng bão hịa, có liên kết đơi liên hợp Base pyrimidine Pyrimidine cấu tạo vòng đơn cạnh gồm đỉnh carbon đỉnh nitơ Purine cấu tạo gồm vòng pyrimidine kết hợp vòng imidazole cạnh gồm đỉnh carbon đỉnh nitơ Base purin NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T ĐẠI CƯƠNG Có ba loại pyrimidine khác chủ yếu tham gia cấu tạo nên nucleoside nucleotide acid nucleic + Uracil (2,4-dioxopyrimidine) kí hiệu U + Thymine (2,4-dioxo-5-methylpyrimidine) kí hiệu T + Cytosine (2-oxo-4-aminopyrimidine) kí hiệu C Uracil (2,4-dioxopyrimidine) Thymine (2,4-dioxo-5-methylpyrimidine) NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T Cytosine (2-oxo-4-aminopyrimidine) 10 ĐẠI CƯƠNG Có hai loại purine khác chủ yếu tham gia cấu tạo nên nucleoside nucleotide acid nucleic + Adenine (6-aminopurine) kí hiệu A + Guanine (2-amino-6-oxopurine) kí hiệu G Adenine (6-aminopurine) Guanine (2-amino-6-oxopurine) NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T 11 ĐẠI CƯƠNG Tính chất tạo liên kết hydro: Tất base có nitơ acid nucleic thơng thường tham gia tạo thành liên kết hydro Trong ADN mạch kép: + Adenine Thymine tạo liên kết + Guanine Cytosine tạo liên kết (deoxy)adenine (deoxy)cytosine (deoxy)guanine (deoxy)thymine Sự tạo thành liên kết base uracil ARN tương tự tạo thành liên kết base thymine ADN Khả tạo liên kết hydro base có nitơ quan trọng việc tạo thành cấu trúc không gian acid nucleic NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T 12 ĐẠI CƯƠNG Tính chất đồng phân: Các loại base có nitơ có dạng đồng phân hỗ biến (tautomer) tương ứng, tạo thành tượng thay đổi vị trí proton phản ứng tautomer hóa Trong acid nucleic, loại base có nitơ thường có hai dạng đồng phân hỗ biến: - Dạng keto - dạng enol: guanine, thymine uracil - Dạng amino - dạng imino: adenine cytosine Trong điều kiện sinh lí, dạng keto (lactam) dạng amino bền hầu hết tế bào, hai dạng chiếm đa số Trong điều kiện rối loạn định, dạng enol (lactim) dạng imino chiếm ưu có khả gây rối loạn trình nhân lên, dẫn đến sai sót nhân đơi NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T 13 ĐẠI CƯƠNG Dạng chủ yếu Guanine Adenine Thymine Cytosine Dạng amino Dạng imino Uracil Dạng keto (lactam) NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T Dạng enol (lactim) 14 ĐẠI CƯƠNG Tính chất hịa tan: base có nitơ base yếu tan nước điều kiện sinh lí Trong tế bào, hầu hết pyrimidine purine có tính tan cao Tính chất hấp thu ánh sáng: base pyrimidine purine hấp thu ánh sáng vùng tử ngoại acid nucleic có độ hấp thu cực đại bước sóng khoảng 260 nm NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T 15 ĐẠI CƯƠNG Thành phần cấu tạo ADN ARN Base purine Adenine (A) Guanine (G) Adenine (A) Guanine (G) Base pyrimidine Cytosine (C) Thymine (T) (*) Cytosine (C) Uracil (U) (*) Đường pentose Deoxyribose (*) Ribose (*) Acid phosphoric H3PO4 H3PO4 ▲ Bảng so sánh thành phần hóa học ADN ARN * Mặc dù ADN ARN có hai đặc điểm khác biệt cấu tạo: đường pentose thành phần base pyrimidine (base thymine ADN base uracil ARN) đường pentose định ADN hay ARN Nếu acid nucleic chứa đường deoxyribose thành phần base có uracil ADN NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T 16 ĐẠI CƯƠNG Ngồi loại base có nitơ chủ yếu kể trên, acid nucleic cịn chứa base với tỉ lệ thấp đa số dẫn xuất base có nitơ nhờ methyl hóa, acetyl hóa hydroxymethyl hóa 5-methylcytosine N6-methyladenine N2-methylguanine 7-methylguanine pseudouridine 5-hydroxymethylcytosine ▲ Các loại base có nitơ có tế bào 5-methylcytosine, N6-methyladenine, N2-methylguanine 5-hydroxymethylcytosine base có nitơ xuất ADN; 7-methylguanine pseudouridine base có nitơ xuất ARN NUCLEIC ACIDS B I O C H E M I S T R Y DE P AR T M E N T 17 Thank You for listening