Tài liệu CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN pptx

CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN... Cấu trúc bậc 3Phần lớn là phân tử ADN dạng vòngHay gặp ở virus, vi khuẩn... Kết quả quy trình phân tích STRLy trích DNA Khuếch đại PCR đa mồi Phân tích

CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN

MỤC TIÊU HỌC TẬP

 Hi u và trình bày Hi u và trình bày ể ể đượ đượ c : c :

1 C u trúc c a phân t ADN 1 C u trúc c a phân t ADN ấ ấ ủ ủ ử ử

2 C u trúc c a phân t ARN 2 C u trúc c a phân t ARN ấ ấ ủ ủ ử ử

3 C u trúc c a phân t Protein 3 C u trúc c a phân t Protein ấ ấ ủ ủ ử ử

ADN

Lịch sử khoa học

– T.H Morgan (1908)

• Gen nằm trên NST

– Frederick Griffith (1928)

• Nhân tố biến nạp ở phế cầu khuẩn

– Avery, McCarty & MacLeod (1944)

• Nhân tố biến nạp là DNA

– Erwin Chargaff (1947)

• Qui luật Chargaff : A = T, C = G

– Hershey & Chase (1952)

• Xác nhận ADN là vật chất di truyền

– Watson & Crick (1953)

• Xác định cấu trúc xoắn kép của DNA

- Phân l p nhân tb b ch c u t m v t th ậ ạ ầ ừ ủ ế ươ ươ n n g

- Tìm ra m t ch t v i nhi u nito và phospho ộ ấ ớ ề

- Tìm ra m t ch t v i nhi u nito và phospho ộ ấ ớ ề

- Ông đặ đặ t t tên ch t là tên ch t là ấ ấ nuclein

- Sau đ đ ó ó , nuclein đượ đượ c c g i là acid nucleic g i là acid nucleic ọ ọ

Lịch sử của DNA

Frederick Griffiths, 1928

- Nhà vi trùng h c ng ọ

- Nhà vi trùng h c ng ọ ườ ườ i i Anh

- Nghiên c u ph c u khu n Nghiên c u ph c u khu n ứ ứ ế ầ ế ầ ẩ ẩ Streptococcus pneumonia,

v i 2 ch ng ớ ủ

v i 2 ch ng ớ ủ

- Ch ng S (Smooth) = có v bao ủ ỏ

- Ch ng S (Smooth) = có v bao ủ ỏ

- Ch ng R (Rough) = không có v bao ủ ỏ

- Ch ng R (Rough) = không có v bao ủ ỏ

- V bao liên k t v i tính gây ỏ ế ớ

- V bao liên k t v i tính gây ỏ ế ớ độc c a vi khu n c c a vi khu n ủ ủ ẩ ẩ

Khám phá sự biến nạp của vi khuẩn

Lịch sử của DNA

Avery, MacLeod, and McCarty, 1944

- Các bác s ng ĩ

- Các bác s ng ĩ ườ ườ i i M M ỹ ỹ

- X lý ph c u khu n ch ng S b ng Protease và Dnase X lý ph c u khu n ch ng S b ng Protease và Dnase ử ử ế ầ ế ầ ẩ ẩ ủ ủ ằ ằ

- Ch có Dnase ng Ch có Dnase ng ỉ ỉ ă ă n n c n hi n t c n hi n t ả ả ệ ệ ượ ượ n n g bi n n p g bi n n p ế ế ạ ạ

- Như v y, DNA là nhân t bi n n p có th chuy n v y, DNA là nhân t bi n n p có th chuy n ậ ậ ố ố ế ế ạ ạ ể ể ể ể

ch ng R thành S ủ

Figure 9.1

Figure 9.2

Nhân tố biến nạp

- Đố i t ượ ượ n n g nghiên c u: Bacteriophage T2 g nghiên c u: Bacteriophage T2 ứ ứ

- Virus có đầ u protein và lõi ADN

- S d ng ử ụ đồ ng v phóng x ị ạ

- S d ng ử ụ đồ ng v phóng x ị ạ 35 S and 32 P P để đ để đ ánh ánh

d u protein và DNA t ấ ươ ng ng ứ

- Thí nghi m cho th y r ng virus chuy n DNA, ệ ấ ằ ể

không chuy n protein vào t bào vi khu n ể ế ẩ

 Kh ng nh ADN là v t ch t di truy n Kh ng nh ADN là v t ch t di truy n ẳ ẳ đị đị ậ ậ ấ ấ ề ề

1.

1 Griffith’s experiment with pneumonia Griffith’s experiment with pneumonia

bacteria in mice showed that

harmless bacteria could turn virulent when mixed with h-k bacteria that

cause disease True or False?

2.

2 Avery’s experiments clearly Avery’s experiments clearly

demonstrated that the genetic

material is composed of DNA True

or False?

3.

3 The experiments of Hershey and The experiments of Hershey and

Chase cast doubt on whether DNA

was the hereditary material True or False?They confirmed that DNA was hereditary material in viruses

Khám phá cấu trúc ADN

Phoebus Levine

- Nhà sinh hóa ng ườ i Nga-M ỹ

- Tìm ra đườ ng ribose 5-carbon n m ă

Erwin Chargaff, 1951

- Nhà sinh hóa ng ườ i Áo-M ỹ

- Nhà sinh hóa ng ườ i Áo-M ỹ

- Phân tích thành ph n base c a ADN t nhi u loài ầ ủ ừ ề

- Phân tích thành ph n base c a ADN t nhi u loài ầ ủ ừ ề khác nhau và quan sát th y t l th ấ ỉ ệ ườ ng xu t hi n: ấ ệ khác nhau và quan sát th y t l th ấ ỉ ệ ườ ng xu t hi n: ấ ệ

- Adenine + Guanine = Thymine + Cytosine

Khám phá cấu trúc ADN

Rosalind Franklin and Maurice Wilkins, 1952

- Các nhà khoa h c Anh, s d ng kt tán x tia X ọ ử ụ ạ

- Các nhà khoa h c Anh, s d ng kt tán x tia X ọ ử ụ ạ

- Franklin m t 100 hours Franklin m t 100 hours ấ ấ để để thu thu đượ đượ c “b c c “b c ứ ứ hình: d ng B c a ADN ạ ủ

Khám phá cấu trúc ADN

James Watson and Francis Crick

- Không th c hi n b t k thí nghi m nào ự ệ ấ ỳ ệ

- Đúng hơn, họ sử dụng

kết quả từ các nghiên cứu

trước đó và suy ra từ việc

xây dựng mô hình cấu

trúc ADN

Khám phá cấu trúc ADN

Quá trình dẫn đến chuỗi xoắn kép

ADN (Acid deoxyribonucleic)

Bậc 1: Là trình tự nucleotide trên phân tử ADN

M i nucleotide g m: M i nucleotide g m: ỗ ỗ ồ ồ

- 1 phân t ử đườ ng deoxyribose

- 1 phân t ử đườ ng deoxyribose

- 1 nhóm phosphate

- 1 base nitric; m t trong 4 lo i ộ ạ

- 1 base nitric; m t trong 4 lo i ộ ạ

- Adenine (A), Guanine (G) = Purines

- Cytosine (C), Thymine (T) = Pyrimidines

CẤU TRÚC PHÂN TỬ ADN

H H

OH

H H

H

N N

OH

H H

OH

H H

OH

H H

H

HOCH2

O N

N NH2

2-deoxy-CYTIDINE

Nucleosides (ADN) – Tiền thân của Nucleotides

Nucleoside = base + đường

Đường = deoxyribose; 5 carbons, không có nhóm OH ở cacbon số 2 (C2’); base nitric gắn với cacbon số 1

O

H H

OH

H H

H

O N

N NH2

CH2

P O O

O

-P O O

4' 5'

CH2

P O O

O

-P O O

4' 5'

N N

OH

H H

H

CH2

P O O

O

-P O O

O

-P O

- O O

2' 3'

4' 5'

OH

H H

H

CH2

P O O

O

-P O O

O

-P O

- O O

2' 3'

4' 5'

O N

H N

O CH3

thymidine 5' triphosphate

Nucleotide ADN

Qui luật Chargaff

• Adenine ph i b t c p v i ph i b t c p v i ả ả ắ ắ ặ ặ ớ ớ Thymine

• Guanine ph i b t c p v i ph i b t c p v i ả ả ắ ắ ặ ặ ớ ớ Cytosine

Cặp Số Purines Pyrimidines Base Liên kết H Adenine (A) Thymine (T) Thymine (T) A = T 2

Guanine (G) Cytosine (C) Cytosine (C) C G 3

C G

H-bonds

2 Cấu trúc bậc 2

Xoắn phải hoặc tráiĐường kính chuỗi ptCặp base/vòng xoắnRãnh lớn

Rãnh nhỏ

A B Z

Xoắn phải

Vòng xoắn

Độ nghiên Base

Hình dạng xoắn kép như một cầu thang xoắn ốc

3 Cấu trúc bậc 3

Phần lớn là phân tử ADN dạng vòngHay gặp ở virus, vi khuẩn

ADN có 2 khả năng:

Biến tính Hồi tính

ĐẶC ĐIỂM PHÂN TỬ ADN

Tính chất

- Chi u dài phân t ADN ề ử

- Thành ph n nucleotide lo i G-C c a m u ầ ạ ủ ẫ

Hồi tính

• Là sự Là sự bắt cặp trở lại của 2 sợi đơn.

• Các nhân t nh h Các nhân t nh h ố ả ố ả ưở ưở ng ng

–Nhiệt độ

–Nồng độ muối

–Nồng độ DNA

–Thời gian

Các trình tự lặp lại trong ADN EUKARYOTE

• Trình t l p l i cao (tr m Trình t l p l i cao (tr m ự ặ ự ặ ạ ạ ă ă đế đế n tri u l n) n tri u l n) ệ ệ ầ ầ

– Lặp lại ngẫu nhiên hoặc tuần tự

Short Tandem Repeat (STR) Markers

An accordion-like DNA sequence that occurs between genes

The FBI has selected 13

core STR loci that must

be run in all DNA tests in order to provide a

common currency with DNA profiles

6 3

11,14 8,12

12,14 8,14 11,12 12,14 8,11

Con bắt buộc phải có một trong hai alen 11, 14 của cha

14 14 11 14 11

C,D A,B

B,C

Mẹ Bố

con

(B) Ví dụ

(A) Di truyền Mendel

Figure 23.2, J.M Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press

Kết quả quy trình phân tích STR

Ly trích DNA

Khuếch đại PCR đa mồi

Phân tích kết quả tần số alen

Thu và giữ mẫu

Mẫu quệt NMM Mẫu tóc

Thời gian phân tích thường từ 1-2 ngày (nhanh nhất là 5 giờ)

Nếu một sự trùng lắp xảy

ra, so sánh dấu vân tay DNA

với tần số alen của quần thể để tính xác suất trùng lắp ngẫu nhiên trong quần thể là bao nhiêu.

Dấu vân tay DNA

Kết quả điện di mao quản

Tìm kiếm dữ liệu DNA

Thu mẫu và

bảo quản mẫu

Tạo cơ sở dữ

liệu cho quần

thể nghiên

cứu

PCR đa mồi Định lượng DNA

QUI TRÌNH XEÙT NGHIEÄM HUYEÁT THOÁNG

1

2

personal genetics education project Genetics in the news:

Impacting all parts of society

ARN (Acid Ribonucleic)

CẤU TẠO CHUNG

 Đường Ribose

 Gốc phosphate

 Base Nitric (A,G, U ,C)

Sự khác nhau giữa ADN và ARN

ADN

Deoxyribonucleic

Acid

RNA Ribonucleic Acid

• M ch M ch ạ ạ đơ đơ n n

• Đườ Đườ ng Ribose ng Ribose

• Uracil (A,C,U Uracil (A,C, U ,G)

• ARN polymerase

• 3 lo i 3 lo i ạ ạ

RIBOSE

1

O HOCH2

4

5

O HOCH2

H

1

2 3

4 5

Molecular Differences between Ribonucleic Acid (RNA)

& 2-deoxy-ribonucleic acid (DNA).

Ribose replaces deoxyribose; uracil replaces thymine

Sự khác nhau giữa ADN và ARN

CẤU TẠO CHUNG

Nhiều loại ARN trong TB có thể uốn cong hay gập khúc -> cấu trúc bậc 2, bậc 3

Những chỗ song song (do gập khúc lại) các ribonucleotide đối diện sẽ liên kết

nhau bằng liên kết hydro theo NTBS:

A = U

G ≡ C

3 dạng ARN

ARN THÔNG TIN

(mARN)

 Có cấu trúc phức tạp

giờ)

 5’UTR gồm 100 -1000 Nu, thường chứa một vị trí liên kết với ribosom.

Cấu trúc một mRNA ~ một gen ở Prokaryote

Cấu trúc một mRNA ở Prokaryote

P2

UAA mã kết thúc

P3

UAA mã kết thúc

Mã khởi đầu

ARN thông tin ở Eukaryote

Sau khi hình thành từ mạch khuôn của gen, mARN sẽ trải qua 1 quá trình cắt xén

(splicing) để loại bỏ các đoạn intron, trở

thành mARN trưởng thành.

Các chức năng cơ bản của mũ m7G

– Bảo vệ đầu 5’ của mARN khỏi bị phân hủy bởi

exonuclease trong tế bào chất.

– Làm tín hiệu cho Rb nhận biết điểm Ori của pt mARN – Tăng cường khả năng dịch mã của mARN.

– Gĩp phần vận chuyển mARN ra khỏi tế bào chất.

– Tăng hiệu quả cắt nối mARN.

ARN thông tin ở Eukaryote

Relationship between DNA and RNA

• M ch M ch ạ ạ đơ đơ n, kho ng 73-95 n, kho ng 73-95 ả ả

ribonucleotides.

• Có cấu trúc bậc 2, Có cấu trúc bậc 2, đôi khi gập lại (bậc 3)

• Đầ Đầ u 5’ b phosphoryl hĩa và th u 5’ b phosphoryl hĩa và th ị ị ườ ườ ng là pG ng là pG

• Đầ Đầ u 3’ = CCA Các a.a u 3’ = CCA Các a.a đượ đượ c ho t hĩa s c ho t hĩa s ạ ạ ẽ ẽ

g n v i ắ ớ đầ u 3’OH adenosine cu i cùng ở ố

• Vịng anticodon g m 7 bases Vịng anticodon g m 7 bases ồ ồ

ARN VẬN CHUYỂN

(tARN)

tARN

tARN

ARN Ribosome

(rARN)

 Có trong Rb, ty thể, lục lạp

 Có thể có cấu trúc bậc 1, bậc 2.

 Được tổng hợp từ gen rARN

Chiếm gần 0.3% bộ gen

 rARN (28S; 18S; 5,8S) → từ Eo II

 rARN (5S) → từ các gen rãi rác trên các NST

(ở người → NST1)

 23S; 16S( vi khuẩn)

PROTEIN

Protein:

 Gồm 1 hoặc nhiều chuỗi polypeptides.

 Chuỗi polypeptides gồm nhiều acid amin (a.a)

Các acid amin liên kết với nhau hình thành chuỗi polypeptide bằng liên kết peptide.

Liên kết peptide = liên kết cộng hóa trị

giữa nhóm carboxyl của một acid amin và một nhóm amin của a.a kế cận

4 bậc cấu trúc của phân tử protein

1 Bậc 1 = trình tự acid amin

Được xác định bởi mã di truyền của mARN.

2 Bậc 2 = dạng gấp nếp và xoắn vặn của chuỗi

polypeptide

Ví dụ: α -xoắn (cuộn) and gấp nếp β

3 Bậc 3 = hình dạng không gian 3 chiều của một chuỗi

polypeptide.

Kết quả từ nhiều gốc R khác nhau.

4 Bậc 4 = sự kết hợp nhiều chuỗi polypeptides  một

phân tử protein nhiều tiểu đơn vị (ví dụ, hemoglobin)

4 bậc cấu trúc của Protein

MÃ DI TRUYỀN

c a các sinh v t có t ng c ng 64 b ba ủ ậ ổ ộ ộ

khác nhau.

ba mã hóa cho 20 a.a ph bi n ổ ế

 Đặc điểm này được gọi là tính phổ

biến của mã di truyền

Tài liệu tham khảo

1 Lê Thúy Quyên; Slide bài gi ng Di truy n; HYD; ả ề Đ

2009-2010.

2.Bruce Alberts; Molecular Biology of the Cell, 4th edition; New York: Garland Science; 2002; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054 /

3 Harvey Lodish; Molecular Cell Biology, 4th edition; New York: W H Freeman; 2000;

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21475

Cảm ơn đã lắng nghe