Đại phân tử sinh học & liên kết hóa học yếu

Các protein được tạo thành do sư tổ hợp các cấu trúc thành phần – các motif Ví dụ về một motif khác là “dây kéo leucine” là cấu trúc helix-vịng-helix thường thấy ở các protein liên kết v

ĐẠI PHÂN TỬ SINH HỌC & LIÊN KẾT HÓA HỌC YẾU

Polysaccharides

Lipid

Polypeptide

Nucleic acid

PHÂN LOẠI SINH GIỚI

TỔ CHỨC CỦA SINH VẬT SỐNG

Đại phân tử sinh học

SINH VẬT ĐƠN BÀO

EUKARYOTE

SINH VẬT ĐA BÀO

MỨC ĐỘ TỔ CHỨC CƠ THỂ EUKARYOTE

TẾ BÀO PROKARYOTE & EUKARYOTE

CÁC ĐẠI PHÂN TỬ SINH HỌC

ĐƯỜNG

POLYSACCHARIDES

LIPIDS

LIPIDS

LIPID VÀ MÀNG SINH HỌC

CÁC AMINO ACID THÔNG DỤNG

CÁC BẬC CẤU TRÚC CỦA POLYPEPTIDE

CÁC BẬC CẤU TRÚC CỦA CHYMOTRYPSIN

CAÁU TRUÙC CUÛA TÔ NHEÄN

CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA PROTEIN

Motif ở các ví dụ trên là motif helix-cuộn-helix đặc trưng cho khả năng liên kết với DNA, trong đĩ xoắn “đỏ” cĩ chức năng nhận biết Đây là cấu trúc cùa các protein liên kết với DNA

Các protein được tạo thành do sư tổ hợp các cấu trúc thành phần – các motif

Ví dụ về một motif khác là “dây kéo leucine” là cấu trúc helix-vịng-helix thường thấy ở các protein liên kết với DNA

“Copyright 2002 from Molecular Biology of the Cell by Alberts et

al Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis LLC.”

“Copyright 2002 from Molecular Biology of the Cell by Alberts et

al Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis LLC.”

Các protein được tạo từ các “vùng” (domain) (mơ-đun) cĩ chức năng khác nhau Các protein khác nhau cĩ thể là những tổ hợp khác nhau của các “vùng” này

Ví dụ về protein Gal 4 với 2 vùng : (1) vùng liên kết với DNA, (2) vùng hoạt hĩa Khi thay vùng liên kết với DNA của Gal4 bằng vùng tương ứng của LexA thì

protein mới tạo ra sẽ hoạt hĩa promoter LexA.

“Copyright 2002 from Molecular Biology

of the Cell by Alberts et al Reproduced

by permission of Garland Science/Taylor

& Francis LLC.”

PROTEIN ĐƯỢC TẠO TỪ CÁC MÔ-ĐUN

SỰ TIẾN HÓA VÀ HỌ PROTEIN

MỘT SỐ PROTEIN

CÁC CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN

Tín hiệu tế bào

Vận chuyển

Xúc tác Chuyển động

Cấu trúc

Điều hòa

Cấu trúc bậc 1

Cấu trúc bậc 2 Cấu trúc bậc 3

Cấu trúc bậc 4 Phức hợp đại phân tử

CÁC TẬP HỢP ĐẠI PHÂN TỬ SINH HỌC

-MÀNG SINH HỌC, …

CÁC NUCLEOTIDE

MỘT SỐ BASE NITƠ BẤT THƯỜNG

DNA

RNA

CÁC LIÊN KẾT HÓA HỌC YẾU

LIEÂN KEÁT VAN DER WAALS

& LIEÂN KEÁT HYDRO

TƯƠNG TÁC KỴ NƯỚC &

LIÊN KẾT ION

VAI TRÒ CỦA CÁC LIÊN KẾT YẾU

Xác định hình dạng của

phân tử sinh học

Tạo thánh các tập hợp đại phân tử sinh học lớn

Hình thành tương tác giữa các đại phân tử sinh

học

Ví dụ các thành phần của màng sinh học như protein màng, lớp đôi lipid,

… liên kết với nhau bằng liên kết hóa học yếu

Ví dụ tương tác protein, protein-protein

DNA-Cấu trúc bậc 3 cùa

protein do các liên kiết

hóa học yếu giữa các

phần khác nhau của

phân tử quy định

“Copyright 2002 from Molecular Biology of the Cell by Alberts et

al Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis LLC.”

TƯƠNG TÁC PROTEIN - PROTEIN

TƯƠNG TÁC PROTEIN - DNA

CẤU TRÚC BỘ GENE Ở PROKARYOTE VÀ

EUKARYOTE

NHIỄM SẮC CHẤT, NHIỄM SẮC THỂ

 Nhiễm sắc chất (NSC-chromatin) bao gồm “đồng NSC” (euchromatin) và “dị NSC” (heterochromatin) tùy mức độ nén Dị NSC bao gồm dạng “cố định” và

dạng “tùy ý” Đồng NSC là vùng NSC “hoạt động” gồm các gene được biểu hiện.

Bộ gene prokaryote thường là 1 nhiễm sắc thể (NST) còn ở eukaryote DNA bộ gene được phân bố trên nhiều nhiễm sắc thể

 DNA bộ gene eukaryote được nén nhờ liên kết với các protein histone nhằm :

1 Giảm thể tích NST E coli dài 1 mm nắm trong tế bào dài 1 m Ở người,

một bộ NST đơn bội gồm 3.10 9 bp  bộ lưỡng bội gồm 2 x 3.10 9 bp, mỗi bp có

chiều dày là f 3.4 Å (1Å = 1 -10 m)  nhân tế bào sinh dưỡng chứa phân tử DNA dài

2 m !

2 Bảo vệ phân tử DNA dài khỏi bị hư hại.

3 Tạo thuận lợi cho quá trình sao chép, tái tổ hợp của toàn bộ DNA bộ gene

4 Tạo thuận lợi cho sự biểu hiện từng vùng riêng rẽ trong bộ gene

 Phần lớn tế bào eukaryote (sinh dưỡng) là lưỡng bội ; giao tử (tế bào sinh dục)

là đơn bội

DỊ NHIỄM SẮC CHẤT – BẤT HOẠT

NST X

NHIEÃM SAÉC THEÅ E COLI

DNA bộ gene prokaryote có mức độ nén thấp, thông qua liên kết với các protein như HU and H-NS có chức năng nén DNA, điều hòa sao chépDNA và biểu hiện gene,

Nhiễm sắc thể E coli gồm nhiều “vùng”

(vòng) đính vào các protein của “khung”

màng tế bào

CÁC MỨC ĐỘ NÉN CỦA DNA BỘ GENE

PROKARYOTE

DNA eukaryote dài hơn DNA prokaryote từ 100 đến 1000 lần, có mức độ nén rất cao Các mức độ nén gồm : Nucleosome  sợi 30-nm  Các cấu trúc nén bậc cao hơn như :

“vòng” NST, NST nén chặt trong giảm phân.

CÁC MỨC ĐỘ NÉN CỦA DNA BỘ GENE EUKARYOTE

CẤU TRÚC NUCLEOSOME

Lõi nucleosomes gồm 8 histones : 2 H2A, 2H2B, 2 H3, 2 H4

Đoạn DNA dài 146 bp cuộn quanh lõi 1.65 lần

Nucleosomes được nối vớ nhau bằng các DNA linker

“Copyright 2002 from Molecular Biology of the Cell by Alberts

et al Reproduced by permission of Garland Science/Taylor &

Francis LLC.”

 Sợi 30-nm do histone H1 vừa liên kết với DNA

linker vừa gắn vào điểm giữa của đoạn DNA

cuộn quanh lõi histone  nén DNA thêm một

bậc

 Các mức độ nén cao hơn : Các “vòng” hình thành từ sợi 30-nm, bao gồm khoảng 100 kb với kích thước khoảng 300 nm, được đính vào phức hợp protein matrix

 Mức độ nén cao nhất là NST ở Pha Giữa của Giảm phân

“Copyright 2002 from Molecular Biology of the Cell by Alberts et

al Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis LLC.”

BỘ GENE PROKARYOTE VÀ EUKARYOTE

 Kích thước bộ gene tương ứng với mức độ phức tạp của cơ thể sinh vật.

Kích thước bộ gene ở prokaryote : 0.58 Mb (1Mb = 1.10 6 nucleotides) – 6.7 Mb;

prokaryote và eukaryote Cấu trúc cơ thể càng

phức tạp thì tỷ trọng gene càng thấp ; ví dụ tỷ trọng

gene ở E coli là 950, S cerevisiae là 480 và người

là 9.3.

Phần màu xanh là vùng mã hóa, màu xám là

vùng không mã hóa

VÍ DỤ VỀ CẤU TRÚC BỘ GENE NGƯỜI

GENOME

GENES INTERGENIC SEQUENCES

EXONS REGULATORY

SEQUENCES

UNIQUE SEQUENCES

REPEATED SEQUENCES

Tỷ lệ trình tự mã hóa trong bộ gene người là khoảng 1%, phần không mã hóa bao gồm :

 Intron : chiếm khoảng 95% của gene ; 5% còn lại là exons

 Trình tự điều hòa : promoter, enhancer, silencer, …

 Trình tự duy nhất giữa các gene (intergenic sequence) gồm các gene đột biến, gene giả, …

 Trính tự lặp lại giữa các gene : DNA tiểu vệ tinh (minisatellite), gene nhảy , …

INTRONS

BỘ GENE Ở MỘT SỐ SINH VẬT

CAĐU HOÛI PHAĂN 3

1 Vai troø cụa caùc ñái phađn töû sinh hóc (protein, lipid, polysaccharide, nucleic acid) trong heô thoâng soâng

2 Ñaịc tính chung cụa caùc ñái phađn töû sinh hóc

3 Caùc baôc caâu truùc cụa protein – YÙ nghóa cụa töøng baôc caâu truùc ?

4 Ví dú veă caùc phöùc hôïp ñái phađn töû sinh hóc

5 Khaùc bieôt veă caâu truùc giöõa DNA vaø RNA  khaùc bieôt veă tính chaât hoùa hóc

6 Vai troø cụa töøng loái lieđn keât yeâu trong heô thoâng soâng

7 Nhöõng khaùc bieôt giöõa lieđn keât coông hoùa trò vaø lieđn keât hoùa hóc yeâu ?

8 Nhöõng khaùc bieôt veă boô gene giöõa prokaryote vaø eukaryote

9 Moôt soâ ñaịc ñieơm lyù hóc cụa DNA boô gene

10.Dò nhieêm saĩc chaât vaø ñoăng nhieêm saĩc chaẫt laø gì ? Cho ví dú