CHUYỂN HÓA NUCLEIC

Một axít nucleic là một đại phân tử sinh học có phân tử lượng lớn (tiếng Anh: high-molecular-weight biochemichal macromolecule) được cấu tạo từ các chuỗi nucleotide nhằm truyền tải thông tin di truyền (genetic information). Hai loại axít nucleic phổ biến nhất là deoxyribonucleic acid (ADN) và ribonucleic acid (ARN). Axít nucleic có mặt ở hầu hết các tế bào sống và virút.Tên gọi axít nucleic có từ sự xuất hiện phổ biến của nó trong nhân tế bào, là tên gọi chung của họ các cao phân tử sinh học biopolymers. Các đơn phân monomer còn được gọi là nucleotide, và mỗi phân tử gồm ba thành phần: một base nitơ dị vòng nitrogenous heterocyclic base (có thể là 1purine hoặc là một pyrimidine), một pentose đường, và một phosphate nhóm. Các loại nucleic acid khác nhau ở phân tử đường đặc hiệu (specific sugar) trong từng chuỗi (e.g. DNA or deoxyribonucleic acid có chứa đường 2-deoxyriboses). Ngoài ra, các gốc base nitơ trong hai nucleic acids cũng khác nhau: adenine, cytosine, và guanine có trong cả RNA lẫn DNA, trong khi thymine thì chỉ có trong DNA và uracil thì chỉ có trong RNA.

CHUYEN HOA ACID NUCLEIC

MUC TIEU

Viết được sơ đồ chỉ tiết của sự thoái hóa base purin

Nêu được các chỉ tiết về bệnh gút

Mô tả được sự tổng hợp ADN hay sự nhân đôi ADN

Mô tả được sự tổng hợp ARN hay sự chuyển mã

Phân biệt được sự khác biệt giữa sự chuyển mã ở tế

bào nhân sơ và sự chuyển mã ở tế bào nhân thực.

(or GMP or guanylic acid)

H H

OH OH Uridine 5'-monophosphate

(or UMP or uridylic acid)

Base Nucleoside Nucleotide Nucleic acid

Purines

Deoxyadenosine Deoxyadenylate DNA Guanine Guanosine Guarwiate RNA

Pyrimidines

Cytosine Cytdine Cytidylate RNA

Deorycytidine Deorycytidylate DNA

Ihymi Thymidine or deoxythymidine Thymidylate or deoxythymidylate DNA

1 THOAI HOA ACID NUCLEIC

1.2 Thoái hóa base purin

Bình thường:

-Acid uric/mau ~ 3 — 6 mg%

-Acid uric /NT ~ 500-800 mg/ 24 gid

Bénh “gtit” (goutte, gout, thong phong):

Allopurinol

1.3.Thoai hoa base Pyrimidin

Chi yéu 6 gan

Js

Dlhydro Ứacli

0H Z⁄Z GHa

=

Thymin

NADPHH' NADP’

(N carpamyi§ amino Iso butyrai) Hz0

2.TONG HGP ACID NUCLEIC

Nguyên liệu:

H;PO/: từ thức ăn

Ribose: tu con dudng HMP >Ribose-5- P Base N: co thể tổng hợp

2.1.Téng hop Purin va Purin Nucleotid

Purin nucleotid : AMP, IMP,GMP

Trực tiếp từ base Purin

Qua 2 con đường

Tan tao tu’ Ribose-5- P

Ribose-5-phosphat + ATP

PRPP Synthetase

5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat (PRPP) Amino phosphoribosyl

transferase + Glutamin

5-Phosphoribosyl-1-amin

Glycin Format

Bệnh gút nguyên phát:

- hoạt tính PRPP synthetase — 7 Purin nucleotid

Glycin ì

FH, COQ, Aspartat ‘

Guanin-Ribose-P Adenin-Ribose-P

Dung pp dong vi véi '4C va !5N - xac định được nguồn gốc

cac nguyén tu trong nhan Purin:

XS sec co, CO; Glycin |

Su tao thanh cac Nucleosid di va triphosphat:

2.2 Tổng hợp Pyrimidin và Pyrimidin nucleotid

2 øla1 đoạn:

- Tạo thành acid orotic

Nguồn gốc các phân tử trên Pyrimidin:

a N-Carbamoyl Dihydro- Orotate 5-mono- Uridine 5'-mono-

aspartate orotate phosphate phosphate (UMP)

2.3 Tổng hợp các deoxyribonucleotid

khử oxy ở C›,

Ribonucleotid , Deoxyribonucleotid Quá trình khác nhau ở các loài:

2.4 Tổng hợp ADN

2.4.1.Sự nhân đôi bán bảo tôn

- Mô hình: cấu trúc xoắn đôi

- Watson và Crick: giả thuyết về cơ chế bán

bảo tồn của sự tổng hợp ADN.

2.4.2.Cấu trúc chạc ba của ADN (replication

2.4.3.Quá trình nhân đôi ADN

Ít nhất 20 enzym và yếu tố Protein tham gia

- hệ thống Replicase (Replisom) hoạt động với tốc độ rất nhanh và rất chính xác:

Tiền chất: 4 loại dNTP

“Bộ máy nhân đôi “

Qua trình nhân đôi ADN, Š giai đoạn:

I1 Nhận biết điểm mở đầu và tháo xoắn tách

biệt 2 sợi ADN mẹ (hệ thống Replicase)

2 loại protein chính tham ø1a quá trình này:

ADN helicase, tach roi hai soi

Protein gin ADN sợi đơn (single strand

DNA - binding protein hay SSB protein),

ø1ữ cho 2 sợi ADN đơn ở trạng thái rời nhau

và ổn định

vùng sợi đớn của ADN

Protein bám vào ADN làm duỗi ADN

Vai trò của protein gắn ADN sợi đơn (SSB protein)

2 Tạo ARN môi nhờ primase

Primase kết hợp ADN helicase tạo primosom

3.Tổng hợp hai sợi ADN mới nhờ ADN polymerase (ADN Polymerase III)

téng hdp doan ARN méi

ARN moi mới nhờ ARNÑ primase 2) <5" 375’

5'

ADN polymerase phối hợp với AHR N

khuôn của mồi để tạo một đoạn Okazaki mới

ADN ligase nối đoạn Okazaki mdi

với sợi ADN phía trước

1? ees) 5"

A

Hink 17.17 Téng hap ADN sot sau.

Ay, Khuôn của sợi dẫn

ADN mẹ xoắn đôi

sẽ bất đầu tại đây s

ADN polymerase trén sợi sau

(vừa kết thức xong một đoạn Okazaki)

Các protein tham gia tống hợp ADN.

2.4.4 Sửa chữa ADN :

Ecoli, tỉ lệ sai sót 1/10? — 1019 nucleotid

Nhờ ADN polymerase Ï và III có thể lùi lại tách

và loại bỏ nucleotid sai, sắn nucleotid đúng

ARN polymerase không có tác dụng tự sửa

chữa

Sự nhân đôi ADN ở tb nhân thật và tb nhân sơ

đều tương tự như nhau.

Pol III gắn nueleobd sai Pal 1 túi lại vả cắt loại Pol Hl gắn nuclsetìd đúng va

nucleold sal tiếp tục sự nhân đội

Hình 17.18 Sự sửa chữa ADN,

Kết thúc

l

# hdidtu

Hình 17.18 Các tiểu don vt của ARN

Polymerase & E.coli,

Tiểu đơn vi o sé tim mét diém cé gen khéi dong

ADN xoắn đôi ADN tháo xoắn -

N (17 cặp base)

OO’ <<

ARN polymerase

Hình 17.20 ARN polymerase tháo xoắn

khoảng 17 đối base của ADN.

Sự tổng hợp ARN không cần một đoạn môi

Đầu 5” của những chuỗi ARN mới đều bắt đầu bằng

coe polymerase

ARN Polymerase khong co hoat tinh nuclease Murc

độ sai sót của sự tổng hợp ARN là 1/10? hoặc 1/105

Điều chỉnh ARN:

ARNm được điều chỉnh rất ít hoặc không cần điều

chỉnh sau khi ARN được tổng hợp Một số ARN

được giải mã ngay trong quá trình chuyển mã

tiền ARNt va tién ARNT:

- bị cắt đoạn bởi nuclease và được điều chỉnh thành

những sợi ARN mới

- thêm một số nucleotid vào đầu ARN Ví dụ, CCA

được thêm vao dau 3’ cua một số phân tử ARNt nao

chưa có sẵn trình tự chuỗi này ở đầu

- thay đối về base và ribose của ARNr

một số base được methyl hóa ;

- tạo base hiếm ở ARNt

2.5.2.0 tế bào nhân that:

a Sự chuyển mã và giải mã phân cách nhau về

không gian vàthời gian

Xay ra trong nhân

Tạo ra rất nhiều ARN sau này sẽ thành ARNm

Những bản sao tiên phát cần có một cái chóp ở đầu 5”

và một đuôi polyA ở đầu 3'

Hầu hết các tiền ARNm ở tế bào có nhân thật bậc cao

đều được qua một quá trình cắt nối (splicing).

Tk BAO NHAN THAT TẾ BÀO NHÁN SƠ

http://www.accessexcellence.org/

AB/GG/steps_to_Prot.html

b ARN ở tế bào có nhân thực được tổng hợp bởi 3 loại

ARN polymerase

I Hach nhan ARNr 18S, 5.88 va28S

IH Nhân chất ARNt và ARNr 5S

c Những gen khởi động ở tế bào nhân thực có chứa

một hộp TATA và có thêm những trình tự chuồi

ngược đòng

-25 Hop TATA

d Có những protein đặc hiệu được øọi là những

yếu tố chuyển mã (transcription factors) tương tác với những sen khởi động ở tế bào có nhân

thực

e Những chuỗi tăng cường (enhancer sequences) có thể kích thích sự chuyển mã cách điểm khởi đầu hàng nghìn base

f Tiền ARNm được gắn chóp ở đầu 5° trong quá trình chuyển

mã

Tiên ARNm:

- chóp 7-methylguanosin 6 dau 5’

- đuôi polyadenylat, dài khoảng 250 gốc A, ở đầu 3'

- khi bị mất đuôi polyA, nó được chuyển ra khỏi nhân và được dùng làm khuôn cho sự tổng hợp protein

ARNt va ARNr : không có chop

ø Những, điểm cắt nối của tiền ARNm thì được xác định đặc hiệu bởi những trình tự chuỗi ở cuối intron

Cắt loại chính xác intron khdi tién ARNm

Trình tự chuỗi của một Intron:

Thalassemia:

- do một sự cắt nổi sa1 gây nên

- hậu quả: ARNm được tạo ra sẽ chứa một loạt những mã mà bình thường thì không thấy hiện diện

Đầu 3' bình thường của intron

POLYMERASE CHAIN REACTION

X

`)

YOO BODO

Ung dung trong Y hoc

1 Chẩn đoán và nghiên cứu các rối loạn di truyền:

Ví dụ: Thalassemia, huyết hữu , bệnh thoái hóa cơ

Duchenne, cystic fibrosis

2 Chẩn đoán và nghiên cứu các tác nhân gây bệnh truyền

nhiém

Ví dụ: chẩn đoán lao, sốt xuất huyết, sốt rét, nhiễm

leptospira, HBV, HCV, HIV, HPV (human papilloma

virus), cum HSNI

3 Phát hiện đột biến của vi khuẩn kháng thuốc:

- vi khuẩn lao kháng isoniazid

-SVVG B khang lamivudine

- một số vi khuẩn kháng thuốc

4 Chẩn đoán và nghiên cứu một số bệnh ung thư: Phát hiện đột biến pŠ3 trong ung thư trực tràng,

ung thư phổi, ung thư cổ tử cung, ung thư vú, ung

thu vung ham mat

5 Phap y, hình pháp học và tội phạm học:

- nhận dạng một cá thể

- xác định một mối quan hệ huyết thống

- hoặc tìm chứng cứ buộc tội hay tha bổng đối với một người bị nghỉ ngờ trong một vụ án giết người hay hiếp dâm

ADN lấy từ một sợi tóc, một vệt máu khô .