Bài giảng xu hướng phát triển thực phẩm sơ lược về cấu trúc dna và bộ gen

Đơn phân nucleotide Cấu tạo đơn phân nucleotide Liên kết với gốc phosphate... DNA/RNA - Cấu trúc bậc 1 DNA = chuỗi mạch gồm các nucleotide tạo lên từ đường deoxyribose với 1 trong 4 loạ

Sơ lược về cấu trúc

DNA và bộ gen

Học phần Thực phẩm Biến đổi gen Nguyễn Tiến Thành – HUST - 2016

DNA/RNA - axit nucleic

 Axit nucleic

 Deoxyribonucleic acid (DNA)

 Ribonucleic acid (RNA)

 Các nucleotide đơn phân cấu tạo gồm 3 thành phần

 1 gốc phosphate

 1 đường pentose: ribose (trong RNA), hoặc deoxyribose (trong DNA)

 1 bazơ: (1 trong các loại bazơ): A, G, C, T (cho DNA)/U (cho RNA)

Các bazơ Các đường pentose

Đơn phân nucleotide

Cấu tạo đơn phân nucleotide

Liên kết với gốc

phosphate

DNA/RNA - Cấu trúc bậc 1

 DNA = chuỗi mạch gồm các nucleotide tạo lên từ đường

deoxyribose với 1 trong 4 loại bazơ: A, T, G, C,

 RNA = chuỗi mạch gồm các nucleotide tạo lên từ đường ribose

với 1 trong 4 loại bazơ: A, U, G, C

 Các đơn phân liên kết với nhau bằng liên kết phosphodiester:

giữa đường pentose và gốc phosphate: OH tại vị trí C số 3 của

đường pentose liên kết với Phosphate gắn vào vị trí số 5 của

thành phần đường pentose của đơn phân cạnh đó

Cấu trúc bậc II của DNA

 Gồm 2 mạch đơn dạng xoắn ốc, xoay quanh trục, ngược chiều nhau (đối song song)

 Mỗi vòng xoắn ứng với 10 cặp bazơ, cao

34 Ao

 Trên mỗi mạch đơn bao gồm các monomer A, T, G, C sắp xếp bất kỳ, liên kết bằng các liên kết phosphodiestegiữa đường 5 và các gốc phosphate (cấu trúc bậc I)

 Hai mạch đơn liên kết với nhau bằng các liên kết hidro giữa các nucleotide đối nhau: A – T (2 liên kết hidro); G-C (3 liên kết hidro)

 Đầu còn dư nhóm OH: đầu 3’ (ứng với vị trí OH trên đường 5), đầu dư nhóm phosphate là đầu 5’

Sự liên kết giữa các nucleotide

trên 2 mạch của DNA

 A với T: 2 liên kết hidro

 G với C: 3 liên kết hidro

 Số A luôn bằng số T, số G luôn bằng số C, hay A+G = T

+C

 Tỷ lệ A+G/ T+C phụ thuộc loài Cấu trúc DNA

Tính chất của DNA

 DNA tập trung chủ yếu trong (tại vùng) nhân, số ít trên ti thể và

lục lạp (ngoài nhân)

 Có thể tách mạch (giãn xoắn thành mạch thẳng) khi nhiệt độ tăng

(hoặc khi bị tác động của hoá chất như formadehide, ure),

 Có thể hồi tính: khi nhiệt độ giảm (từ từ)  trở về mạch xoắn

 Hấp phụ ánh sáng ở bước sóng 260 nm

 Bị phân giải bởi enzyme nuclease (enzyme cắt các axit nucleic)

 Tập trung chủ yếu trong nguyên sinh chất, phần nhỏ trong

ribosome và nhân

 Tồn tại dạng mạch đơn

 Cấu trúc bậc 2 từ 1 mạch đơn, tạo xoắn nội phân tử

 Các loại RNA

 mRNA (message RNA): RNA thông tin

 tRNA (tranfer RNA): RNA vận chuyển

 rRNA (ribosome RNA): RNA ribosome

mRNA

 Mang thông tin mã hoá cho protein được tổng hợp từ nhân,

dựa trên trình tự của DNA tương ứng với nó, sau đó được

đưa tới Ribosome để làm khuôn tổng hợp protein

 Độ dài phụ thuộc vào protein nó mã hoá

 Cấu trúc của một mRNA gồm 3 phần:

 Phần dẫn đầu

 Phần mã hoá

 Phần theo sau

 Vận chuyển các axit amin tới ribosome để tổng hợp protein

 dài khoảng 75-90 nucleotide

 Tương ứng với các axit min cần vận chuyển

Ví dụ cấu tạo tRNA vận

chuyển alanine của nấm men

rRNA

 Cùng với lipit và protein để tạo lên ribosome Hai tiểu

phần của Ribosome: Lớn và Nhỏ

 Trong sinh vật nhân sơ: gồm có

 rRNA 16S (dài 1542 nu) tham gia vào tiêu phần nhỏ của

Ribosome

 rRNA 23S (2904 nu) và rRNA 5S (120 nu) cấu tạo tiểu phần

lớn của Ribosome

 Trong nhân chuẩn gồm có

 rRNA 18S tham gia vào tiêu phần nhỏ của Ribosome

 rRNA 28S và rRNA 5.8S cấu tạo tiểu phần lớn của Ribosome

DNA- vật liệu mang mã di

truyền

 Trong 2 sợi DNA, 1 sợi mang mã di truyền (sense strand), một

sợi đối mã (antisense strand)

 DNA mang thông tin về protein, trình tự axit amin trên

protein được quyết định bởi trình tự nucleotide trên DNA

 Cứ 3 nucleotide liên tiếp nhau trên DNA tạo thành 1 codon

(mã di truyền) mã hoá cho 1 axit amin

 Có 20 axit amin và34= 64 codon  nhiều codon có thể mã

hoá cho 1 axit amin

Trong nhân Tại ribosome

Bảng mã di truyền

Ví dụ

 Cho 1 đoạn trên chuỗi mang mã di truyền (coding strand) DNA

 Viết chuỗi đối mã với nó theo nguyên tắc bổ sung

 Hãy chuyển mã thành chuỗi axit amin

5’ ATG TCT CGC GCC CA GGC CGT CCC CGA ATT CAT CGC TTC

TTC GCT GCG ATT TTT CAA CCG TCC CCG AAT TCA TCG 3’

Hệ gen/bộ gen

 Bộ gen (hệ gen) = genome: tổng thể các vật chất di truyền

của tế bào

“Bộ gen“ ở một số loại sinh vật

nhân sơ

 Virus/Thực khuẩn

thể:

 chuỗi RNA hoặc DNA

(mạch đơn hoặc

kép), bao quanh

bằng lớp vỏ

protein Chỉ có thể

tự tái bản trong tế

bào chủ

“Bộ gen“ ở một số loại sinh vật

nhân sơ

 Vi khuẩn:

 chuỗi DNA kép xoắn nằm tại vùng

nhân (gọi là NST),

 trình tự DNA mạch vòng, xoắn, nhỏ

tái bản và hoạt động độc lập với

DNA nhân (gọi là plasmid): chủ yếu

mang đặc tính kháng kháng sinh

Bộ gen ở sinh vật nhân chuẩn

 DNA trong nhân: tồn tại

ở dạng các nhiễm sắc

thể

 DNA ngoài nhân: ti thể

và lục lạp (thực vật)

Nhiễm sắc thể

 Sinh vật đơn bội: 1 bộ NST

(nNST), ví dụ vi khuẩn chỉ có 1

nhiễm sắc thể

 Sinh vật lưỡng bội: có 2 bộ

NST (2nNST)

 Số nhiễm sắc thể đặc trưng

cho loài:

 Người 2n = 46 (22x2 + 1 +1)

 Ruồi dấm: 2n = 8

 Vịt: 2n=80

 Ngựa 2n= 64

Bộ nhiễm sắc thể

từ người

DNA ngoài nhân trong sinh vật

nhân chuẩn

 DNA lục lạp (cpDNA): mã hoá cho các protein cấu tạo

lục lạp, có kích thước nhỏ (120 -200 kb) cấu trúc vòng

tròn sợi xoắn đôi

 DNA ti thể (mtDNA): mã hóa cho nhiều protein của màng

bên trong ti thể và một số protein tham gia vào chuỗi

chuyển vận điện tử mtDNA cũng có cấu trúc dạng vòng

tròn nhưng nhỏ hơn cpDNA nhiều lần

 Phân chia tái bản độc lập với DNA trong nhân nhưng có

phối hợp

 đặc trưng cho loài, kích thước của genome không tỷ lệ

với mức độ tiến hóa và tính phức tạp của cơ thể

Kích thước của hệ gen

Số lượng gen trong hệ gen (genome)

TT mã hóa Protein(%)

Số lượng gen

Human

(người)

Take home message

 ADN là polymer từ các nucleotit A, T, G, C, tồn tại trong

sinh vật ở dạng chuỗi xoắn kép theo nguyên tắc cặp đôi

A-T, G-C

 ADN có trong nhân (vùng nhân) hoặc trong ti thể, lục lạp

 Mỗi axit amin trên protein được mã hoá bởi 3 nuleotide

liên tiếp nhau trên ADN gọi là bộ ba mã hoá Mỗi axit amin

có thể được mã hoá bởi nhiều bộ ba mã hoá