chuyen de 1 ppsx

Có 3 loại ARN• ARN thông tin mRNA: Đ ợc tổng hợp từ ADN của gen theo cơ chế sao chép thông tin di truyền và làm khuôn để tổng • ARN vận chuyển tRNA: Là cấu trúc ARN đặc biệt có nhiệm vụ

Axit nucleic vµ sinh tæng hîp protein

Axit nucleic

Chuyên đề 1:

1 ADN bao gồm những vùng có cấu trúc gen và không gen

2 ADN là chuỗi xoắn kép liên kết các cặp nucleotit đối xứng bổ sung

3 Cấu trúc ADN giải thích cơ chế di truyền một cách trọn vẹn nhất

5 Gen quyết định thành phần axit amin mà nó chịu trách nhiệm

6 Chỉ một phân đoạn ADN sao chép sang ARN phục vụ tổng hợp protein

7 Hiện t ợng sao chép đơn gen ở vi sinh vật và “ nối gen ” ở động vật cao

Những vấn đề cơ bản về Axit nucleic

và vai trò trong tổng hợp protein

• Nhiễm sắc thể (NST) mang vật liệu di truyền (ADN) (bậc cao) là chuỗi ADN hở ở hai đầu cuối

• Hệ gen là ADN vòng tròn mang vật liệu di truyền (bậc thấp: vi khuẩn; virus; plasmid; phage…)

• Những vùng không gen th ờng có cấu trúc lặp hoặc cấu trúc bậc hai

(secondary structure).

• Gen là một đơn vị di truyền chứa một đoạn ADN giới hạn giữa bộ mã

• Gen có thể cho sản phẩm hoặc không cho sản phẩm.

• NST tồn tại từng cặp Điểm giao nhau gọi là Centromer ; các đầu cuối gọi

là Telomer Centromer có vai trò khi phân chia NST trong quá trình phân bào Telomer có nhiều cấu trúc lặp, vài trăm đến 30.000; có tác dụng

bảo vệ ADN đối với ADNaza, hoặc các yếu tố gây hại khác.

Nhiễm sắc thể - Hệ gen - Gen

vµ vËt liÖu

NhiÔm s¾c thÓ

ADN trong NST đ ợc liên kết với protein ở dạng một

phức hợp gọi là chất nhiễm sắc (chromatin).

Protein có 2 loại: loại có tính bazơ (gọi là histon ) và loại có tính axit (gọi là protein không histon ).

ADN của NST nhân chuẩn (sinh vật bậc cao) là phức

hệ ADN với histon và trọng l ợng ADN và histon bằng nhau và có tính chất di truyền

Protein axit (không histon) bao gồm rất nhiều loại khác nhau kể cả enzym, thay đổi theo thời kỳ phân bào và không mang tính di truyền.

Thành phần nhiễm sắc thể

Luận thuyết trung tâm (Watson-Crick);

bổ sung của Temin và Bantimore;

và vấn đề sinh tổng hợp protein

ADN

Chuçi xo¾n kÐp ADN

CÊu tróc ADN

Nucleotite

§¸nh dÊu cacbon (C) ë cÊu tróc ® êng

ribose (chøa 5 C)

1

2

(n¨ng l îng)

dATP

dCTP

(deoxythymidine

triphosphate)

dTTP

• Các bazơ chứa Nitơ gốc Purine liên kết với bazơ chứa Nitơ gốc

MốI LIÊN KếT HYDRÔ - BUNG LIÊN KếT -

CáC DạNG TồN TạI CủA ADN

• Liên kết Hydrô là mối liên kết yếu, dễ bung ra hoặc xoắn lại khi

điều kiện lý-hoá-sinh học thay đổi [ví dụ nhiệt độ trên 85 o C (80-98): bung liên kết] [khoảng 37-72 o C: nối lại liên kết].

• Theo luật Chargaff, tổng số A = T và G = C ; hay tổng số Pyrimidine

bazơ làm cho hai sợi ADN tách ra hoặc nối lại (theo thay đổi của

nhiệt độ đó là nguyên lý PCR, giải trình trình tự, hợp lai ADN v.v…)

Chuỗi xoắn kép ADN có 3 dạng tồn tại: A, B và Z Cấu trúc ADN mà Watson-Crick tìm ra thuộc dạng B, xoắn phải, thông dụng và bền

Dạng A th ờng gặp với ARN, hay ADN in vitro Dạng Z rất hiếm, xoắn

trái, rất không bền.

ARN

Có 3 loại ARN

• ARN thông tin (mRNA): Đ ợc tổng hợp từ ADN của gen

theo cơ chế sao chép thông tin di truyền và làm khuôn để tổng

• ARN vận chuyển (tRNA): Là cấu trúc ARN đặc biệt có

nhiệm vụ chuyển vận axit amin để tổng hợp protein (có cấu trúc

bậc 2 , dạng lá sồi - clover-leaf).

• ARN ribôxôm (ARNr - rRNA): Là thành phần cấu trúc của

ribôxôm có thể có vai trò xúc tác trong quá trình tổng hợp

ARN: ribonucleotite

ARN th«ng tin

ARN vËn chuyÓn

1 2 3

4

5 6 7 15

16 19 22 23 24 25

27 31

32 33 34 35 36

39 40

45 47 48 49

C U A U U U A AUU U U A G C A G UU U U

A GG AGU

GUAA A U G AU U U U

U U A G U A G A G U G A

A A C G G

G C U U A U G G U U U C C

U CCG C GGU

U C U

G U U A U

C UUC U U G A U U G C A G C G G

A AU C C U U UGAUU

U U C U A G U UA U U UU G U C U

AG A A AA U

A G AUC U A C U U U UU U

G U C U C CU U A G UAU A C A G

A U U U G G CAGC C G A U G A G G

C U ACG A G U U A A C U G

GU G A CC U

GU U UGA G U CG G U G U A G

C G

G A G CU G A A G G

G U UU A U G C G U UA U U AAAAGUUAU G

A A U G U G C G

GU AG G G

A UG

U GUAA G G U C U A A A U G U A G C

A CC C A G G G U GUU C U A U U

A UG G U A A U G U U G G GGG

A C A U

3'

U G U U U U A U U G G C U

U A U U U G G G U

U U U U A

A

C

U U C

UC

AU

GA

U G U A U U U G U

U UGG U C U

AU C U A CUU GCU A A G U

U

A

A G

A A

AAUAAGU A

G G U U A U G U U U

UU C UU G C U C C G U

C U U U

U

AAAAACA U

UU CU U G

AUU

U AUA A U G U

G CC U G

C

C

A U UUU

G A A A G

GC GC A

G

AU

U UU

A U

G

GCUAAGGUAGC

AUA

A U

G

U

U C C

U U

U

G

GGU

U U

U A

A

G

G U A U G G

A U U A U G U A G

C GU A U G A U G G

U U A AU AAGACGG

A G C

CC

A A C U

U A U

UG UU U U U U G G A A U C A G UUU U U U A U

U U G C U A G A A A G U U A

G U U C C

G

GA UAACU G

AA AA A

G A GA

G U C G U A U U A G A C

U G U U

UGA

U G

G GA A A

G U A G

G GGUU G U C U C G

G

G

U G C

A

C

G G

UUCC

CA U

GAGU A

U

A

C

C C

GAGC AGGC U

C

G U

C

U C

U U G U G G G G AU

U

A

G A G A G

U G U G G C A G U

G

C1

D1 D2

D5 D6

D7

D10

D11 D12

D13

D18 D19

D21 E18 E22

E23

E24 E25 E26

G20 H2

Fasciola hepatica

o o

ARN rib«x«m

Sù nh©n lªn cña ADN

1 Baz¬ chøa nit¬: Adenine, Guanine, Cytosine, Thymine

1 Sự nhân lên của ADN bắt đầu tại điểm khởi phát và đ ợc nhân lên

cùng lúc về cả 2 h ớng

4 Mồi ARN đ ợc sử dụng để khởi phát sự tổng hợp của các sợi ADN.

5 Sợi ADN mẹ (sợi d ơng) làm khuôn: sự tổng hợp liên tục từ 3’->5’

6 Sợi ADN mẹ (sợi âm) làm khuôn: sự tổng hợp từng đoạn từ 5’->3’

7 Các đoạn ADN tổng hợp từ sợi âm: ngắn (100-200 nucleotit) đối với ADN của tế bào nhân chuẩn, và dài hơn đối ADN của tế bào nhân sơ

8 Các đoạn ADN ngắn này đ ợc gọi là phân đoạn OKAZAKI

(ng ời phát hiện: Reiji Okazaki)

9 Cuối cùng các đoạn mồi ARN bị loại bỏ ; các phân đoạn OKAZAKI đ ợc nối lại với nhau bằng enzym ligase Sợi ADN bổ sung cho sợi âm ban đầu đ ợc hình thành

2 Sự nhân lên của ADN có sự tham gia xúc tác của các loại enzym:

Một số đặc điểm cơ bản về sự nhân lên

của Axit deoxyribonucleic

6-47

Tæng hîp ADN tõ sîi

©m (c¸c ph©n ®o¹n

OKAZAKI)

Axit ribonucleic vµ vai trß trong tæng

hîp protein

I phiªn M· (transcription)

- Phiªn m· ë tÕ bµo nh©n s¬ (prokaryote)

- Phiªn m· ë tÕ bµo nh©n chuÈn

(eukaryote)

II B¶ng m· di truyÒn (genetic code)

I phiªn M· (transcription)

- Phiªn m· ë tÕ bµo nh©n s¬ (prokaryote)

- Phiªn m· ë tÕ bµo nh©n chuÈn (eukaryote)

II B¶ng m· di truyÒn (genetic

Những vấn đề cơ bản của quá trình

phiên mã

- Phiên mã là cơ chế của sự tổng hợp nên ARNm từ khuôn ADN, tạo nên bản sao của ADN (cơ chế đối song) Cùng lúc, lần l ợt

có nhiều bản sao 1 sợi của ADN (ARNm) đ ợc tạo ra.

- Không phải bất kỳ ADN ở đâu cũng phiên mã, mà chỉ có ADN của đoạn gọi là gen (cấu trúc gen).

- Sự phiên mã có thể là sản phẩm đơn nhất của 1 gen hoàn

chỉnh (prokaryote), cũng có thể là hội nhập của nhiều đoạn gen (th ờng gọi là đa gen), một hiện t ợng rất đặc biệt xảy ra ở

eukaryote Hiện t ợng này đ ợc gọi là sự cắt nối (splicing) hay là

sự ghép exon.

tổng hợp theo h ớng 5’ >3’, theo quy

tắc bổ sung: G-C, A-U (U thay cho T), trên cả sợi d ơng và sợi âm nếu - ARNt luôn luôn đ ợc có gen định vị trên các sợi đó.

- Có 3 loại ARN đ ợc tổng hợp, nh ng chỉ có ARNm là chịu trách nhiệm tổng hợp sản phẩm protein; các ARN khác (ARNt, ARNr)

là các loại ARN chức năng và không cho sản phẩm.

Những điều kiện và thành phần cần thiết

cho quá trình phiên mã

1 Khuôn ADN: ARNm là bản sao bổ sung trên khuôn đối song với cấu trúc của gen.

2 ARN-polymerase xúc tác cho sự tổng hợp chuỗi ARN Đó là một phức hợp gồm nhiều tiểu đơn vị: ngoại biên và enzym lõi

3 Thành phần nucleotit (ribonucleotit): A, G, C, U dạng

triphosphate, đó là ATP; GTP; CTP; UTP.

Phiên mã ở tế bào nhân sơ (prokaryote)

1 Giai đoạn khởi đầu: Đó là sự nhận biết một vùng ADN nằm tr

ớc 1 gen (vùng khởi động = promoter) của ARN-pol để bám vào,

mở xoắn và làm xúc tác tổng hợp sợi ADN đối song.

2 Giai đoạn kéo dài: các ribonucleotit (đó là: ribonucleosit

triphosphate) đ ợc gắn vào chuỗi ARN và kéo dài cho đến khi kết thúc Sợi ARN này đ ợc xoắn lại với sợi ADN làm khuôn tạo nên phân tử axit nucleic lai tạm thời (ARN-ADN) ARN-ADN lai hai sợi này đ ợc tách rời từng phần khỏi ADN khi chuỗi ARNm kéo dài.

Phiên mã ở tế bào nhân chuẩn

(eukaryote)

1 Sự khởi đầu phiên mã xảy ra ở trong nhân tế bào, đ ợc thực hiện bởi 3 loại ARN-polymerase khác nhau: ARN-pol I; ARN-pol II và ARN-pol III.

2 ARN-pol I: 60%, xúc tác tổng hợp ARNr loại 16S, 5,8S và 28S.

ARN-pol II: 30%, chịu trách nhiệm tổng hợp protein.

ARN-pol III: 10%, xúc tác tổng hợp ARNt, ARN loại 5S, và ARN đặc biệt.

3 ARN-pol của tế bào nhân chuẩn là phức hợp enzym nhiều tiểu phần

(15 tiểu phần) hoạt động đa chức năng hơn ARN-pol của tế bào nhân sơ.

4 Vùng khởi động (promoter) có thể định vị gần kề đầu 5’ của gen, có thể

ở cách xa gen với khoảng cách lớn.

không mã hoá gọi là intron Đây là một hiện t ợng rất đặc biệt chỉ xảy ra

ở eukaryote Hiện t ợng này đ ợc gọi là sự cắt nối (splicing) hay là sự

ghép exon.

Một số đặc điểm chung:

Sơ đồ phiên mã ở tế bào nhân chuẩn và

nhân sơ

hiện t ợng Cắt-nối (SPLICING)

GEN, INTRON và EXON

GEN, xét về cấu trúc, là đoạn ADN giới hạn giữa bộ mã khởi đầu và bộ mã kết thúc; xét về chức năng, là đơn vị cấu trúc của thông tin di truyền không thể phân nhỏ hơn đ ợc nữa.

Có hai loại: gen đơn giản (của sinh vật nhân sơ; prokaryote, vi sinh vật)

và gen phức tạp (của sinh vật nhân chuẩn, eukaryote; sinh vật bậc cao)

Gen đơn giản: Từ bộ mã khởi đầu đến bộ mã kết thúc ADN là liên tục, không bị cắt đoạn.

Gen phức tạp: Từ bộ mã khởi đầu đến bộ mã kết thúc, ADN bị xen vào các đoạn không mã hoá gọi là intron Các phần mã hoá nằm xen đoạn ở giữa đ ợc gọi là exon exon

Hiện t ợng cắt-nối hay còn gọi là ghép exon

(splicing): Đó là quá trình tách ra nhằm cắt bỏ intron phiên mã và

từ ADN, theo quy luật cắt-nối

Quy luật cắt-nối

Toàn bộ cấu trúc gen (xen đoạn exon và intron) đều đ ợc ARN-pol II

phiên mã tạo nên tiền ARNm ch a tr ởng thành ARNm này phải đ ợc loại

bỏ các phiên mã của intron chỉ giữ lại phiên mã của exon và nối lại với nhau theo quy luật cắt-nối

Thực chất sự cắt-nối từng đoạn exon phiên mã tạo nên ARNm là sự loại bỏ intron không phiên mã ở những điểm cắt có tính quy luật: GU ở đầu 5’ và

AG

AG ở đầu 3’.

GU AG

Gen không liên tục

Tiền ARNm

Quá trình tạo thành arNtt

- Gắn mũ ở đầu 5’ (mũ hoá tiền ARNm): Mũ (cap) là một guanosine có gốc metyl ở nitơ thứ 7 (GMP) đ ợc gắn vào nucleotit đầu tiên của tiền ARNtt đầu tiên theo liên kết anhydrit axit B ớc này cũng đ ợc gọi là

metyl hoá Chỉ có ARNm đ ợc gắn mũ Mũ ngăn cản tác dụng cắt của các enzym nội bào bảo vệ ARNm, đồng thời cũng là nơi nhận biết để ribôxôm dịch mã Các ARNr, ARNt không đ ợc gắn mũ, nên không

đ ợc ribôxôm nhận biết để dịch mã.

- Thêm đuôI poly-A ở đầu 3’ (adenyl hoá ARNtt): ĐuôI poly-A là một

chuỗi gồm hàng trăm Adenosine (khoảng 200-250) đ ợc gắn vào sau khi ARNm đ ợc phiên mã và nối lại hoàn chỉnh.

G¾n mò ®Çu 5’

Adenyl ho¸ ®Çu 3’

ARN th«ng tin ® îc t¹o

ra sau khi lo¹i bá intron

vµ ghÐp c¸c exon víi

nhau

Mét cÊu tróc gen phøc t¹p bao gåm nhiÒu exon vµ intron, giíi h¹n gi÷a m· khëi ®Çu vµ m· kÕt thóc

II Bảng Mã di truyền

(genetic code)

Mã di truyền là đơn vị biểu thị mối quan hệ giữa trình tự các bazơ của ADN thông qua ARNm và trình tự

những axit amin của protein

sản phẩm Một axit amin đ ợc quy

định bởi 3 bazơ gọi là một bộ mã

Có 64 bộ mã : 61 cho 20 axit amin,

3 cho mã kết thúc

A.12A: UNIVERSAL GENETIC CODE

A.12B: VERTEBRATE MITOCHONDRIAL GENETIC CODE

A.12C: INVERTEBRATE MITOCHONDRIAL GENETIC CODE

(DROSOPHILA)

A.12D: FLATWORM MITOCHONDRIAL GENETIC CODE

Note: Asterisks (*) indicate initiation and termination codons used in platyhelminths.

Chuyên đề 3:

Quá trình tổng hợp

protein

III dịch mã (translation)

Tæng hîp protein

CÊu tróc

G A G U A G U U G U

U GA G A UGU G U G C C

U GCGA G C U

U CGGU

A G A GGUU U

GC

GUG

o

o

G U G C G U G U G A U A U G

GU A AA A U CG U A G C

G U UAU U

G A GA

G G U GUGUU G C C G C G A G

o

o

U A U C G U U G U

A AG G A UGU U G C U

G U CGU G C G

G UGG

G U A U GUUG U C G G A G

AG

o

o

U U G A G U G C A G A G U

UU AU G GGU G U G U

U AGGA C U

G UU A

G A C AU U A U G U C C A G

Co

o

C G G G U G C U A G A

UU AA A G UUU G A U

C U UAU C

A A GA

A U C U GGUG A U U C G

o

o

U C U C A G C U G A G U

U U AA A G CGU U G U U

G A AGA

GC

GA A

GU

A C A GAAU G U G U G G A

o

o

G A G A U G U G UU G U G C

G C UA

GA

G A U U

G G G CU UUGU G C C G U C C

o

o

G C G U G U G U U G

U G A A G A

U G AAG U A U U U

U C A U AU UUAU A G A G C C G C

o

o

G G G U G U U G U U

U U UAG A A UU C U G C U

U GUAG C

G AG G U

G G U UUUG C G C C C A

o

o

U U U G U G U A G U

UA AA A C CGUG A U

G UGGU G U G

G AGAG

U U C UGUG A G C G G G A

o

o

G U U G U G U U A G

U U AG U A UU U G U U

U C CA

GUG

GGGU

C U A GAUA G U

U U UA C A UA A G U

U U CGU G U G

G AGUG

G G U CU A U C G A C U G A A

o

Alanine (A)

Arginine (R)

Asparagine (N)

Aspartate (D) Cysteine (C)

Glutamine (Q)

Glutamate (E)

Glycine (G) Histidine

(H)

Isoleucine (I) Leucine (L1)

Leucine (L2) Lysine (K)

Methionine (M)

Phenylalanine

(P) Proline (F)

Serine Serine

Threonine (T)

Tryptophan (W) Tyrosine (Y)

Valine (V)

o

A U G U U G U U A G U

UU AG U G CG U G G A U

G U AGC U U

G AGGU

A G

C G UUU G U U G C A G A G

o

oU

G U U G A A C G A UUG G GUA G U

U CGGC G U

G A UUG

A A U GUUA U C A C

Ao

o

A A G A G U G C A G A

AU AU G GGUG U

U A AGC G U A

A A UA

G G GGUUG C C C G U G U G

o

o

G A G A G U G U A G U G

U U UAA A C UG U G U G U

C A UGU C

UA AAA

A C G AUUG U C U U

o

o

A G U G A C G U A U

U GG A C UGU C G U U

U C AAA A G

G A GGU

G G C UUUG U G U G C G

o

o

G C G A U A G U U U G

U AG A A UU C C G U U

U A CGC A G

G G GGA

G A A GUUU U G U G C A

o

o

C G U G G C G C G U UAG C A G G U A U G U

G A UAG U

A UAGU G

A G A GUUU U G U G U

o

o

A G A G C G U G A G C GUG C G UA U A U

G C AAG U UUAU

G G U A UUUG A G C C C G C U

o

o

U G U G U G U G U G U GGG C A UAU A G U

U UGGU A A GGGGU

A A U UUGA G U G C A A

o

o

C G U UA G U G U U A G

A AG A A UGC U G C U

U GGGG U G

G AGGU

C U C U GGUG A G U G C G

tertiary structure

primary structure

secondary structure (α-helix)

CÊu tróc protein

(polysome)