Cấu trúc Acid Nucleic docx

Thành phần hữu cơ trong tế bào Thành phần hữu cơ trong tế bào ° Các nhóm chức... ° Sự tạo cầu nối hóa học • Nguyên tắc: • Nguyên tử có lớp ngoài cùng chưa đầy dễ tương tác với nguyên tử

• CẤU TRÚC ACID NUCLEIC

• 1 Cấu trúc cấp 1

• 2 Xoắn kép DNA

• 3 Khác biệt giữa RNA và DNA

• 4 Khác biệt giữa các DNA

• 5 Sự nén chặt DNA chân hạch

• 6 So sánh cấu trúc DNA và protein

Thành phần hữu cơ trong tế bào Thành phần hữu cơ trong tế bào

° Các nhóm chức

• ° Phân tử hữu cơ = hợp chất chứa carbon, được tạo bởi tế bào hay nhân tạo

• ° Phân tử sinh học = sinh hóa chất = phân tử hữu

cơ do tế bào tạo ra

• ° Phân loại các phân tử sinh học

• - Polymer: polysacarid, protein, acid nucleic, lipid

• - Momomer: ose, acid amin, nucleotid

• - Chất trung gian biến dưỡng

• A → B → C → D → → → Z

• - Các chất khác: vitamin, hormon, ATP, cAMP

° Sự tạo cầu nối (hóa học)

• Nguyên tắc:

• Nguyên tử có lớp ngoài cùng chưa đầy dễ tương tác với nguyên tử khác (dễ tạo cầu nối).

• Định nghĩa:

H dễ phản ứng, vì có 1 e - ở lớp ngoài cùng (có thể chứa 2e - )

C dễ phản ứng, vì có 4e - ở lớp ngoài cùng (có thể chứa 8e - )

N dễ phản ứng, vì có 5e - ở lớp ngoài cùng

Helium (He) trơ về mặt hóa học, vì có một lớp duy nhất đầy 2 e -

• (1) Cầu nối cộng hóa trị: 2 nguyên tử góp chung 1 hay nhiều cặp e - (của lớp ngoài)

(2) Cầu nối ion: có sự cho và nhận e

-•(3) Cầu nối hydrogen

•giữa H với O hay N

• 1 Cấu trúc cấp một

• DNA và RNA được tạo bởi các đơn vị nucleotide

= pentose + phosphate + base

•

• Nucleoside = base + với

pentose

• Nucleotide = nucleoside

monophosphate

Các base pyrimidine và purine thường ở trạng thái cân bằng giữa 2 dạng ceto (thường gặp ở pH sinh lý) và enol

• Cầu nối ester giữa 2

nucleotide = cầu nối

phosphodiester [phosphate nối 2 pentose nhờ 2 cầu

nối ester]

• Chuỗi nhiều ngàn

nucleotide luôn luôn có 1 nhóm 5’P tự do và 1 nhóm 3’OH tự do.

• Qui ước: đọc chuỗi acid nucleic theo hướng 5’P tới 3’OH (5’→ 3’).

• Acid phosphoric có 3

chức acid

-1 chức tạo nối ester để

tạo nucleotide

-1 chức tạo nối ester giữa

2 nucleotide để tạo chuỗi

- 1 chức tự do tạo tính acid cho phân tử.

2 Xoắn kép DNA

• Levene (1920)

• Phân tích sai [4 kiểu nucleotide DNA có lượng

gần bằng nhau] → suy luận sai: DNA do 4 nucleotide lặp lại theo kiểu

• …GCAT GCAT GCAT GCAT…

∀• Kết quả của Chargaff (sau Thế Chiến II)

•[A]=[T], [G]=[C] ⇒ Purine [A]+[G] = Pyrymidine [T]+[C]

• Franklin (1953) phân tích ảnh nhiễu xạ tia-X: phân tử DNA dạng xoắn ốc, đường kính 2nm, vòng xoắn 3,4nm.

∀ • Watson và Crick (1953) đề nghị cấu trúc bậc hai của DNA dựa vào:

• - Quy tắc Chargaff

• - Ảnh nhiễu xạ tia X (của Franklin & Wilkins)

• - 2 chuỗi polydeoxyribonucleotide nối nhau nhờ

các cầu nối hydrogen

• 3 đặc tính quan trọng của xoắn kép DNA

∀ • Đối song (hướng 5’→3’ trên mỗi sợi ngược nhau )

∀ • Bổ sung: A đối T (2 cầu H); C đối G (3 cầu H)

• Do 2 sự kiện:

• (1) Kích thước của các base

• Xoắn kép có cấu trúc đều đặn → purine 2-vòng phải cặp với pyrimidine 1-vòng

(2) Cầu nối hydrogen (phù hợp giữa A và T, C và G)

∀ • Xoắn ốc

• 2 chuỗi (sợi) DNA quấn quanh trục tưởng tượng,

(giống cầu thang xoắn ốc) sườn phosphate như tay vịn; các cặp-base bổ sung như

deoxyribose-• 3 Sự khác biệt RNA & DNA

∀ • Khác biệt về cấu trúc

• - Pentose: deoxyribose / ribose

• - Base: A, G, C, T / A, G, C, U

• - Xoắn kép (2 sợi) / 1 sợi

∀ • Tại sao deoxyribose trong DNA?

• Giữ bền DNA (bảo tồn thông tin):

2’−deoxyribose (ribose có OH ở 2’ và 3’).

∀ • Tại sao T trong DNA, U trong RNA?

• Giữ bền DNA: tổng hợp T cần nhiều năng lượng

hơn U (cho sự methyl hóa).

∀ • Tại sao có hai chuỗi trong DNA?

• Bảo vệ thông tin di truyền: khi có xáo trộn trong

• 4 Sự khác biệt giữa các DNA

∀ • Vị trí trong tế bào: tế bào chất / nhân

∀ • Số phân tử trong tế bào: 1 / nhiều

∀ • Hình dạng phân tử: vòng / thẳng (với 5’P, 3’OH tự do)

∀ • Chiều dài phân tử

• DNA E coli ≈ 4 triệu cặp nucleotide

• Người: ≈ 3 tỉ cặp tạo nên 46 nhiễm sắc thể

• Chú ý: không có sự tương quan giữa lượng DNA và tính phức tạp về tổ chức (ếch, nhái / vài thực

5 Sự nén chặt DNA chân hạch

Mỗi phân tử DNA là một polymer rất dài, thẳng, không phân nhánh, được nén chặt trong mỗi nhiễm sắc thể.

• Cách nén chặt?

Quấn quanh lõi histone (protein chỉ có ở sinh vật chân hạch) và tiếp tục tự quấn.

∀ • Vì sao phải nén chặt?

• - Tích lũy một lượng lớn thông tin trong nhân

• - Không bị các lực cơ học phá vỡ

• - Giúp sự phân ly nhiễm sắc thể (sau sự tái bản

DNA) trong sự phân chia tế bào

• - Có vai trò kiểm soát sự biểu hiện gene: có sự

nới lỏng hơn trong các vùng sao chép.

6 So sánh cấu trúc DNA và protein