Chương 2 cấu trúc và chức năng của gene

Cơ chế tự nhân đôi của DNA• Mạch liên tục leading strand theo chiều tháo xoắn của chẻ nhân đôi replication fork • Mạch gián đoạn lagging strand tạo thành các đoạn Okazaki 100 - 10

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA GENE

PGS.TS BS NGUYỄN VIẾT NHÂN

NUCLEIC ACID

PROTEIN

CẤU TRÚC

DNA & RNA

(cytosine): 3 liên kết hydrogen)

• Một cặp base (base pair : bp)

• 1 kilobase = 1000 bp

• Bộ gen của người (Human Genome) : 23 cặp NST

• Bộ NST đơn bội: 3,2 x 10 9 bp

Nguyên tắc bổ sung

A = T ; G ≡ C

DNA

Cơ chế tự nhân đôi của DNA

• Xảy ra trong pha S của chu kì

tế bào

• Helicase : tháo xoắn

• DNA polymerase: lắp ghép

các nucleotide theo nguyên

tắc bổ sung (3’ → 5’)

• Chuỗi polynucleotide mới

được tổng hợp theo chiều

từ 5’ → 3’

Cơ chế tự nhân đôi của DNA

• Mạch liên tục (leading

strand ) theo chiều tháo

xoắn của chẻ nhân đôi

(replication fork)

• Mạch gián đoạn (lagging

strand ) tạo thành các đoạn

Okazaki (100 - 1000 nucleotide)

• Các đoạn Okazaki được

nối lại bằng enzyme ligase

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

∀ ≈ 97% bộ gen chứa các

đoạn DNA lặp ở các

mức độ khác nhau và

những đoạn DNA có

chức năng chưa rõ

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

Các thành phần trong bộ gen người (Grogory, 2005)

140 150 bp –

8 phân tử protein histone (2 H2A, 2 H2B, 2 H3 và 2H4)

Đoạn nối:

20 - 60 bp & một phân tử histone trung gian (H1)

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

Đoạn lặp nối tiếp (tandem repeat) :

• Vệ tinh α (α satellite): 171 bp, lặp hàng triệu lần

• Vi vê ûtinh (microsatellites):

lặp đi lặp lại các trình tự

2 3 4 bp – –

• Tiểu vệ tinh (minisatellites)

[ VNTRs: variable number tandem repeats]: lặp đi lặp lại trình tự

10 100 bp –

CÁC YẾU TỐ LẶP (repeat elements):

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

• SINEs (Short

Interspersed nuclear elements) (13% G): lặp

rải rác trong bộ gen,

100 - 400bp

• LINEs (Long

Interspersed nuclear elements) (21% G): lặp

rải rác trong bộ gen,

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

RETROTRANSPOSONS

BỘ GEN NGƯỜI (HUMAN GENOME)

Các trúc điển hình của một gen

Vùng khởi động

mã Enhancers;

Silencers

HOẠT ĐỘNG PHIÊN MÃ (TRANSCRIPTION)

Euchromatin (đẳng nhiễm

sắc): đóng xoắn lỏng lẻo, hoạt động

phiên mã, nhân đôi sớm

trong phage S

Heterochromatin (dị nhiễm

sắc): đóng xoắn chặt, không phiên mã,

nhân đôi muộn trong

phage S

HOẠT ĐỘNG PHIÊN MÃ (TRANSCRIPTION)

Quá trình phiên mã:

•ARN polymerase (3’ → 5’)

•Một mạch của DNA

•Nguyên tắc bổ sung

HOẠT ĐỘNG PHIÊN MÃ (TRANSCRIPTION)

Tạo thành mRNA trưởng thành:

•Cắt bỏ intron

•Mũ 5’ (5’ cap), 5’ guanine

•Đuôi poly A (đầu 3’)

CHỨC NĂNG CỦA DNA

BẢO QUẢN VÀ TRUYỀN ĐẠT THÔNG TIN DI TRUYỀN

Số lượng, thành phần và trật tự sắp

xếp của 4 loại nucleotide

410 = 1.048.576

Một chuỗi polynucleotide gồm 10 nucleotide

MÃ DI TRUYỀN

VỊ TRÍ 1 VỊ TRÍ 2 VỊ TRÍ 3

(đầu 5’) U C A G (đầu 3’)

U Phe Ser Tyr Cys U

U Phe Ser Tyr Cys C

U Leu Ser STOP STOP A

U Leu Ser STOP Trp G

C Leu Pro His Arg U

C Leu Pro His Arg C

C Leu Pro Gln Arg A

C Leu Pro Gln Arg G

A Ile Thr Asn Ser U

A Ile Thr Asn Ser C

A Ile Thr Lys Arg A

A Met Thr Lys Arg G

G Val Ala Asp Gly U

G Val Ala Asp Gly C

G Val Ala Glu Gly A

G Val Ala Glu Gly G

Ala: Alanine Arg: arginine Asn: asparagine Asp: aspartic acid Cys: cysteine

Gln: glutamine Glu: glutamic acid Gly: glycine

His: histidine Ile: isoleucine Leu: leucine Lys: lysine

Phe: phenylalanine Pro: proline

Ser: serine Thr: threonine

Trp: tryptophan

Tyr: tyrosine Val: valine

3 codon kết thúc (stop codon) UAA , UAG và UGA

Hiện tượng thoái hóa mã (degeneration)

Tính đồng nhất

UGA: mã cho tryptophan thay

vì báo hiệu chấm dứt việc

tổng hợp protein

arginine mà báo hiệu chấm

dứt tổng hợp protein

AUA: mã cho methionine thay vì

mã cho isoleucine

TY THỂ

QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ (TRANSLATION)

Xảy ra trong bào tương với sự tham gia của tRNA và ribosome, mỗi tRNA mang một bộ ba đối mã (anticodon)

QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ (TRANSLATION)

Chuỗi peptide tín hiệu (signal peptide): dài khoảng 20 30 acid – amin, gắn vào receptor đặc hiệu trên lưới nội sinh chất, cho phép chuỗi polypeotide đi vào lòng lưới nội sinh chất.

Quá trình biến đổi sau dịch mã (post translation modification):

Tạo thành các liên kết disulfit (-S-S-) để tạo nên cấu trúc bậc 2, bậc 3, hydroxyl hóa, phosphoryl hóa, cắt bỏ đoạn polypeptide vận chuyển.

QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ (TRANSLATION)

Hết