CƠ sở PHÂN tử của HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN ppt _ SINH HỌC (y dược)

Bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược hay nhất có tại “tài liệu ngành dược hay nhất”; https:123doc.netusershomeuser_home.php?use_id=7046916. Slide sinh học ppt dành cho sinh viên chuyên ngành Y dược. Trong bộ sưu tập có trắc nghiệm kèm đáp án chi tiết các môn, giúp sinh viên tự ôn tập và học tập tốt môn sinh học bậc cao đẳng đại học chuyên ngành Y dược

CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA HIỆN

Mục tiêu

1 Trình bày được các bằng chứng minh

acid nucleic là cơ sở phân tử của hiện tượng di truyền.

2 Trình bày được đặc điểm của ADN, đặc

điểm của bộ gen.

3 Trình bày được phân loại ARN, các loại

ARN trong tế bào

1.2 Bản chất của chất gây chuyển thể

Avery, Macleod và Mc Carty:

R + ADN của S + nuclease => R (không có

hiện tượng chuyển thể)

Kết luận: ADN của chủng S là chất gây

chuyển thể và ADN là vật chất mang TT DT

1.3 Sự sinh sản của phagiơ

+

P h a g i¬ n h ©n lª n tro n g v i k h u È n

ADN của VR vào VK

và nhân lên sau vài

ngoài

1.4 Thí nghiệm với các virus gây bệnh khảm thuốc lá

Vỏ a + ARN b => bệnh b

Vỏ b + ARN a => bệnh a

1.5 Ở Eukaryota

Chiết tách và định lượng ADN:

- Lượng ADN ở các TB sinh dưỡng = nhau

- Giao tử có ADN = 1/2 TB sinh dưỡng

Chuột chuyển gen:

- TN 1: tiêm ADN vào trứng chuột đã có mặt tiền nhân đực, khi tiền nhân đực và cái sát nhập

nhau, ADN có thể gắn vào nhân của hợp tử

10- 30% chuột thế hệ con có ADN tiêm vào

trứng

Gen được ghép truyền cho thế hệ sau theo

quy luật DT trội của

Mendel

- TN 2:

Đưa gen tổng hợp hormon sinh trưởng của chuột cống vào trứng sắp thụ tinh của chuột nhắt => chuột chuyển gen

có trọng lượng gấp 3 chuột nhắt bình

thường

Acid nucleic

Cấu trúc

của ADN

và ARN

Cấu tạo và đặc tính của ADN, ARN

Acid nucleic

ADN dạng H

ảnh hiển vi điện tử

ADN

Đặc điểm của ADN:

- Nơi bảo quản, truyền TTDT Genome ở VK: 4

triệu Bp, ở TB 1n: người 3 tỷ Bp E Coli 3000 gen, người 31.780 gen

- Có khả năng biến tính và hồi tính

- Có khả năng tái bản

ADN dài n base có 4n trình tự có thể có

- Trình tự ADN của 1cơ thể chứa thông tin DT đầy

đủ của cơ thể đó gọi là bộ gen (genome)

- Có khả năng phiên mã (T hợp ARN)

- Có thể bị ĐB, truyền ĐB cho thế hệ sau

- Độ lớn ADN không Lquan tiến hoá: 1 số Thvật, lưỡng cư ADN gấp trăm lần ADN người

Đặc điểm của bộ gen:

- Prok chỉ có exon; Euk có gen trong nhân và

ngoài nhân

- ADN của Euk có 3 loại:

+ Trình tự duy nhất mã hoá Pr: 10% bộ gen

+ Lặp lại nhiều: 10- 15%; Loại chuỗi Nu ngắn

(5-10 Bp) chiếm đa số, có hàng trăm triệu copy; loại

100 - 200 Bp Cnăng chưa rõ

+ Lặp trung bình: 25- 40%; 100- 1000 Bp không sao mã, tạo rARN, tARN

- Các transposon:

ở VK có nguồn gốc ADN nhân; ở Euk

là ARN gắn vào nhân như các

retrovirus => gọi là retroposon

Retroposon có 2 nhóm: nhóm từ ARN

TB và nhóm từ retrovirus.

- Gen gối: calcitonin/neuropeptid

Seudo U, inosin

RiboNu LKết nhau bằng PPhodiester

Chuỗi riboNu nối nhau = dieste qua a PPric giữa hai vị trí 3' và 5' của 2 phân tử đường kế cận Chuỗi đó gọi là polyriboNu và là cấu tạo bậc một của ARN

- Các Ptử ARN có 1 chuỗi đơn khoảng 50 - 6000 riboNu

- Ctạo bậc 2: nhiều Ptử ARN có thể uốn, gấp khúc tạo nên cấu tạo bậc 2 chứa 2 chuỗi đơn nằm song song và các riboNu liên kết với nhau bằng Lkết hydro theo nguyên tắc bổ sung A với U,

- 5- 10%, tổng hợp từ mADN

- Độ dài: ở E coli 500 - 6000 Nu

- Prok 1 mARN có thể mã hoá vài chuỗi P, Không

có intron

- Euk 1 mARN => 1P mARN tiền thân gắn thêm

mũ 7 methylguanosin triphosphat vào 5' để bảo vệ chống phân huỷ mARN, sau đó loại intron nối

exon, cuối cùng gắn poly A vào đầu 3', đuôi poly A giúp mARN chuyển ra tế bào chất và bảo vệ

mARN trong quá trình dịch mã

Vị trí gắn aa: là dãy CCA ở đầu (3').

Đối mã: có riboNu bổ sung mARN

- Chức năng: vận tải aa đến ribosom, cùng mARN đặt đúng aa Mỗi Ptử tARN chỉ Lkết với 1 aa

nhờ aminoaxyl - tARN- synthetase, enzym nµy đặc hiệu cho từng aa

D (D loop) chứa dihydrouridin, vòng TC

chứa base thymin, pseudouridin và cytozin

- tARN được phân loại dựa trên độ dài của những cấu trúc hình vòng thay đổi.

ARN nhỏ trong nhân

- Ký hiệu snARN.

- Có 90-300 Nu và 1 số protein tạo ribonucleoP gọi snRNP

- snARN có loại U1, U2, U4, U5, U6, snRNP tham gia loại intron tạo ARN thuần thục.

• Sơ đồ cấu trúc ba chiều rARN 16S

Phần 2

3 Chức năng của acid nucleic

3.1 Quá trình tái bản của ADN

Nguyên liệu: ADN khuôn, các nucleozit

triphosphat: dATP, dGTP, dTTP, dCTP, các protein gắn đặc hiệu và các enzym.

3.1.1 Sự tái bản ở Prokaryota

Tháo xoắn nhờ enzym topoisomerase

I và topoisomerase II.

Sự tái bản ở Prokaryota gồm 3 GĐ:

Sự tỏi bản ở Prokaryota cú 3 GĐ:

- GĐ khởi đầu:

ADN helicase gắn với protein SSB để xác

định vị trí bắt đầu mở xoắn Sau đó helicase đ ợc giải phóng Các protein SSB ngăn 2 sợi đơn kết hợp lại với nhau

ADN helicase gắn với ADN primase để tạo primosome (thể khởi đầu) ADN helicase

mở xoắn, primosome chuyển động trên sợi chậm (lagging strand), tr ợt đến đâu ADN primase tổng hợp ARN mồi ở đó

Đồng thời với quá trình mở xoắn, hai

phân tử ADN polymerase III giống hệt

nhau, một gắn vào sợi nhanh (leading

strand), một gắn vào sợi chậm

- GĐ kéo dài

- Ở sợi liên tục ADN polymerase III cùng 2 protein tạo 1 cái kẹp giữ cho ADN

polymerase trượt trên sợi đơn khuôn,

trượt đến đâu các Nu được trùng hợp đến

- GĐ kết thúc

+ ở sợi gián đoạn, các ARN mồi bị loại bỏ bởi enzym ADN polymerase I Những

khoảng trống do loại bỏ ARN mồi được

hoàn thiện bởi ADN polymerase I và

enzym nối ADN ligase Quá trình trên gọi

là quá trình khôi phục hoàn thiện sợi ADN + Tại sợi liên tục tín hiệu kết thúc sẽ báo hiệu kết thúc tổng hợp

Những protein tham gia tái bản ADN

3.1.2 Sự tái bản ở Eukaryota

Tương tự Prok nhưng có 1 số điểm khác:

- P tử ADN ở Euk lớn => tái bản bắt đầu ở

nhiều điểm

- Prok sự tái bản ADN do 3 ADN polymerase Còn ở Euk do các loại ADN polymerase sau: + ADN polymerase  (ADN primase) tổng hợp ARN mồi cho mạch chậm Enzym này không có khả năng sửa sai

+ ADN polymerase : chức năng giống ADN

polymerase I ở Prok., tổng hợp, sửa sai, hoàn chỉnh mạch mới sau khi loại các ARN mồi

+ ADN polymerase  được tìm thấy ở ty thể, chức năng chưa rõ

+ ADN polymerase  chức năng gần với ADN

polymerase III ở Prok

+ ADN polymerase  mới được phát hiện, vai trò chưa được rõ

- Ngoài các ADN polymerase, sự tái bản ADN ở Euk còn có các protein hoạt hoá ADN

polymerase  và , các nhân tố sao chép A và C (Replication Factor: RF-A, RF-C) cần cho hoạt động của ADN polymerase  và 

Mô hình tái bản ADN ở Eukaryota:

ADN tháo xoắn nhờ topoisomerase và nhân tố sao chép A (RF-A)

Mạch chậm ADN polymerase  tương tác với RF-A tổng hợp ARN mồi (10 Nu) Mồi này được nối dài thêm độ 20 Nu nhờ ADN polymerase  kết hợp với RF-C

Kháng nguyên trong nhân TB đang phân chia chặn ADN polymerase  lại => gắn ADN

polymerase  và tổng hợp Okazaki

ADN polymerase  được giải phóng sẽ được chuyển lên mạch đối diện và tổng hợp liên tục mạch mới

3.1.3 Tổng hợp ADN nhờ phiên mã ngược

Năm 1970 Baltimore, Temin đã phát hiện virus ARN (đầu tiên là virus gây K) có

enzym ADN polymerase phụ thuộc ARN tổng hợp ADN trên khuôn ARN (enzym

phiên mã ngược: reverse transcriptase)

ADN polymerase phụ thuộc ARN

ARN ADN

3.2 Tổng hợp ARN (sự phiên mã)

3.2.1 Phiên mã ở Prokaryota

Prok chỉ có 1 loại ARN polymerase xúc tác

tổng hợp các loại ARN

ARN polymerase: 500.000 KDa, lõi có 2, ,

 và ; chuỗi  gắn tạm thời vào lõi cho phép enzym gắn vào ADN khuôn ở vị trí thích hợp

để khởi đầu phiên mã

Chuỗi  khác nhau ở các VK: ở E coli  70

phiên mã ở đa số gen, nhưng chuỗi  28 khởi đầu phiên mã cho 1 protein tham gia vào cấu tạo roi.

Phiên mã ở E coli có 3 GĐ:

- GĐ khởi đầu

Vùng khởi đầu (promotor 20 - 200 bp), có các

“hộp khởi đầu” nằm ở -35 và -10, các hộp này tương tự nhau ở mọi VK

Khởi đầu phiên mã, ARN polymerase trượt dọc ADN rồi gắn vào vùng khởi đầu; đoạn ADN gần hộp khởi đầu tháo xoắn Nu đầu tiên thường là ATP hoặc GTP gắn vào ADN-ARN polymerase,

Nu tiếp theo gắn với Nu trước ở vị trí 3 - OH Khi trình tự đạt tới độ dài khoảng 10 Nu thì cấu trúc ARN polymerase thay đổi, chuỗi  bị phóng thích và GĐ khởi đầu kết thúc

Khởi đầu phiên mã ở E coli

Hình thành siêu xoắn ADN dương (+) trước vùng phiên mã, siêu xoắn ADN âm (-) sau

Kết quả: ARN mới được tổng hợp tách khỏi ADN

khuôn, ARN polymerase và  được giải phóng để thực hiện chu kỳ mới.

Tập hợp những yếu tố cần cho khởi đầu phiên

mã của ARN

polymerase II

3.2.2 Phiên mã ở Eukaryota

- Prok chỉ có 1 loại ARN polymerase, ở Euk tổng hợp ARN do 3 loại ARN polymerase:

- ARN polymerase I xúc tác tổng hợp các rARN

- ARN polymerase II xúc tác tổng hợp mARN và ARN nhỏ ở trong nhân

- ARN polymerase III tổng hợp các tARN, rARN 5S và một số ARN nhỏ trong nhân khác

- Mỗi ARN polymerase có 2 tiểu đơn vị lớn và 6 -

10 tiểu đơn vị nhỏ Một số tiểu đơn vị nhỏ ở ARN polymerase I và II cũng khác ở Prok Các ARN polymerase ở Euk không có khả năng tự khởi

động phiên mã

3.2.2.1 Vùng khởi đầu và quá trình khởi đầu phiên mã

Vùng khởi đầu ở Euk lớn hơn, phức tạp, đa

dạng hơn ở Prok Có "hộp TATA" nằm trước vị trí bắt đầu khoảng 25 - 30 Nu

Quá trình khởi đầu:

Đầu tiên các yếu tố phiên mã (transcription

factor = TF) như TFIID gắn vào hộp TATA Tiếp theo TFIIB và sau là TFIIE, TFIIH và TFIIF gắn vào ARN polymerase II ARN polymerase II trở nên hoạt động và bắt đầu phiên mã

Khi yếu tố kích thích phiên mã gắn với vùng khởi đầu sẽ làm tăng hiệu quả phiên mã

3.2.2.1 Vùng khởi đầu và quá

trình khởi đầu phiên mã

Vùng khởi đầu ở Euk lớn hơn, phức tạp, đa

dạng hơn ở Prok Có "hộp TATA" nằm trước vị trí bắt đầu khoảng 25 - 30 Nu

Quá trình khởi đầu:

Đầu tiên các yếu tố phiên mã (transcription

factor = TF) như TFIID gắn vào hộp TATA Tiếp theo TFIIB và sau là TFIIE, TFIIH và TFIIF gắn vào ARN polymerase II ARN polymerase II trở nên hoạt động và bắt đầu phiên mã

Khi yếu tố kích thích phiên mã gắn với vùng khởi đầu sẽ làm tăng hiệu quả phiên mã

3.2.2.2 Tạo mARN thuần thục

ARN polymerase

ADN mARN tiền thân => mARN

Khi được tạo thành, đầu 5' của ARN tiền thân được gắn thêm

“mũ” 7 methyl guanozin triphophat Mũ này bảo vệ ARN

không bị phân hủy Đầu 3' được thêm poly A (100 - 200) nhờ enzym poly A polymerase Đuôi poly A giúp mARN di chuyển

từ nhân ra bào tương và bảo vệ mARN trong quá trình dịch

=> nối các exon tạo mARN thuần thục

4 Đặc điểm của mã di truyền

- Mã là mã ba chữ.

- Mã có tính chất thoái biến: 1 aa do nhiều

mã quy định, riêng tryp do 1 mã.

- Nu thứ ba trong mã là Nu dễ bị thay đổi.

- Mã có tính vạn năng (chung cho mọi SV).

- Có 1 mã mở đầu: AUG và 3 mã kết thúc: UAG, UAA và UGA.

5.1 Sinh tổng hợp protein ở Prok

aa mở đầu là N-formylMet (f-met) (mã AUG).

GĐ mở đầu có các yếu tố mở đầu IF (Initiation factor).

Đầu tiên 30S của ribosom k?t hợp với IF3, rồi với mARN Ti?p theo f-met - tARN gắn với IF2 - GTP rồi gắn với IF3

- ribosom 30S - mARN để tạo phức hợp mở đầu

GĐ mở đầu kết thúc khi GTP => GDP + Pi và gắn với

IF2 Ribosom 50S + 30S => ribosom 70S IF2 và IF3

được phóng thích, vai trò của IF1 chưa được rõ

Hình thành phức hợp

mở đầu ở Prok

5.1.3 GĐ kéo dài chuỗi polypeptid

Có 3 bước, có các yếu tố kéo dài (Elongation factor: EF):

- Gắn aa-tARN vào vị trí A: aa-tARN gắn với yếu tố

kéo dài EF-Tu-GTP Khi aa-tARN vào vị trí A thì GTP

=> GDP + Pi, phóng thích EF-Tu khỏi ribosom và tARN chuyển sang vị trí P aa2-tARN vào vị trí A có sự tham gia của EF-Ts

aa Tạo cầu nối peptid: xúc tác bởi peptidyl transferase Hình thành cầu nối peptid giữa 2 aa, tARN được

phóng thích khỏi ribosom.

- Chuyển vị: có tham gia của yếu tố kéo dài EF-G -

GTP GTP thủy phân => chuyển peptidyl - tARN từ vị trí A sang P Vị trí A trống, aa-tARN mới lại vào A Quá trình kết thúc khi mã kết thúc vào vị trí A

5.1.4 GĐ kết thúc

Khi 1 trong 3 mã UAA, UAG hoặc UGA ở vị trí A,

aa - tARN không vào vị trí A nữa

Có yếu tố giải phóng RF (Release factor) tham gia

Mã UAA và UAG được RF1 nhận ra, còn mã UAA

và UGA được RF2 nhận ra, vai trò RF3 chưa rõ; có thể nó kích thích RF1 và RF2

Enzym peptidyl transferase thủy phân liên kết nối chuỗi peptid và tARN ở vị trí P để phóng thích

chuỗi peptid

Sự dịch mã kết thúc khi mARN tách khỏi ribosom, ribosom phân tách thành những phân đơn vị

5.2 Sinh tổng hợp protein ở Euk

G§ kÐo dµi trong dÞch m· ë Euk: 1 G¾n

aa-tARN vµo vÞ trÝ A; 2 H×nh thµnh liªn kÕt

6 Điều chỉnh sinh tổng hợp protein 6.1 ở Prokaryota

Có 2 cơ chế: kích thích và kìm hãm

- Ví dụ về hiện tượng kích thích

VK E coli trong môi trường có lactose thì enzym

β galactosidase tổng hợp mạnh, khi không có

lactose => β galactosidase giảm nhiều Như vậy lactose là tác nhân kích thích sản xuất enzym

- Ví dụ về hiện tượng kìm hãm

VK E coli khi môi trường không có tryptophan thì tăng sản xuất enzym tổng hợp tryptophan, và ngược lại => tryptophan là tác nhân kìm hãm

tổng hợp enzym.tham gia

6.1.2 HĐ của operon trong cơ chế kích thích, có 2 trường hợp

Gen điều chỉnh sản xuất protein hoạt hoá

- T hợp 1: chất hoạt hoá hoạt động gắn với vị trí vận hành, ARN polymerase gắn với vùng khởi đầu => gen cấu trúc mở SX ra mARN.

Khi chất gắn đặc hiệu gắn với chất hoạt hoá => chất hoạt hoá rời khỏi vị trí vận hành => gen cấu trúc đóng.

T hợp 2: chất hoạt hoá không hoạt động, chất gắn

đặc hiệu làm cho nó hoạt động gắn với vị trí vận hành

=> gen cấu trúc mở SX mARN

Khi chất gắn đặc hiệu bị lấy đi khỏi chất hoạt hoá => chất hoạt hoá không hoạt động rời khỏi vị trí vận hành

=> gen cấu trúc đóng.

6.1.3 HĐ của operon trong cơ chế kìm hãm: có 2 trường hợp

Gen điều chỉnh sản xuất ra protein kìm hãm

- T hợp 1: chất kìm hãm hoạt động gắn với vị trí vận hành => gen cấu trúc đóng

Khi chất gắn đặc hiệu gắn với chất kìm hãm => chất kìm hãm rời khỏi vị trí vận hành => gen cấu trúc mở phiên mã ra mARN

- T hợp 2: chất kìm hãm không hoạt động => vị trí vận hành tự do, gen cấu trúc mở

Khi chất gắn đặc hiệu gắn với chất kìm hãm => chất kìm hãm hoạt động gắn với vị trí vận hành

=> gen cấu trúc đóng

HĐ operon

trong cơ chế kìm hãm

Tr êng hîp 1

Tr êng hîp 2

6.2 Điều chỉnh sinh tổng hợp P ở Euk Mục đích

Có nhiều điểm khác Prok

Các TB của 1 SV đều có 1 bộ gen giống nhau, nhưng tuỳ loại TB, tuỳ GĐ phát triển mà có một

số nhỏ gen được biểu hiện

Ví dụ: hồng cầu tổng hợp Hb, GĐ bào thai là

HbF, GĐ trưởng thành HbA

Với 1 protein có khi được tổng hợp nhiều, có khi được tổng hợp ít, thậm chí không được tổng

hợp

Tổng hợp P ở Euk qua nhiều bước ADN =>

mARN tiền thân => mARN => protein

6.2.2 Mô hình một gen Euk

6.2.2.2 Vùng kiểm soát biểu hiện gen có

các thành phần:

- Vùng khởi đầu: dài vài kb Thường có “hộp TATA” ở khoảng 25-30 bp từ đầu 5’ tới vị trí bắt đầu và ‘’hộp

CCAAT” ở 75-80 bp từ đầu 5’ tới vị trí bắt đầu phiên mã,

“hộp" này làm tăng hiệu quả phiên mã.

- Vị trí gắn yếu tố kích thích phiên mã (enhancer): khi có yếu tố kích thích phiên mã => làm tăng quá trình phiên

mã của những gen kề bên.

- Vị trí gắn yếu tố đặc hiệu mô: khi có P đặc hiệu mô => gen cấu trúc SX ra P đặc hiệu với từng mô.

- Vị trí bắt đầu phiên mã: còn gọi là "cap site"

- Vị trí gắn yếu tố đặc hiệu promotor khác: khi tương tác với các yếu tố đặc hiệu => điều hòa gen

6.2.2.3 Vùng 3' của gen

Có poly A (khoảng 200 A) Đuôi poly A giúp mARN di chuyển từ nhân ra tế bào chất và bảo vệ mARN trong quá trình dịch mã tạo

ra sản phẩm protein.