Primosome hình thành tại oriC xảy ra như sau: – DnaA gắn vào oriC tại vị trí được gọi là dnaA box và phối hợp với HU protein tách một đoạn DNA kế cận về phía trái của dnaA box – DnaB gắn[r]
Trang 1II CÁC CƠ QUAN VÀ HỆ CƠ QUAN Ở ĐỘNG VẬT
Sự tổ chức cơ thể động vật
Học thuyết tế bào
Matthias Schleiden 1838: Thực vật được cấu tạo bởi tế bào Theodor Schwann 1839: Động vật được cấu tạo bởi tế bào Rudolf Virchow 1858: Mỗi tế bào đều bắt nguồn từ một tế bào khác.
22/02/2016 11:56 CH 5 Nguyễn Hữu Trí
Tế bào
Thể tích của tế bào thường cố định và không phụ thuộc vào kích thước của cơ thể
22/02/2016 11:56 CH 6 Nguyễn Hữu Trí
Sự đa dạng của tế bào
Tế bào trong các cơ quan khác nhau của cơ thể có sự khác nhau
về hình dạng, kích thước và chức năng: hồng cầu hình cầu; tếbào thần kinh có nhiều nhánh; tế bào biểu bì hình khối, dẹt…
Tuy hình dạng, kích thước và chức năng của các tế bào ở các cơquan khác nhau cũng khác nhau, song các tế bào đều có nhữngthành phần cơ bản: màng tế bào, tế bào chất, nhân tế bào
Trang 222/02/2016 11:56 CH 7 Nguyễn Hữu Trí
Mô động vật
Mô là một tập hợp yếu tố có cấu trúc tế bào đã được
chuyển hoá và các yếu tố không có cấu trúc tế bào để
• Biểu mô (Epithelial)
• Mô liên kết (Connective)
• Mô cơ (Muscle)
• Mô thần kinh (Nerve)
22/02/2016 11:56 CH 9 Nguyễn Hữu Trí
Khối u (tumor) gồm một cụm tế bào không có chức năng Khối u có thể
là lành tính (benign), hoặc xâm lấn sang các mô bao quanh và trở thành
ác tính (malignant) Các tế bào khối u có thể di cư, hoặc di căn
(metastatic), đến các vị trí khác trong cơ thể Khối u ác tính và di căn
chính là ung thư (cancerous).
Biểu mô là loại mô xếp thành lớp dày bao phủ mặt ngoài hay mặt trong của các cơ quan, ngoài ra biểu mô còn tạo thành các tuyến nội tiết hay ngoại tiết Về mặt cấu tạo, biểu mô do một hay nhiều lớp
tế bào xếp khít nhau tạo thành, tế bào là thành phần cấu tạo chủ yếu, còn chất gian bào thì không đáng kể.
22/02/2016 11:56 CH 11 Nguyễn Hữu Trí
Biểu Mô (Epithelial Tissue)
Đặc điểm cấu tạo
1 Tế bào thường phân cực, có cực ngọn và cực gốc, liên kết
chặt chẽ với nhau, khe gian bào hẹp.
2 Mặt dưới của biểu mô thường dựa vào màng nền là màng
được biệt hóa từ mô liên kết kế cận.
3 Không có mạch máu đi vào (trừ mệ lộ ở màng tai trong),
không có dây thần kinh đi vào (trừ niêm mạc khứu giác).
Chất dinh dưỡng được thấm qua màng nền để nuôi biểu
mô.
4 Có khả năng tái sinh mạnh nhờ phân bào nhanh để hàn
gắn vết thương (biểu bì da, biểu mô dạ con)
5 Bề mặt biểu mô bài xuất hoặc hấp thụ thường được biệt
hóa cao (lông rung- vi nhung)
6 Tế bào biểu mô phủ được chuyển hóa để trở thành tế bào
que, tế bào nón, thủy tinh thể ở mắt – tế bào có lông rung ở
tai trong – sừng – móng – tóc – răng – sắc bào.
22/02/2016 11:56 CH 12 Nguyễn Hữu Trí
Phân loại biểu mô theo cấu tạo
• Biểu mô dẹt (Squamous)
• Biểu mô khối (Cuboidal)
• Biểu mô trụ (Columnar) Dựa vào hình dạng của lớp tế bào trên cùng
Trang 322/02/2016 11:56 CH 13 Nguyễn Hữu Trí
Phân loại biểu mô theo cấu tạo
Biểu mô tầng (Stratified): Có hơn một lớp tế bào
Dựa vào số lượng lớp tế bào
Biểu mô đơn (Simple): một lớp tế bào
22/02/2016 11:56 CH 14 Nguyễn Hữu Trí
Phân loại biểu mô theo cấu tạo
Biểu mô giả tầng (Pseudostratified)
Hai loại biểu mô khác
Biểu mô biến dạng (Transitional)
22/02/2016 11:56 CH 15 Nguyễn Hữu Trí
Chức năng của biểu mô
1 Bảo vệ: Biểu mô có chức năng bảo vệ, chống các tác
nhân vật lý, hóa học và chống nhiễm khuẩn.
2 Hấp thụ: Biểu mô phủ lót mặt trong ruột và các ống
thận có khả năng hấp thụ.
3 Chế tiết: Biểu mô của các tuyến nội tiết và ngoại tiết có
khả năng chế tiết một số chất giúp cho quá trình trao
đổi chất – tăng trưởng, sinh sản.
4 Ở một số nơi, biểu mô được biệt hóa cao độ để thu nhận
các kích thích (các tế bào biểu mô cảm giác của chồi vị
giác trên mặt lưỡi; tế bào thính giác của cơ quan Corti ở
tai trong)
22/02/2016 11:56 CH 16 Nguyễn Hữu Trí
Phân loại biểu mô theo chức năng
• Dựa vào chức năng biểu mô được chia thành hai loại là biểu mô phủ và biểu mô tuyến
• Biểu mô phủ: là những tế bào phủ mặt ngoài hay lót mặt trong của cơ quan rỗng, lót mặt thành, mặt tạng của cơ thể.
• Biểu mô tuyến là những nhóm tế bào được chuyển hóa cao để thích nghi với chức năng chế tiết và bài xuất.
22/02/2016 11:56 CH 17 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô dẹt đơn
(Simple Squamous Epithelium)
Thành của phế nang được tạo bởi biểu mô dẹt đơn (x400)
Phế nang Nhân tế bào
Chỉ gồm một lớp tế bào dẹt ( như gạch men hoa lát nhà)
Biểu bì phủ trên da ếch, biểu mô tạo thành nang Bowman
Trang 422/02/2016 11:56 CH 19 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô vuông đơn
(Simple Cuboidal Epithelium)
Tế bào biểu
mô khối đơn
Màng nền
Mô liên kết Biểu mô khối đơn ở trong ống thận (x 400)
• Một lớp tế bào hình khối, các cạnh có kích thước
đồng đều, nhân hình cầu nằm ở trung tâm tế bào.
• Biểu mô tạo thành ống góp của thận
• Các tuyến nội tiết như tuyến giáp trạng (thyroid)
là tuyến nội tiết dạng nang được tạo thành bởi tế bào biểu mô đơn khối và chế tiết ra hormon.
2 Hấp thu
• Trong thận, ống góp của thận được tạo thành từ biểu mô khối đơn và tái hấp thu nước và các chất dinh dưỡng khác từ dịch lọc.
22/02/2016 11:56 CH 21 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô trụ đơn
(Simple Columnar Epithelium)
Tế bào biểu mô trụ đơn
Màng nền
Biểu mô trụ đơn ở trong niêm mạc dạ dày (x 1300)
• Gồm một lớp tế bào hình trụ có nhân hình bầu dục và
nằm hướng về phía màng đáy.
• Tế bào dạng chén thường được tìm thấy trong lớp này
Biểu mô trụ giả tầng
(Pseudostratified Columnar Epithelium)
LôngDịch nhầy của tế bào dạng chén
Lớp biểu mô giả trụ tầng
Màng nền
Mô liên kết
Biểu mô trụ giả tầng lót trong khí quản ở người (x 400)
• Gồm một lớp tế bào khác nhau về chiều cao Nhân của tế
bào nằm ở những hàng khác nhau
• Mọi tế bào đều có mặt đáy bám vào một màng nền chung.
Có thể có hoặc không có lông.
22/02/2016 11:56 CH 24 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô trụ giả tầng có lông
Pseudostratified Columnar Ciliated Epithelium (PCCE)
• Chức năng
1 Bảo vệ
• Ví dụ: biểu mô lót mặt trong khí quản, có lông
để quét các bụi bẩn rơi vào trong đường hô hấp.
2 Chế tiết
• Ví dụ: Có thể chứa các tế bào hình chén tiết ra chất nhầy.
Trang 5Mô liên kết
Biểu mô dẹt tầng lót trong thực quản (x 425)
• Chứa nhiều lớp tế bào chồng lên nhau
• Lớp trên cùng là tế bào dẹt
• Các lớp dưới có thể có nhiều hình dạng khác nhau
22/02/2016 11:56 CH 26 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô dẹt tầng (Stratified Squamous Epithelium)
22/02/2016 11:56 CH 27 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô dẹt tầng không hóa sừng
• Chức năng
Bảo vệ cơ thể chống lại sự trầy xước và xâm
nhập của tác nhân gây bệnh
Vùng biểu mô không hóa sừng thường nằm ở
• Chỉ tìm thấy ở lớp biểu bì của da
• Keratin là một protein tăng cường cho tế bào khỏi bị trầy xước
• Các lớp vảy sừng ở trên bị bong ra
Biểu mô tầng biến dạng ở bàng quang khi không có nước tiểu (x 500)
Biểu mô tầng biến dạng
Gồm nhiều lớp tế bào có kích thước khác nhau Các tế
bào ở ngọn có dạng vòm khi không bị căng ra Các tế
bào ở ngọn có dạng dẹt khi bị căng ra.
22/02/2016 11:56 CH 30 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô biến dạng (Transitional Epithelium)
Bàng quang chứa đầy nước tiểu Bàng quang trống
Chức năng: cho phép bàng quang phồng ra và chùn lại khi bị căng ra
Chỉ tìm thấy trong hệ bài tiết
Trang 622/02/2016 11:56 CH 31 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô vuông tầng
(Stratified Cuboidal Epithelium)
• Có hai hay nhiều lớp tế bào hình khối xếp chồng
• Tìm thấy trong hầu, niệu đạo ở nam, lót mặt trong
một số tuyến, ống, như tuyến sữa, hậu môn.
22/02/2016 11:56 CH 34 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô tuyến
• Biểu mô tuyến: là những nhóm tế bào
được chuyên môn hoá cao độ để thích ứng với chức năng chế tiết và bài xuất.
Các tế bào tuyến này ăn sâu vào mô liên kết ở phía dưới để tạo thành tuyến Căn
cứ vào chức năng bài xuất các chất tiết người ta phân tuyến ra làm hai loại:
tuyến ngoại tiết và tuyến nội tiết.
22/02/2016 11:56 CH 35 Nguyễn Hữu Trí
Biểu mô tuyến
• Tuyến ngoại tiết là những tuyến mà chất chế tiết
của chúng được bài xuất ra ngoài hay vào khoang
của cơ thể thông với ngoài (như lòng ống tiêu hoá,
khoang tử cung) hoặc thông qua hệ thống ống
trung gian.
• Tuyến nội tiết: chất chế tiết ngấm trực tiếp vào
máu (không có ống dẫn) Xung quanh tế bào tuyến
thường có mao mạch dày đặc Các tuyến nội tiết
như tuyến yên, tuyến giáp trạng, tuyến trên thận,
tuyến tuỵ nội tiết, v.v…
II Mô liên kết
Trang 722/02/2016 11:56 CH 37 Nguyễn Hữu Trí
Mô liên kết
• Mô liên kết là loại mô trong đó tế bào sắp xếp
không sát nhau, xen kẽ giữa các tế bào là chất gian
bào Cấu tạo của mô liên kết rất phức tạp Có loại
ở trạng thái thể dịch như máu, có loại ở trạng thái
hình thể bất định như các loại sợi, có loại hình thể
ổn định như sụn, xương …
• Mỗi loại có đặc điểm là: có nhiều tế bào, chất gian
bào chiếm tỷ lệ đáng kể.
22/02/2016 11:56 CH 38 Nguyễn Hữu Trí
Mô liên kết (Connective Tissue)
Mô liên kết là mô tạo ra và giữ cho cơ thể có hình dạng nhất định, bao bọc các cơ quan để bảo vệ và trao đổi chất.
Mô liên kết phân bố hầu khắp cơ thể và luôn nằm phía trong biểu mô.
Dựa vào thành phần sợi và chất cơ bản vô định hình người ta chia làm 4 loại:
1 Mô liên kết thưa
2 Mô liên kết dạng lưới
3 Mô mỡ
4 Mô nhầy
5 Mô hạt
22/02/2016 11:56 CH 40 Nguyễn Hữu Trí
Các loại tế bào của mô liên kết mềm
1 Nguyên bào sợi:có vai trò quan trong trong việc tổng hợpcác loại sợi của mô liên kết, sản sinh ra một số proteintham gia hình thành chất cơ bản vô định hình
2 Đại thực bào: Thực bào các tác nhân xâm nhiễm và cácmảnh vụn tế bào
3 Tế bào tạo mỡ: Tế bào mỡ
4 Tế bào trung mô: Tế bào mầm
5 Tế bào bón:Kích thích phản ứng viêm địa phương: có chứahistamine và heparin
6 Tế bào lympho/tiểu thực bào: Bạch cầu tham gia vào quátrình miễn dịch
Chất căn bản dạng gel Có chứa cả 3 loại sợi
Mô liên kết thưa , một loại mô liên kết mềm của cơ thể (x 400)
22/02/2016 11:56 CH 42 Nguyễn Hữu Trí
Mô liên kết thưa Areolar Connective Tissue (Loose)
• Chức năng:
1 Bao bọc và đệm các cơ quan
2 Duy trì và vận chuyển các mô lỏng
Trang 822/02/2016 11:56 CH 43 Nguyễn Hữu Trí
Mô liên kết dạng lưới
Reticular Connective Tissue (Loose)
Tỳ
tạng
Bạch cầu Sợi lưới
Mô liên kết dạng lưới hình thành bộ xương trong của tỳ tạng (x 350)
• Loại mô này hiện diện ở tủy đỏ của xương, nhu mô của tỳ tạng,
vách xơ của gan, lỏi lông nhung của ruột non và tử cung
• Các sợi lưới phân nhánh mịn tạo thành mạng
2 Tủy đỏ của xương xốp
3 Nhu mô của tỳ tạng (lá lách)
22/02/2016 11:56 CH 45 Nguyễn Hữu Trí
Mô mỡ Adipose Tissue
Khối mỡ Sợi tạo keo Nhân tế bào Mạch máu
Có nguồn gốc từ mô liên kết thưa, các tế bào bón tích lũy đầy
lipid, làm tế bào căng lên
Mỡ cung cấp năng lượng cho cơ thể, điều hòa thân nhiệt
Mô mỡ dưới da (x450)
22/02/2016 11:56 CH 46 Nguyễn Hữu Trí
Mô mỡ Adipose Tissue (Loose)
• Chức năng:
1 Các tế bào sợi tổng hợp và tích lũy lipid ở trong làm cho tế bào phồng lên, nhân bị ép sang một bên
2 Khi bị đói ăn thì mỡ bị oxyhóa để tạo ra năng lượng
và nước, các tế bào mỡ sẽ xẹp đi và trở về dạng tế bào sợi (chuyển dạng tế bào)
22/02/2016 11:56 CH 47 Nguyễn Hữu Trí
Mô nhầy (Gelatinous connective tissue)
• Chất căn bản dạng keo lỏng, các sợi
Trang 922/02/2016 11:56 CH 49 Nguyễn Hữu Trí
Mô liên kết sợi
Fibers Connective Tissue
Chất gian bào chủ yếu là các loại sợi Tế bào
chủ yếu là nguyên bào sợi
Nối các mấu xương với đầu cơ.
Chịu tác dụng của các lực theo chiều dọc nên các sợi collagen
và các tế bào xếp định hướng song song với chiều tác dụng của lực Có ít chất cơ bản vô định hình dạng keo lỏng
22/02/2016 11:56 CH 51 Nguyễn Hữu Trí
Dây chằng (Ligaments)
Ràng buộc giữa hai đầu xương dài để tạo thành bao khớp
hoặc làm nhiệm vụ treo (dây chằng ở gáy bò).
Có cấu tạo giống như gân nhưng các sợi collagen ít căng.
Các dây chằng đàn hồi còn có thêm sợi elastic (dây thanh
âm ở thanh quản).
22/02/2016 11:56 CH 52 Nguyễn Hữu Trí
Là màng liên kết sợi, mỏng, nhiều lớp Các sợi collagen trong cùng một lớp thì xếp song song, còn hai lớp ở kế cận thì song song hoặc chéo nhau.
3 Cân (Aponeuroses)
22/02/2016 11:56 CH 53 Nguyễn Hữu Trí
Lớp bì của da (Dermis)
Sợi collagen xếp không định hướng
Phân bố dưới biểu bì của da, gồm nhiều bó sợi collagen
xếp không định hướng, chịu lực tác dụng theo nhiều
chiều khác nhau, làm cho da bền vũng.
Lớp bì của da
22/02/2016 11:56 CH 54 Nguyễn Hữu Trí
Mô liên kết cứng Chất gian bào chủ yếu là chất vô định hình cứng, hòa quyện với một số sợi liên kết còn gọi là chất khuôn, thành phần tế bào thưa thớt, gồm 6 loại:
Trang 1022/02/2016 11:56 CH 55 Nguyễn Hữu Trí
Mô sụn trong: Hyaline Cartilage
Mô sụn trong từ khí quản (x300)
Sụn
sườn
• Phân bố ở các đầu xương sườn, thành khí quản và hầu, bộ
xương của phôi, mặt khớp của các xương dài khi trưởng thành
• Các tế bào sụn thường có hình tròn hay hình trứng và nằm
trong nang sụn
• Chất căn bản thường là đồng nhất, có chứa các sợi collagen
Tế bào sụn trong ổ sụn Chất nền
22/02/2016 11:56 CH 56 Nguyễn Hữu Trí
Mô sụn đàn hồi: Elastic Cartilage
Mô sụn đàn hồi ở tai người (x 640)
Tế bào sụn trong ổ sụn Chất nền
Vị trí: có ở vòm mí mắt, vành tai và ống tai, sụn vách mũi, sụn trong lưỡi gà (ở hầu).
Các tế bào cũng nằm trong nan sụn Trong chất căn bản
vô định hình có chứa các sợi đàn hồi.
22/02/2016 11:56 CH 57 Nguyễn Hữu Trí
Mô sụn sợi: Fibrocartilage
Tế bào sụn trong ổ sụn Sợi collagen
Sụn sợi tạo nên các đĩa sụn gian đốt sống (x 200)
Vị trí: gồm các đĩa sụn gian đốt sống, chổ giao nhau
của hai xương mu, mấu các xương có gân bám vào.
Gồm các bó sợi collagen xếp sít nhau, xen kẽ có các
nang sụn chứa tế bào sụn.
22/02/2016 11:56 CH 58 Nguyễn Hữu Trí
Mô xương: BoneTissue
• Mô liên kết rất cứng để thích nghi với chức năng chống đỡ của cơ thể.
• Cấu tạo gồm tế bào xương và chất căn bản của xương.
• Xương là nơi dự trữ khoáng quan trọng – hỗ trợ quá trình tạo huyết
• Có hai loại xương là:
Các dải xương xếp xen kẽ với các hốc chứa đầy tủy xương,
đó là nơi tạo xương dài ở tuổi đang lớn.
Xương do tủy tạo cốt sinh ra, gồm những hốc tủy lớn,
khúc khuỷu, thông với nhau và ngăn cách nhau bằng
những vách ngăn không đầy đủ do một số ít lá xương
tạo nên gọi là phiến xương.
Trang 1122/02/2016 11:56 CH 61 Nguyễn Hữu Trí
Xương đặc: Compact Bone
Cấu tạo của xương đặc (x 70)
Phiến xương
Ổ xương Ống Havers
• Xương do tủy tạo cốt sinh ra, tạo bởi những khối xương
hình trụ gọi là ống Havers (Haversian systems hoặc
osteons ) Vị trí: là thành phần cứng của các xương dài,
có cấu tạo dày đặc không có xoang, hốc như ở xương
xốp.
22/02/2016 11:56 CH 62 Nguyễn Hữu Trí
Các hệ thống xương ống có mạch máu đi vào
và đi ra qua ống Volkman, làm nhiệm vụ trao đổi chất giữa tủy xương và bên ngoài.
thành, chứa 70% chất khoáng
22/02/2016 11:56 CH 65 Nguyễn Hữu Trí
Mô máu: Blood Tissue
Hồng cầu Bạch cầu Huyết tương
• Mô máu: gồm các tế bào máu và chất căn
bản vô định hình ở dạng lỏng, đó chính là
huyết tương của máu và bạch huyết.
• Huyết tương = huyết thanh + tơ huyết
22/02/2016 11:56 CH 66 Nguyễn Hữu Trí
Các loại bạch cầu
Trang 1222/02/2016 11:56 CH 69 Nguyễn Hữu Trí
Cơ vân: Skeletal Muscle
Nhân Sợi cơ
Cơ vân (x 300)
Gắn liền với bộ xương (trừ cơ thành bụng và cơ hoành), co mạnh
và theo ý muốn
Sợi cơ có dạng hình ống, là thể hợp bào Mỗi hợp bào có một
màng chung bao bọc, bên trong màng có nhân hình gậy nằm sát
màng Chiều dài của hợp bào từ 1-40 mm, rộng từ 10-40 mm Trên
mỗi sợi cơ có một tấm thần kinh –cơ điều khiển sự co giãn của cơ
theo ý muốn
22/02/2016 11:56 CH 70 Nguyễn Hữu Trí
Cơ trơn: Smooth Muscle
Tế bào cơ trơn Nhân
22/02/2016 11:56 CH 71 Nguyễn Hữu Trí
Cơ tim: Cardiac Muscle
Những đĩa xen vào giữa Nhân
• Chỉ có ở tim, co nhịp nhàng, tự động suốt cuộc sống của cá
thể.
• Được cấu tạo từ những tế bào riêng biệt, tế bào thường có
nhánh để tạo cầu nối giữa chúng với nhau.
• Nhân nằm giữa tế bào
22/02/2016 11:56 CH 72 Nguyễn Hữu Trí
Mô thần kinh: Nervous Tissue
Trang 1322/02/2016 11:56 CH 73 Nguyễn Hữu Trí
Mô thần kinh: Nervous Tissue
• Có nguồn gốc từ lá phôi ngoài Các tế bào thần
kinh đệm là các tế bào ngoại lai, chúng là dẫn
xuất của tế bào trung mô (từ lá phôi giữa) xâm
nhập vào mô thần kinh trong quá trình phát
triển.
• Các tế bào thần kinh có tên gọi là neuron
(Waldeyer – 1891) Các neuron là tế bào có
Mô thần kinh: Nervous Tissue
• Ở hệ thần kinh trung ương dựa vào màu
sắc và cấu tạo tự nhiên người ta chia làm hai loại chất là chất xám và chất trắng.
• Ở neuron có sự phân cực chức năng: sợi
nhánh là cực thu tín hiệu, sợi trục là cực phát tín hiệu.
22/02/2016 11:56 CH 75 Nguyễn Hữu Trí
Cấu trúc của neuron
22/02/2016 11:56 CH 76 Nguyễn Hữu Trí
Cấu trúc của neuron
• Mặc dù đa dạng, hầu như tất cả neuron đều có 4 cấu trúc cơ
bản là sợi nhánh, thân tế bào, sợi trục, và đầu tận cùng synap.
• Sợi nhánh: tương đối ngắn, phân nhánh nhiều, thường là
phần kéo dài của bề mặt tế bào chúng tập hợp lại một diện tích rất lớn để nhận thông tin.
• Thân tế bào: chứa nhân và các bào quan thực hiện nhiệm
vụ tổng hợp protein và nhiều hoạt động trao đổi chất.
• Sợi trục: là dây cáp thần kinh truyền các tín hiệu dưới dạng
điện thế hoạt động (xung thần kinh) từ một đểm tới các điểm khác trong hệ thần kinh Dây thần kinh thực tế là một
bó nhiều sợi trục, các sợi có thể chaỵ song song hoặc quấn lấy nhau.
• Đầu tận cùng synap: ở đầu mút của sợi trục Đầu tận cùng
synap có các túi nhỏ chứa chất truyền thần kinh hóa học
22/02/2016 11:56 CH 77 Nguyễn Hữu Trí
Myelin
xerebrozit và ít cholesterol Myelin là chất tạo thành
những sợi thần kinh có myelin.
phần màng của chúng kéo dài quấn quanh sợi trục
là bao myelin Các tế bào Schwann không phủ kín
liên tục màng axon mà từng tế bào Schwann bao một
đoạn của axon, khoảng cách giữa các tế bào
Schwann đó tạo thành một eo thắt gọi là eo Ranvier.
22/02/2016 11:56 CH 78 Nguyễn Hữu Trí
Eo thắt Ranvier
một eo thắt gọi là eo Ranvier ở đó không có bao myelin
quan đến hiện tượng lan truyền nhảy bậc.
Trang 1422/02/2016 11:56 CH 79 Nguyễn Hữu Trí
Thân neuron
và bào tương (không kể các nhánh bào tương).
cũng có khả năng tiếp nhận xung.
mạnh của các neuron.
thành các khoang dài nằm song song với nhau Khi nhuộm
lưới nội bào hạt và các ribosom tự do có thể nhìn thấy được
gọi là thể Nissl Bộ Golgi chỉ có ở thân neuron, bao gồm rất
nhiều khoang dài sắp xếp song song, có xuất nguồn từ lưới
nội bào không hạt Các ti thể có rất nhiều ở gò sợi trục và
rải rác trong bào tương của thân neuron.
22/02/2016 11:56 CH 80 Nguyễn Hữu Trí
Sợi nhánh
nhiều nhánh nhỏ hơn giống cành cây Sợi nhánh có rất nhiều synap, nơi tiếp nhận và xử lý tín hiệu của neuron Hầu hết các neuron đều có nhiều sợi nhánh giúp gia tăng diện tích tiếp nhận thông tin của neuron Cấu trúc cây tận cùng (tương đương rễ tận cùng ở sợi trục) cho phép một neuron tiếp nhận và liên hệ với rất nhiều đầu tận cùng của sợi trục của neuron khác.
gai sợi nhánh (dendrite pine) (tương đương cúc tận cùng ở sợi trục)
22/02/2016 11:56 CH 81 Nguyễn Hữu Trí
Sợi trục
có sợi trục ngắn, đa số neuron có sợi trục dài Tất cả
sợi trục đều có đoạn gốc xuất phát từ thân neuron, có
hình tháp, gọi là gò sợi trục (axon hillock) Màng bào
tương sợi trục bao quanh bào tương sợi trục
(axoplasm).
thường không chia nhiều nhánh Tất cả nhánh của sợi
trục được gọi là nhánh bên (collateral branch) Sợi
trục không có lưới nội chất hạt nên phải phụ thuộc vào
thân neuron để tồn tại.
thân tế bào, tế bào này có một đoạn chung giữa sợi trục và sợi nhánh nên ta có cảm giác là một cực Là neuron cảm giác
• Một nhánh bào tương (sợi nhánh) cho đầu tận cùng đi đến thần kinh ngoại biên Một nhánh (sợi trục) đi vào thần kinh trung ương.
các dây thần kinh tủy) ; loại neuron này cũng có ở hầu hết các hạch não.
Trang 15kinh mọc ra từ thân tế bào, một của sợi trục và
nhánh còn lại là của sợi nhánh Không được
myelin hóa, đóng vai trò quan trọng ở các giác
quan.
đình, võng mạc thị giác và niêm mạc khứu giác.
22/02/2016 11:56 CH 86 Nguyễn Hữu Trí
Dendrites
Thân tế bào
Axon
Neuron đa cực (Multipolar Neuron)
kinh mọc ra từ thân tế bào, trong đó chỉ có một sợi trục, còn các nhánh bào tương khác là sợi nhánh (dendrite).
22/02/2016 11:56 CH 87 Nguyễn Hữu Trí
Phân loại theo chức năng
• Các sai khác về vị trí và tỉ lệ các sợi nhánh
và sợi trục giúp ta phân biệt được các loại
neuron Dựa vào chức năng người ta chia
22/02/2016 11:56 CH 89 Nguyễn Hữu Trí
Neuron vận động
Motor (Efferent) Neuron
thần kinh trung ương (CNS) đến cơ gây co cơ và tới
tuyến làm tuyến tiết ra Điều khiển hoạt động của
các cơ quan đích
lệnh ở mức cao hơn từ não bộ.
22/02/2016 11:56 CH 90 Nguyễn Hữu Trí
Neuron cảm giác Sensory (Afferent) Neurons
kinh trung ương (CNS) được gọi là neuron hướng tâm.
biệt như ánh sáng, áp lực, nhiệt độ, hoặc một loại kích thích hóa học do các sợi nhánh nhận được làm biến đổi thành hoạt động điện, rồi di chuyển theo sợi trục dưới dạng xung thần kinh.
sợi trục và chuyển thông tin tới các neuron cảm giác thật sự, các neuron nà mang thông tin đến các neuron trung gian hoặc đôi khi là neuron vận động.
Trang 1622/02/2016 11:56 CH 91 Nguyễn Hữu Trí
Neuron trung gian
Association or Interneuron
neuron trung gian khác, xử lý thông tin và
kinh của người là các neuron trung gian
22/02/2016 11:56 CH 92 Nguyễn Hữu Trí
Các tế bào thần kinh đệm
Glial Cell
trong hệ thần kinh trung ương (CNS), bao quanh các thân neuron, sợi trục và sợi nhánh có nhiệm vụ nâng
đỡ, dinh dưỡng và bảo vệ các neuron.
lượng gấp 10 lần neuron
tích lũy và xử lý thông tin (trí nhớ)
(Macroglia) và các tế bào đệm nhỏ (Microglia)
xung quanh các neuron bằng hệ
tương của mình bao
quanh lấy sợi trục, tạo
nên bao myelin.
22/02/2016 11:56 CH 96 Nguyễn Hữu TríOligodendrocyte
• Nhỏ hơn astrocyte
Trang 1722/02/2016 11:56 CH 97 Nguyễn Hữu Trí
Các tế bào đệm nhỏ (Microglia)
một loại đại thực bào ở mô thần kinh,
trực thuộc hệ thực bào đơn nhân, có
tiền thân là mono bào của tủy xương.
sinh vật và các mảnh vỡ của mô.
sự điều khiển của CNS, liên quan đến
hoạt động viêm và sữa chữa hệ thần
kinh ở người trưởng thành.
22/02/2016 11:56 CH 98 Nguyễn Hữu Trí
Các tế bào đệm nhỏ (Microglia)
• Có nguồn gốc từ lá phôi giữa.
• Các tế bào có hình trứng, các sợi nhánh rất mảnh và phức tạp Nhỏ nhất, có khả năng đại thực bào, số lượng tăng khi có tổn thương và viêm
• Hình thành nên bao myelin bao quanh sợi trục (axon) trong PNS
• Có chức năng giống tế bào ít nhánh là tạo bao myelin song chỉ có ởthần kinh ngoại biên Một tế bào Schwann tạo bao myelin cho mộtđoạn của sợi trục, khác với tế bào ít nhánh có vài nhánh bao lấynhiều hơn một sợi trục
Trang 1821/02/2016 3:24:33 CH 1 Nguyễn Hữu Trí
Chương 2 Cấu trúc và chức năng các
Đại phân tử Sinh học
Đại phân tử (Polymer)
Monomer: Mono = một; mer = đơn vị
- Dạng đơn phân chứa 4 – 7 C là phổ biến nhất trong tế bào
- Đơn phân thường có sườn cấu trúc chung, khác nhau ở các nhóm thế và vị trí không gian của nhóm OH- trong mạch carbon
21/02/2016 3:24:33 CH 5 Nguyễn Hữu Trí
- Liên kết giữa các đơn phân là liên kết glycoside
- Các polysaccharide khác nhau do khác hướng liên kết glycoside (,
), khác đơn phân, khác tổ hợp các loại đơn phân
- Các polysaccharide quan trọng cellulose, glycogen, tinh bột, chitin.
Trang 19CH 2 OHOO OH O
CH 2 OH OH
OH OH O O
CH 2 OH O
O O
CH 2 OH
O OH O O
CH 2 OH OH
CH 2 OH OH O
OH CH 2 OH O O
OH CH 2 OH
Glucose monomer
O O
O
O
O
O
Liên kết giữa hai phân tử
cellulose song song là cầu nối
hydrogen giữa nguyên tử
carbon 3 và 6.
Khoảng 80
cellulose liên kết để hình thành vi sợi, cấu trúc chính
Một phân tử cellulose là một polymer -glucose khơng phân nhánh.
OH OH O O OH
Phân tử CellulosePolysaccharide
21/02/2016 3:24:33 CH 8 Nguyễn Hữu Trí
Chitin, một polysaccharide quan trọng khác
– Được tìm thấy ở bộ xương ngồi của động vật chân đốt
– Cĩ thể được sử dụng như chỉ khâu trong phẫu thuật
O
CH2O OH H
H NH C
CH 3
O H H OH
Polysaccharide
Chức năng của Polysaccharide
Polysaccharide cĩ 2 chức năng chính:
1 Dự trữ năng lượng: tinh bột là chất dự trữ năng
lượng chính ở thực vật trong khi ở động vật là
glycogen
2 Cấu trúc: cellulose, thành phần chính của vách tế
bào thực vật, là polymer dồi dào nhất trên trái
đất Chitin, là polymer dồi dào thứ hai trên trái
đất, là thành phần cấu tạo nên lớp vỏ ngồi của
động vật chân đốt, giáp xác, nhện, cũng như là
vách tế bào của một số loại nấm
21/02/2016 3:24:33 CH 9 Nguyễn Hữu Trí 21/02/2016 3:24:33 CH 10 Nguyễn Hữu Trí
Thành phần quan trọng của màng Lipid đơn giản: triglyceride Lipid phức tạp: có chứa P, N, S, các nhóm đường, ethanol amine, serine, choline Phospholipid quan trọng trong cấu trúc màng.
(a) Structural formula (b) Space-filling model
Acid béo
(c) Phospholipid symbol
Hydrophilic head Hydrophobic tails
Trang 2021/02/2016 3:24:33 CH 13 Nguyễn Hữu Trí
- Cấu tạo bởi chuỗi các amino acid nối với nhau bằng liên kết peptide
- Hai mươi amino acid khác nhau về tính chất hóa học của các nhánh
bên trong phân tử
- Đặc tính rất đa dạng của các protein do trình tự amino acid
H 3 N +
CH 3 CH 3
CH 2
CH C H
–
CH 2
NH
H C O
Khơng phân cực
Glycine (Gly) Alanine (Ala) Valine (Val) Leucine (Leu) Isoleucine (Ile)
Methionine (Met) Phenylalanine (Phe)
H O
–
O SH
O –
Serine (Ser) Threonine (Thr) Cysteine
(Cys) Tyrosine (Tyr) Asparagine (Asn) Glutamine (Gln)
Aspartic acid
(Asp)
Glutamic acid (Glu)
Lysine (Lys) Arginine (Arg) Histidine (His)
Amino acid
21/02/2016 3:24:33 CH 16 Nguyễn Hữu Trí
Protein
- Phân tử protein cĩ bốn cấp độ cấu trúc:
+ Cấu trúc bậc một là trình tự các amino acid + Cấu trúc bậc hai do sự hình thành các vịng xoắn hoặc các phiến bên trong sợi polypeptide do liên kết hydrogen
+ Cấu trúc bậc ba là cấu trúc uốn khúc nhiều hơn do các liên kết khơng cộng hĩa trị hoặc cộng hĩa trị (liên kết –SH)
+ Cấu trúc bậc bốn là sự kết hợp của nhiều phân tử polypeptide
|
S | S
|
| S
| S
Chức năng của Protein
1 Cấu trúc: Bao gồm keratin (protein trong tĩc và mĩng) và
collagen (protein trong mơ liên kết) Duy trì các cấu trúc cơ quan
2 Xúc tác: Các enzyme xúc tác các phản ứng hố học chuyên biệt
với tốc độ nhanh gấp nhiều lần bình thường
3 Bảo vệ: Các kháng thể (antibody) cĩ khả năng phát hiện và loại
bỏ các yếu tố ngoại lai xâm nhập, báo động hệ miễn nhiểm
4 Vận chuyển: các protein màng vận chuyển các chất xuyên màng,
protein máu như hemoglobin, vận chuyển oxygen, sắt, và các
chất khác
5 Co bĩp: các sợi actin và myosin tìm thấy trong cơ vân
6 Tính hiệu: là các hormone như insulin điều hịa lượng đường
trong máu
21/02/2016 3:24:33 CH 18 Nguyễn Hữu Trí
–
Amino acid subunits
+ H 3 N Amino end
Gly lle Ser ProPheHisGluHisAla Thr Asn Ser GlyPro Arg lle Ala Leu Ser Thr Val AsnPro
Thr Ala GluLle Asp
Cấu trúc bậc 1
Trang 21O H
C N H R C
C H
R
C
C O H R
H C O H C O H R
H C O H C O
N R
H C O H C
Cấu trúc bậc 2
21/02/2016 3:24:33 CH 20 Nguyễn Hữu Trí
Cấu trúc bậc 3
CH2 CHO O C HO
CH2
CH2NH3- O C CH2O
CH2S
CH2CH
Polypeptide backbone
Liên kết hydrogen
Liên kết Ion
CH 2
Cầu disulfide
Liên kết yếu:
Liên kết hydrogen giữa 2 cực của chuỗi
Liên kết ionic giữa 2 chuỗi tích điện Liên kết kỵ nước và trương tác van der Waals Liên kết mạnh:
Cầu nối disulfide hình thành từ liên kết cộng hĩa trị.
21/02/2016 3:24:33 CH 21 Nguyễn Hữu Trí
Cấu trúc bậc 4
Kết quả của sự tương tác bởi 2 hay nhiều hơn các chuỗi polypeptide
21/02/2016 3:24:33 CH Nguyễn Hữu Trí 22
- DNA và RNA
- Được tạo thành từ các đơn phân nucleotide.
- Một phân tử nucleotide gồm đường, phosphate và base nitric
- DNA và RNA khác nhau ở thành phần đường trong nucleotideNucleic acid
Nitrogenous base Nucleoside
O O
O
O P CH25’C
3’C Phosphate group Pentose sugar
Nucleotide
O
21/02/2016 3:24:33 CH Nguyễn Hữu Trí 23
- Liên kết cộng hóa trị giữa các
nhóm đường và phosphate của hai
nucleotide kề nhau tạo thành
khung đường phosphate
- Trình tự các base (A, T, G, C, U)
trong bộ khung quyết định đặc
trưng của phân tử nucleic acid
- DNA có cấu trúc mạch đôi gắn với
nhau bằng liên kết hydrogen giữa
A - T và G - C Hai mạch có trình
tự bổ sung cho nhau.
- RNA chỉ có mạch đơn
DNA luơn luơn được tổng hợp theo chiều 5’ P - 3’ OH trong quá trình sao chép
5’ ATTTAGGCC 3’
3’ TAAATCCGG 5’
Trang 22Chức năng của các Nucleotide
Monomer cho các Nucleic Acid
Vận chuyển năng lượng hĩa học từ một phân tử đến
phân tử khác (ví dụ ATP).
21/02/2016 3:24:33 CHNhiễm Sắc Thể: Nơi chứa phân tử DNANguyễn Hữu Trí 26
21/02/2016 3:24:33 CH 27 Nguyễn Hữu Trí
Tính chọn lọc đồng phân quang học
trong hệ thống sống
- Đồng phân quang học (đồng phân lập thể, stereoisomer): hiện diện ở
phân tử có nguyên tử C chứa bốn nhóm thế khác nhau; là ảnh qua
gương của nhau
- Đồng phân D của đường, đồng phân L của amino acid chiếm ưu thế
trong hệ thống sống
21/02/2016 3:24:33 CH 28 Nguyễn Hữu Trí
Các liên kết hóa học trong hệ thống sinh học
Liên kết cộng hĩa trị Liên kết hydrogen Tương tác kỵ nước Lực Van der Waals
21/02/2016 3:24:33 CH 29 Nguyễn Hữu Trí
Hydrogen atoms (2 H)
Hydrogen molecule (H 2 )
Ammonia (NH3)
Trang 2321/02/2016 3:24:33 CH 31 Nguyễn Hữu Trí
Liên kết Van der Waals
Xảy ra khi các phân tử gần kề nhau do tương tác giữa
Trang 24DNA là vật liệu di truyền
Bằng chứng 1: Thí nghiệm chứng minh có sự biến nạp ở vi khuẩn, 1928.
Bằng chứng 2: Thí nghiệm chứng minh DNA là nhân tố biến nạp, 1944.
Bằng chứng 3: Thí nghiệm chứng minh vật liệu di truyền của phage T 2 là DNA, 1952.
và tế bào R sống
Chuột bị chết
Tế bào S sống được tìm thấy trong mẫu máu
Chuột vẫn sống Chuột vẫn sống Chuột bị chết
KẾT QUẢ
21/02/2016 3:25:51 CH 4 Nguyễn Hữu Trí
Năm 1944 nhóm Avery, McCarty, McLeod xác định rõ nguyên nhân gây biến nạp là gì?
Oswald T Avery
Avery kết luận rằng DNA là vật liệu di truyền
→ DNA là nhân tố biến nạp
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
5
1952 – Alfred Hershey và Martha Chase kết luận vật
liệu di truyền của phage T 2 là DNA
Hershey và Chase khẳng định rằng DNA là vật liệu di truyền
Trang 2521/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
7
DNA là vật liệu di truyền
Vật chất di truyền trong cơ thể sinh vật có nhiệm vụ truyền lại
tính trạng từ đời trước xong đời sau, trên 3 nguyên tắc:
Vật chất này phải có tính bền vững về thông tin đối với cấu
trúc, chức năng, sự phát triển và sự sinh sản của tế bào.
Có khả năng tự tái bản một cách chính xác sao cho tế bào
con có thông tin di truyền giống như tế bào mẹ.
Có khả năng thay đổi , giúp sinh vật biến dị, thích ứng, và
Đặc điểm của cấu trúc xoắn kép DNA
Phân tử DNA có hai chuỗi dây polynucleotide
quấn nhau theo chiều tay phải Hai dây này đối
tương ứng, theo qui ước đầu 5’ là gốc, đầu 3’ là
được hình thành bởi đường và photphase với
những base đính hai bên trong dây.
- Chuỗi xoắn kép cho phép các base purine và
nhau ở bên trong phân tử DNA, hạn chế sự tiếp xúc
xoắn.
- Các nguyên tử đường và các nhóm phosphate
tính ổn định cho phân tử
21/02/2016 3:25:51 CH 10 Nguyễn Hữu Trí
Đặc điểm của cấu trúc xoắn kép DNA
• Những base này ở trên hai dây đối xứng nhau được nối liền bởi cầu nối hydrogen: A-T và G-C Cầu nối hydrogen rất dễ bị tách ra (ví dụ như nhiệt độ cao) để tạo thành hai dây đơn Cặp base tương ứng A-T
và C-G được gọi bằng thuật ngữ chuyên môn là “complement base pair” Nối C-G (3 cầu nối) bền hơn nối A-T (2 cầu nối)
• Các cặp base cách nhau 0,34 nm trên dây xoắn DNA Mỗi một góc quay hoàn toàn (360 o ) của dây xoắn (helix) có độ dài 3,4 nm Do đó, mỗi đoạn xoắn như vậy có tất cả 10 cặp base Đường kính của một góc quay là 2nm.
• Kết quả của cấu trúc dây xoắn kép tạo ra những rãnh chính (major groove) và những rãnh phụ (minor groove) Cả hai rãnh này có kích thước đủ rộng cho phép những phân tử protein tiếp xúc với những base.
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
11
Tính ổn định và biến động của DNA
Tính ổn định của DNA là kết quả của hai quá
trình: sao chép và sửa sai
Các biến đổi của DNA: đột biến, tái tổ hợp, các
Cơ chế sao chép bán bảo tồn
Các cơ chế sửa sai DNA
Trang 2621/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
13
Thí nghiệm của Meselson và Stahl
Sự sao chép của DNA có tính chất bán bảo tồn
Đồng vị nặng của Nitơ (không phải đồng vị phóng xạ) được dùng trong thí nghiệm này
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
14
Tổng quan về sự sao chép DNA
Chuỗi xoắn kép DNA bao gồm
2 mạch bắt cặp bổ sung
Mỗi mạch có thể làm nền để
tổng hợp nên mạch mới – Cách thức tái bản như vậy được gọi là mô hình bảo thủ một nửa (semiconservative).
– Một mạch được tổng hợp liên tục, một mạch được tổng hợp không được nối lại) được gọi là sao chép bán liên tục
– Cần mồi DNA primer
21/02/2016 3:25:51 CH 15 Nguyễn Hữu Trí
Sự sao chép DNA
Một mạch được sao chép liên tục hướng vào
ngã ba sao chép (replicating fork).
Một mạch được sao chép không liên tục tạo ra
các đoạn 1-2 kb Okazaki theo hướng ngược
lại (hướng ra khỏi ngã ba sao chép).
Điều này đảm bảo cả hai mạch được sao chép
– Theo hai hướng – hai chĩa ba di chuyển theo haihướng ngược nhau từ origin
• Hầu hết sự sao chép ở vi khuẩn và ở tế bào eukaryote là theo hai hướng
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
17
Cấu trúc sao chép có dạng theta “q”
• DNA bắt đầu sao chép với sự tạo thành
(template) được tách ra và DNA con đã
Sự sao chép DNA ở prokaryote và eukaryote
Origin (ORI) là điểm cố định nơi bắt đầu của quá trình sao chép.
Replicon là một đơn vị sao chép
Trang 27Sự sao chép được tiến hành đồng thời tại nhiều điểm trên phân
tử DNA của eukaryote
Sự sao chép DNA ở vi khuẩn: mỗi nhiễm sắc thể là một replicon
Sự sao chép DNA ở prokaryote và eukaryote
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
20
E coli DNA Polymerases
• Có ba loại 3 DNA polymerase ở E coli:
– pol I – pol II – pol III
• E coli DNA polymerase I xác định đầu tiên Nó được
khám phá năm 1958 bởi Arthur Kornberg.
21/02/2016 3:25:51 CH 21 Nguyễn Hữu Trí
DNA Polymerase I
• DNA polymerase I (pol I) là một enzyme
linh hoạt với 3 hoạt tính:
Phần Klenow (Klenow Fragment)
Có 2 chức năng: Polymerase và hoạt tính 3’5’
exonuclease giúp nó có khả năng đọc ngược (proofreading)
– Nếu pol I thêm nt sai, sự bắt cặp giữa các base không đúng – Pol I dừng lại, exonuclease loại bỏ nt không bắt cặp – Cho phép quá trình sao chép tiếp tục
– Làm tăng tính trung thực của quá trình sao chép
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
23
5’3’ exonuclease
• Hoạt tính này cho phép
pol I cắt tại một đầu
của chuỗi DNA đang
Pol I có vai trò chủ yếu trong sửa sai
Chỉ có pol III là cần đến cho quá trình sao chép DNA
Pol III là enzyme sao chép ở vi khuẩn
Trang 2821/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
25
Enzyme Pol III hoàn chỉnh
Pol III core được tạo thành bởi 3
tiểu đơn vị :
– Hoạt tính DNA polymerase nằm trên
tiểu đơn vị a
– Hoạt tính 3’5’exonuclease tìm thấy
trên tiểu đơn vị
– Vai trò của tiểu đơn vị q vẫn chưa rõ
– Hoạt tính DNA-dependent ATPase
nằm trên phức hợp g chứa 5 tiểu đơn
vị
Cuối cùng, tiểu đơn vị b thêm vào
tạo thành enzyme hoàn chỉnh
(holoenzyme).
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
26
Tính trung thực của quá trình sao chép
Sự trung thực trong sao chép cần thiết cho sự sống
Bộ máy sao chép DNA đã thiết lập một hệ thống sửa sai (proofreading system)
– Hệ thống này cần mồi– Chỉ nucleotide bắt cặp bổ sung làm mồi cho pol III hoànchỉnh
– Nếu một nucleotide sai thì quá trình sao chép ngừng lạicho đến khi hoạt tính 3’5’ exonuclease của enzyme pol III hoàn chỉnh loại bỏ nó
– Pol a đóng vai trò trong việc
khởi đầu trổng hợp DNA
– Kéo dài cả hai mạch được
thực hiện bởi pol d
– Helicase làm tách mạch dsDNA tại ngã ba sao chép được
mã hóa bởi gene E coli dnaB.
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
29
Single-Strand DNA-Binding Proteins
Ở prokaryote ssDNA-binding proteins gắn
chặt với ssDNA hơn với dsDNA
– Nhờ sự hoạt động của helicase giúp hình thành
ssDNA
– Giữ cho hai mạch không bắt cặp trở lại
Bằng cách bọc ngoài ssDNA, SSBs giữ cho
nó khỏi bị phân hủy
SSBs cần thiết cho quá trình sao chép DNA ở
Chuỗi DNA được tách được gọi là “unzipping”
oDNA không thật sự giống một dây kéo thẳng mà là mộtchuỗi xoắn đối song song
oKhi 2 mạch DNA được tách ra, mạch này quay vòng quanhmạch kia
Helicase có thể tự mình tách và giữ nếu hai mạch của DNA là thẳng và ngắn, ở DNA dạng vòng nảy sinh một vấn đề
oKhi DNA được tháo xoắn ở một vị trí thì sẽ làm xoắn hơn
ở vị trí khác
Trang 2921/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
31
Cơ chế hoạt động của Helicase
• Khi helicase hoạt động nó gắn với những
“initiator” và lôi chúng vào DNA đang tái bản.
• Helicase có nhiệm vụ mở xoắn và tách dây đôi
thành dây đơn bằng cách sử dụng năng lượng
từ quá trình phân giải ATP.
• Sự phân giải ATP làm thay đổi trạng thái của
helicase, tạo điều kiện để enzyme di chuyển
dọc theo dây DNA để mở xoắn.
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
32
Sự khởi đầu (Initiation)
Khởi đầu của quá trình sao chép DNA là quá trình tổng hợp primer
Primosome được dùng để chỉ tập hợp các protein cần thiết cho sự tổng hợp primer cho quá trình sao chép DNA.
Tổng hợp primer ở E coli đòi hỏi một primosome
Primosome hình thành tại ORI, trong trường hợp E coli với nhiễm
sắc thể vòng tròn, điểm gốc của sự sao chép gọi là oriC (245bp)
Vùng OriC bao gồm hai nhóm trình tự lặp lại với (N là base bất kỳ)
o 3 trình tự lặp lại liên tiếp gồm 13 cặp base GATCTNTTNTTTT
o 4 trình tự lặp lại phân tán với 9 cặp baseTTATNCANA
Khởi đầu sao chép ở E coli
Primosome hình thành tại oriC xảy ra như sau:
– DnaA gắn vào oriC tại vị trí được gọi là dnaA box và phối hợp
với HU protein tách một đoạn DNA kế cận về phía trái của
dnaA box
– DnaB gắn vào phức hợp mở và tạo thuận tiện cho primase gắn
vào để hoàn thành primosome
– Primosome vẫn gắn replisome (là hệ thống các enzyme của bộ
máy sao chép), lập lại việc tổng hợp primer cho các đoạn
Okazaki tổng hợp trên mạch chậm (lagging strand)
– DnaB có hoạt tính helicase giúp tháo xoắn DNA khi replisome
Trang 30Chúng sử dụng năng lượng từ quá trình phân giải ATP
Kéo dài (Elongation)
Khi một primer được tổng hợp quá trình tổng hợp DNA thực sự bắt đầu
Một cách kết hợp hài hòa trong quá trình tổng hợp mạch sau(lagging) và mạch trước (leading) giữ holoenzyme pol III bám chặt với dây nền.
Sao chép là một quá trình diễn ra rất nhanh.
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
41
Tốc độ sao chép
• In vitro enzyme pol III tổng hợp DNA với
tốc độ khoảng 730 nt/giây, in vivo tốc độ này
khoảng 1000 nt/giây
• Đây là enzyme có tốc độ tổng hợp cao cả
trong in vitro và in vivo.
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
42
Pol III Holoenzyme và quá trình sao chép
• Pol III core có khả năng polymerase rất yếu, sau khi tổng hợp khoảng 10 nt nó bị tách khỏi dây nền (template).
• Như vậy core enzyme thiếu một
yếu tố – Đó là tác nhân hiện diện trên holoenzyme cho phép nó vẫn liên kết chặt với template
– Tác nhân đó là một “kẹp trượt”, tiểu đơn vị b-của enzyme hoàn chỉnh (holoenzyme).
Trang 3121/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
43
Vai trò của tiểu đơn vị b
• Core được thêm tiểu đơn vị b có thể sao chép DNA tốc độ
cao khoảng 1,000 nt/giây
– Dimer được hình thành bởi tiểu đơn vị b có dạng vòng
(ring-shaped)
– Vòng này bao quanh DNA template
– Tương tác với tiểu đơn vị a của core để kết hợp toàn bộ polymerase
và template với nhau
• Holoenzyme giữ nó trên dây nền nhơ vào kẹp b.
• Yếu tố giữ cho quá trình sao chép ở Eukaryote là PCNA
hình thành một trimer, cũng có dạng vòng bao quanh DNA
và giữ DNA polymerase trên template
Proliferating cell nuclear antigen (PCNA)
• Tiểu đơn vị b cần sự trợ giúp của một phức
hợp g để gắn vào DNA template
– Phức hợp g này hoạt động xúc tác trong việc việc
– Năng lượng từ ATP thay đổi hình dạng của tiểu
đơn vị d giúp nó gắn với tiểu đơn vị b
– Việc gắn này cho phép mở “kẹp” và bao quanh
DNA
21/02/2016 3:25:51 CH 46 Nguyễn Hữu Trí
Kẹp b và Loader
Source: Adapted from Ellison, V and B
Stillman, Opening of the clamp: An intimate
view of an ATP-driven biological machine Cell
• Pol III holoenzyme là enzyme có 2 đầu, ở đây có 2
core polymerases gắn 2 tiểu đơn vị t với một phức hợp g
• Một core chịu trách nhiệm tổng hợp liên tục ở mạch
trước (leading strand)
• Một core khác thực hiện việc tổng hợp gián đoạn ở
mạch sau (lagging strand) – Phức g duy trì như một clamp loader để gắn kẹp b vào primer trên DNA template
– Sau khi được load, kẹp b không còn ái lực với g complex mà lại liên kết chặt với core polymerase
Trang 32• Khi đoạn này tổng hợp
xong, kẹp b mất ái lực với core
• Hình thành liên kết giữa
kẹp b với g complex với hoạt động tháo kẹp (unload clamp)
• Sau đó lại bắt đầu một chu
DNA polymerase I
RNA
ligase
Trang 33– Có chứa vị trí 22-bp terminator liên kết với
substance, TUS) – Replicating fork đi vào vùng kết thúc sao chép và dừng lại
– Tách rời hai mạch con dính vào nhau nếu không tế bào sẽ không phân chia
21/02/2016 3:25:51 CH 57 Nguyễn Hữu Trí
Kiểu sao chép vòng xoay
Sao chép vòng xoay (Rolling circle) là một kiểu sao chép
của DNA trong các DNA mạch vòng (circular template) mà
mạch khuôn được sao chép nhiều lần (copied many times).
• Phage l, chuỗi tách ra được sử dụng như là template cho sự sao chép gián đoạn, mạch lagging
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
59
Kiểu sao chép vòng xoay ở Phage l
• Khi vòng tròn xoay qua phải
– Mạch liên tục (leading strand) tiếp tục được kéo dài
– Mạch gián đoạn (lagging strand) kéo dài một cách gián đoạn
• Dùng mạch liên tục không xoay làm template
• RNA primer được dùng tổng hợp đoạn Okazaki
• Các dsDNA con mới được tổng hợp tạo thành nhiều bộ gen trước
khi DNA bị cắt.
21/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
60
TÍNH BIẾN ĐỘNG CỦA DNA
• ĐỘT BIẾN VÀ SỬA SAI
• GEN NHẢY
• TÁI TỔ HỢP
Trang 3421/02/2016 3:25:51 CH
Nguyễn Hữu Trí
61
• Đột biến là một tiến trình trong đó chuỗi trình tự của những
cặp base của phân tử DNA bị thay đổi
• Đột biến ở mức độ nhiễm sắc thể: là biến dị từ những điều
kiện bình thường làm thay đổi số lượng nhiễm sắc thể, hoặc
cấu trúc nhiễm sắc thể, gây ảnh hưởng đến giới tính, hoặc
nhiều tính trạng khác
• Đột biến ở mức độ phân tử là đột biến trong chuỗi trình tự
của gen ở mức độ từng cặp base, còn được gọi là đột biến
gen, hay đột biến điểm vì nó chỉ thay đổi ở một, hoặc một vài
cặp base
• Các loại hình đột biến điểm: đột biến chuyển vị, đột biến
chuyển đổi, đột biến sai nghĩa, đột biến vô nghĩa, đột biến
đồng nghĩa, đột biến chuyển dịch khung
CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐỘT BIẾN
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
62
ATGCCC G AAGTG TACGGGCTTCAC Các loại đột biến điểm
ATGCCC A AAGTG TACGGG T TTCAC
ATGCCC T AAGTG TACGGG A TTCAC
Đột biến chuyển vị (transition mutation)
purine purine pyrimidine pyrimidine
Đột biến chuyển đổi (transversion mutation)
Leu amino acid
CUA GUA AUA UCA UUC UUG UUU UCA
Leu Val Ile Ser Phe Leu Phe Ser
Đột biến và sự biểu hiện
• Đột biến là sự thay đổi trong vật liệu di truyền của tế bào
• Đột biến tự phát có thể xảy ra trong suốt quá trình sao chép của
DNA, sự tái tổ hợp, hoặc sữa chữa
• Đột biến do các tác nhân vật lý hay hóa học có thể là nguyên
nhân gây đột biến
• Đột biến điểm là sự thay đổi chỉ một cặp base của gene
• Đột biến điểm có thể gây ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng
• Đột biến đồng nghĩa (đột biến im lặng, silent mutation): sựthay đổi một cặp base của một gen nào đó làm thay đổi mộtcodon của mRNA, tạo ra một codon mới nhưng amino acidkhông thay đổi
• Đột biến vô nghĩa (đột biến kết thúc dịch mã, nonsense): làđột biến gen trong đó một cặp base thay đổi làm DNA tạonên một codon mRNA là codon stop (UAG, UAA, UGA)
Đột biến
Trang 3521/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
67
Sự thay đổi chỉ một base của chuỗi làm
khuôn dẫn tới việc tổng hợp một protein
không bình thường
Trong DNA, mạch khuôn bị đột biến chứa A trong khi chứa T.
mRNA đột biến chứa
U thay vì A trong một codon
hemoglobin đột biến chứa valine (Val) thay vì glutamic acid (Glu).
Mutant hemoglobin DNA Wild-type hemoglobin DNA
Các loại đột biến điểm
• Đột biến điểm xảy ra trong gene có thể
chia thành hai loại chính
Protein Met Lys Phe Gly Stop
Carboxyl end Amino end
3
A U G A A G U U U G G U A A Met Lys Phe Gly
Thay thế cặp base
Không ảnh hưởng đến trình tự amino acid
U thay vì C Stop
A U G A A G U U U A G U U A A Met Lys Phe Ser Stop
A U G U A G U U U G G C U A A Met Stop
Đột biến chuyển dịch khung
(frameshift mutation):nếu
một hoặc nhiều cặp base
được thêm vào hay mất đi
trong một gen, khung đọc
của mRNA có thể thay đổi
vùng dưới (dowstream) của
khung đọc, tạo ra những
amino acid không đúng
trong chuỗi polypeptide
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
72
Chèn base và mất base
– Việc thêm hoặc mất một cặp nucleotide trong gene in a gene
có thể gây ra đột biến lệch khung (frameshift mutation).
mRNA Protein
Wild type
A U G A A G U U U G C U A A 5
Met Lys Phe Gly Amino end Carboxyl end
Met Phe Gly
Stop
Missing
A A G
Mất U Thêm U
Đột biến lệch khung gay6sai nghĩa
Chèn hoặc mất 3 nucleotides không gây lệch khung nhung làm thêm hoặc mật một amino acid
3
Trang 36- Đột biến trong quá trình sao chép
- Đột biến do những thay đổi hóa học một
cách tự phát (đột biến do chuyển hóa)
C H H H
P
O
C C C
C H H H
C H 2
H
O O
P
O
C C C
C H H H
C H 2
H OH
H C H
2
H O O
O O
P
O O
H C H
2
H O O
H C H
2
H O H
C
A
Sự phản purin hóa (depurination)
Aflatoxin B 1
Đột biến điểm do chuyển hóa
Trang 37• Trong trạng thái hiếm, bắt cặp với G
• Gây ra đột biến AT thành GC
2-aminopurine:
Có thể bắt cặp với CGây ra đột biến AT thành GCĐột biến điểm do hóa chất
21/02/2016 3:25:52 CH 81 Nguyễn Hữu Trí
Iioyo Ơu
8
A·T
Replication in presence of BrU
A·BrU
Tautomeric shift
A·BrU* Replication
A·T + G·BrU* Replication
A·T + A·T + G·BrU*+ GC
21/02/2016 3:25:52 CH 82 Nguyễn Hữu Trí
Đột biến điểm do tia UV
Tia UV cung cấp năng lượng hình thành 2 liên kết cộng hóa trị mới giữa 2 T kế cận, gây ra
sự dimer hóa các thymine.
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
83
CÁC CƠ CHẾ SỬA SAI
1 CƠ CHẾ SỬA SAI TRONG QUÁ TRÌNH SAO
Trang 38CƠ CHẾ SỬA SAI NGAY
SAU KHI SAO CHÉP
Mạch bố mẹ được methyl
hóa Một thời gian ngắn
sau khi sao chép mạch
con mới được methyl
hóa Do đó ngay sau khi
sao chép mạch con không
được methyl hóa.
Đặc điểm này, khi hệ
thống sửa sai của tế bào
nhận biết được mạch nào
sai và sửa sai mạch đó.
21/02/2016 3:25:52 CH 88 Nguyễn Hữu Trí
CƠ CHẾ SỬA SAI NGOÀI QUÁ TRÌNH SAO CHÉP
ĐẢO NGƯỢC SAI HỎNG (DAMAGE REVERSAL) CẮT BỎ SAI HỎNG (BER,NER)
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
89
Hiện tượng quang hoạt hóa
ĐẢO NGƯỢC SAI HỎNG
CƠ CHẾ SỬA SAI NGOÀI QUÁ TRÌNH SAO CHÉP
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
90
Loại bỏ nhóm methyl
ĐẢO NGƯỢC SAI HỎNG
CƠ CHẾ SỬA SAI NGOÀI QUÁ TRÌNH SAO CHÉP
Trang 39ở 2 vị trí chuyên biệt:
-Nu thứ 7 kể từ vị trí sai hỏng theo hướng 5’
-Nu thứ 4 kể từ vị trí sai hỏng theo hướng 3’
CƠ CHẾ SỬA SAI NGOÀI QUÁ TRÌNH SAO CHÉP
tố chuyển vị (transposon).
Các nhân tố chuyển vị được tìm thấy ở prokaryote và eukaryote.
• Các trình tự gắn xen IS (Insertion Sequence)
được tìm thấy đầu tiên ở E coli do tác động ức
chế của chúng trong cơ chế kiểm soát sự biến
dưỡng đường galactose.
• Khi nhân tố IS2 xen vào bên trong gen tương
ứng, vi khuẩn mất khả năng lên men galactose.
Khi nhân tố này rời khỏi gen, khả năng lên men
galactose được tái lập.
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
96
Cấu trúc và cơ chế chuyển vị của IS
Các trình tự IS có kích thước nhỏ (khoảng 1kb), cấu trúc bao gồm:
Một trình tự trung tâm đặc trưng cho từng loại IS Vùng này mã hóa cho transposase và một vài gen khác.
Ở hai đầu hai trình tự lặp đảo IR (Inverted repeat) là hai trình
tự ngắn giống nhau nhưng có chiều ngược nhau.
Trang 4021/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
97
Cơ chế chuyển vị của IS
• Dưới tác động của transposase, đoạn DNA nơi sẽ nhận đoạn gắn xen bị cắt đứt,
hình thànn nên các đầu so le, hay đầu dính (cohesive end).
• Sự chuyển vị gen có thể xảy ra theo hai khả năng:
Transposon được nhân lên, bản cũ ở lại vị trí ban đầu, bản sao kia chuyển đến
vị trí mới.
Transposon được chuyển ngay đến vị trí nhận, vị trí cũ mất transposon.
• Ở hai đầu của nhân tố IS vẫn còn hở, DNA polymerase và ligase sẽ làm nhiệm
Hai kiểu chuyển vị
bản cũ ở lại vị trí ban đầu, bản sao kia chuyển đến
• Các transposon (Tn) là các trình tự gen nhảy có kích thước lớn hơn các
trình tự IS Giống như nhân tố IS, transposon có chứa những gen chèn vào
đoạn DNA trên nhiễm sắc thể.
• Transposon tương đối phức tạp hơn nhân tố IS, nó còn có những gen bổ
sung.
• Có hai dạng transposon trong prokaryote: composite Tn và noncomposite
Tn (transposon phức hợp và transposon đơn).
• Vì bản thân IS có IR (Inverted repeat), nên transposon cũng có IR ở hai đầu cần thiết cho sự chuyển vị.
• Tn 10 là một ví dụ về transposon phức hợp Tn 10 có độ lớn phân tử 9.300bp, vùng trung tâm chiếm 6.500bp, chứa gen kháng tetracyline nằm giữa IS10L và IS10R Mỗi nhân tố IS dài khoảng 1.400bp.
21/02/2016 3:25:52 CH
Nguyễn Hữu Trí
101
Transposon đơn
• Transposon đơn có chứa gen kháng kháng sinh, nhưng
nó không kết thúc ở hai đầu với nhân tố IS, nhưng có
những chuỗi trình tự lặp đảo IR cần thiết cho sự
chuyển vị.
• Enzyme đóng vai trò quan trọng trong chuyển vị được
mã hóa bởi các gen định vị trong vùng trung tâm của