1 acid nucleic

5/14/2018 1 Acid Nucleic - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/1-acid-nucleic 1/60

ACID NUCLEICvà BIỂU HIỆN GEN

1

TS. BS. ông Th Hoài AnĐ ị BM Hóa sinh

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:DNA_orbit_animated_small.gif






1. Acid nucleic2. Gen và sự biểu hiện gen

3. Tổng hợp DNA

4. Tổng hợp RNA

5. Đột biến

6. Oncogene, Tumor suppressor gene

2










1. ACID NUCLEIC

1.1. Acid deoxyribonucleic (DNA)

1.2. Acid ribonucleic (RNA)

1.3. Tính ch t bi n tính và h i tính c a DNAấ ế ồ ủ

3















Thành phần cấu tạo của acid nucleic

• Đơn vị cấu tạo cơ bản : nucleotid

Base N• Nucleotid Pentose

Acid phosphoric (H3PO4)

4















Các base Nitơ

Base purin A AdeninG Guanin

Base pyrimidinC Cytosin

U Uracil T Thymin

5


















Đường pentose

6

Ribose (RNA) Deoxyribose (DNA)









1.1. ACID DEOXYRIBONUCLEIC (DNA)

4 loại nucleotid (dNTP, deoxyribonucleosidtriphosphat) tham gia cấu tạo phân tử DNA:

dATP (deoxyadenosin triphosphat)

dTTP (deoxythymidin triphosphat)

dCTP (deoxycytidin triphosphat)

dGTP (deoxyguanosin triphosphat)7














DNA

8





Phân tử DNA

9





• Quy luật đôi base hay nguyên lý bổ sung

base: A = TC = G

• Thứ tự base trong sợi nucleotid bên nàyquyết

định thứ tự base trong sợi nucleotid bên kia.

• Thông tin được nằm trong một sợi ( sợi mãhóa ),

sợi kia là sợi không mã hóa.10


















Prokaryote (tế bào nhân sơ): toàn bộ DNA

mang thông tin mã hóa protein

Eukaryote (tế bào nhân thực): chỉ có mộtphần DNA mã hóa protein

Exon Intron Exon Intron Exon

11














1.2. Acid ribonucleic (RNA)

4 loại nucleotid (NTP) tham gia cấu tạo phân tửRNA:

ATP (adenosin triphosphat) UTP (uridin triphosphat)

CTP (cytidin triphosphat)

GTP (guanosin triphosphat)

12














RNA

13





Đặc điểm mRNA

(RNA thông tin)

tRNA

(RNA v nậchuy n)ể

rRNA

(RNA ribosom)

Hình d ngạUCC GCC UCC… GGUCAU……

Nhi m vệ ụ Chuy n thông tin tể ừ DNA→ ribosom

Vận chuyển acidamin đến ribosom đểsinh tổng hợp protein

Nơi tổng hợp protein

14

3 loại RNA





































1.3.Tính chất biến tính và hồi tính của DNA

Biến tính (denaturation)khi nhiệt độ tăng, hoặc do tác nhân hóa học (như dung dịch

kiềm hoặc urea…).2 mạch đơn của DNA tách rời nhau ra,Nhiệt độ biến tính Tm (melting temperature): nhiệt độ làm

tách 2 sợi DNA, phụ thuộc vào số lượng cặp G – C và vị trísắp xếp của các nucleotid trong pt DNA . Pt DNA có sốlượng cặp G – C cao thì có Tm cao và ngược lại.

– Công thức Wallace tính Tm:

Tm = 2o

C x (A + T) + 4o

C x (G + C)

15



























Hồi tính (Renaturation)

Khi nhiệt độ giảmhai mạch đơn liên kết lại với nhau theo nguyên lý

bổ sung đôi base tạo nên chuỗi xoắn kép.

Nếu nhiệt độ hạ đột ngột, sự hồi tính không xảyra, pt DNA ở dạng cuộn vô định hình.Một số tác nhân hóa học gây biến tính vĩnh viễn

làm cho pt DNA không có khả năng hồi tính trở lại

cấu trúc ban đầu. Ứng dụng: tổng hợp nhân tạo DNA, nhân

gen, công nghệ DNA tái tổ hợp.16
























2. GEN và SỰ BIỂU HIỆN GENGen 1 Gen 2 Spacer

(vùngđ m)ệGen 3

17

Protein 1 Protein 2 Protein 3

Gen: là m t đo n phân t DNA ho c RNA, mangộ ạ ử ặthông tin di truy n xác đ nh c u trúc c a m t ề ị ấ ủ ộ

chu i polypeptid ho c m t phân t RNA nh tỗ ặ ộ ử ấ đ nh.ị



















2.1. Cấu trúc gen

5’ R P O Vùng mang thông tin di truy n ề Vùng kết thúc 3’

18

Vùng đi u khi n ề ể

Vùng điều khiểnGen khởi động (Promoter, P): trình tự nhận biết và gắn của enzym RNApolymerase trong quá trình chuyển mã.

Gen tác động (Operator, O): trình tự mã hóa các phân tử protein hoặcenzym kiểm soát hoạt động của gen cấu trúc, xúc tác các hoạt độngchuyển mã hoặc không chuyển mã của gen cấu trúc.

Gen điều hòa (Regulator, R): trình tự nucleotid mã hóa các protein hayenzym hoạt hóa hoặc ức chế hoạt động của gen.

-1 +1


























Promoter của prokaryote

Ví dụ: cấu trúc promoter của virus SV 40(simian virus) gây khối u ở động vật có vú:

+1

TTATTGCAGCT ATATATATAGGTTAC A AATAAGCAA

TA – TA box

19



















Core promoter (prokaryote)

Chuyển mã-35 -10 +1

5’ ---TTGACAT-------------------------------------------TATAAT-------------------3’3’--- AACTGTA------------------------------------------- ATATTA--------------------5’

TA – TA box

Cấu trúc core promoter của vi khuẩn E. coli

• Eukaryote có nhóm promoter tương ứng với3 loại enzym RNA polymerase I, II và III.

20


























Vùng mang mã di truyềnProkaryote

21






Eukaryote

22

Sơ đồ cấu trúc tổng quát một gen ở eukaryote






Vùng kết thúc (Vùng 3’ )

bao gồm:

- các trình tự giúp enzyme RNA polymerasenhận biết dấu hiệu ngừng chuyển mã

- và các trình tự kết thúc một gen để phân biệtgen này với gen khác.

23










2.2. SỰ BIỂU HIỆN GEN

Lu n thuy t trung tâm (central ậ ế dogma)

Chuyển mã (sao chép) Giải mã (phiên dịch)

DN A RN A Protein

Nhân lên

24

Sao chép ng cượ

(reverse transcription,RT)

























• Tất cả các tế bào trong cơ thể đều mang thông

tin di truyền, nhưng chỉ biểu hiện khoảng 20%các gen tại một thời điểm nào đó.

• Các protein khác nhau thì được biểu hiện ởnhững tế bào khác nhau, tùy theo chức năngcủa tế bào.

• Sự biểu hiện gen được kiểm soát và điều hòamột cách chặt chẽ.

25















26

ĐIỀU HÒA SỰ BIỂU HIỆN GEN





27

SỰ BIỂU HIỆN GEN





28




29




Knock - out gen B Thêm gen X

30

A BC

A C A B X

C

Knock - out Transgenic





















3.TỔNG HỢP DNA(Sự nhân lên DNA, tái bản, replication)

Chuyển mã (sao chép) Giải mã (phiên dịch)

DN A RN A Protein

Nhân lên

31

Sự tổng hợp DNA xảy ra rất nhanh và rất chính xác

500 nucleotid/giây ở vi khuẩn và50 nucleotid/giây ở loài có vú.

Sao chép ng cượ

(reverse transcription,RT)




























Prokaryotes:

DNA polymerase I – s a ch aử ữ DNA polymerase II – hoàn t t các đo nấ ạOkazaki

DNA polymerase III - polymerase chính

Eukaryotes:

DNA polymerase – t o m i cho s i sauα ạ ồ ợDNA polymerase - s a ch aβ ử ữ DNA polymerase – enzym th tyγ ể

DNA polymerase – kéo dài s i d n vàδ ợ ẫs i sauợDNA polymerase – t o s i d n (tùyε ạ ợ ẫloài)

32

























3.1. Sự nhân lên bán bảo tồn

33

Meselsonvà Stahl(1958)








3.2. Cấu trúc chạc ba (replication fork)

34





3.3. Quá trình nhân lên DNA

5 giai đoạn:1.Nhận biết điểm mở đầu và tháo xoắn tách biệt 2 sợi DNA mẹ.

2 loại protein chính tham gia quá trình này: DNA helicase và protein gắn DNA sợi đơn (single strand DNA – binding protein

hay

SSB protein).

2.Tạo RNA mồi nhờ primase.

3.Tổng hợp hai sợi DNA mới nhờ DNA polymerase

4. Loại RNA mồi nhờ DNA polymerase I. Sau đó các đoạn DNA mớitiếp tục được kéo dài.

5. Nối những đoạn DNA mới nhờ DNA ligase

35


























36




37




38




3.4. Sửa chữa DNA

Ở E.coli, tỉ lệ sai sót là1/109 – 1010 nucleotid.

DNA polymerase có chức năng 3’ – 5’ exonuclease cóthể tác dụng như một enzym “tự sửa chữa “ bằng cách

lùi lại để tách và loại bỏ nucleotid sai, sau đó gắnnucleotid đúng và tiếp tục sự nhân đôi

Ngược lại, các RNA polymerase thì không có tác dụngtự sửa chữa, vì những sai lầm trong quá trình tạo RNA

mồi thì không bị chuyển qua thế hệ kế tiếp.

Sự nhân lên DNA ở tế bào nhân sơ và tế bào nhânthực đều tương tự như nhau về mặt cơ bản.

39
































Proof reading

Mutagens

40

ATCGCAA TAGCGTT AT TGCAA TAGCGTT ATCGCAA

TAGCGTT

ATCGCAA TAGCGTT

ATCGCAA TAGCGTT

Bản sao bình thường





















Mutagens

41

ATCGCAA TAGCGTT AT TGCAA TAGCGTT

AT TGCAA TAACGTT

ATCGCAA TAGCGTT


Bản sao đột biến






















4. TỔNG HỢP RNA (Sự chuyển mã, transcription)

4.1. Sự tổng hợp RNA ở prokaryote (tế bào nhân sơ)3 giai đoạn: khởi đầu, kéo dài và kết thúc.Enzym: RNA polymerase

a. Giai đoạn khởi đầu:

Holoenzym: α2ββ’σ.

Enzym lõi (core enzyme): α2ββ’

Tiểu đơn vị σ sẽ tìm một điểm có gen khởi động

42































b. Giai đoạn kéo dài

43





44

DNA-sợi mã hóa

3’GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACGCGTAAAA5’

5’CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGCGCATTTT3’

DNA-sợi khuôn

5’CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGCGCAUUUU3’ mRNA






















c. Giai đoạn kết thúc

45

ổ ế






4.2. Sự tổng hợp RNA ở tế bào nhân thực(eukaryote)

a.Sự chuyển mã và giải mã phân cách nhau về không gian và thời gian

46







b. RNA ở tế bào có nhân thực được tổng hợp bởi 3 loại RNA polymerase

47

Loại Vị trí Bản sao

I Hạch nhân rRNA 18S,5.8S,28S

II Nhân chất Tiền mRNA

III Nhân chất tRNA và rRNA 5S









48




5. ĐỘT BiẾN

Đột biến: là biến đổi DNA ở trình tự chuỗi nucleotid .

3 nhóm:(1)đột biến số lượng nhiễm sắc thể ( đột biến

bộ gen ),(2)đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể ( đột biến

nhiễm sắc thể )(3) đột biến gen.

49
































Đột biến bộ gen

biến đổi số lượng tổng các nhiễm sắc thể gọi là lệch bội do lỗi phân ly nhiễm sắc thể ở thời kỳ giảm phân hay

nguyên phân.

Đột biến nhiễm sắc thểcó biến đổi một đoạn của một nhiễm sắc thể

như nhân đôi, nhân ba, mất, đảo vàchuyển đoạn do ngẫu nhiên hay lỗi phânly trong giảm phân.

50



















51




Đột biến gen

-Thay thế, thêm, mất 1 cặp base: đột biếnđiểm- Thêm, mất một đoạn DNA

Hệ quả của các loại đột biến điểm trong vùngmã hóa:

• Đột biến dịch nhầm, nhầm nghĩa (missense mutation)• Đột biến im lặng (silent mutation)

• Đột biến chấm dứt chuỗi (nonsense mutation)• Đột biến lệch khung (frameshift mutation)

52






















Đột biến dịch nhầm, nhầm nghĩa (missense mutation)

ATG GAA GCA GGT

Met Glu Ala Gly

53

ATG GAC GCA GGT

Met Asp Ala Gly

Sự thay đổi trình tự acidamin của một protein cóthể làm thay đổi cấu trúcprotein, làm cho protein

có thể gắn kém (hoặcgắn chặt) vào phân tửđích.

Hậu quả: thay đổi chứcnăng protein, gây bệnh.






















Đột biến im lặng (silent mutation)

ATG GAA GCA GGT

Met Glu Ala Gly

54

ATG GAG GCA GGT

Met Glu Ala Gly

Không làm thay đổi trìnhtự acid amin.














Đột biến kết thúc, chấm dứt chuỗi (nonsense mutation)

ATG GAA GCA GGT

Met Glu Ala Gly

55

ATG TAA GCA GGT

Met Stop

Tạo một mã kết thúc

Hậu quả: kết thúc sớm sựtổng hợp protein

















Đột biến lệch khung (frameshift mutation)

ATG GAA GCA GGT

Met Glu Ala Gly

56

ATG AAG CAG GT

Met Lys His

Chèn thêm hoặc mất base(không là bội số của 3)làm thay đổi trình tự mã di

truyền

Hậu quả: tạo ra một trìnhtự acid amin hoàn toànkhác, một phân tử proteinhoàn toàn khác




















6. ONCOGENE, TUMOR SUPPRESSOR GENE

6.1. Oncogene (Gen tạo u)là gen đã bị đột biến làm biến đổi chức năng

protein hay sự biểu hiện gen, tác động đến sự phânchia và tăng trưởng tế bào.

Đột biến có thể là- đột biến tăng chức năng (gain-of-functionmutation) ở chuỗi DNA mã hóa, thành phần điều

hòa gen - làm tăng số lượng bản sao gen dẫn đến sốlượng bản sao gen bị mất điều hòa về trình tự và vịtrí tác động.

57
































OncogeneCác gen tạo u có tính trội ở vị trí tế bào; khi bị hoạt hóa,

một alen đột biến đủ để khởi phát sự biến đổi kiểu hìnhcủa một tế bào từ bình thường thành ác tính.

Các gen tạo u mã hóa các protein có vai trò kiểm soát sựphân bào bao gồm:

- các yếu tố tăng trưởng kích thích sự phân bào,

- các thụ thể và protein bào tương dẫn truyền các tín hiệu,

- các yếu tố chuyển mã có đáp ứng với các tín hiệu vàcác protein có vai trò trong sự chết tế bào theo chương trình (apoptosis).

58
































6.2.Tumor suppressor gene (TSG, gen ức

chế u)

2 loại gen ức chế u:

gen giữ cổng (gatekeeper gene): trựctiếp điều hòa chu kỳ tb.

Gen bảo vệ (caretaker gene): sửa chữaDNA lỗi và duy trì sự nguyên vẹn của bộgen.

59




























Tumor suppressor gene

Đột biến gen ức chế u tạo ung thư theo mộtcơ chế khác: gây mất chức năng 2 alen

của gen sẽ gián tiếp gây ung thư vì chophép hình thành thứ phát các đột biến ở cáctiền gen tạo u hay gen ức chế u khác .

Các gen ức chế u và protein sản phẩm củachúng có thuộc tính chống ung thư, giúpcải tiến các phương án điều trị bệnh ung thư.
























1 acid nucleic

Documents