Bài 1. Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

SỰ TỰ NHÂN ĐÔI CỦA ADN
THÖÏC HIEÄN :
BẠN BIẾT GÌ VỀ SỰ TỰ NHÂN ĐÔI ADN ???
Là quá trình hình thành 2 phân tử ADN mới từ 1 phân tử ADN ban đầu.
Là cơ sở cho sự tự nhân đôi của NST trong quá trình phân bào.
Xảy ra trong gian kì, ở pha S.
CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN THIẾT
Các liên kết H2 giữa hai mạch phải bị phá vỡ.
Phải có đủ 4 loại nucleoside triphosphates: dATP, dTTP, dGTP, dCTP.
Phải có đoạn mồi (primer) để bắt cặp với mạch khuôn.
Có sự tham gia của các nhân tố đặc hiệu :
+ TOPOISOMERASE + PRIMASE
+ HELICASE + ADN POLYMERASE
+ SSB PROTEIN + ADN LIGASE
TOPOISOMERASE
Chức năng : tháo xoắn tại điểm gốc và duỗi thẳng mạch ADN
Topoisomerase I : tháo xoắn 1 mạch
Topoisomerase II : tháo xoắn 2 mạch
Mô hình hoạt động của Topoisomerase
Cấu trúc 3D của Topoisomerase
HELICASE
Chức năng : cắt đứt liên kết H2, tạo nên 2 chạc ba tái bản ở hai bên điểm gốc và hoạt động suốt chiều dài ADN dọc theo mạch khuôn
Các loại Helicase ở VK qua kính hiển vi e–
Cấu trúc 3D của enzyme Helicase
PROTEIN SSB
Chức năng : làm căng mạch tạo điều kiện cho việc sao chép được dễ dàng.
ADN POLYMERASE
Polymer hoá 5’ – 3’ : ADN Polymerase I, II, III
Exonuclease 3’ – 5’ : ADN Polymerase I, II, III
Exonuclease 5’ – 3’ : ADN Polymerase I
Chức năng :
PRIMASE
Chức năng : tạo đoạn mồi (ARN primer) có khoảng 10 ribonucleotide
ADN LIGASE
Chức năng :
Nối các đoạn Okazaki (Okazaki fragments)
GỒM 3 GIAI ĐOẠN CHÍNH :
BẮT ĐẦU (Initiation)
KÉO DÀI (Elongation)
KẾT THÚC (Termination)
Protein B nhận biết điểm gốc (Origine) và gắn chặt vào đó.
Enzyme Topoisomerase tháo xoắn 2 mạch ở 2 bên điểm gốc.
Enzyme Helicase bắt đầu tách mạch tạo thành chạc ba tái bản bằng cách sử dụng năng lượng ATP để cắt đứt liên kết H2.
Protein SSB gắn vào các mạch đơn làm chúng tách nhau, thẳng ra, không cho chập ngẫu nhiên hay xoắn lại  sao chép dễ dàng.
Enzyme primase tạo đoạn mồi (ARN primer) có khoảng 10 rnu liên kết với mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung.
Tổng hợp đoạn mồi (ARN primer) :
Đây là một đoạn mạch có khoảng 10 rnu, được tổng hợp nhờ phức hợp primosome gồm nhiều protein và enzyme primase, trên mạch muộn (lagging strand) có nhiều primer.
2) Tổng hợp mạch mới bởi ADN Polymerase III :
ADN Pol. III nối dài đầu 3’ –OH của một mồi đã bắt cặp sẵn trên mạch khuôn.
ADN Pol. chỉ tổng hợp theo chiều từ 5’  3’ (mạch mới) hay theo chiều từ 3’  5’ của mạch khuôn mẫu (template strand).Tốc độ bổ sung nu ở vi khuẩn là : 500nu/s, ở động vật có vú là : 50nu/s.
Mạch sớm (leading strand) được tổng hợp nhanh và liên tục.
Mạch muộn (lagging strand) được tổng hợp không liên tục dựa trên các đoạn mồi tạo thành những đoạn Okazaki (Okazaki fragments – do R.Okazaki người Nhật phát hiện năm 1969) gồm từ 100-1000 cặp base.
CÁC NU TỰ DO GẮN VÀO RNU CỦA PRIMER NHƯ THẾ NÀO?
QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP MẠCH MUỘN
Primase gắn mồi vào mạch khuôn, gần chạc ba tái bản.
ADN Pol. III nối dài mồi theo hướng ngược chiều chạc ba tái bản tạo thành những đoạn ngắn Okazaki (có từ 100-1000 base).
Các khe hở trong đoạn nu mới bổ sung và đoạn Okazaki sẽ được ligase nối lại nhanh chóng thành một sợi đơn hoàn hảo.
Mồi ARN bị phân huỷ bởi ARNase H.
Các lỗ hổng (GAP) sẽ được lấp lại nhờ vào ADN Polymerase I.
Enzyme Ligase nối tất cả các chỗ gián đoạn.
Mạch mới và mạch cũ xoắn lại dần.
Sự tự nhân đôi xảy ra cho đến khi hai chạc ba gặp nhau (đối với Vi khuẩn) hay chạc ba chạy hết chiều dài ptử ADN (Eukaryote).
SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT
SỬA SAI KHI SAO CHÉP
TỰ NHÂN ĐÔI ADN Ở TẾ BÀO EUKARYOTE
Tương tự như ở tế bào Prokaryote nhưng có sự khác biệt ở các enzyme tham gia.
Cho đến nay đã phát hiện 6 loại ADN Polymerase tham gia nhưng chưa thể biết hết chức năng (Ở Prokaryote đã phát hiện được 5 loại ADN Polymerase nhưng chỉ mới biết được chức năng của ADN Polymerase I,II và III)
Có nhiều enzyme chuyên biệt tham gia.
SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT
In Eukaryotes