CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA DNA

ĐỀ TÀI:
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA DNA
NHÓM 5 LỚP 07TP113
GVHD:LÊ HỒNG PHÚ
Huỳnh Thị Mai Huyền
Dương Thị Ánh Kiều
Nguyễn Đăng Lâm
La Văn Lập
Đoàn Thị Phượng Liên
Vũ Hà Thảo Linh
Nguyễn Hoàng Mộng
Đồng Thị Diễm My
MỤC TIÊU
MỞ ĐẦU
DNA
1/Thành phần hoá học và cấu trúc không gian của DNA
2/Hiện tượng cuộn xoắn của DNA
III. CẤU TRÚC CHUỖI XOẮN KÉP DNA
1/Mô hình Watson-Crick
2/Các dạng DNA xoắn phải và xoắn trái
3/Các dạng mạch vòng sợi kép và sợi đơn
IV. CHỨC NĂNG CỦA DNA
I. MỞ ĐẦU
Sự sống tùy thuộc vào khả năng lưu trữ, khôi phục và dịch thông tin di truyền của tế bào. Những thông tin di truyền này rất quan trọng cho sự kiến tạo và duy trì sự sống. Thông tin này được truyền từ một tế bào sang tế bào sang tế bào chị em của nó qua phân bào, và được truyền từ một thế hệ cá thể sang thế hệ tiếp theo qua những tế bào sinh sản của cá thể. Những thông tin di truyền được lưu trữ trong mỗi tế bào sống như là những gene của nó. Gene được xem là đơn vị cơ bản của sự di truyền, chứa đựng thông tin quy định những đặc điểm của loài cũng như những đặc điểm riêng biệt của từng cá thể.
Phân tử DNA được xem là một phân tử đặc biệt lý thú trong sự sống. Chức năng và cấu trúc của nó liên quan mật thiết với nhau. Phân tử DNA mang gene và có khả năng tự nhân đôi để đảm bảo thông tin di truyền được truyền từ thế hệ tế bào này sang tế bào khác
I. DNA
1/Thành phần hoá học và cấu trúc không gian của DNA
Phân tử DNA (deoxyribosenucleic acid) được cấu tạo từ các đơn phân là nucleotide. Mỗi nucleotide có 3 thành phần cơ bản:
Đường pentose: deoxyribose
Nhóm phosphate
Một trong bốn loại base: Hai loại base cytosine (C) và thymine (T) được gọi là các pyrimidine. Hai loại base adenine (A) và guanine (G) được gọi là các purine.


DNA có cấu trúc không gian như một thang xoắn với 2 tay thang là các phân tử đường và phosphate bền vững, bậc thang do các base ở hai bên nối với nhau qua các liên kết hydro yếu theo nguyên tắc bổ sung giữa adenine với thymine (liên kết với nhau bằng 2 cầu nối hydro) và giữa guanine với cytosine ( liên kết với nhau bằng 3 cầu nối hydro). Mỗi tay thang bắt đầu từ vị trí 5’, kết thúc ở vị trí 3’ của phân tử đường deoxyribose và hai tay thang đi ngược chiều nhau.


Hình vị trí DNA trong cơ thể người
Hình cấu trúc hoá học của DNA
Hình cấu trúc hoá học chi tiết của DNA
2/Hiện tượng cuộn xoắn của DNA
_Tổng chiều dài của DNA trong một tế bào khoảng 2 mét.Do đó, để có thể nằm gọn trong nhân tế bào, DNA phải cuộn lại ở nhiều mức độ khác nhau.
_Nucleosome:Tạo thành bởi các đoạn DNA với chiều dài từ 140 đến 150 cặp base (base pair:bp) cuộn quanh một lõi protein histone. Các nucleosome nối với nhau bằng một đoạn DNA khoảng 20-60 bp.
_Solenoid: khoảng 6 nucleosome cuộn lại thành các quai chromatin, dài khoảng 100.000 bp (100 kb).Các quai này được gắn với một khung protein.
_Bằng cách này DNA có thể giảm chiều dài xuống khoảng 10.000 lần so với chiều dài của nó trước khi cuộn xoắn.


III. CẤU TRÚC CHUỖI XOẮN KÉP DNA
1/Mô hình Watson-Crick
Mô hình Watson-Crick (DNA dạng B) có các đặc điểm sau:
(1) DNA gồm hai chuỗi đối song song (antiparallel) cùng uốn quanh một trục trung tâm theo chiều xoắn phải, với đường kính 20 Ao(1Angstrom=10-10m), gồm nhiều vòng xoắn lặp lại một cách đều đặn và chiều cao mỗi vòng xoắn là 34 Ao, ứng với 10 cặp base (base pair, viết tắt là bp).
(2) Các bộ khung đường-phosphate phân bố ở mặt ngoài chuỗi xoắn và các base nằm ở bên trong; chúng xếp trên những mặt phẳng song song với nhau và thẳng góc với trục phân tử, với khoảng cách trung bình 3,4 A0.
(3) Hai sợi đơn gắn bó với nhau bằng các mối liên kết hydro (vốn là lực hoá học yếu) được hình thành giữa các cặp base đối diện theo nguyên tắc bổ xung “một purine – một pyrimidine”.Cụ thể là, trong DNA chỉ tồn tại hai kiểu kết cặp base đặc thù là A-T(với hai liên kết hydro) và G-C (với ba liên kết hydro).












(4) Tính chất bổ sung theo cặp base dẫn đến sự bổ sung về trình tự các base giữa hai sợi đơn của mỗi chuỗi xoắn kép. Vì vậy, trong bất kỳ một phân tử DNA sợi kép nào hoặc một đoạn của nó bao giờ cùng có: A = T và G = C ; nghĩa là: [A +G] = [T+ C] hay A+G/T+C =1 (đây là tỷ số giữa các base purine và các base pyrimidine), còn tỷ lệ A+T/G+C là đặc thù cho từng loài (thực chất đay là tỷ lệ giữa hai base không bổ sung cho nhau hoặc giữa hai base cùng nhóm, ví dụ A/G hoặc T/C).
Theo nguyên tắc bổ sung của các cặp base, ta có thể xác định trình tự base ở sợi bổ sung khi biết được trình tự base của một sợi đơn. Ví dụ:

Sợi đơn trước: 5’- AATTCTTAAATTC -3’

Sợi bổ sung: 3’- TTAAGAATTTAAG -5’





Hai kiểu kết cặp base của DNA. Cặp AT nối với nhau bằng hai liên kết hydro và cặp GC – ba liên kết hydro (biểu thị bằng các đường chấm:----).Các nguyên tử C1’ đại diện cho vị trí của đường và phosphate ở mỗi cặp nucleotide.


Tóm lại, hai đặc điểm quan trọng nhất trong cấu trúc DNA là sự phân cực ngược chiều của hai sợi đơn (5’3’ và 3’5’) và nguyên tắc bổ sung của các cặp base (A-T và G-C).
_Mô hình của Waston và Crick quả thực gợi ra một cơ chế sao chép cho DNA. Vì một sợi là bổ sung của sợi kia, nên hai sợi có thể được tách ra và mỗi sợi sau đó có thể dùng để làm khuôn cho việc xây dựng nên một sợi mới cặp với nó


Hình liên kết của DNA theo cấu trúc hoá học
2/Các dạng DNA xoắn phải và xoắn trái
_Mô hình Watson –Crick hay DNA dạng B là cấu trúc phổ biến.Tuy nhiên, sau này người ta còn phát hiện ra nhiều dạng xoắn phải khác (A,C,D…); chúng có một số biến đổi so với DNA-B.
_Bên cạnh các dạng DNA xoắn phải, Alexander Rich và đồng sự (1979) còn phát hiện thêm một dạng DNA xoắn trái duy nhất cho đến nay. Dạng DNA này có bộ khung hình zigzag (nên gọi là DNA-Z) uốn gập khúc theo chiều xoắn trái, mỗi vòng xoắn dài 45,6Ao chứa 12 cặp base.Nhìn chung, so với DNA dạng B, DNA-Z dài và gầy hơn, các rãnh lớn bị dẹt ra phần bề mặt của chuỗi xoắn; còn DNA dạng A ngắn và to mập hơn.
Những vùng nào của DNA có chứa các purine và pyrimidine sắp xếp xen kẽ nhau trên một sợi thì có thể tiếp nhận cấu hình DNA-Z, ví dụ:
5’--GCGCGCGC--3’
3’--CGCGCGCG--5’
Sự chuyển đổi này cũng được tạo thuận lợi bởi sự có mặt của 5-methylcytosine và bởi trạng thái siêu xoắn nghịch. DNA là một phân tử động học và vì vậy nó có thể chuyển từ một cấu hình này sang cấu hình khác dựa trên các lực bên ngoài trong tế bào. Có thể là sự chuyển đổi từ dạng B sang dạng Z có liên quan đến sự điều hoà biểu hiện gene.Mặc dù Rich khám phá DNA-Z khi nghiên cứu về các hợp chất mô hình, cấu trúc này dường như cũng có mặt trong các tế bào sống ở một tỷ lệ nhỏ song chức năng của nó vẫn còn chưa thực sự hiểu rõ.
Bảng:Một số đặc điểm chính của các DNA dạng A,B,C và Z

3/ Các DNA mạch vòng sợi kép và sợi đơn
DNA sợi kép dạng vòng có mặt ở hầu hết các bộ gene prokaryote, bộ gene một số virus và bộ gene tế bào chất của các tế bào eukaryote (các phân tử DNA ty thể và lạp thể);DNA sợi đơn vòng của một số virus ký sinh ở vi khuẩn.
IV. CHỨC NĂNG CỦA DNA
_DNA hay bộ gene của tất cả các sinh vật nói chung có chức năng chính là mang đầy đủ toàn bộ thông tin di truyền đặc trưng cho từng loài.Thông tin di truyền này được ghi lại dưới dạng mật mã, gọi là mã di truyền, và chứa đựng trong các gene cấu trúc cũng như các yếu tố kiểm soát di truyền nhằm điều khiển mọi hoạt động sinh trưởng, phân chia và biệt hoá của tế bào.
_Hơn nữa, DNA hay vật chất di truyền nói chung đều có khả năng tự sao chép một cách chính xác bản thân nó trong một quá trình gọi là tái bản-cơ sở của sự tự nhân đôi nhiễm sắc.Nhờ đó mà con cái sinh ra thường giống với cha mẹ.
_Mặt khác, DNA có khả năng phát sinh các biến đổi trong quá trình phát triển cá thể và sinh sản của sinh vật đó là các đột biến gene.Chính các quá trình biến đổi đa dạng này đã không ngừng tạo nên các nguồn biến dị di truyền sơ cấp và thứ cấp cho sự chọn lọc và tiến hoá của sinh giới.
Tóm lại, chức năng chính của DNA là lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.


_Các chức năng và cơ chế truyền đạt thông tin di truyền chính yếu của DNA được mô tả tóm tắt như hình 3.19 dưới đây:

CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE !!!