DNA - Cau tao, qua trinh tai ban, co che sua sai

DNA VÀ QUÁ TRÌNH TÁI BẢN DNA - CƠ CHẾ SỬA SAI CỦA DNA
1. Cấu trúc và những đặc điểm cấu tạo của DNA
1.1. Sơ lược về việc phát hiện DNA
- 1868, Friedrich Miescher ? bạch cầu
- 1914, R.Feulgen ? DNA nằm trong NST
- 1944, T.Avery, Mc.Leod, Mc.Carty ? DNA là vật chất di truyền
- 1953, Watson & Crick ? DNA là một chuỗi xoắn kép
CRICK
WATSON
1.2. Các chứng minh DNA là vật chất di truyền
1.2.1. Các chứng minh gián tiếp
- DNA có trong TB của tất cả các VSV, TV, ĐV
- DNA ổn định trong TB sinh dưỡng, RNA thay đổi theo trạng thái sinh lý của TB
- Số lượng DNA tăng theo số bội thể của TB
- Gây đột biến DNA bằng tia UV
1.2.2. Bếin nạp - truyền thông tin di truyền nhờ DNA
- Griffith phát hiện ở VK Diplococcus pneumoniae, 1928
? DNA mang thông tin di truyền
1.2.3. Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn
VK Bacteriophage T2
? Vật chất di truyền của phage T2 là DNA
1.3. Những thành phần cấu tạo của DNA
1.3.1. Thành phần hoá học
So d? c?u trúc 1 Nucleotit

13
20
1.3.2. Những đặc điểm của hai chuỗi DNA
- Đối song
- Bổ sung
+ Về không gian
+ Về liên kết hidro
- Hai cấu trúc Syn và Anti
1.3.3. Các bậc cấu trúc của DNA
- Cấu trúc bậc 1
Bảng 1: Thành phần các base (mol %) và tỷ lệ những cặp base của DNA của sinh vật khác nhau
- Cấu trúc 3 chiều của DNA (mô hình Watson - Crick)
1.3.4. DNA trái - dạng Z
* Phân biệt cấu trúc xoắn trái và xoắn phải
1.4. Điểm khác nhau cơ bản giữa DNA ở Prokaryote và Eukaryote
Prokaryote
- Chỉ có 1 NST duy nhất nằm trong vùng nucleoid.
- DNA nằm trong NST và rải rác trong bào tương.
- Ngoài NST, còn có các plasmid mang DNA vòng kép có khả năng tự sao độc lập với NST.
- Truyền đạt DNA theo kiểu phân cắt (vi khuẩn) và tái tổ hợp (virus).
�- DNA không kết hợp với protein histone.
- DNA ngắn hơn DNA của Eukaryote.

Eukaryote
- Có nhiều NST, số lượng khác nhau tuỳ theo loài.
- DNA chỉ nằm trong nhân và trong ti thể (ở động vật), lạp thể (ở thực vật).
- DNA được chứa trong bộ NST và nằm trong nhân tế bào, dạng mạch thẳng kép.
- Truyền đạt DNA bằng sự phân ly chặt chẽ, chính xác của NST qua quá trình nguyên phân và giảm phân.
- DNA kết hợp với protein histone trong NST.
- DNA dài hơn DNA của Prokaryote.

2. DNA trong tế bào
2.1. DNA trong sinh giới
Bảng 2: Số cặp base của một số loài sinh vật
Bảng 3: Số lượng gen của một số loài sinh vật
2.2. Bộ gen của Prokaryote
2.2.1. Siêu xoắn là trạng thái tự nhiên của DNA
DNA có 3 cấu trúc topo (topological structure):
- Siêu xoắn
- Vòng tròn
- Thẳng
2.2.2. Mô hình bộ gen ở E.coli
2.3. Sự không đồng nhất của DNA ở Eukaryote
2.3.1. Các trình tự lặp lại và đơn độc
Hình 12: Đường cong tái hợp của động vật có vú và E.coli.
Các muỗi trên nhỏ trên đường cong tái hợp của DNA động vật có vú
cho thấy 3 loại trình tự khác nhau
2.3.2. Trình tự Cen (Centromere)
2.3.3. Trình tự Tel (Telomere)
2.4. NST của Eukaryote
3. Tái bản DNA
3.1. Tái tổng hợp nhân tạo DNA (invitro)
3.2. Tái bản invivo)
3.2. Tái bản invivo)
3.3. Các kiểu tái bản DNA trong TB sống
- Kiểu bảo toàn
- Kiểu phân tán
- Kiểu bán bảo toàn
3.4. Thí nghiệm của Meselson và Stah (1957)
3.5. Cơ chế chung của sự tái bản DNA ở Prokaryote và Eukaryote

- Phá vỡ cấu trúc hidro ? tách mạch

- Đủ 4 loại Nu để bắt cặp bổ sung với Nu mạch khuôn.

- Mạch mới tổng hợp theo hướng 3�` ? 5`.

- Các Nu mới được nối bằng liên kết cộng hoá trị ? mạch mới.

- Mỗi bước được điều khiển bởi enzym đặc hiệu và được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác.

- Các enzym di chuyển dọc theo mạch mẹ 3` ? 5` để ? mạch mới bổ sung 5` ? 3`.
Giai đoạn khởi đầu
nhận biết điểm khởi sự sao chép
enzym gyrase cắt DNA làm tháo xoắn
enzym helicase tham gia tạo chẽ 3 sao chép.
Các enzym làm căng mạch SSB gắn vào mạch đơn DNA ngăn không cho chập lại ngẫu nhiên
Giai đoạn nối dài DNA-polymerase III gắn vào mạch khuôn và lắp các Nu bổ sung vào vị trí tương ứngtheo hướng 5` ? 3`
Mạch khuôn có đầu 3` được gọi là mạch khuôn trước, mạch mới được tổng hợp gọi là mạch trước
Mạch khuôn sau có đầu 5` việc tổng hợp thực hiện từ chẽ 3 sao chép hướng ra ngoài để đảm bảo đúng hướng 5` ? 3`. tổng hợp chậm hơn nên gọi là mạch sau
Gần chẽ 3 sao chép enzym primase gắn mồi (primer) RNA khoảng 10 Nu, có trình tự bổ sung với mạch khuôn.
DNA-polymerase III nối theo mồi RNA tổng hợp các đoạn ngắn 1000-2000 Nu (đoạn Okaseki).
DNA-polymerase nối dài đoạn Okaseki đến khi gặp RNA mồi phía trước
DNA-polymerase I cắt bỏ mồi RNA, lắp các Nu của DNA vào chỗ trống
Đoạn DNA ngắn 10 Nu này còn hở 2 đầu, được nối liền chỗ hở nhờ enzym ligase của DNA.
Giai đoạn kết thúc DNA-topoisomerase IV cần thiết cho sự tách 2 phân tử DNA vòng đã được tổng hợp
Topoisomerase
+ Cắt một chuỗi của DNA, tở một vòng xoắn sau vị trí cắt.
+ Nối chuỗi DNA đã bị cắt bởi liên kết photphodieste mới.
DNA và polymerase được tái tạo lại, nhưng lúc này DNA có cấu trúc nới lỏng hơn.
DNA gyrase cắt tạm thời hai chuỗi của DNA, có tác dụng sắp xếp lại siêu xoắn, tạo ra siêu xoắn trái cua képDNA
Thiếu DNA-ligase thì DNA được tổng hợp chỉ là các đoạn ngắn Okaseki. DNA-ligase xúc tác việc hình thành liên kết photphodieste
DNA-ligase là xác định trật tự các bước tổng hợp DNA. Sữa chữa các đoạn DNA bị hư và liên kết các đoạn DNA bị đứt.
Helicase
Chức năng cắt các liên kết hidro giữa các base nitơ bổ sung.
Khoảng cách giữa 2 điểm khởi đầu sao chép thay đổi từ 30.000 đến 300.000
Các sai hỏng trên ADN
Sửa sai trong lúc tái bảnF
Trong quá trình trùng hợp nếu xảy ra sai sót nào đó thì lập tức quá trình tổng hợp dừng lại, DNA polymerase sẽ quay trở lại cắt bỏ nucleotid sai nhờ hoạt tính exonuclease 3`-5` rồi mới tiếp tục tổng hợp
F:dinhkpt82 ong hop ADN.mov
Cơ chế quang phục hoạt
Khi chổ sai hỏng hấp thu ánh sáng, enzim photolyase được kích hoạt bám vào vị trí dimer biến thymine dime thành monomer sau đó enzim tách khỏi DNA.
Cơ chế sửa chữa trong bóng tối bằng cách cắt bỏ nhờ các enzim nuclease
- Cắt các base: enzim N-glycosylasenhận biết các base bị biến đổi và phân giải liên kết N-glycosilic nối base với đường pentose. Lổ hỏng được lấp đầy nhờ enzim DNA polymerase và được nối lại nhờ enzim ligase.
F:dinhkpt82chinh sua ADN.mov
- Sự cắt bỏ oligonucleotid
+ Bước 1: Endonucleotid phát hiện khuyết tật dimer cắt đứt liên kết photphodieste ở 2 điểm thuộc 2 phía của dimer (12-13 nucleotid).
+ Bước 2: DNA polymerase I loại bỏ dimer thymine,tổng hợp bổ sung lấp dần khoảng trống.
+ Bươc� 3: DNA ligase nối đoạn mới tổng hợp với mạch cũ.
Cơ chế sửa chữa bằng tái tổ hợp
Ở lần tái bản đầu tiên, dimer đã làm dừng tạm thời tiến trình tái bản, sự tổng hợp được tiếp tục phía sau dimer tạo nên một khe đứt trên mạch mới tổng hợp.
sự trao đổi chéo diễn ra giữa mạch mang khe đứt và mạch tương đồng trên phân tử còn lại tại 2 phía của khe đứt tạo ra một phân tử DNA một mạch mang khe đứt, một mạch bình thường
Khe đứt sẽ được lấp đầy nhờ thông tin di truyền trên mạch bổ sung
Tự sửa chữa SOS
Là cơ chế nhằm cho phép sự sao chép DNA đi qua các dimer pyrimidin hay các đoạn DNA bị thương tổn mà vẫn sao chép một cách chính xác.
Hệ thống đọc sửa của DNA polymerase III bị làm yếu đi để quá trình polymer hóa đi qua được các dimer
Các basenitơ kết hợp sai không được hệ thống đọc sửa sửa chữa sẽ được giữ lại như là đột biến.
Vậy có thể nói cơ chế sửa chữa SOS có xu hướng sai.