TÁI BẢN ADN (NHÂN ĐÔI ADN) - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.ppt) (18 trang)

Trang chủ

Mẫu Slide

Mẫu Slide - Template

TÁI BẢN ADN (NHÂN ĐÔI ADN)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (568.84 KB, 18 trang )

BÀI TẬPMÔN: SINH HỌC PHÂN TỬ NHÓM 2 :1, Nguyễn Xuân Lực2, Hồ Văn Khước3, Nguyễn Văn Long4, Ung Như Huy5, Ngô Sỹ Nam6, Nguyễn Hoài Nam7, Trịnh Vĩnh Hiếu8, Phạm Thị Mỹ Kiều9, Nguyễn Đức Huy10, Lê Đức Linh CHỦ ĐỀ : TÁI BẢNADN (NHÂN ĐÔI ADN ,SAO CHÉP ADN)MỞ ĐẦU•từ khi sự sống xuất hiện trên trái đất, sinh vật đã trải qua rất nhiềugiai đoạn tiến hóa để có được như ngày hôm nay. nhưng nhờ đâumà sinh vật có thể tiến hóa từ thấp đến cao, từ đơn sơ đến phứctạp được như vậy. ADN chính là câu trả lời. sự biến đổi ADN đã làmcho sinh vật ngày càng phong phú và đa dạng. tuy nhiên, dù chúngtiến hóa cao tới đâu, phức tạp tới đâu thì chúng vẫn mang đặc điểmgiống với những sinh vật trước, đó là do duy truyền. và một trongquá trình quan trọng, đảm bảo quá trình truyền đạt thông tin ditruyền được nguyên vẹn qua các thế hệ. Đó là tái bản ADNKHÁI NIỆMADN là 1 chất di truyền ởcấp độ phân tử , việc truyềnđạt thông tin di truyền trênAND từ thế hệ của tế bào mẹsang tế bào con thông qua cơchế nhân đôi ADN . còn truyềnđạt thông tin di truyền từ nhânra thế bào chất thông qua cơchế phiên mã và dịch mã.Quá trình tái bản ADN (nhân đôi ADN , sao chépADN)1 , thời điểm và vị trí- pha S của kì trung gian giữa 2 lần phân bào- diển ra trong nhân tế bào2 ,Thành pần tham gia:- DNA mẹ: Khuôn mẫu cho quá trình nhân đôi.- Nuclêôtit tự do môi trường nội bào cung cấp (dưới dạng ATP, TTP, GTP, XTP): lànguyên liệu cho quá trình lắp ráp tạo thành chuỗi pôlinuclêôtit bổ sung. Ngoài racòn cần thêm các loại ribônuclêôtit loại A, U, G, X cho quá trình tổng hợp đoạnRNA mồi.- Enzim: Gyraza (tháo xoắn phân tử DNA mẹ), Helicaza (cắt các liên kết hiđrô giữahai mạch đơn của phân tư DNA mẹ để giải lộ các mạch khuôn, tạo chạc ba táibản), RNA pôlimeraza hay Primaza (tổng hợp các đoạn RNA mồi có đầu 3’ - OHtự do), DNA pôlimeraza (lắp ráp các nuclêôtit tự do thành chuỗi pôlinuclêôtit bổsung dựa trên mạch khuôn gốc của DNA), Ligaza (nối các đoạn Okazaki thànhchuỗi pôlinuclêôtit hoàn chỉnh). - Năng lượng: Từ ATP.- Thành phần khác:Prôtêin B (đánh dấu điểm khởi đầu nhân đôi), Prôtêin SSB (căng mạch đơn, ngăncản sự đóng xoắn trở lại của các mạch khuôn) ...3 , nguyên tắc- Nguyên tắc bổ sung: giữa các nuclêôtit tự do môi trường nội bào cung cấpvới các nuclêôtit tương ứng trên mạch khuôn của DNA, trong đó: A liên kếtvới T bằng 2 liên kết hiđrô, G liên kết với X bằng 3 liên kết hiđrô và ngượclại. Quá trình lắp ráp nuclêôtit được thực hiện theo chiều 5’ 3’.Nguyên tắc bán bảo toàn: trong mỗi phân tử DNA con có một mạch cũ (củaDNA mẹ) và một mạch mới (được lắp ráp từ nuclêôtit tự do).4, Cơ chế- Diễn biến quá trình nhân đôi gồm các giai đoạn sau (Đánh dấu --> tháo--> cắt --> căng --> mồi --> lắp ráp --->nối --->hoàn chỉnh) - Giai đoạn khởiđầu nhân đôi: Gồm các thao tác: Đánh dấu điểm khởi đầu nhân đôi Tháoxoắn phân tử DNA mẹ Cắt các liên kết hiđrô giữa hai mạch đơn để tạo rachạc ba tái bản (chạc chữ Y) Căng các mạch đơn, ngăn cản sự đóng xoắntrở lại, chuẩn bị khuôn sẵn sàng cho quá trình tổng hợp mạch bổ sung.- Giai đoạn tổng hợp mạch bổ sung: Để tiến hành tổng hợp mạch bổsung, trước hết enzim RNA pôlimeraza có nhiệm vụ tổng hợp các đoạn mồi(gồm khoảng 10 ribônuclêôtit) để tạo ra đầu 3’ - OH trên hai mạch khuôncủa DNA mẹ theo nguyên tắc bổ sung (A U, T A, G X, X G). Trong đó, trênmạch khuôn 3’ - 5’ có một đoạn mồi ở đầu 3’; trên mạch khuôn 5’ - 3’ cónhiều đoạn mồi được tổng hợp với khoảng cách giữa hai đoạn liên tiếpkhoảng từ 1000 - 2000 nuclêôtit.Sau đó, enzim DNA pôlimeraza có nhiệm vụ nối tiếp đoạn mồi vàtiến hành tổng hợp kéo dài mạch bổ sung, bằng cách sử dụng cácnuclêôtit tự do môi trường nội bào cung cấp và năng lượng để liênkết bổ sung các nuclêôtit này tương ứng với các nuclêôtit trên mạchkhuôn của DNA mẹ theo chiều 5’ - 3’ (A T, G X và ngược lại). Đặcbiệt, trên mạch khuôn 3’ - 5’, quá trình lắp ráp kéo dài mạch bổ sungxảy ra liên tục; còn trên mạch khuôn 5’ - 3’, quá trình tổng hợpmạch bổ sung xảy ra ngắt quãng, tương ứng với một đoạn mồi làmột đoạn mạch khoảng 1000 - 2000 nuclêôtit (gọi là đoạn Okazaki).Khi việc lắp ráp nucleotit hoàn tất, các đoạn mồi sẽ được enzim loạibỏ và thay thế vào đó la các trình tự nucleotit và nhờ enzim ligaza,các đoạn Okazaki sẽ được nối lại với nhau để tạo ra mạch bổ sunghoàn chỉnh.5 , phương trình tổng quátCác nucleotic liên kết với nhau nhờ liên kết phosphodieste giữa nhóm - củanucleotide này với nhóm của nucleotide bên cạnh ()N1 ATPAMPN2 GTP ADN-polimeraseN3 CTPGMPCMPN4 TTPTMP(n1+n2+n3+n4)+ (P-P)n1,n2,n3,n4 (pirophotphat)6 , Các giai đoạna, Giai đoạn khởi đầu: Tháo xoắn phân tử DNA-Mô hình phân tử của DNA vòng ở vi khuẩn hay virus cho ta một khái niệmchung về các cấu hình có thể có của một phân tử DNA. Dạng thứ nhất là siêuxoắn. Dạng thứ hai có cấu trúc lơi hơn, thường là do bị đứt một chỗ trên mộttrong hai mạch của phân tử DNA. Dạng thứ ba tương ứng với cấu trúc thẳngdo sự cắt đứt trên cả hai mạch trong phân tử DNA. Trong đó, dạng siêu xoắnlà dạng cơ bản về cấu trúc và chức năng.•Như vậy, để bắt đầu tái bản, phântử DNA phải được tháo xoắn nhờ vàohoạt động của các enzyme có tên làtopoisomerase.Cóhailoạitopoisomerase. Loại I tháo dạng siêuxoắn, chúng gắn vào phân tử DNA vàcắt một trong hai mạch. Sau khi giảiphóng một phân tử DNA đã được tháoxoắn, các enzyme này sẽ nối lại chỗđứt. Enzyme loại I được biết rõ nhất làproteinωcủa E.coli. Cáctopoisomerase loại II có khả năng tháocác nút nảy sinh do các biến đổi cấutrúc của chuỗi xoắn kép bằng cách cắtđứt cả hai mạch DNA. Enzyme đượcbiết rõ nhất là gyrase của E.coli. Gyrase sử dụng năng lượng từ sựthủy phân ATP để tháo xoắn DNA.Tách rời hai mạch đơn tại điểm khởiđầu tái bản•Ở E.coli, OriC chứa bốn vị trí gắn với protein khởi đầu có tên là Dna A. Mỗivị trí có kích thước 9bp. Sự tổng hợp các protein này gắn liền với tốc độtăng trưởng tế bào vì thế việc khởi đầu tái bản DNA cũng gắn liền với tốcđộ tăng trưởng. Ở tốc độ tăng trưởng cao, các nhiễm sắc thể của vi khuẩncó thể bắt đầu lần tái bản thứ hai trước khi lần tái bản thứ nhất kết thúc tạihai điểm khởi đầu mới. Vì vậy, mỗi tế bào con sẽ nhận được một nhiễm sắcthể đang được tái bản một phần.•-Quá trình tái bản bắt đầu khi DNA OriC quấn quanh một phức hợpprotein Dna A gồm 30-40 phân tử, mỗi phân tử gắn với một ATP. Điều nàyđã thúc đẩy sự tách rời hai mạch tại ba trình tự lặp 13bp giàu A – T, chophép protein Dna B gắn vào. Dna B là một DNA hehicase, nằm trong phứchợp primosome. Các helicase phá vỡ liên kết hydro giữa các base nhờnăng lượng thủy phân ATP. Có nhiều loại helicase cùng hoạt động đồngthời: Một số gắn trên mạch 3’ – 5’ như các Rep, số khác gắn trên mạch 5’ –3’ như helicase II và III.•-Các mạch đã tách rời sẽ được ổn định dưới dạng mạch đơn nhờ cácprotein SSB (Single Strand Binding – liên kết với mạch đơn). Các proteinnày gắn lên khắp phần mạch đơn làm cho hai mạch không kết hợp trở lạiđược. Mạch khuôn được sử dụng đến đâu thì các protein SSB được giảiphóng khỏi khuôn đến đó.• b, Giai đoạn kéo dài: Tổng hợpmồi RNA••Các DNA polymerase chỉ có thể tổnghợp DNA bằng cách kéo dài một mồiRNA đã bắt cặp sẵn trên khuôn. Nhưđã biết, mồi này được tổng hợp nhờhoạt tính của enzyme primase cótrong phức hợp primosome.Sự tổng hợp mạch mới diễn ra theokiểu bán gián đoạn, kéo dài mồi RNA••••+DNA polymerase III là một phức hợp dimer. Mỗi phần gồm nhiều đơn vịgắn với nhau, chịu trách nhiệm tổng hợp một mạch đơn DNA nhằm đảmbảo cho tốc độ tổng hợp của cả hai mạch bằng nhau. Đơn vị α có hoạt tínhpolymerase thật sự. Đơn vị ε có chức năng đọc sửa nhờ hoạt tínhexonuclease 3’- 5’, từ đó làm tăng tính chính xác trong tái bản. Đơn vị βgiúp gắn polymerase vào DNA. Đây là nhân tố duy trì, khác nhau ở haimạch khuôn, quy định độ dài của đoạn DNA được tổng hợp ở mạch tới(dài) khác với ở mạch chậm (ngắn).+DNA polymerase III bắt đầu tái bản trên mỗi mạch khuôn bằng cáchgắn vào mạch (nhờ đơn vị β) và lắp các nucleotide bổ sung vào vị trí tươngứng, kéo dài đoạn mồi RNA đã bắt cặp sẵn trên khuôn từ đầu 3’OH tự docủa mồi (nhờ đơn vị α). Các DNA polymerase có tính đặc hiệu cao, chỉthêm nucleotide vào đầu 3’OH của mạch đang tổng hợp.+Ngoài chức năng polymer hóa theo hướng 5’ - 3’, DNA polymeraseIII còn có khả năng sửa sai nhờ hoạt tính exonuclease theo hướng 3’- 5’.Exonuclease là hoạt tính enzyme cắt DNA từ đầu mút một mạch. Trênđường di chuyển để tổng hợp mạch mới, nếu gặp chỗ nucleotide vừa lắpsai vị trí, DNA polymerase III sử dụng hoạt tính exonuclease 3’- 5’ cắt lùi lạiđể bỏ nucleotide sai và lắp cái đúng vào rồi tiếp tục tái bản (đơn vị ε).+Quá trình tái bản DNA ở E.coli diễn ra với tốc độ nhanh, có thể đến50.000 nucleotide/phút.-Hoàn chỉnh sợi mới tổng hợpTrên mạch chậm, sau khi mỗiđoạn DNA được kéo dài, mồiRNA bị dời đi nhờ hoạt tínhexonuclease 5’–3’ của DNApolymerase I và sẽ bị enzymeRNase H phân hủy. Các chỗtrống mà mồi để lại sẽ được thaybằng trình tự DNA một cáchchính xác nhờ kết hợp hoạt tínhpolymerase 5’ – 3’ (kéo dài đầu 3’của đoạn Okazaki trước) với hoạttính exonuclease 3’ – 5’ (đọc vàsửa sai) của DNA polymerase I.Cuối cùng, ligase sẽ nối tất cảcác đoạn DNA trên mạch mớitổng hợp lại với nhau.• c, Giai đoạn kết thúc tái bản và phân chia tế bào•••••••••-Hai chạc ba tái bản sẽ gặp nhau ở khoảng 180o đối diện với OricC. Quanh vùng kếtthúc này có vài điểm làm dừng lại sự tái bản bằng cách gắn với một sản phẩm của gen tus,đó là một nhân tố kỳm hãm hoạt động helicase của Dna B.-Khi sự tái bản hoàn tất, hai phân tử DNA vòng vẫn còn dính với nhau. Mộttopoisomerase loại II có tên là topoisomerase IV sẽ tách rời chúng để sau đó hai nhiễm sắcthể con sẽ được phân phối vào hai tế bào con.-Tái bản DNA eukaryoteSự tái bản ở eukaryote vẫn còn những điều chưa tường tận nhưng các dữ liệu thuđược cho thấy hệ thống này khá gần với hệ thống tái bản ở prokaryote. Khác biệt chủ yếu làở các loại DNA polymerase tham gia vào quá trình.-Điểm khởi đầu tái bản và giai đoạn khởi đầu:+Vì sự phức tạp trong cấu trúc của chất nhiễm sắc, tốc độ di chuyển của các chạc batái bản ở eukaryote chỉ đạt khoảng 50 bp/giây. Với tốc độ này, nếu chỉ sử dụng hai chạc ba táibản, phải mất 30 ngày mới tái bản xong một phân tử DNA nhiễm sắc thể điển hình của độngvật hữu nhũ với kích thước 105 kb. Do đó cần phải có nhiều đơn vị tái bản trong một tế bào,điển hình như ở động vật hữu nhũ là 50.000 – 100.000 đơn vị tái bản.+Ở eukaryote, có khoảng 20 – 50 đơn vị tái bản khởi đầu cùng lúc tại mỗi thời điểm,xuyên suốt phase S. Phần tái bản sớm nhất chủ yếu bao gồm nguyên nhiễm sắc chất(euchromatin), tức là phần DNA có hoạt động phiên mã. Trong khi đó, dị nhiễm sắc chất(heterochromatin) được hoạt hóa muộn hơn và phần DNA của tâm động (centromere) vàđoạn cuối nhiễm sắc thể (telomere) được tái bản sau cùng. Điều này phản ánh khả năng đápứng khác nhau của những cấu trúc nhiễm sắc chất với nhân tố khởi đầu.+Các trình tự khởi đầu ở động vật hữu nhũ chưa được phân lập nhưng người ta tinrằng sự khởi đầu của mỗi đơn vị tái bản có lẽ diễn ra tùy ý bên trong một vùng khởi đầu cóthể dài đến vài kb và là một phần của trình tự DNA lặp lại trung bình.+Khác với prokaryote, các đơn vị tái bản của eukaryote chỉ khởi đầu một lần trong mỗichu trình tế bào. Một protein gọi là nhân tố cho phép (licensing factor) cần thiết cho sự khởiđầu và tái hoạt hóa chỉ có khả năng tiếp cận vào nhân khi màng nhân tan đi, vì thế ngăn chặnđược việc tái khởi đầu trước hạn định.••••••••Polymerase β: Có chức năng giống DNA polymerase I ở prokaryote, nghĩa làtổng hợp đi kèm với sửa sai và hoàn chỉnh mạch mới sau khi mồi RNA đượcloại bỏ.Polymerase δ và polymerase ε : Có chức năng kéo dài DNA. Trong đó khảnăng tổng hợp đoạn DNA dài nhất thuộc về polymerase δ với sự trợ giúp củaPCNA. Cả hai enzyme này đều có khả năng đọc và sửa sai.Polymerase : Được tìm thấy trong ti thể, chức năng chưa rõ.+Ngoài các polymerase kể trên, hệ thống tái bản ở eukaryote còn có sựtham gia của nhiều protein chuyên biệt như PCNA (Proliferating Cell NuclearAntigen - kháng nguyên trong tế bào đang phân chia) có chức năng hoạt hóacác polymerase δ và ε, các nhân tố tái bản A và C (Replication Factor, RF -A,RF - C) cần cho hoạt động của các polymerase α và δ...-Tái bản ở đoạn cuối nhiễm sắc thể (telomere replication):+Hai đoạn cuối của nhiễm sắc thể dạng thẳng không thể được tái bảnđầy đủ bởi vì không thể kéo dài DNA từ đầu 5’ của mạch mới tổng hợp saukhi đã loại bỏ mồi RNA. Do đó thông tin di truyền sẽ mất dần khỏi DNA saumỗi đợt tái bản.+Để giải quyết vấn đề này, đoạn cuối mỗi nhiễm sắc thể eukaryote baogồm hàng trăm bản sao một trình tự đơn giản, không mã hóa (ví dụ nhưTTAGGG ở người) với đầu 3’ nhô ra so với đầu 5’.+Telomerase là một enzyme duy trì độ dài của telomere. Enzyme này cóchứa một phân tử RNA ngắn. Một phần trình tự của RNA này bổ sung vớitrình tự lặp của telomere, do đó nó có thể hoạt động như một mạch khuôn đểkéo dài các trình tự lặp từ đầu 3’ tự do của telomere bằng cách tổng hợp rồidịch chuyển liên tiếp nhiều lần.••+Các eukaryote đơn bào, chẳnghạn như nấm men, nhờ vào hoạtđộng của telomerase mà duy trìtelomere, từ đó bảo vệ tế bào khỏisự mất thông tin di truyền. Thếnhưng ở các sinh vật eukaryoteđa bào, ở các tế bào sinh dưỡng,gen mã hóa telomerase bị kỳmhãm. Vì thế, qua mỗi đợt phânbào, các nhiễm sắc thể ngắn dầnđi cho đến khi chạm tới các trìnhtự mã hóa của DNA, tế bào sẽ giàđi và chết. Trong nuôi cấy tế bàosinh dưỡng, hầu hết các tế bàochỉ phân chia 30-40 hoặc 50 lầnrồi chết.+Ở các tế bào ung thư, sựtái hoạt hóa hoạt động củatelomerase khiến cho các tế bàonày có khả năng bất tử.CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNGNGHE

Tài liệu liên quan

Thực trạng quản lý thông tin trong quy trình xử lý đơn hàng của ctcp bao bì sài gòn
- 85
- 928
- 1
THỰC TRẠNG QUẢN LÝ THÔNG TIN TRONG QUY TRÌNH XỬ LÝ ĐƠN HÀNG CỦA CTCP BAO BÌ SÀI GÒN
- 26
- 711
- 0
Tài liệu Thí nghiệm của Griffith và Oswald Avery chứng minh ADN là vật chất di truyền doc
- 3
- 3
- 31
Tài liệu Thí ngiệm của A. Hershey và M. Chase chứng minh ADN là vật chất di truyền doc
- 6
- 3
- 28
Protein hay ADN là vật chất di truyền của phagơ T2 ? doc
- 5
- 1
- 8
Nghiên cứu đánh giá, tư liệu nguồn gen cây trồng bản địa quý ở mức độ phân tử để bảo tồn và sử dụng chúng một cách có hiệu quả
- 280
- 622
- 0
Di truyền thực vật - Chương 1: Cấu trúc và tái bản vật chất di truyền ở mức độ phân tử, tế bào pptx
- 11
- 1
- 3
Tại sao nói ADn là cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử pptx
- 4
- 17
- 63
cấu trúc - cơ chế di truyền và biến dị ở cấp độ phân tử - luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp
- 44
- 381
- 0
Slide sinh 10 một số đại phân tử hữu cơ trong tế bào Gv Đ.T Dương
- 65
- 816
- 0