BÀI 7 ĐỌT BIẾN GEN VÀ SỮA CHỮA DNA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.38 MB, 39 trang )
BÀI 7
ĐỘT BIẾN GEN VÀ SỬA CHỮA DNA
Ths. Nguyễn Huỳnh Bích Liễu
KHÁI NIỆM
Đột biến gen: biến đổi trong cấu trúc phân tử của gen dẫn tới biến đổi
hoạt động chức năng của nó
Điểm nóng đột biến: trình tự nu nhất định dễ bị đột biến
Đột biến tế bào soma: tb sinh dưỡng (soma) bị đột biến chỉ được duy trì
qua quá trình nguyên phân nên chỉ ảnh hưởng một phần cơ thể của cá
thể đột biến. Cá thể này khi hình thành tb sinh dục sẽ k tạo ra giao tử
đột biến nên k truyền cho thế hệ sau.
Tần số đột biến: Tần suất của 1 loại ĐB cụ thể trong 1 nhóm các sv riêng
lẻ.
Tầm quan trọng đột biến gen: ổn định sự sống, đa dạng di truyền.
2. CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN
2.1. Đột biến điểm
Thay đổi một base trong chuỗi ADN gây bởi tác nhân gây đột
biến hoặc sai sót trong sao chép ADN. (Pyrimidin được thay thế bởi
pyrimidin khác hay purin bởi purin khác (A ↔ G, C ↔ T).
- Đột biến lặn hay còn gọi là đột biến cùng nghĩa: mã hóa cho
cùng acid amin, khơng có ảnh hưởng đến protein cuối. Ví dụ, codon
GCA hoặc GCG trong mARN đều mã hóa cho arginin.
- Đột biến lệch nghĩa: mã hóa cho acid amin khác, có thể làm
protein khơng có chức năng. Ví dụ, trong chuỗi protein β-globin gây
bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, GAG mã hóa cho glutamat; nếu
thay bằng GUG sẽ mã hóa cho valin.
- Đột biến vơ nghĩa: mã hóa cho codon kết thúc, có thể làm cụt
protein.
- Đột biến thay thế base: có thể xảy ra trong promoter hoặc
các vùng điều hịa 5’ của gen hoặc trong intron và có thể ảnh
hưởng đến sự phiên mã, dịch mã.
- Đột biến lệch khung: chèn hoặc mất một hoặc nhiều nucleotid
trong vùng mã hóa của gen → làm thay đổi khung đọc.
2.2. Đột biến đa điểm
Các đột biến đa điểm là những thay đổi tác động đến hơn
một base, thay đổi từ hai đến hàng ngàn base, nhưng thường nhất
là chỉ vài base.
ẢNH HƯỞNG TRÌNH TỰ PROTEIN
- ĐB thuận: thay đổi KG của thể hoang dại
- ĐB ngược: ĐB thay đổi KG của thể ĐB quay về KH nguyên thủy ban
đầu.
- ĐB ức chế: dạng ĐB ngược, ĐB thứ cấp nhằm phục hồi hoàn toàn hay
từng phần chức năng bị mất bởi ĐB sơ cấp ở 1 vị trí khác.
3. NGUYÊN NHÂN ĐỘT BIẾN
3.1. Đột biến tự nhiên
- Xảy ra trong tự nhiên một cách ngẫu nhiên với tần số nhất định và
không xác định được nguồn gốc.
- Đột biến tự nhiên ở mức phân tử gồm có hỗ biến, khử amin, chuyển
vị, đảo chuyển, đột biến lệch khung, oxy hóa phá hủy.
- Hỗ biến: Keto ↔ Enol và Amino ↔ Imino. Dạng keto (C=O), nhưng đơi
khi chúng cũng có dạng enol (C - OH). Kết quả G - C thành A – T
- Khử amin: phản ứng thủy phân cytosin thành uracil, phóng thích NH và
khử amin 5 - methylcytosin thành thymin và ammonia.
- Đột biến lệch khung: chèn hoặc mất trên một sợi, thường là lỗi của
polymerase khi sao chép các đoạn lặp lại của 1 nucleotid.
- Oxy hóa phá hủy do các gốc oxy: Các gốc oxy tăng trong tế bào do
chuyển hóa oxy hóa (tác nhân vật lý như tia phóng xạ) chuyển G - C
thành T - A
3.2. Đột biến nhân tạo
Tác nhân hóa học
+ Nhóm base đồng đẳng: 5-BU
+ Các chất hóa học thay đổi cấu trúc và đặc tính bắt cặp của các
base, gồm: các chất khử amin và các chất alkyl hóa.
+ Nhóm chèn vào ADN (tác nhân làm lệch khung).
+ Các tác nhân thay đổi cấu trúc ADN.
- Các chất khử amin: acid nitrơ tạo bởi sự phân giải các nitrit
(Cytosin thành Uracil, Methylcytosin thành Thymin, và Adenin
thành Hypoxanthin)
- Các chất alkyl hoá: Nitrosoguanidin (NTG), Methyl Methane
Sulfonat (MMS), Ethyl Methane Sulfonat (EMS) là các tác nhân hóa
học gây đột biến phản ứng với các base và thêm các nhóm Methyl
hoặc Ethyl
- Các tác nhân chèn vào ADN (làm lệch khung): Nhóm này
gồm các chất Proflavin, cam Acridin, Ethidium bromide dùng trong
phịng thí nghiệm làm chất nhuộm.
- Các tác nhân thay đổi cấu trúc ADN
+ Các phân tử lớn gắn vào base trong ADN làm chúng trở thành
khơng mã hóa. Ví dụ, N - acetoxy - 2 - acetylaminofluorene
(NAAAF)
+ Các tác nhân gây liên kết chéo trong và giữa các sợi (các
psoralen có trong một số rau và dùng trong điều trị một số bệnh về
da)
+ Các chất hóa học gây đứt sợi ADN (các peroxide)
+ Các hydrocarbon đa vịng (benzypyrene có trong xăng)
3.3. Tác nhân bức xạ gây đột biến
- Các bức xạ điện từ: FM, TV, viba, hồng ngoại, khả kiến, tia tử
ngoại (UV), tia X và tia gamma.
- Bức xạ ion hố: Tia X, tia gama, hạt phóng xạ α và β
- Nguồn bức xạ: Mặt Trời và không gian, từ các nguyên tố hoạt động
phóng xạ trong đất, trên mặt đất và trong khơng khí, tia X), thử hạt
nhân và các nhà máy năng lượng hạt nhân, các sản phẩm (tivi, máy
dị khói, kiểm tra bằng tia X ở sân bay).
- Tác dụng sinh học của bức xạ: Bức xạ ion hóa sản sinh các gốc
tự do của nước (gốc hydroxyl), gây nhiều hư hỏng đối với tế bào và
sinh vật. Tia X có thể gây hư hỏng ADN và protein, có thể làm hỏng
cơ quan, ngăn phân chia tế bào hoặc làm chết tế bào.
- Tia cực tím (UV): năng lượng được ưu tiên hấp phụ bởi các base
của ADN và bởi các acid amin thơm của các protein. Ảnh hưởng sinh
học và ảnh hưởng di truyền quan trọng.
4. CÁC CƠ CHẾ SỬA CHỮA DNA
4.1. Sửa chữa pyrimidine dimer bằng cơ chế quang phục hoạt
Tác nhân: UV tạo thymine dimer
Enzyme photolase bám vào dimer phá vỡ lk dimer khơi phục monomer
bình thường.
4.1.2. Sửa chữa sai hỏng DNA do alkyl hóa
Tác nhân hóa học: MMS, EMS chuyển nhóm alkyl vào các base ở các vị trí
khác nhau
VD: Chuyển nhóm alkyl vào O ở C-6 base G, enzyme sửa sai
Methylguanin methyltransferase nhận O6-Methylguanine và loại bỏ
methyl.
4.2.Các cơ chế sửa chữa cắt bỏ
4.2.1. Sửa chữa cắt bỏ base (Base excision repair – BER)
N-glycosylase nhận base biến đổi, mất amin hoặc biến dạng cấu trúc
xoắn do sai lệch và thủy giải liên kết N-glycosilic nối base với pentose tạo
ra điểm AP.
Enzyme endonuclease AP sẽ cắt lk phosphodiester ở đầu 5’ của AP loại
bỏ phân tử đường deoxyribose
5. CÁC TÍNH TRẠNG ĐỘT BIẾN VÀ PROTEIN ĐỘT BIẾN
- Bệnh Alkapton niệu. Nước tiểu của bệnh nhân trở nên đen khi để ngồi
khơng khí. Bệnh xảy ra do thiếu enzym homogentisate oxydase trong gan
nên không phân hủy được acid homogentisic (tên cũ là alcapton) thành một
sản phẩm không màu là acid acetoacetic
- Bệnh thiếu hụt enzym phenylalanine hydroxylase trong gan oxy hóa
phenylalanine thành tyrosin.
5. CƠ CHẾ ĐỘT BIẾN GEN GÂY BỆNH HEMOGLOBIN
THALASSEMIA
