Vì sao cơ thể chúng ta lớn lên???

Tất cả trẻ em đều được sinh ra với những
đặc tính cha mẹ truyền lại. Mỗi bé có bốn
mươi sáu nhiễm sắc thể được di truyền
(hai mươi ba từ mỗi người). Các nhiễm
sắc thể chính là nơi chứa đựng đặc tính di
truyền.

Cơ thể ban đầu là 1 hợp tử,nhờ quá trình
phân chia tế bào mà lớn lên trong đó quá
trình nhân đôi(sao chép )DNA là mấu chốt
hình thành nên cơ thể sao này.
Sao chép DNA
Thành viên:
1.Bùi quang chương(nhóm trưởng)
2.phạm thái ngân
3.trần văn thiện
4.nguyễn hoài thanh
5.Đinh ngọc bích ly
6. nguyễn thị thùy dung
Sao chép theo khuôn và bán bảo tồn
A luôn bắt cặp với T; G luôn bắt cặp với C
→ Trình tự các nucleotide trên một
mạch sẽ xác định chính xác trình tự
đặc hiệu các nucleotide trên mạch bổ
sung với nó.
Hai mạch cũ của DNA được tách ra để mỗi
mạch làm khuôn tổng hợp mạch mới
giống với cặp mạch ban đầu.
Mỗi phân tử DNA con sẽ mang một mạch

cũ và một mạch mới.
→ Đây chính là kiểu sao chép bán bảo
tồn.
Thí nghiệm của Meselson và Stahl
(1958)
Cơ chế chung của sự sao chép DNA
-
Các liên kết hydro phải bị phá vỡ và tách rời hai
mạch.
-
Phải có đoạn mồi (primer).
-
Có đủ 4 loại nu tự do ATP, GTP, TTP, CTP bắt cặp
bổ sung với các nucleotide trên mạch khuôn.
-
Mạch mới phải được tổng hợp theo hướng 5’P →
3’OH.
-
Các nucleotide mới được nối lại với nhau bằng liên
kết cộng hóa trị.
-
Mỗi bước được xúc tác bởi một enzyme đặc hiệu để
đảm bảo nhanh chóng, chính xác.
- Các enzyme sao chép đi dọc mạch mẹ
theo hướng 3’ → 5’ để tạo mạch bổ
sung theo hướng 5’→ 3’.
- Hai mạch DNA được tách ra để bắt đầu
sao chép, điểm tách ra tạo thành chẻ
ba sao chép (replication fork).
- Mạch mới luôn được tổng hợp theo

hướng 5’ → 3’
•
Trên một mạch khuôn, sự tổng
hợp sẽ hướng từ ngoài vào chẻ
ba → mạch khuôn trước.
•
Trên mạch còn lại, sẽ tổng hợp
theo hướng từ chẻ ba ra ngoài
bằng cách tạo ra các đoạn
Okazaki rồi nối lại → mạch
khuôn sau.
Cơ chế chung của sự sao chép DNA
Mạch khuôn sau
Mạch khuôn trước
Mạch DNA con
Đoạn OkazakiLigase Polymerase I
Protein ổn định mạch
(SSP-protein)
Helicase
Chẻ ba sao chép
Polymerase III
Primase
Đoạn mồi RNA
DNA mẹ
Sao chép DNA
Gyrase
Giai đoạn khởi sự
•
Protein B đặc hiệu nhận biết điểm khởi sự sao
chép (replication origin hay ori) và gắn vào.

•
Enzyme Gyrase cắt DNA làm tháo xoắn ở hai
phía của protein B.
•
Enzyme Helicase cắt liên kết hydro giữa hai
base bắt cặp, tạo chẻ ba sao chép.
•
Các protein căng mạch (single - strand binding
protein hay SSB-protein) gắn vào các mạch
đơn DNA làm chúng tách thẳng ra, không
xoắn lại được.
Giai đoạn nối dài
DNA polymerase III gắn vào mạch khuôn, lắp các
nucleotide bổ sung vào vị trí tương ứng, theo
hướng 3’OH của mạch đang tổng hợp.
Nếu lắp sai, DNA polymerase III dùng hoạt tính
exonuclease 3’→ 5’ lùi lại cắt bỏ đi nucleotide
sai, lắp cái đúng vào và tiếp tục sao chép.
•
Mạch trước: mạch mới được tổng hợp theo hướng
5’ → 3’ vào chẻ ba sao chép.
•
Mạch sau: mạch mới được tổng hợp theo hướng 5’
→ 3’ từ chẻ ba ra ngoài.
Emzyme primase tổng hợp đoạn mồi (primer)
RNA (khoảng 10 nucleotide) gần chẻ ba.
DNA polymerase III nối thêm vào đoạn mồi RNA
để tạo thành các đoạn Okazaki dài khoảng 100
– 2000 nucleotide.
DNA polymerase I dùng hoạt tính exonuclease 5’

→ 3’ cắt bỏ mồi RNA, lắp các nucleotide vào
chỗ trống và tổng hợp tiếp theo hướng 5’ → 3’.
Enzyme ligase nối liền các đoạn DNA lại với nhau,
hoàn thành việc tổng hợp mạch sau.
Sao chép ở mạch sau
Nhiễm sắc thể ở tế bào E.coli chỉ là
một sợi DNA vòng tròn, chỉ có một
điểm ori.
Bộ gen của Prokaryote chứa khoảng
4,7*106 cặp nucleotide, thường
chỉ có một replicon (đơn vị sao
chép).
Tốc độ sao chép ở E.coli diễn ra rất
nhanh (khoảng 1000 nu/giây)
Sao chép nhiễm sắc thể ở Prokaryote
Sao chép nhiễm sắc thể vi khuẩn
Sao chép nhiễm sắc thể ở Eukaryote
Eukaryote có số lượng DNA lớn hơn nhiều so
với Prokaryote → có nhiều nhiễm sắc thể,
mỗi NST gồm một sợi DNA thẳng liên kết với
protein.
DNA ở Eukaryote có nhiều replicon.
Tế bào Eukaryote có cơ chế kiểm soát quá trình
sao chép, không sao chép tại điểm ori đã qua
sao chép.
Tốc độ sao chép chậm hơn so với Prokaryote
(khoảng 50 nu/giây).
Sao chép nhiều replicon ở Eukaryote
II. CÁC CƠ CHẾ SỬA SAI VÀ BẢO VỆ DNA
Các dạng sai hỏng DNA

-
Gãy hay đứt mạch
-
Mất base nitơ → base tương ứng không có
cặp (vd: mất purine)
-
Gắn nhóm mới vào base nitơ bằng liên kết
cộng hóa trị (vd: gắn nhóm methyl –CH3)
-
Biến đổi base nitơ (vd: cytosine thành uracil)
-
Base bắt cặp sai
-
Tạo dimer thymine bằng liên kết cộng hóa trị
giữa 2 thymine liền kề
Sửa sai trong sao chép
Tổng hợp DNA in vitro, sai sót là 1x10-5. Trong
cơ thể sinh vật (in vivo), sai sót là 1x10-9.
→
Quá trình sao chép ở cơ thể sinh vật có độ
chính xác cao. Do:
•
Hướng sao chép luôn từ đầu 5’ → 3’ để việc sửa
sai được chính xác.
•
Các DNA polymerase I và III vừa có hoạt tính
polymerase hóa vừa có hoạt tính exonuclease 5’ →
3’, 3’ → 5’.
Vị trí base sai
Sửa sai trong quá trình sao chép

Sửa sai khi bị đột biến
DNA có thể bị biến đổi khi không sao chép bởi
các tác nhân vật lý và hóa học, gây ra đột
biến.
Cơ thể sinh vật có cơ chế sửa sai để giữ tần số
đột biến ở mức thấp.
Có nhiều enzyme đặc hiệu nhận biết các sai
hỏng trên DNA (liên kết cộng hóa trị sai giữa
base với các chất hóa học khác và giữa các
base liền kề trên một mạch, bắt cặp sai giữa
các base…)
-
Sửa sai trực tiếp
•
Trường hợp dimer thymine, các enzyme
photolysae có thể trực tiếp loại bỏ các liên kết
dimer thymine qua phản ứng quang hoạt hóa.
-
Sửa sai gián tiếp
•
Như sửa sai khi sao chép: các enzyme nhận
biết gắn vào trình tự sai và cắt bỏ đoạn sai, sau
đó dựa vào mạch đơn đúng làm khuôn để tổng
hợp lại chỗ bị cắt cho đúng.
Cơ chế sửa sai DNA ngoài quá trình
sao chép
Sửa chữa base bắt cặp sai
Enzyme sửa chữa
cắt bỏ base sai
DNA polymerase

bổ sung base đúng
Base bắt cặp sai
Sửa chữa bằng cách cắt bỏ
Base bị biến đổi
Enzyme sửa chữa
cắt bỏ base biến đổi
và vài base kế cận
DNA polymerase bổ sung
các base đúng
Sửa sai DNA trực tiếp và gián tiếp trong đột biến dimer thymine
Tia cực tím
Sửa sai bằng cách cắt bỏ
Sửa sai bằng phản ứng quang hoạt hóa
Dimer thymine
Dimer thymine
Enzyme liên
kết
Ánh sáng cắt
liên kết dimer
Enzyme được
giải phóng
Dimer được
sửa chữa
Chuỗi DNA đã được sửa sai
Chuỗi DNA đã được sửa sai
Gián tiếp Trực tiếp
Các hệ thống bảo vệ DNA
•
Sự methyl hóa (gắn nhóm –CH3) ở những điểm
nhất định trên DNA.

•
Enzyme endonuclease (cắt DNA ở giữa) có thể
nhận biết DNA lạ, cắt và loại bỏ chúng.
•
Hệ thống cấp cứu (SOS) được mở ra khi DNA bị sai
hỏng nhiều.
•
Các hệ thống sửa sai (hệ thống bảo vệ DNA) theo
hai kiểu:

Sửa sai bằng cách cắt bỏ chỗ sai và tổng hợp lại
dựa theo mạch đúng còn lại.

Sửa sai nhờ cơ chế tái tổ hợp và các cơ chế khác.
Telomere

Telomere là những trình tự DNA không mã
hóa, ngắn và đơn giản, lặp lại nhiều lần, nằm ở
phần cuối của các nhiễm sắc thể eukaryote.

Có chức năng bảo vệ thông tin di truyền trên
nhiễm sắc thể.

Sẽ mất dần sau mỗi lần sao chép.

Được tổng hợp bởi enzyme Telomerase (có
nhiều trong các tế bào phân chia nhiều lần như
protozoan, sinh vật đơn bào, tế bào ung thư…).
Sao chép
ở đầu cuối

nhiễm sắc
thể