ADN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (769.82 KB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

CHƯƠNG 8. CƠ S PH N T C A S DI TRUY NỞ Â Ử Ủ Ự Ề
I. B N CH T C A V T LI U DI TRUY NẢ Ấ Ủ Ậ Ệ Ề

1. Th nh ph n c a nhi m s c thà ầ ủ ễ ắ ể
2. ADN l v t li u di truy nà ậ ệ ề
a. Thí nghi m c a Griffithệ ủ

b. Thí nghi m c a Hershey & Chaseệ ủ
II. C U TR C PH N T C A ADNẤ Ú Â Ử Ủ
1. C u trúc hóa ấ hoc c a ADNủ

2. C u trúc không gian c a ANDấ ủ

III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ CỦA ARN
1. ARN thông tin

2. ARN vận chuyển
3. ARN ribosome

IV. SỰ SAO CHÉP CỦA ADN

1. Học thuyết khn của Watson và Crick
2. Các thí nghiệm chứng minh cho học thuyết
3. Cơ chế của sự sao chộp

V. S SA CHA ADN

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Chơng 6.

Các nucleotit vµ axit nucleic v tà ái b n AND 
Phn 1: Các nucleotit và axit nucleic

1 Mở đầu

Hydrat cacbon, protein và lipit tại nên cấu trúc cơ bản và các bộ
phận hoạt động của đa số tế bào, thế nh ng không điều hành đ ợc sự hoạt
động của chúng. Chứ năng này đ ợc thực hiện bởi 1 nhóm phân tử sinh
học th t gọi là các axit nucleic. Nh tên gọi của chúng đã cho biết là các
chất này đầu tiên đ ợc phát hiện và xác định ở trong nhân. Mặc dù hiện
nay ngời ta biết chúng có ở cả tế bào chất, thế nh ng tên gọi đó vẫn thích
hợp là do vai trò trọng tâm của axit nucleic có trong việc điều hồ hoạt
động tế bào.

Bµi nµy mơc tiêu chính là giải thích cấu trúc của ADN (axit

dezoxiribonucleic), và ARN (axit ribinucleic). Kiến thức cơ bản này sẽ
cần thiết trớc tiên để hiểu đ ợc quá trình sinh tổng hợp protein, đó cũng
chính là sự hoạt động quan trọng bậc nhất của tế bào, nó sản sinh ra tất
cả các enzym cần để kiểm sốt q trình trao đổi chất.

2 C¸c nucleotit

Các nucleotit là đơn phân của tất cả các axit nucleic. Nh ta thấy từ
hình 1A, mỗi nucleotit gồm 3 phần liên kết với nhau. Thứ nhất là nhóm
phosphat,ký hiệu bằng P. Đây là nhóm quan trọng nhất vì có hoạt tính
hố học mạnh để liên kết với các nhóm mới trong phản ứng ng ng tụ.
Nhiều cấu trúc phức tạp có thể đ ợc hình thành và các nucleotit có thể
liên kết với nhau để tạo chuỗi.

Thành phần thứ hai của nucleotit là phân tử đờng 5 cacbon (đờng
pentoz). Trong phân tử ARN, thành phần đ ờng luôn luôn là phân tử riboz,

trong khi ở ADN lại là loại phân tử rất gần với riboz là thành phần đ ờng
cũng quan trọng nh nhóm phosphat vì nó tham gia liên kết các nucleotit
với nhau.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

trong ARN có bộ bốn hơI khác là adenin, guanin, xitozin và uraxin. Các
bazơ hữu cơ thuọc hai họ hoá học khác nhau, nh thấy trên hình 8.1
d.Bazơ purin, nh adenin và guanin, có cấu trúc vòng kép, trong khi đó
bazơ pirimidin, gồm timin, xitozin và uraxin, có cấu trúc vòng đơn. Cả
hai loại bazzơ đều có cấu trúc vịng chứa cả nguyên tử nitơ lẫn nguyên tử
cacbon và làm cho chúng khác hẳn mặc dù có thể tổng hợp chúng từ axit
amin.

Hợp chất chỉ gồm có 4 đ ơng 5 cacbon với bazơ hữu cơ mà khơng có
nhóm phosphats đôi khi gọi là nucleoziti. Hợp chất hình thành từ riboz
và adenin gọi là adenozin và dẫn xuất nucleotit gọi là adenozin
monophosphat (AMP). Các tế bào liên tục sản xuất và do đó tạo nên một
“kho” các nucleotit dùng để tạo ADN, ARN hoặc một vài chất t ơng tự.
3 Các chất nucleotit đơn – ATP và NAD

Các nucleotit có nhiều chức năng quan trọng trong tế bào ngồi vai trị là
đơn phân cho các axit nucleic. Adenozin triphosphat (ATP) là một ví dụ
điển hình. Nh minh hoạ trên hình 2, ATP cấu tạo từ phân tử adenozin liên
kết với một chuỗi 3 nhóm phosphat. Liên kết hoá học nối phosphat thứ 2
và thứ 3 và với thứ nhất đ ợc biết nh những liên kết cao năng (ký hiệu
bằng ). Khi liên kết này bị gãy do thuỷ phân, một l ợng năng lợng lớn
hơn đợc giảI phóng nh đợc tổng kết trong ph ơng trình

ATP + H2O → ADP(hydrated) + Pi(hydrated) + H+(hydrated) 
ΔG˚ = - 30.54 kJ/mol (- 7.3 kcal/mol)
ATP + H2O → AMP(hydrated) + PPi(hydrated) + H+(hydrated)

ΔG˚ = - 45.6 kJ/mol ( - 10.9 kcal/mol)

Mối liên kết cao năng là 31kj/mol so
với khoản 12kj/mol của mối liên kết
cộng hoá trị của nhóm phosphat thứ
nhất với đờng riboz. Bên trong tế bào,
sự gãy ATP thờng đI đôI với một phản
ứng khác cần năng l ợng. Kết quả là
phần lớn năng l ợng giảI phóng li c
chuyn

thành các liên kếy hoá häc míi vµ chØ
mét sè Ýt bÞ mÊt d íi d¹ng nhiƯt. Trªn thùc tÕ, H2.
Adenozintriphosphate tất cả các hỵp chÊ sinh häc cã trong
tÕ bµo

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

nghiệm, một cách giản đơn có thể giải phóng năng l ợng từ hydrat cacbon
nh glucoz bằng cách đốt nó trong khơng khí. Tuy nhiên trong tế bào
sống, sự phân huỷ glucoz là một quá trình từ từ, phân tử glucoz đ ợc tháo
dỡ từng bớc một. Sự phân huỷ từ từ đòi hỏi phải có một chất thuộc
nucleotit gọi là chất vận chuyển hydro. Đó là NAD (nicotinamid adenin
dinucleotid), NADP (nicotinamid adenin dinucleotit phosphat) và FAD
(Flavin adenin dinucleotit). Cấu trúc của NAD đ ợc minh hoạ trên h3 và
gồm hai nucleotit liên kết qua các nhóm phosphat. Phần nicotinamit có
thể truyền từ hợp chất này sang hợp chất khác trong tế bào. do khả năng
liên kết với hydro, NAD, NADP, FAD và các chất t ơng tự hoạt động nh
các coenzym cho các enzym tham gia lấy nguyên tử hydro từ các cơ chất
của chúng.

Một số chất bổ sung cho thức ăn gọi là vitamin thờng cũng cần thiết
nh các nguyên liệu xuất phát để tạo các coenzym. Thí dụ nh niaxin
(vitamin B) cần thiết để tạo NAD và NADP.

4 CÊu t¹o axit nucleic

Hai loại mối liên kết giữa các nucleotit riêng rẽ với nhau để tạo nên
phan tử axit nucleic. Trong kiểu liên kết thứ nhất, nhóm đ ờng của
nucleotit này nối với nhóm phosphats của nucleotit kia. Nh minh họa trên
h4, kết quả là tạo nên một chuỗi dài đ ờng phosphat liên kết cộng hoá trị
với nhau (gọi là lõi đờng phosphat). Cấu trúc của cả AND và ARN đều là
các chuỗi nh vậy.

Mối liên kết đờng – phosphat cóp thể đ ợc dùng để liên kết các
nucleotit theo một trật tự hay thứ tự nhất định, và điều đó có tầm quan
trọng cốt yếu để quy định nên hình tháI và tính chất của các phân tử thu
đợc.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Kiểu liên kết thứ hai giữa các nucleotit gọi là sự ghép cặp bazơ.
Kiểu này đợc mô tả trên hình 8.5 và có dạng liên kết hydro giữa các đôI
gốc hữu cơ nhô ra từ lõi đ ờng – phosphat của hai sợi axit nucleotit. Sự
ghép cặp bazơ làm cho phân tử bền vững và giúp tạo nên cơ cấu lập thể
của axit nucleic.

Có hai hệ quả quan trọng của việc ghép cặp bazơ. Lõi đ ờng –
phosphat của hai sợi có thể chạy ng ợc chiều nhau, và nh vậy làm cho các
nucleotit nhơ ra có thể khớp với nhau. Hệ quả thứ hai là sự ghép cặp chỉ
có thể xảy ra đợc giữa các cặp phù hợp. Trong AND các cặp ghép là

adenin – timin (A-T) vµ guanin – xitozin (G -X). Cßn trong phân tử

ARN các cặp ghép là adenin – uraxin (A - U) vµ guanin – xitozin (G –
X). Trong ph©n tư AND adenin vµ timin liªn kÕt víi nhau b»ng hai liên
kết hydro, còn guanin và xitorin bằng 3 liên kết hydro. Nh vậy không thể
có liên kết giữa A và G hgoặc X với T.

H5. Sự ghép cỈp cđa axit nucleic

Nh ta thấy trên hình 8.5, trong mỗi cặp bazơ một bazơ thuộc họ purin
hai vòng, còn bazơ kia thuộc họ pirimidin một vòng, và nh vậy độ dài của
tất cả các cặp là nh nhau và làm cho khoảng cách giữa hai lõi là không
đổi. Liên kết hydro đơn lẻ thì yếu, thế nh ng nó làm cho hai sợi bổ sung

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

5. CÊu tróc AND

Ph©n tư AND cÊu tạo từ các nucleotit chứa 5 đ ờng cacbon dezoxiriboz

luôn luôn là sợi kép. Nh minh hoạ trên hình 8.6, hai sợi hoàn toàn bổ
sung và nh vậy toàn bộ phân tử chứa hàng triệu nucleotit đ ợc ghép với
nhau qua sự ghép cặp. Đồng thời phân tử xoắn lại thành cấu hình xoắn
kép. Ta có thể chiêm ng ỡng một cấu trúc toàn thể tuyệt hảo tự hình 8.7
đó là mơ hình Watson - Crick của AND, nó chỉ rõ vị trí của tất cả các
nguyên tử trong một đoạn phân tử ADN. Cấu trúc này đầu tiên đ ợc xác
định nhờ phơng pháp phân tích tinh thể bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia Rơn –
ghen, ý nghĩa mơ hình ở chỗ nó gỉa định đ ợc cơ chế mà qua đó mộ bản
sao mới có thể tạo nên đ ợc từ phân tử AND dã cho. Vì hai sợi là hoàn
toàn bổ sung cho nhau, mỗi sợi có thể làm khuôn để tạo sợi kia. Nhờ có
enzym gọi là AND polimeraz, các sợi ADN có thể tự sao, hay táI bản, nh
mô tả trên hình 8.8.Quá trình đó gọi là sự táI bản bán bảo thủ, vì một
nửa của phân tử mẹ vẫn giữ nguyên hay “bảo thủ” trong phân tử mới tạo
nên. Sự táI tạo là cực kỳ quan trọng vì qua đó mà tế bào khi phân chia có

thể truyền sang tế bào con bản sao nguyên vẹn toàn bộ cơ cấu di truyền
của nó. Trong chu kỳ tế bào bình th ờgn, ADN thờng đợc nhân đôI và khi
các nhiễm sắc thể tách nhau ra trong phân bào, mỗi tế bào con nhận một
bộ cơ cấu di truyền giống nhau.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

H6. Cấu trúc xoắn kép ADN H7. Mô hình lập thể ADN

6. ADN và các nhiễm sắc thể

Tng chiu dài tất cả các phân tử AND của một tế bào động vật có vú
điển hình tính đ ợc khoản 2 mét. Nếu tính chiều dài toàn bộ ADN ch a
trong cơ thể con ng ời sẽ đợc một con số khủng khiếp là 10 tỷ km. Ng ời ta
tin rằng mỗi nhiễm sắc thể trong một tế bào đơn lẻ chỉ chứa một ADN rất
dài, và nh vậy 46 nhiễm sắc thể trong một tế bào ng ời tơng ứng với 46
phân tử ADN riêng biệt với mỗi phân tử dài khoảng 4cm.
Để tránh cho nhân trở thành một búi rỗi bòng bong, các sợi ADN của mỗi
nhiễm sắc thể phải đ ợc cuộn lại một cách có tổ chức. Đó là chức năng
của protein histon, chuyên liên kết với AND để tạo nên nhiễm sc cht

của nhân. Ngày nay ng ời ta biết là ADN với histon hình thành nên các
hạt gọi là nucleoxom. CÊu tróc

nucleoxom đợc trình bày trên hình 8.9, mỗi hạt gồm một đoạn ADN dài
khoảng 200 đôI bazơ quấn quanh lỗi histon.

Trong tế bào đang tăng sinh
mạnh, các nhiễm sắc thể của nhân
thờng ở dạng một chuỗi dài các hạt
nucleoxom. Tuy thế, khi tế bào
chuẩn bị phân chia, chuỗi này co

cuộn lại hơn nữa và trở nên thấy đ
-ợc dới kính hiển vi quang học gọi
là quá trình hội tụ. Quá trình này
đợc kiểm soát một phần qua t ơng
tác giữa các protein phi histon, tuy
nhiên ngời ta cón cha hiểu biết đợc
cặn kẽ về cơ chế này. Trong nhiễm
sắc thể đã hoàn toàn hội tụ (hình
8.10) phân tử ADN tạo vòng và
cuộn để hình thành một cấu trúc
chỉ dài khoảng 6 m và rộng
khoảng 0,8 m. Nói cách khác,
nhiễm sắc thể hoàn chỉnh thì ngắn
hơn ADN mà nó chứa tới 5000 lần.
Các tế bào nhân chuẩn thực sự phân
bào với các nhiễm sắc thể ở dạng
hội tụ nh vậy.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

cho các tế bào con và ng ời ta nói rằng nó chứa nguyên liệu di truyền của
tế bào.

ADN đáp ứng tất cả mọi đòi hỏi phảI có của nguyên liệu di truyền.
Thứ nhất nó là một chất rất bền vững và do đó mà những thơng tin ghi mã
trong đó ln ln đ ợc giữ nguyên từ thế hệ này sang thế hệ khác. Thứ
hai, ADN có thể tái bản và do đó có thể tạo các bản sao mới cho các tế
bào con. Đòi hỏi quan trọng thứ ba của nguyên liệu di truyền là nó phải
có khả năng điều hoà hoạt động của tế bào. AND làm đ ợc việc điều hoà
này trớc tiên bằng cách điều khiển sự tổng hợp protein, và bổ sung thêm
vào chức năng này một số loại ARN. Cấu trúc hoá học của chất này sẽ đ
-ợc nêu dới đây.

7 CÊu tróc ARN

Phân tử ARN cấu tạo từ các nucleotit chứa đ ờng 5 cacbon riboz là
luôn luôn là sợi đơn, mặc dù đôi khi sợi đơn có thể tự gấp lại và cho cấu
trúc giống nh sợi kép. Tất cả các tế bào chứa 3 loại ARN quan trọng:

7.1 ARN

th«ng tin hay mARN (tõ ch÷ messenger ARN)

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

cách đặc biệt nào (hình 8.11A)

7. 2. ARN vËn chuyÓn hay tARN (transport ARN).

Đó là những phân tử ARN nhỏ, chứa khoảng 75-90 nucleotit. Các tế
bào có ít nhất là 20 loại tARN khác nhau. Tất cả đều có một hình dáng
giống nhau. Nh minh hoạ trên hình 8.11B, mỗi phân tử đều đ ợc gấp cuộn
lại bằng sự ghép cặp bazơ chính xác giữa các đoạn khác nhau của sợi
ARN. Khi phân tử nằm trên mặt phẳng (bị ép dẹp lại) nó có hình chẽ ba
của lá cỏ ba lá. Tuy nhiên ở trạng thái bình th ờng, các khu vực ghép cặp
thờng xoắn lại kiểu chuỗi xoăn kép, và kết cục toàn phân tử có dạng gần
giống chữ L. ARN vận chuyển có vai trò nòng cốt yếu trong tổng hợp
protein – mỗi tARN kết hợp với một axit amin đặc tr ng ở một đầu và với
mARN ở đầu kia. Bằng cách đó phân tử tARN của tế bào giúp cho việc
“phiên dịch” bộ mã ghi trong ADN thành thứ tự axit amin trong chuỗi
protein.

7. 3. ARN riboxom hay rARN

Đợc tạo nên trong tiểu hạch của nhân và là thành phần chủ yếu của

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Phần 2: Sự tái bản DNA
1. Sự tái bản bảo tồn

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

H2. Tái bản bán bảo tồn được chứng minh bằng thí nghiệm của Meselson
và Tahl

Ly tâm trên gradient sử dụng ScCl tách các sợi AND có tỷ trọng khác nhau

Vi khuẩn được nuôi trong một thời gian dài trên môi trường có nguồn
nitrogene nặng 15N để nó gắn vào DNA. Sau đó các tế bào được chuyển sang môi

trường chứa 14N để tiếp tục phát triển. Các mẫu DNA được lấy ra sau mỗi lần tế bào

phân chia, và đem phân tích bằng ly tâm trong gradient nồng độ CsCl. Sau khi phát
triển trên môi trường chứa 15N, DNA có cả hai sợi đều là sợi nặng. Khi chuyển sang

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

sự hình thành xoắn kép gồm sợi nặng và sợi nhẹ. Với những lần phân chia tiếp theo
thấy xuất hiện những loại mới (xoắn kép gồm hai sợi nhẹ) cùng với các loại chứa một
sợi nặng. Các thí nghiệm này tiến hành với DNA bị gẫy và không cho thấy sự tách
các sợi của DNA bố mẹ xảy ra trước hay trong lúc tái bản (hình 2).

Ảnh chụp hiển vi điện tử nhiễm sắc thể vòng nguyên vẹn của vi khuẩn cho thấy
sợi tái bản bắt đầu từ ở một điểm và diễn ra quanh theo vịng cho đến khi hồn tất.
Trong khi đó các bước thực nghiệm di

truyền cho thấy rằng sự tái bản đồng thời

xảy ra cả ở hai hướng: nghĩa là có hai mũi
tái bản di chuyển từ cùng một điểm gốc
chung. Trên nhiễm sắc thể sợi thẳng của
eukaryote, việc tái bản bắt đầu tại nhiều
điểm, có thể hang ngàn điểm trên mỗi nhiễm
sắc thể và xảy ra theo hai chiều cho tới khi
gặp vùng tái bản. Vùng nhiễm sắc thể gọi là
replicon (h.3).

Sự tái bản bán bảo tồn DNA đặt ra
nhiều vấn đề cần giải thích liên quan đến
việc duỗi sợi DNA: sợi DNA trong vi

khuẩn, ti thể và một số virus thường ở dạng vòng kín, cịn sợi DNA ở tế bào
eukaryote lại đóng gói trong phức cấu trúc với protein. Vậy cơ chế nào cho phép gỡ
xoắn (khoảng vài ngàn lần trong 1 phút) và tách ra. Hơn nữa, vì các sợi có chiều
ngược nhau nên việc tổng hợp phải

diễn ra theo chiều khác nhau trên sợi mới, từ 5’ H3. Tái bản AND
prokaryotes(A). eukaryotes (B)

đến 3’ ở một sợi và từ 3’ đến 5’ ở sợi kia

2 Enzyme của sự tái bản DNA

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

ức chế bởi aphidicolin. Tuy DNA polymerase là enzyme chính của sự tái bản DNA,
nhưng nó cũng có một số hoạt tính khác, thậm chí ngay trên cùng một phân tử, enzym
polymerase cũng có những hoạt tính khác. Hình. 4

H4. Phản ứng kéo dài chuỗi AND do xúc tác của enzyme DNA polymerase

Việc tổng hợp DNA đòi hỏi phải có đủ 4 loại deoxyribonucleoside triphosphate
(DNAATP, dCTP, dGTP và dTTP), ion Mg2+ và một đoạn RNA ngắn đóng vai trị

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Tai ban adn

Việc nhân đơi của mỗi replicon xảy ra như sau(giai doan mo dau {thao xoan})
trước hết tại chỗ gỡ xoắn của xoắn kép DNA và tách sợi ta có hai sợi đơn, một có
chiều 3’→5’ và sợi kia có chiều ngược lại 5’→3’. Hai sợi mới bổ sung sẽ có chiều
tương ứng là 5’→3’ và 3’→5’. (tong hop tren soi chinh )Do DNA polymerase chỉ
them nucleotide vào đầu 3’, việc tổng hợp DNA có thể tiến hành một cách lien tục
dọc theo 5’→3’ ở sợi chính (leading strand) ngay khi hai sợi tách nhau ra, và người ta
cho rằng đặc tính của DNA polymerase δ phù hợp với cơng việc này. Bởi vì, việc gỡ
xoắn ban đầu chỉ để lộ ra một đoạn ngắn DNA một sợi nên việc tổng hợp trên sợi
3’→5’ chỉ tạo nên đoạn ngắn DNA mới. Khi

DNA lại gỡ sợi xoắn tiếp thì một đoạn khn
DNA khác lại được tái bản. Việc tái bản sợi
phụ (lagging strand) này xảy ra theo chiều
ngược lại và tổng hợp ra nhiều đoạn ngắn
riêng lẻ khoảng 100-200 nucleotid gọi là các
đoạn okazaki (mang tên nhà bác học người
Nhật Okazaki là người phát hiện ra chúng),
mỗi đoạn dài ra tất nhiên theo chiều 5’→3’.
Trước khi việc tổng hợp DNA bắt đầu thì một
đoạn mồi RNA (10-20 nucleotid) sẽ được tổng
hợp nhờ dung đoạn bắt đầu ở đầu 3’ sợi chính
làm khn, và nhân lên các điểm bắt đầu trên
sợi phụ và tạo nên những đoạn lai DNA-RNA.

Việc này do hoạt tính “primase” của DNA polymerase α xúc tác. DNA mới tổng hợp
dài ra từ đầu 3’ của mồi này.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Cuối cùng, RNA mồi bị tách bỏ và thay thế bằng DNA. Việc này kéo theo sự
dài ra của đoạn do DNA polymerase tiến hành và việc loại bỏ RNA do hoạt tính
ribonuclease 5’→3’ xúc tiến, song tới nay cịn chưa rõ enzyme nào trong eukaryote
có chức phận này. Q trình kéo dài thêm ra và loại bỏ tạo nên sợi lagging mới tổng
hợp mà khơng bỏ sót nucleotide

nào nhưng lại có khe hở, ở đó 5’-phosphate ở ngay cạnh 3’-OH nên chúng
được DNA ligase nối lại H. 5. Sự khác nhau giữa 2 sợi trong quá cùng với
việc thuỷ phân ATP thành AMP và pyrophosphate trình nhân đơi AND

DNA polymerase δ có chức năng đọc và sửa (proofreading) ở dạng hoạt tính
3’→5’ exonuclease. Nó có thể nhận biết và loại bỏ các base sai lắp vào, bởi thế
enzyme tham gia vào cả việc tái bản lẫn việc sửa chữa các sai sót. Cịn chưa rõ
polymerase α có làm như vậy khơng.

24.2.3 Các protein phụ trợ

Cùng với các enzyme này, việc tái bản DNA trong E.coli còn đòi hỏi thêm
nhiều enzyme khác, phần lớn chúng được

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

DNA-gyrase). Topoisomerase I tháo nút DNA bằng cách làm đứt rồi lại nối sợi đơn
lại, loại enzyme thứ hai cũng làm

như vậy nhưng tác động lên cả hai sợi. Phản ứng nối lại trong một số trường hợp là
phản ứng phụ thuộc ATP. Một số thuốc chống ung thư tác động như chất ức chế
topoisomerase và tế bào có topoisomerase biến đổi sẽ khơng sống được vì chúng

khơng loại được các nút trên nhiễm sắc thể khi tế bào phân chia.

(C)

H. 5. Trình tự các sự kiện sảy ra trong tái bản AND tế bào vi khuẩn A; tế bào có
nhân chuẩn B; Cơ chế tái bản của đoan Okazaki C

Tốc độ tái bản. Sự tái bản ở vi khuẩn nhanh hơn ở eukaryote ( khoảng 105 nucleotid

mỗi phút, so sánh với khoảng 3.103 nucleotid mỗi phút ở điểm chạc ba tái bản eukaryote),

nhưng sự tái bản của eukaryote bao gồm cả việc tổng hợp và gắn nhiều loại protein, thí dụ các
histone. Việc này hình như đi đôi với sự tổng hợp DNA.

Exonuclea
se 
activities

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Bacterial DNA polymerases 
DNA polymerase

1 Yes Yes DNA repair, replication

DNA polymerase
III

At least 10 Yes No Main replicating enzyme
Eukaryotic DNA polymerases

DNA polymerase
α

4 No No Priming during replication

DNA polymerase
γ

2 Yes No Mitochondrial DNA replication

DNA polymerase
δ

2 or 3 Yes No Main replicative enzyme
DNA polymerase

At least 1 Yes No Required for detection of DNA
damage during genome

replication
DNA polymerase

1 or 2? ? ? Required for attachment of
cohesin proteins which hold
sister chromatids together until

the anaphase stage of nuclear
division

24.2.4 Sự tái bản genome virus

Nhiễm sắc thể của nhiều loại virus chứa DNA sợi đơn và RNA, nên cơ chế tái
bản genome ít nhiều khác với sự tái bản của DNA hai sợi mà chúng ta đã nói ở trên.
Trong các virus chứa DNA sợi đơn( thí dụ thực khuẩn thể - bacteriophage ф174 và
M13), sợi DNA bổ sung được tổng hợp ngay lập tức sau khi xâm nhiễm. DNA hai sợi
vừa hình thành sẽ tái bản theo cách thông thường. Mặt khác, sự tái bản RNA một sợi
chứa trong genome của các bacteriophage đơn giản như R 17, MS 2 và QB không
nhất thiết phải tạo DNA). Khi xâm nhiễm, enzyme RNA polymerase dịch mã trực
tiếp từ genome virus sẽ tổng hợp sợi RNA bổ sung để sau đó dung làm khn cho sự
tổng hợp RNA virus theo cách chung giống như tổng hợp DNA phụ thuộc vào DNA
(RNA hai sợi không bền và chỉ đóng vai trị trung gian trong sự tái bản RNA).

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Sự tái bản genome xảy ra một cách khác nhau trong virus ung thư RNA, thí dụ
virus tế bào bệnh bạch cầu T leukaemia ( HTLV-1) và các lentivirus như virus suy
giảm miễn dịch người (human immunodeficiency virus-HIV) gây bệnh AISD. Ngay
sau khi bị nhiễm DNA sợi đơn bổ sung với khuôn RNA

được tổng hợp tức thời nhờ enzyme phiên mã ngược để
chuyển thành genome virus. DNA một sợi đơn này tạo
thành hai sợi kép nhờ sự tác động của DNA polymerase,
DNA hai sợi được coi như provirus, xâm nhập vào
nhiễm sắc thể chủ. Sau đó nó phiên mã lại thành RNA
để mã hoá cho protein virus. Các virus sử dụng kiểu tái
bản này gọi là retrovirus.

H6A. Chức năng của DNA topoisomerases I and

II

Tuy có một số chi tiết khác biệt nhưng cơ chế tái bản genome các virus này
dựa trên cùng một nguyên tắc như sự tái bản DNA: mỗi sợi polynucleotide mới được
tổng hợp, từ 5’→3’, từ nucleoside triphosphate, thứ tự base được quy định bởi khuôn
và nghiêm túc tuân thủ theo quy luật cặp đôi base đặc trưng.

24.2.6 Ức chế chọn lọc việc tái bản DNA virus

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

điển hình acyclovir, nó kháng virus herpes mà lại không kháng vaccinia, adenovirus
hoặc các virus RNA. Acyclovir là chất tương tự guanine, trong nó ribose được thay
thế bằng nhóm hydroxymethoxymethyl.

Nó được tái bản lấy vào, được phosphoryl hoá bởi thymidine kinase thành
dạng gắn monophosphate ( chất tương tự dGMP). Chất này lại bị phosphoryl hoá tiếp
thành triphosphate và nó ức chế việc tái bản DNA. Hiệu quả đặc hiệu của acyclovir
lên các virus xâm nhiễm tế bào là bởi vì nó khơng phải là cơ chất đối với enzym
thymidine kinase động vật có vú, trong khi đó enzym của virus lại có hằng số Km đối
với acyclovir thấp hơn tới 200 lần và có Vmax cao hơn nhiều. Hơn nữa, triphosphate
là cơ chất tốt cho DNA polymerase virus, nhưng lại không tốt cho polymerase động
vật có vú. Chất này gắn vào DNA virus tổng hợp, nhưng do khơng có 2’-OH trên
dGTP, nên làm cho sợi kết thúc và do đó nó cũng mất hoạt tính.

Có thể tăng tính đề kháng qua việc gây đột biến thymidine kinase virus thành dạng có
tác động ít hiệu quả hơn lên acyclovir. Thuốc chống AISD dideoxyinosine (DDI) tác
động theo nguyên tắc chung như trên. Nó gắn vào DNA virus đang tổng hợp nhờ
transcriptase ngược và làm ngừng sự tổng hợp sợi, trong khi đó thuốc AZT ức chế
bản thân enzym transcriptase ngược.

24.2.7 Đột biến và sửa chữa

Đột biến là sự thay đổi cấu trúc genome của cơ thể, dẫn tới thay đổi thứ tự
amino acid của protein dịch mã từ genome đó. Trong nhiều vi khuẩn tỉ lệ đột biến
thường là trong số 106 lần tái bản gene thì có 1 đột biến có thể phát hiện được, nếu

gene đó dài khoảng 103 nucleotid, có nghĩa là trong tái bản DNA thì cứ 109 đơi base

có thể có một sai sót. Thực ra sai sót trong tái bản xảy ra nhiều hơn, nhưng nó được
sửa chữa nhờ hoạt tính exonuclease 3’→5’ mà các DNA polymerase thường có. Thể
đột biến có DNA polymerase với hoạt tính exonuclease 3’→5’ thấp thường ít chính
xác hơn, và trancriptase ngược của virus RNA ung thư do khơng có hoạt tính
exonuclease nên khả năng sai sót là cao, thường là 1 trong số 600 base.

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Chất mechlorethamine CH3N(CH2CH2Cl)2 tạo liên kết đồng hoá trị giữa các gốc

guanine cạnh nhau và tia tử ngoại cũng tạo nên các liên kết chéo giữa các thymine
gần nhau tạo ra “thymidine dimer”. Khoảng 85% các chất gây ung thư là có khả năng
gây đột biến.

Phần lớn tế bào nhận biết và loại bỏ được những sai sót trên DNA của mình, và
sửa chữa nó. Endonuclease đặc hiệu cắt đứt sợi ở chỗ gần có sai sót, thí dụ gần
thymidine dimer, và một exonuclease ( có thể là một DNA polymerase) cắt bỏ chỗ sai
sót đó đi. DNA polymerase β thay thế nucleotide bị bỏ đi và DNA ligase nối chỗ đứt
trên sợi lại. Bệnh di truyền do thiếu ligase gọi là hội chứng Bloom rất đặc trưng bởi
nhiễm sắc thể bị gẫy và tăng khả năng bị bệnh ác tính. Một bệnh bẩm sinh do sai sót
trao đổi chất, xeroderma pigmentosum là do thiếu một trong các enzym loại bỏ
thymidine dimer, do đó DNA polymerase nhậy cảm với nắng và dễ bị ung thư DNA
polymerase.

</div>

ADN

<b>Tai ban adn</b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về