Cơ sở phân tử của hiện
tợng di truyền
PGS. TS. Trần §øc PhÊn


Mục tiêu
1. Trình bày đợc các bằng chứng
minh acid nucleic là cơ sở phân tử
của hiện tợng di truyền.
2. Phân tích đợc đặc điểm của
ADN, đặc điểm của bộ gen.
3. Trình bày đợc phân loại ARN, các
loại ARN trong tế bµo.


1. Bằng chứng chứng minh a.
nucleic là cơ sở vật chÊt cđa hiƯn t
ỵng DT
1.1. HiƯn tỵng
chun thĨ ë
vi khn:
ThÝ nghịêm
của Griffith

Chủn
gS
.ffff ffffffffff ff

Chủng R

Chuột chết

Chủn
gS

Chuột sống
Chủng
R

Chủn
gS

Chuột chết


1.2. Bản chất của chất gây
chuyển thể
Avery, Macleod và Mc. Carty:
+

RI

+
ChÊtI I chiÕt cđa
S

R
III

S IV
(1/1triƯ

(kh«ng
u)

R + ADN cđa S + nuclease => R
cã hiƯn tỵng chun thĨ)
KÕt ln: ADN cđa chủng S là chất gây
chuyển thể và ADN là vật chÊt mang
TT DT tõ S sang R


1.3. Sự sinh sản của phagiơ
+

V iru s đ ợ c g ắn

+

P h a g iơ n h ân lª n
tro n g v i k h u È n

V iru s đ ợ c g ắn
T ế b à o b ị d u n g g iả i

ADN của VR vào VK và
nhân lên sau vài phút,
protein 32P ë ngoµi.

T h ù c k h u È n th Ĩ d u n g g i ¶ i m é t tÕ b µ o E .c o li



1.4. Thí nghiệm với các virus
gây bệnh khảm thuốc lá

Vỏ a + ARN b => bÖnh b.
Vá b + ARN a => bÖnh a.


1.5. ở Eukaryota
Chiết tách và định lợng ADN:
- Lợng ADN ë c¸c TB sinh dìng = nhau.
- Giao tư cã ADN = 1/2 TB sinh dìng.
Cht chun gen:
- TN 1: tiêm ADN vào trứng chuột đà có
mặt tiền nhân đực, khi tiền nhân đực
và cái sát nhập nhau, ADN có thể gắn vào
nhân của hợp tử.
10- 30% chuột thế hệ con có ADN tiêm
vào trứng.


Gen đợc ghép
truyền cho thế hệ
sau theo quy luật
DT trội cña Mendel


- TN 2:
Đa gen tổng hợp hormon sinh trởng
của chuột cống vào trứng sắp thụ tinh
của chuột nhắt => chuột chuyển gen

có trọng lợng gấp 3 chuột nhắt bình
thờng.


Acid nucleic

ADN
Cấu tạo: - Đờng C5H10O4
- Acid H3PO4
- Base: A, T, C, G
MonoNu LKết nhau bằng PPhodiester
Các dạng ADN:
- B: xoắn trái => phải, C Kỳ 10,4 Bp, 34,
2nm
- A: C Kú 11 Bp, 28Å, Φ 2,6nm.
- Z: C Kú 12 Bp, 45Å, Φ 1,8nm.
- H: polypurin LKÕt víi polypyrimidin, có đoạn
xoắn 3


ADN

ARN

OH

OH

OH


OH


Acid nucleic

ảnh hiển vi điện tử
ADN

ADN dạng H


Đặc điểm của ADN:
- Nơi bảo quản, truyền Ttin DT. Genome ë
VK: 4 triÖu Bp, ë TB 1n: ngêi 3 tû Bp. E. Coli
3000 gen, ngêi 31.780 gen.
- Cã kh¶ năng biến tính và hồi tính
- Có khả năng tái b¶n.
ADN dài n base có 4n trình tự có thể có.
- Trình tự ADN của 1cơ thể chứa thơng tin DT đầy
đủ của cơ thể đó gọi là bộ gen (genome).
- Có khả năng phiên mà (T. hợp ARN)
- Có thể bị ĐB, truyền ĐB cho thế hệ sau
- Độ lớn ADN không Lquan tiến hoá: 1 số Thvật,
lỡng c ADN gấp trăm lần ADN ngời


Đặc điểm của bộ gen:
- Prok. chỉ có exon. Euk. có gen trong
nhân và ngoài nhân
- ADN của Euk. có 3 loại:

+ Trình tự duy nhất mà hoá Pr: 10% bộ
gen
+ Lặp lại nhiều: 10- 15%; Loại chuỗi Nu
ngắn (5-10 Bp) chiếm đa số, có hàng
trăm triệu copy; loại 100 - 200 Bp Cnng
cha rõ.
+ Lặp trung bình: 25- 40%; 100- 1000


- Các transposon:
ở VK có nguồn gốc ADN nhân; ở Euk.
là ARN gắn vào nhân nh các
retrovirus => gọi là retroposon
Retroposon cã 2 nhãm: nhãm tõ ARN
TB vµ nhãm tõ retrovirus.
- Gen gèi: calcitonin/neuropeptid


ARN
Cấu tạo: Đờng C5H10O5, Acid H3PO4, Base: A, U, C,
G, còn gặp Seudo U, inosin...
- RiboNu LKết nhau bằng Pphodiester tạo polyriboNu
là cấu tạo bậc một của ARN.
- Các Ptử ARN chuỗi đơn có khoảng 50 - 6000 riboNu.
- Ctạo bậc 2: nhiều Ptử ARN có thể uốn, gấp khúc tạo 2
chuỗi đơn song song có các riboNu liên kết với nhau theo
nguyên tắc bổ sung A với U, G với C.
- Ptử ARN có thể gấp khúc phức tạp => cu trỳc bc 3.
Phân loại:
- ARN di truyền ở 1 số virus thực vật, ĐV và thể

thực khuẩn, dạng ®¬n hay kÐp.
- ARN khơng DT


rARN
- 80%, tng hp t rADN.
- Thành phần ch yu ca ribosom,
còn có ty thể, lục lạp.
- Có các đoạn mạch kép do LKết H
giữa các RiboNu bổ xung.
- Là thành phần cấu trúc ribosom, 1 s
ARN còn có chức năng xúc tác.
- Ribosom ở Prok.: 70S = 50S + 30S,
Euk.: 80S = 60S + 40S.


mARN
- 5- 10%, tng hp t mADN.
- Độ dài: ở E. coli 500 - 6000 Nu.
- Prok. 1 mARN cã thể mà hoá vài chuỗi P,
Không có intron.
- Euk 1 mARN => 1P. mARN tiền thân gắn
thêm mũ 7 methylguanosin triphosphat vào
5' để bảo vệ chống phân huỷ mARN, sau
đó loại intron nối exon, cuối cùng gắn poly
A vào đầu 3', đuôi poly A giúp mARN
chuyển ra tế bào chất và bảo vệ mARN
trong quá trình dịch mÃ



tARN
- 15% lng ARN, trung bình khong 75
nucleotid.
- Ctạo bậc 2 hình 3 chẽ có các đon kép s
bp hng nh. Các vòng khá ging nhau, ch
khác nhau vài vị trÝ.
- Vßng cã 4 - 14 base. Ctạo 3 lá gp khúc
=> Cto bc 3.
V trí gn aa: là d·y CCA ở đầu (3').
§ối m·: cã riboNu bỉ sung mARN.
- Cnăng: vận tải aa đến ribosom, cïng mARN
đặt ®óng aa. Mỗi Ptử tARN chỉ Lkết với 1 aa
nhờ aminoaxyl - tARN- synthetase, enzym
nµy đặc hiệu cho từng aa.


tARN
- Cã > 60 loại tARN; 20 aa, => 1 aa cã
thể do vµi tARN.
- Do tADN tổng hợp, Prok. cã 40 - 80
gen, Euk. 520 - 1400 tïy SV.
- tARN có nhng cu trúc hình vòng.
Vòng D (D loop) cha dihydrouridin,
vòng TC cha base thymin,
pseudouridin và cytozin.
- tARN c phân loi da trên dài
ca nhng cu trúc hình vßng thay
đổi.



tARN

1. Vị trí gắn acid amin; 2. Xoắn; 3. Vịng; 4. Vị trí anticodon.


ARN nhá trong nh©n
(snARN)
SnARN (SnARN: small nuclear ARN) là những
ARN nhỏ trong nhân TB, có khoảng 250
ribonucleotide, thường ở dạng liên kết với protein
U1, U2,... U12 tạo phức hợp U1, U2,...
U12SnARN.
Những phức hợp này được gọi là small nuclear
ribonucleoprotein, ký hiệu snRNP. Chúng tham gia
loại bỏ intron và nối các exon để tạo ra ARN
thn thơc.


HnARN
HnARN (HnARN: heteronuclear ARN) là loại ARN
hỗn tạp trong nhân, bao gồm tiền mARN và các sản
phẩm trung gian của q trình gia cơng ARN chứa
một hoặc vài intron.
SnoARN
SnoARN (SnARN: small nucleolar ARN) là những
ARN nhỏ trong hạch nhân. Những phân tử này bắt
cặp với vùng bổ sung của phân tử tiền rARN, điều
khiển việc cắt chuỗi ARN và biến đổi các bazơ trong
quá trình trưởng thành của rARN.



SiARN
SiARN (siARN: small interference ARN) là những ARN
can thiệp ngắn, có chiều dài khoảng 22 base, bắt cặp
hồn hảo với trình tự của mARN. Cùng với các protein
liên quan, siARN khiến ARN đích bị cắt dẫn tới bị phân
hủy nhanh chóng.
MiARN
MiARN (miARN: micro ARN) là những ARN can thiệp
nhỏ, khoảng 22 base, bắt cặp nhiều điểm nhưng khơng
hồn hảo với mARN, đặc biệt là ở 6 cặp base ở đầu 5’
của miARN. Điều này khiến mARN đích bị ức chế dịch
mã.
Các ARN trên có vai trị quan trọng trong q trình biểu
hiện gen và điều hịa biểu hiện gen.


ARN dạng sợi đơn

L iê n k ết h y d ro

B az¬
K h u n g x ¬ n g ® ê n g p h o tp h a t

N u c le o tid 1
V Þ trÝ g ¾n a c id a m in

N u c le o tid 7 6 ,

( đầ u c u è i 3 v í i

a c id a m i n đ ợ c g ắn )

N u c le o tid 7 ,6
(®Ê u c u è i 3 )
N u c le o tid 1 ,
(đầ u c u ố i 5 )

V ị trí đố i m Ã

V ị tr í đố i m Ã

Sơ đồ cấu trúc tARN

Sơ đồ cấu trúc ba chiều rARN 16S