Bản chất của vật chất di truyền I. DNA là vật chất di truyền Acid nucleic có 2 loại là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA). Nhiều sự kiện gián tiếp cho thấy DNA là chất di truyền. 1. Các chứng minh gián tiếp - DNA có trong tế bào của tất cả các vi sinh vật, thực vật, động vật chỉ giới hạn ở trong nhân và là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể. Đó là một cấu trúc mang nhiều gen xếp theo đường thẳng. - Tất cả các tế bào dinh dưỡng của bất kỳ một loại sinh vật nào đều chứa một lượng DNA rất ổn định, không phụ thuộc vào sự phân hóa chức năng hoặc trạng thái trao đổi chất. Ngược lại, số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh lý của tế bào. - Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể của tế bào. Ở tế bào sinh dục đơn bội (n) số lượng DNA là 1, thì tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có số lượng DNA gấp đôi. - Tia tử ngoại (UV) có hiệu quả gây đột biến cao nhất ở bước sóng 260nm. Đây chính là bước sóng DNA hấp thu tia tử ngoại nhiều nhất. Tuy nhiên trong các số liệu trên, thành phần cấu tạo của NST ngoài DNA còn có các protein. Do đó cần có các chứng minh trực tiếp mới khẳng định vai trò vật chất di truyền của DNA. 2. Thí nghiệm biến nạp DNA ( Transformation) Vi khuẩn Diplococcus pneumoniae có hai dạng: - Dạng S (gây bệnh): có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid, ngăn cản bạch cầu phá vỡ tế bào và tạo khuẩn lạc láng trên môi trường agar. - Dạng R (không gây bệnh) không có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid và tạo khuẩn lạc nhăn. Thí nghiệm: a. Tiêm vi khuẩn dạng S sống gây bệnh cho chuột, sau một thời gian nhiễm bệnh, chuột chết b. Tiêm vi khuẩn dạng R sống không gây bệnh cho chuột, chuột sống c. Tiêm vi khuẩn dạng S bị đun chết cho chuột, chuột chết d. Tiêm hỗn hợp vi khuẩn dạng S bị đun chết trộn với vi khuẩn R sống cho chuột, chuột chết. Trong xác chuột chết có vi khuẩn S và R. Đến 1944, T. Avery, Mc Leod, Mc Carty tiến hành thí nghiệm xác định tác nhân gây biến nạp: - Nếu tế bào S bị xử lý bởi protease hoặc ARNase thì hoạt tính biến nạp vẫn còn, chứng tỏ RNA và protein không phải là tác nhân gây bệnh. - Nếu tế bào chết S bị xử lý bằng ADNase thì hoạt tính biến nạp không còn nữa, chứng tỏ DNA là nhân tố biến nạp. DNA của S + tế bào R sống  chuột chết (có S, R ) Thí nghiệm biến nạp ở chuột 3. Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn Năm 1952, A. Hershey và M. Chase tiến hành thí nghiệm với bacteriophage T2, xâm nhập vi khuẩn E.coli nhằm xác định xem phage nhiễm vi khuẩn đã bơm chất nào vào tế bào vi khuẩn: chỉ DNA, chỉ protein hay cả hai. Thí nghiệm này đã được chứng minh trực tiếp rằng DNA của phage T2 đã xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và sinh sản để tạo ra thế hệ phage mới mang tính di truyền có khả năng đến nhiễm vào các vi khuẩn khác. Vật chất di truyền của phage là DNA Sự xâm nhập DNA của virus vào vi khuẩn II. Thành phần và cấu tạo hóa học của acid nucleic DNA và RNA là những hợp chất cao phân tử. Các đơn phân là các nucleotid. Mỗi nucleotid gồm ba thành phần - H 3 PO 4 - Đường desoxyribose (DNA ), ribose ( RNA) - Bazơ nitơ DNA RNA + Purin Adenin (A) Adenin (A) Guanin (G) Guanin (G) + Pyrimidin Cytosin (C) Cytosin (C) Timin (T) Uracin (U) Mối liên kết hydro giữa A-T và G-C 1. DNA 1.1. Cấu tạo hóa học của DNA + số lượng A =T, G =X + Tỉ số A + T G + X đặc trưng cho mỗi loài sinh vật. Theo nghiên cứu Wilkins và Franklin: + Các purin và pyrimidin có cấu trúc phẳng, mặt phẳng được xếp vuông góc với trục dài của mạch polynucleotid cái này xếp chồng lên cái kia, khoảng cách trung tâm giữa hai mặt phẳng kề nhau là 3,4Ao + Mạch polynucleotid xoắn thành lò xo quanh trục giữa, mỗi bước xoắn là 34Ao ( ứng với 10 nu) + DNA có nhiều hơn một mạch polynucleotid. Sự bắt cặp bổ sung của các base của hai mạch đơn Mô hình cấu trúc phân tử J. Watson và F. Crick (Dạng B) + Gồm hai chuỗi polynucleotid xoắn song song ngược chiều quanh một trục chung. + Các gốc base quay vào phía trong của vòng xoắn, các gốc H3PO4, pentose quay ra ngoài tạo phần mặt của hình trụ. + Khoảng cách giữa các cặp base là 3,4 A 0 , lệch nhau một góc 360 + Chiều cao của mỗi vòng xoắn là 34 Ơ , và đường kính là 20 Ơ. + Hai chuỗi polynucleotid gắn với nhau qua liên kết hydro được hình thành giữa các cặp base đứng đối diện nhau theo NTBS. A chỉ liên kết với T và G chỉ liên kết với X. A + G = T + X (quy luật Chargaff). + Biết thành phần, trật tự sắp xếp của các nucleotid trên chuỗi này sẽ suy ra thành phần, trật tự sắp xếp của các nucleotid trên chuỗi kia [...]... hình mơ hình dạng B của Watson-Crick, là dạng xoắn phải với trục đều Mơ hình dạng Z, là dạng xoắn trái với trục khơng đều Mơ hình dạng B Mơ hình dạng Z 1.2 DNA cuộn lại trong tế bào Hầu hết trong cơ thể sinh vật, DNA có chiều dài dài hơn rất nhiều lần so với chiều dài của tế bào Ví dụ: phage T2 có chiều dài tế bào khoảng 0,16 µm, trong khi chiêu dài DNA của chúng khoảng 50 µm Các dạng thẳng, vòng tròn... mRNA ở Prokaryote Vùng không mã hóa 5’ G P P P AUG 5’ CAP Mã kết thúc UAA A-A-A- 3’ Vùng không mã hóa Vò trí gắn Rb mRNA ở eukaryote 2.4.-Ribozym và self- splicing - Các phân tử rARN của các lồi ngun sinh động vật, lúc đầu được tổng hợp với một số lượng lớn tiền chất, từ số các rARN này sẽ có một được tạo ra bằng cách tự cắt nối (self - splicing) - Q trình cắt nối này có thể xảy ra ở in vitro trong... splicing, cắt các intron, nối các exon Phản ứng self-splicing của RNA IV Các tính chất của DNA 1 Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation) * Biến tính: Khi đun nóng DNA từ từ, vượt q nhiệt độ sinh lý (khoảng 8095oC), các liên kết hydro giữa 2 mạch bị đứt và tách rời nhau Trước tiên các mối liên kết A-T, khi nhiệt độ > 90oC các liên kết G -C bị đứt * Điểm chảy của DNA (Tm): Nhiệt độ mà ở đó... vật chất di truyền mã hóa cho những sản phẩm riêng lẻ như các RNA được sử dụng trực tiếp cho tổng hợp các enzym, các protein cấu trúc hay các mạch polypeptid để gắn lại tạo ra các protein có hoạt tính sinh học 2 Virus chứa DNA và virus chứa RNA - Virus gây bệnh đốm thuốc lá chứa RNA sợi đơn - Các thực khuẩn thể T2, T4, T6 chứa DNA mạch đơi thẳng, dài Virus khảm thuốc lá a Ảnh virus khảm thuốc lá chụp . loại sinh vật nào đều chứa một lượng DNA rất ổn định, không phụ thuộc vào sự phân hóa chức năng hoặc trạng thái trao đổi chất. Ngược lại, số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh. thấy DNA là chất di truyền. 1. Các chứng minh gián tiếp - DNA có trong tế bào của tất cả các vi sinh vật, thực vật, động vật chỉ giới hạn ở trong nhân và là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể trạng thái sinh lý của tế bào. - Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể của tế bào. Ở tế bào sinh dục đơn bội (n) số lượng DNA là 1, thì tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có số lượng DNA gấp