Tiểu luận : trình chép vật chất di truyền sinh vật Các thành phần tham gia chép a, ADN khuôn: trình tự nu thuộc phân tử ADN gốc để tiến ành tổng hợp nên phân tử ADN dựa nguyên tắc bổ sung b, Protein : AdnA: nhận biết bám vào đoạn khởi đầu tái Phức hợp AdnB AdnC điều khiển AdnA SSB có vai trò giữ cho sợi đơn tách c, Điểm khởi đầu chép (oriC): trình tự nu đặc hiệu mạch ADN khuôn phức hệ khởi ddaauf chép nhận bắt đầu chép Khởi đầu tái trải qua bước: Nhận biết điểm khởi đầu chép → biến tính phân tử ADN → enzyme helicase tháo xoắn d, Nucleotid : loại nucleotide: dATP, dGTP, dCTP dTTP: hợp chất cao Chức nu: nguyên liệu cho trình tổng hợp ADN ARN mồi Cung cấp lượng cho trình chép e, Enzyme Lygase: thuộc nhóm enzyme topoisomerase có vai trò tháo xoắn gỡ rối ADN sợi kép Làm giảm sức căng phân tử ADN cách bẻ gãy liên kết phosphodieste mạch ADN thời gian ngắn Helicase: làm giãn xoắn phân tử ADN sợi kép ADN polymerase: loại (I,II,III,IV,V ) Trong ADN pol I,III tham gia trực tiếp vào trình tổng hợp ADN ADN pol II,IV,V tham gia vào trình sửa sai Enzyme ligase: nối đoạn ADN trình chép, trình sửa sai Enzyme primase: enzyme cần thiết cho trình tổng hợp ARN mồi 2.Vật chất di truyền hầu hết eukaryote prokaryote axit nucleic ADN sợi kép Sự giống khác chép AND eukaryote prokaryote là: a Giống nhau: - Sao chép ADN diễn theo kiểu bán bảo tồn dựa khuôn mẫu 1 DNA mẹ - Qúa trình chép xảy đòi hỏi phải có mồi ( primer) Quá trình chép bắt đầu điểm khởi đầu chép (origin), từ điểm DNA sợi kép tháo xoắn tạo cấu trúc hình vòng theo hai hướng ngược gọi chạc ba chép.Tại chạc ba chép, xảy tổng hợp “đoạn mồi” (primer) theo hướng 5’-3’ RNA polymerase DNA polymerase xúc tác tổng hợp sợi theo chiều 5’-3’ nên mạch khuôn có chiều 3’-5’ mạch tổng hợp liên tục, mạch khuôn có chiều 5’-3’ tổng hợp gián đoạn, hình thành nên đoạn Okazaki Về sau, đoạn mồi cắt bỏ chỗ trống thay DNA, đoạn Okazaki nối lại nhờ enzyme nối Nguyên liệu cho tổng hợp có loại ribonucleotide: A, T, G, C Đều dựa vào nguyên tắc bổ sung lắp ráp nucleotide khuôn mẫu mạch đơn DNA mẹ Kết qủa tạo 2phân tử DNA giống DNA mẹ theo nguyên tắc bán bảo tồn Luôn có trình sửa sai nhờ hệ thống enzyme sửa sai rà soát phân tử AND b  Khác Ở Prokaryote + Chỉ có đơn vị chép (replicon), nên có điểm khởi đầu chép + Qúa trình chép diễn giai đoạn: Giai đoạn khởi đầu Để khởi đầu chép enzyme AND gyrase ( thuộc nhóm enzyme topoisomerase )sử dụng lượng ATP xúc tác phản ứng làm gãy số liên kết photphodieste mạch polynucleotide phân tử ADN vị trí khởi đầu chép (OriC ), giúp phân tử ADN tháo xoắn phần Sau phức hệ enzyme khởi đầu chép gồm enzyme helicase protein SSB xuất liên kết với mạch ADN khuôn tiến hành hoạt động khởi đầu chép kéo dài chuỗi AND Sự khởi đầu chép: 2 Prôtêin DnA gắn vào vị trí khởi chép, làm giãn xoắn đồng thời làm gãy liên kết hiđro cặp bazơnitơ, có sử dụng lượng ATP - DnB DnC vào vị trí khởi đầu chép hình thành phức hệ khởi đầu chép gồm : DnA, DnB, DnC - Phức hệ enzim helicase, gyrase protein SSB : làm giãn xoắn phân tách hai mạch đơn phân tử ADN sợi kép làm khuôn - Giai đoạn kéo dài + Sự hình thành phức hệ tạo ARN mồi ( primosome): Một enzyme helicase SSB gắn vào hoạt động vị trí khởi đầu chép AND, enzyme AND primase gắn vào hình thành nên phức hệ tạo ARN mồi, gọi primosome Phức hệ thực chất gồm protein emzym xúc tác cho hình thành đoạn ARN mồi vị trí đầu 5’ đoạn okazaki sợi AND theo sau Sự hình thành primosome Tổng hợp mạch ADN dẫn đầu ( mạch tổng hợp liên tục ): - Chiều mạch tổng hợp ( 5’→3’ ) thuận chiều với hoạt động ADN polymerase nên cần đoạn ARN mồi - ADN pol III gắn vào vị trí đoạn mồi xúc tác phản ứng kéo dài chuỗi ( việc lắp ráp nu vào đầu 3’ theo NTBS ) kết thúc mạch ADN làm khuôn + Tổng hợp mạch ADN theo sau( mạch tổng hợp gián đoạn ) - Đoạn ARN mồi tổng hợp nhờ phức hệ primosome - Mạch ADN khuôn quay ngược 180° gắn vào phức hệ ADN pol III phức hệ enzim xúc tác phản ứng kéo dài chuỗi - Quá trình kéo dài chuỗi tiếp diễn đến ADN pol III hoàn thành việc kết nối khoảng 1000 – 2000 nu tiếp cận đầu 5’ đoạn Okazaki phía trước - ADN pol III rời khỏi mạch kkhuôn protein SSB giải phóng khỏi mạch khuôn 3 - Khi trình tổng hợp ADN xảy đoạn Okazaki tiếp theo, ngày có nhiều protein SSB gắn vào phía sau enzim ADN polymerase mạch khuôn dùng tổng hợp sợi theo sau - Sau protein SSB gắn vào mạch ADN khuôn , phức hệ primosome xúc tác việc tổng hợp đoạn ARN mồi , theo sau đoạn ADN tổng hợp nhờ ADN pol III Cứ chu kỳ tổng hợp đoạn Okazaki tiếp diễn - Khi tích luỹ nhiều đoạn Okazaki (có doạn Okazaki ) E ADN pol I hoạt động : loại bỏ ARN mồi bổ sung nu vào đầu 3’ đoạn Okazaki - E ADN ligaze sử dụng NAD+ để xúc tác phản ứng hình thành liên kết photphodieste hai đoạn Okazaki liền kề Giai đoạn kết thúc ARN mồi bị phân hủy ARNse H Các lỗ hổng lấp lại nhờ AND  polymerase I Enzyme ligase nối tất chỗ gián đoạn Kết tạo phân tử AND giống giống phân tử mẹ Ở eukaryote Sự chép eukaryote phức tạp so với prokaryote chế chép eukaryote tương tự prokaryote Tuy nhiên, có số điểm khác sau: - Trong prokaryote có điểm khởi đầu, chép eukaryote bắt đầu lúc nhiều điểm khởi đầu Điều cần thiết eukaryote có hệ gen lớn - Tốc độ chép eukaryote khoảng 60-90 nucleotide/s - Ở, eukaryote hệ enzyme tham gia phức tạp so với prokaryote Hệ enzyme ADN polymerase có nhiều loại alpha, beta, gama… chế hoạt động phức tạp 4 - Các đoạn ARN mồi đoạn okazaki tổng hợp ngắn prokaryote - Sao chép prokaryote diễn liên tục đồng thời với trình phiên mã dịch mã.Còn eukaryote xảy vào giai đoạn S chu trình tế bào - Ở eukaryote, ADN đóng gói protein histon thành đơn vị gọi nucleos - ADN mạch dài hở đầu * Chu trình tế bào chép ADN :sao chép ADN giới hạn pha S chu trình tế bào.Chu trình tế bào eukaryote khoảng thời gian tính từ lần than bào đến lần phân bào chia làm giai đoạn:giai đoạn G1, G2, giai đoạn S, giai đoạn M.Giai đoạn G1 G2 diễn ngắn * Hệ gen eukaryote có nhiều điểm khởi đầu chép phân tử ADN có kích thước lớn nên trình chép nhiều điểm khởi đầu chép Phân tử ADN nhiễm sắc thể ruồi giấm chứa khoảng 6,5x 107 cặp bazo nito Tốc độ chép ADN loài động vật 2600nu/phút nhiệt 250°C Vì vậy, có điểm khởi đầu chép nhất, việc chép hoàn toàn phân tử nhiễm sắc thể cần thời gian 17,5 ngày.Nếu có điểm khởi đầu thời gian chép 8,5 ngày.Để chép toàn hệ gen vòng 3,5 phút, NST ruồi giấm cần 7000 điểm khởi đầu chép.Hệ gen người động vật có vú chứa đến hang chục nghìn replicon dao động từ 30000 đến 300000 bp *Có nhiều loại ADN polymerase : •Polymerase α/primase: Có chức tổng hợp mồi cho mạch tới cho đoạn Okazaki mạch chậm Polymerase tiếp tục kéo dài DNA nhanh chóng bị thay polymerase δ mạch tới polymerase ε mạch chậm Polymerase α hoạt tính exenuclease •Polymerase β: Có chức giống DNA polymerase I prokaryote, nghĩa tổng hợp kèm với sửa sai hoàn chỉnh mạch sau mồi RNA loại bỏ •Polymerase δ polymerase ε : Có chức kéo dài DNA Trong khả tổng hợp đoạn DNA dài thuộc polymerase δ với trợ giúp PCNA Cả hai enzyme có khả đọc sửa sai •Polymerase : Được tìm thấy ti thể, chức chưa rõ 5 Ngoài polymerase kể trên, hệ thống tái eukaryote có tham gia nhiều protein chuyên biệt PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen - kháng nguyên tế bào phân chia) có chức hoạt hóa polymerase δ ε, nhân tố tái A C (Replication Factor, RF -A, RF - C) cần cho hoạt động polymerase α δ Tái đoạn cuối nhiễm sắc thể (telomere replication): Hai đoạn cuối nhiễm sắc thể dạng thẳng tái đầy đủ kéo dài DNA từ đầu 5’ mạch tổng hợp sau loại bỏ mồi RNA Do thông tin di truyền dần khỏi DNA sau đợt tái Để giải vấn đề này, đoạn cuối nhiễm sắc thể eukaryote bao gồm hàng trăm trình tự đơn giản, không mã hóa (ví dụ TTAGGG người) với đầu 3’ nhô so với đầu 5’ Telomerase enzyme trì độ dài telomere Enzyme có chứa phân tử RNA ngắn Một phần trình tự RNA bổ sung với trình tự lặp telomere, hoạt động mạch khuôn để kéo dài trình tự lặp từ đầu 3’ tự telomere cách tổng hợp dịch chuyển liên tiếp nhiều lần 6 Tóm lại trình chép prokaryote erkaryote có khác bản: Prokaryote Erkaryote Toàn DNA có Có nhiều đơn vị chép Đơn vị chép đơn vị chép Các đoạn RNA mồi đoạn okazaki Dài Ngắn tổng hợp Thời gian chép Tốc độ chép Ngắn (ở E.coli 40 Dài (thường khoảng – phút) Khoảng 850 nuclêôtit/giây giờ), Khoảng 60 – 90 nuclêôtit/giây Quá trình chép ADN nhân sơ diễn liên Quá trình chép xảy Nơi diễn chép tục đồng thời với vào giai đoạn S chu trình trình phiên mã dịch mã tế bào nhân Tế bào có chế kiểm soát nghiêm ngặt trình Tế bào chế chép, điểm ori Cơ chế kiểm soát kiểm soát nghiêm ngặt chép qua lần không trình chép lặp lại trước toàn DNA chép hoàn toàn Có loại enzyme Có tham gia nhiều DNA polymerase DNA polymerase I,II.III,IV,V) (pol loại DNA polymerase.(ở người có 15 loại) Sao chép virut 7 Virut chưa có cấu tạo tế bào Gồm phần vỏ protein lõi axit nucleic Có nhiều hình dạng kích tước khác nhau: hình que, hình cầu, hình đa diện nhiều mặt… Có loại axit nucleic sử `dụng làm vật liệu di truyền dạng virut mà chất AND sơi kép, gồm:AND mạch đơn(phage ɸx174…), AND sợi kép ( virut viêm gan B…), ARN mạch đơn ( virut sởi…), ARN sợi kép (Reovirus gây bệnh sốt lưỡi xanh cừu) Bộ gen có nhiều dạng mạch thẳng mạch vòng, số lượng gen ít, gen có khả biến đổi mạnh giúp virut có khả thích ứng nhanh môi trường Tất virut phải sống kí sinh bắt buộc tế bào vật chủ Các bước trình sinh sản virut : Bước 1: Virut dính kết vào thành tế bào vật chủ Bước 2: toàn virut xâm nhập vào thể chủ cách tiêm vật liệu di truyền chúng vào tế bào vật chủ Bước 3: virut làm thay đổi hoạt động sinh hóa tế bào vật chủ làm cho phù hợp với hoạt động chép vật chất dị phức kép truyền virut Bước 4: trình chép axit nucleic diễn tế bào chủ, virut lấy nguyên liệu tế bào chủ để tổng hợp vật cất di truyền virut Bước 5: diễn trình sinh tổng hợp protein thiết yếu virut virut (ví dụ protein vỏ) diễn tế bào chủ Bước 6: trình đóng gói thành phần virut (vật chất di truyền protein vỏ) để hình thành hạt virut hoàn chỉnh Bước 7: virut hệ giải phóng khỏi tế bào chủ tiếp tục xâm nhiễm sang tế bào khác Reotrovirut( virut phiên mã ngược): HIV Reotrovirut gọi virut phiên mã ngược, nhóm virut có khả phiên mã ngược vật chất di truyền chúng.Sở dĩ gọi phiên mã ngược hệ gen virut ARN Trong trình chép vật chất di truyền, thong tin di truyền từ dạng ARN trước tiên phải phiên mã từ ARN →ADN, ngược với chiều phổ biến mà biết ADN →ARN Qúa trình sinh sản virut HIV : Bước 1: Virut gắn vào vị trí thụ thể đặc hiệu tế bào lympho CD4⁺ Bước 2: Enzyme reverse transcriptase sử dụng phân tử ARN virut làm mạch khuôn để tổng hợp nên mạch ADN có trình tự bổ sung 8 Sau enzym AND tổng hợp làm mạch khuôn để tổng hợp nên phân tử ADN sợi kép có trình tự bổ sung tương ứng với ARN virut Bước : Enzym integrase mã hóa hệ gen virut Lúc có khả xúc tác việc gắn kết phân tử ADN sợi kép virut vừa tổng hợp vào hệ nhân tế bào chủ Vào giai đoạn trạng thái tế bào gọi trạng thái tiềm tan Bước : Nhờ hệ thống phiên mã tế bào chủ, ARN virut phiên mã từ trình tự gen đoạn ADN virut gắn vào hệ gen tế bào hệ chủ Các phân tử ARN vừa sử dụng làm vật chất di truyền virut hệ sau, vừa sử dụng làm khuôn để tổng hợp nên protein cấu trúc, protein lõi vỏ virut tế bào chủ Bước : Các protein virut tạo có khả đóng gói phân tử ARN virut cách đặc hiệu để tạo thành hạt virut hoàn chỉnh Bước : Các hạt virut giải phóng khỏi tế bào chủ đồng thời làm chết tế bào chủ tiếp tục lây nhiễm tế bào chủ -Trong trình sinh sản HIV, việc tổng hợp phân tử ADN sợi kép ( cADN) virut diễn tế bào chất Sau phân tử cADN chuyển vào nhân liên kết vào NST tế bào chủ Sự tổng hợp phân tử ARN hệ gen hệ virut diễn nhân Sau chngs chuyển tế bào chất, đồng thời để tổng hợp loại virut đóng gói thành hạt virut 9 10 10 ... ngược, nhóm virut có khả phiên mã ngược vật chất di truyền chúng.Sở dĩ gọi phiên mã ngược hệ gen virut ARN Trong trình chép vật chất di truyền, thong tin di truyền từ dạng ARN trước tiên phải phiên... tổng hợp vật cất di truyền virut Bước 5: di n trình sinh tổng hợp protein thiết yếu virut virut (ví dụ protein vỏ) di n tế bào chủ Bước 6: trình đóng gói thành phần virut (vật chất di truyền protein... nuclêôtit/giây Quá trình chép ADN nhân sơ di n liên Quá trình chép xảy Nơi di n chép tục đồng thời với vào giai đoạn S chu trình trình phiên mã dịch mã tế bào nhân Tế bào có chế kiểm soát nghiêm ngặt trình