Đề cương sinh học phân tử Web viewCác protein này nhận biết một trình tự xác định trên AND và gắn vào ... tảo đơn bào,thực vật ... hút các

Đề cương sinh học phân tử 2012

1. Axit nucleic là gì? Nêu thành phần cấu tạo axit nucleic?2. Nêu những bằng chứng chứng tỏ axit nucleic là vật chất mang thông tin di truyền? 3. Nêu các dạng cấu trúc khác nhau của phân tử DNA? Mô tả các dạng cấu trúc đó.4. Hãy nêu các đặc tính của axit nucleic, người ta áp dụng những tính chất đó để làm gì ?5. RNA là gì ? hãy nêu các loại RNA và vai trò của chúng ?6. Liên kết cộng hóa trị (covalent bond) là gì ? Vai trò của liên kết cộng hóa trị trong cấu

trúc của các đại phân tử sinh học.7. Liên kết hóa học yếu (weak non-covalent bonds) là gì ? Nêu vai trò của các loại liên kết

hóa học yếu chính (liên kết ion, liên kết hydro, lực van der Waals và tương tác kỵ nước) trong hệ thống sống?

8. Gene là gì ? Nêu đặc điểm cấu tạo của một gene cấu trúc ở sinh vật nhân sơ (prokaryote) và nhân chuẩn (eukaryote), vẽ hình minh họa.

9. Genome là gì ? nêu cấu trúc genome của prokaryote và eukaryote.10. Trình tự DNA lặp lại (DNA repeat sequence) là gì? Trình tự lặp lại liền kề (tandemly

repeated DNA) là gì? Thế nào là minisatellite và microsatellite? Ứng dụng của minisatellite và microsatellite.

11. Hãy nêu và mô tả các trình lặp lại phân bố rải rác (Interspersed repetitive DNA) trong genome?

12. Hãy nêu các yếu tố di động của prokaryote và virus nội sinh (endogenous retrovirus) ở sinh vật

13. Nêu thành phần và cấu trúc genome người?14. Trình bày quá trình tái bản bán bảo toàn DNA ở sinh vật prokaryote. Nêu vai trò các

thành phần tham gia vào quá trình tái bản DNA.15. Mô tả quá trình tái bản DNA ở sinh vật eukaryote và so sánh với quá trình tái bản DNA ở

prokaryote.16. Mô tả quá trình kết thúc tổng hợp DNA ở đầu telomere của nhiễm sắc thể, vẽ sơ đồ minh

họa. Cơ chế bảo vệ telomere của sinh vật xảy ra như thế nào?17. Nêu các cơ chế sửa sai xảy ra trong quá trình tái bản DNA, cơ chế đọc sửa

(proofreading), và hoạt quang (photoreactivation).18. Đột biến là gì, nêu đặc điểm và vai trò của đột biến DNA trong tiến hóa?19. Có mấy loại đột biến điểm? Nêu cơ sở phân tử của các loại đột biến này.20. Nêu hậu quả của đột biến DNA, tại sao nói ung thư là một hậu quả của đột biến DNA?21. Trình bày tác nhân gây đột biến và cơ chế tác động của chúng. 22. Biến nạp (transformation) là gì, nêu cơ chế biến nạp DNA vào vi khuẩn.23. Thực khuẩn thể và vai trò chuyển nạp gen ở vi khuẩn, chuyển nạp rộng (general

transduction) và hẹp (specialized transduction) khác nhau như thế nào?

Hanh phuc không phai la cam giac tơi đich, ma la trên tưng chăng đương đi Page 1


24. Gen nhảy hay yếu tố di động (transposable element) là gì? cấu trúc và vai trò của các yếu tố này.

25. Nêu quá trình phiên mã ở prokaryote. Trình bày đặc điểm của enzyme RNA polymerase và vai trò của trình tự promoter trong quá trình này.

26. Mô tả quá trình phiên mã ở prokaryote. 27. Nêu đặc điểm các loại RNA polymerase tham gia vào quá trình phiên mã ở eukaryote?

vai trò của mỗi loại.28. Mô tả quá trình phiên mã ở eukaryote.29. So sánh quá trình phiên mã của prokaryote và eukaryote30. Nêu đặc điểm cấu trúc gen của eukaryote và trình tự cầu nối exon –intron lên quan đến

quá trình cắt nối tạo mRNA trưởng thành.31. Phức hợp spliceosome là gì? Nêu vai trò của snRNA trong quá trính cắt nối mRNA

trưởng thành.32. Trình bày quá trình cải biến từ tiền mRNA thành mRNA trưởng thành ở eukaryote, quá

trình này có xảy ra đối với prokaryote hay không?33. Mô tả cấu trúc promoter ở prokaryote và eukaryote, trình tự DNA trong vùng promoter

ảnh hưởng như thế nào đến quá trình phiên mã. 34. Mã di truyền là gì? hiện tượng suy thoái mã di truyền là gì? Thế nào là suy thoái hoàn

toàn (complete degeneracy) và suy thoái cục bộ (partial degeneracy), ý nghĩa trong việc bảo tồn tính ổn định di truyền sinh vật. Liệu có thể dự đoán được trình tự gen trên cơ sở biết được trình tự amino acid không?

35. Tại sao methionyl- tRNAiMet ở sinh vật nhân chuẩn không phản ứng với mã AUG bên trong mRNA mà lại phản ứng với AUG codon khởi đầu của mRNA.

36. Mô tả tóm tắt quá trình dịch mã của sinh vật nhân sơ.37. Mô tả tóm tắt quá trình dịch mã ở sinh vật nhân chuẩn.38. Thế nào là cải biến sau dịch mã? Ý nghĩa của việc cải biến này.39. So sánh thành phần ribosome tham gia vào quá trình dịch mã ở prokaryote và eukaryote.

./.



Câu 1: Axit Nucleic là gì? Nêu thành phần cấu tạo của axit nucleic ?

- KN : Axit Nucleic là vật chất mang thông tin DT. Có cấu tạo là polime. Với monome là các nucleotide

- Gồm 2 loại: + ADN (Axit Deoxyribonucleic)

+ ARN (Axit Ribonucleic)

- Nucleotide là cấu tạo cơ bản của axit Nucleotide. Một nucleotide bao gồm: + Nhóm Photphat

+ Đường pentose chứa 5C (đường 2’ deoxyribose, ribose)

Tạo nên xương sống của mỗi sợi ADN và ARN. + Bazơ nitơ. Gồm 2 nhóm:

• Purine (Adenin, Guanin) : Bazo to hai vòng đơn

• Pirimidine (Thimin,Cytosin, Uraxin): Một vòng đơn.

- Các Nucleotide chỉ khác nhau ở nhóm bazo nito do vậy tương ứng với 5 loại bazo sẽ có 5 loại nucleotide khác nhau.

- Trong phân tử axit Nucleotide các nu liên kết với nhau bằng liên kết photphodieste tạo chuỗi dài ( Poly Nucleotide ) luôn có chiều 5’-3’. Trình tự xác định của các nu trong ADN và ARN đặc trưng cho thông tin di truyền của tế bào.

Câu 2: Nêu những bằng chứng chứng tỏ axit Nucleic là vật chất mang thông tin di truyền?

TN1: Thí nghiệm Griffith- Năm 1928, thí nghiệm trên vi khuẩn Pneumococcus (Phế cầu khuẩn gây bệnh viêm phổi

ở người và gây chết ở chuột. Phế câu khuẩn có 2 dạng: + Dạng độc (S) có vỏ polysaccharide cản trở bạch cầu phá vỡ TB VK Gây chết chuột. Khi nuôi cấy cho khuẩn lạc nhẵn.

+ Dạng lành (R) không có vỏ polysaccharide bị bạch cầu tiêu diệt Không gây chết chuột. Khi nuôi cấy cho khuẩn lạc ráp.

- Cách tiến hành TN như sau:+ Tiêm vi khuẩn S sống gây bệnh cho chuột thì chuột chết

+ Tiêm vi khuẩn R sống không gây bệnh thì chuột sống.

+ Tiêm vi khuẩn S bị xử lý nhiệt (chết) cho chuột thì chuột sống.



+ Tiêm hỗn hợp vi khuẩn S bị xử lý nhiệt với R sống cho chuột thì tất cả

chuột đều chết do vi khuẩn độc có vỏ gây ra.

- Kết quả: Trong xác chuột chết tìm thấy cả dạng S và R. Chứng tỏ có nhân tố nào đó của

chủng S chuyển sang chủng R nhờ các Pr còn sống của chủng R hoạt hóa tạo thể S, gây

chuột chết Hiện tượng biến nạp.

TN2

- Năm 1944 O. Avery và cộng sự là Colin Macleod và Maclyn Mccarty đã xác định tác

nhân gây biến nạp là ADN. Xử lí vi khuẩn S bằng tác nhân ARNase (enz phân hủy ARN)

và protease (enz phân hủy pr ) thì khả năng biến nạp vẫn còn. Nhưng khi Xử lí vi khuẩn S

bằng tác nhân ADNase (enz phân hủy ADN ) thì khả năng biến nạp không còn.

TN3:

- Năm 1952, D.Hershey và M.Chase dùng 2 mẫu virut, một mẫu trên ADN được đánh dấu

bằng đồng vị phóng xạ P32, mẫu kia trên protein được đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ

S35. ( P32 và S35 được dùng làm chất đánh dấu đặc thù để phân biệt ADN với protein).

- Một dòng E.coli nuôi cấy được lây nhiễm virut đánh dấu 32P, dòng kia S35. Sau lây

nhiễm, các tế bào vi khuẩn được li tâm để phân tích phóng xạ.Kết quả, phát hiện S 35 nằm

lại ngoài tế bào vi khuẩn và P32 nằm bên trong tế bào;

- Thế hệ virut mới có chứa P32 không có S35. Chứng tỏ ADN được truyền lại cho thế hệ sau

còn protein được tổng hợp mới hoàn toàn.

Kết luận: vật chất di truyền là ADN.

Câu 3: Nêu các dạng cấu trúc khác nhau của phân tử DNA? Mô tả các dạng cấu trúc đó.

Các dạng cấu trúc của ADN: B-ADN, A-ADN, Z-ADN, xoắn helix 3 hay Z-ADN và dạng chữ thập.

Dạng B-ADN ( mô hinh Watsonvà Crick)- Là cấu trúc phổ biến, thường gặp và ổn định- Là cấu trúc xoắn phải.- Gồm 10 cặp nu mỗi vòng xoắn. Đường kính chuỗi xoắn 19 A0

- Hai rãnh có độ sâu và chiều rộng khác nhau. Dạng A-ADN

- Là cấu trúc xoắn kép phải. Ngắn và bán kính lớn hơn B-ADN dạng xoắn kép.- Gồm 11 cặp bazo mỗi vòng xoắn. Đường kính chuỗi xoắn 23 A0



- Các cặp bazo nghieng với trục- Rãnh nhỏ nên rộng và nông hơn. Rãnh lớn hẹp và sâu hơn- Sợi đôi ADN hoặc sợi lai ARN và DNA thường xoắn tạo cấu trúc helix A- Trong điều kiện nồng độ muối cao hay thiếu nước khô thì ADN sợi đôi tạo dạng xoắn

A Dạng Z-ADN

- Là chuỗi xoắn kép trái. Dài và bán kính nhỏ hơn dạng B-ADN.

- Gồm 12 cặp bazo mỗi vòng xoắn. Đường kính chuỗi xoắn 19 A0 Khung P và đường tạo thành đường zik zak

- Nồng độ muối cao làm giảm lực đẩy giữa các gốc P tích điện âm của xương sống DNA.

- Z-ADN được hình thành trong vùng chứa lượng lớn hoặc xen kẽ cặp GC hay GT.- Sự xuất hiện của nó giúp loại bỏ áp lực siêu xoắn.

Dạng H-ADN- Là chuỗi xoắn ba: 1 sợi giàu purine, 2 sợi giàu pirymidine- A kết cặp với 2 T ( T=A=T), G kết cặp với 2 C ( C=G=C). - Khi độ axit cao dẫn đến sự proton nhóm P làm giảm nguyên tử điện tích âm, giảm lực

đẩy giữa 3 sợi và hình thành cấu trúc xoắn ba. Dạng cấu trúc chữ thập

- Hình thành khi cấu trúc sợi đơn trong chuỗi ADN lặp đảo được tách ra và tạo thành hai cấu trúc cuống và vòng đối diện nhau.

- Trình tự lặp đảo dài 15-20 cặp bazo- Cấu trúc là phẳng 1 phần cấu trúc siêu xoắn và do đó phân tử ADN không gấp chặt lại

đi chậm hơn điện di trên gel.

Câu 4: Hãy nêu các đặc tính của axit nucleic, người ta áp dụng những tính chất đó để làm

gì ?

Biến tính: Là khả năng sợi kép của ADN trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc pH

<3 hay pH> 10 tách rời thành hai sợi đơn: 2 mạch đơn của ADN gắn với nhau = lk

hydro. Khi đun nóng ADN từ từ khoảng 80-950C, các lk hydro giữa 2 mạch bị đứt

chúng tách nhau ra. Trước tiên là lk A-T bị đứt, khi nhiệt độ > 900C các lk G-C bị đứt.

Nhiệt độ mà 2 sợi đơn tách nhau (50% số lk bị phá huỷ) gọi là nhiệt độ nóng chảy

(Tm). Tm đặc trưng cho từng loại ADN. Đoạn ADN có nhiều lk GC có Tm cao hơn



Hồi tính: Sau khi ADN bị biến tính nếu điều kiên trên quay về trạng thái ban đầu

một cách từ từ thì hai sợi đơn này có khả năng ghép bổ sung tạo sợi kép ban đầu.

Ứng dụng:

Lai Axit Nucleic: Sử dung đặc tính biến tính và hồi tính có thể lai ADN với

ADN, ADN với ARN, ARN với ARN

- Nguyên tắc: Lấy ADN A làm biến tính thành mạch đơn, trộn với ADN B

cũng bị biến tính thành mạch đơn. Hạ dần nhiệt độ của môi truờng để xảy ra hồi tính.

Quá trình hồi tính xảy ra, sợi A kết hợp với A; B với B; đồng thời có sợi A kết hợp

với B tạo thành phân tử lai.

- Muốn lai được với nhau giữa 2 loại ADN hoặc ARN phải có những đoạn có

trình tự bổ sung nhau

- Hiện nay thường dùng phương pháp Southern blot và Northern blot

PCA: Kĩ thuật khuếch đại nhân ADN.

ADN mạng điện âm còn những protein histon mang điện dương, làm trung hòa điện

của tích của ADN trong nhiễm sắc thể.

DNA nằm chủ yếu trong nhân TB. Trong NST chiêm 98-99%. Ngoài ra còn nằm trong

ty thể, lạp thể, virus.....

Phân tử DNA trong nhiễm sắc thể của sinh vật eukaryote ở dạng mạch thẳng, còn ở

phần lớn tế bào prokaryote (vi khuẩn) phân tử DNA lại có dạng mạch vòng. Tuy

nhiên, dù ở dạng nào thì các phân tử DNA này đều tồn tại theo kiểu cuộn chặt

DNA eukaryote có kích thước rất lớn (Ví dụ: DNA ở người có thể dài đến 1 m)

nénchặt trong một thể tích rất hạn chế của nhân. Việc nén được thực hiện ở nhiều mức

độ, mức độ thấp nhất là nucleosome và mức độ cao nhất là cấu trúc nhiễm sắc chất.

Thật vậy, đường kính của chuỗi xoắn DNA chỉ là 20 A0, sợi nhiễm sắc chất quan sát

dưới kính hiển vi điện tử có đường kính 100 A0 , đôi khi đạt 300 A0.

Sợi nhiễm sắc chất có đường kính 100 A0 là một chuỗi chứa nhiều nucleosome ( một

sợi DNA quấn quanh một loi gồm 8 phân tử histone (mức độ tổ chức cao nhất của

DNA). Sợi có đường kính 100 A0 này có cấu trúc phức tạp hơn sợi có đường kính 300

A0 gọi là solenoid.



Trong nhân tế bào, các sợi solenoid kết hợp chặt chẽ với nhiều protein khác nhau và cả

với các RNA tạo thành nhiễm sắc chất.

Các DNA ở eukaryote có đặc điểm khác với DNA prokaryote. Toàn bộ phân tử DNA

prokaryote đều mang thông tin mã hóa cho các protein trong khi đó DNA của

eukaryote bao gồm những trình tự mã hóa (các exon) xen kẽ với những trình tự không

mã hóa (intron). Tùy theo mức độ hiện diện của chúng trong nhân, các trình tự DNA

được chia làm ba loại:

- Cac trinh tư lăp lại nhiều lân. Ví dụ: ở động vật có vú các trình tự

này chiếm 10-15% genome (hệ gen). Đó là những trình tự DNA ngắn (10-200

kb), không mã hóa, thường tập trung ở những vùng chuyên biệt trên nhiễm sắc

thể như ở vùng tâm động (trình tự CEN) hay ở đầu các nhiễm sắc thể (trình tự

TEL). Chức năng của các trình tự này chưa ro, có thể chúng tham gia vào quá

trình di chuyển DNA trên thoi vô sắc (trình tự CEN) hoặc vào quá trình sao

chép toàn bộ phần DNA nằm ở đầu mút nhiễm sắc thể (trình tự TEL).

- Cac trinh tư co sô lân lăp lại trung binh. Ví dụ: ở genome người các

trình tự này chiếm 25-40 %. Chúng đa dạng hơn và có kích thước lớn hơn

(100-1.000 kb) các trình tự lặp lại nhiều lần. Các trình tự này phân bố trên

toàn bộ genome. Chúng có thể là những trình tự không mã hóa mà cũng có thể

là những trình tự mã hóa cho rRNA, tRNA và 5S RNA.

- Cac trinh tư duy nhất. Là các gen mã hóa cho các protein, có trình tự

đặc trưng cho từng gen.

Câu 5: RNA là gì ? hãy nêu các loại RNA và vai trò của chúng ?

Phân tử RNA có cấu tạo tương tự DNA ngoại trừ ba điểm khác biệt sau: + Phân tử RNA là chuỗi đơn. + Đường pentose của phân tử RNA là ribose thay vì deoxyribose. + Thymine (T), một trong bốn loại base hình thành nên phân tử DNA, được thay thế

bằng uracil (U) trong phân tử RNA. Các loại ARN:

+ m-ARN: Thông tin + t-ARN : Vận chuyển + r-ARN : Ribosome + sn-ARN: ARN nhỏ



a, m-ARN - Đa dạng, chiếm 2-5% tổng lượng ARN trong TB. - Là bản sao một trình tự của ADN; Có vai trò trung tâm chuyển thông tin mã hoá từ ADN đến bộ máy giải mã tổng hợp protein.

Sao chép (ADN) → Phiên mã (ARN) → Dịch mã (Protein) - Kích thước sợi mARN thường dài, từ 900 – 1200 Nucleotit. Thời gian tồn tại trong tế bào rất ngắn. - Prokaryota: mARN là bản sao hoản chỉnh của gen, sau phiêm mã được sử dụng ngay làm khuôn để dịch mã tổng hợp pr . - Eucaryota: mARN của tế bào từ khi hình thành đến khi xong trải qua biến đổi hoản thiện trước khi ra Tbc thực hiện quá trình dịch mã: Gắn mũ 7-methyl guanin vào đầu 5’, đuôi poly A vào đầu 3’ và ghép các đoạn exon vào với nhau.b, t-ARN

- Chiếm 10-15%/tổng ARN trong TB- Là 1 mạch polynucleotit ngắn, khoảng 75-95 Nucleotit- Cấu trúc dạng lá trẽ 3-4 nhánh (do sợi đơn tự cuộn xoắn): + Một nhánh tiếp nhận aa: đầu tận cùng là CCA. Enzym Aminoacyl-tARN synthetaza xúc tác gắn chính xác từng loại aa vào ptử tARn tương ứng. + Nhánh đối mã (anticodon): mang bộ ba đối mã phù hợp với bộ 3 mã hóa trên mARN. + Một hoặc hai nhánh phụ: làm tăng tính ổn định của mARN - Vai trò: Vận chuyển aa đến bộ máy giải mã để tổng hợp Pro theo mã trên mARN tương ứng. c, r-ARN- Là thành phần chính của Rbx, tgia vào QT giải mã- Chiếm 80%/tổng số ARN TB, chủ yếu nằm ở TBC. - Có cấu trúc mạch đơn với nhiều khúc cuộn, chứa khoảng 100-150 Nucleotit.- Theo hệ số lắng chia rARN thành nhiều loại:

• Eukaryote: 28S, 18S, 5,8S và 5S. • Prokaryote: 23S, 16S và 5S

- Riboxome gồm: 1 tiều phần lớn và một tiểu phần nhỏ (Pr + rARN) - Nhiều rRNA còn có chức năng xúc tác như enzyme.

d, Sn-ARN- Kích thước nhỏ, trong nhân,kết hợp với Pr→ Ribonucleoprotein (RNP) - Chức năng: Tham gia quá trình trưởng thành ARNm và ARNr

Câu 6: Liên kết cộng hóa trị (covalent bond) là gì ? Vai trò của liên kết cộng hóa trị trong cấu trúc của các đại phân tử sinh học.



- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa 2 nguyên tử bằng hai hay nhiều cặp e.- Đặc điểm:

+ Lực liên kết mạnh, khó bị phá vỡ. + Sự hình thành hay phá vỡ đòi hỏi năng lượng cao( VD: liên kết C-C phải 83Kcal/mol) + Số lượng nguyên tử tham gia hạn chế. Số lượng liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử tham gia tối đa chính là hóa trị của nguyên tử đó(oxy hóa trị 2) + Góc giữa 2 liên kết cộng hóa trị thường cố định, khả năng quay tự do của các nguyên tử bị hạn chế.

- Ý nghĩa: + Các nguyên tử trong một phân tử liên lạc được với nhau là do LK cộng hóa trị quyết định + Góp phần hình thành cấu trúc của các đại phân tử hữu cơ.

Câu 7: Liên kết hoa học yếu (weak non-covalent bonds) là gi ? Nêu vai trò của cac loại liên kết hoa học yếu chính (liên kết ion, liên kết hydro, lưc van der Waals và tương tac kỵ nước) trong hệ thông sông?

- KN: Liên kết hóa học yếu (weak non-covalent bonds) là liên kết đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên các cấu trúc của đại phân tử với các phân tử khác.

- Đăc điểm: + Lực liên kết yếu, dễ bị phá vỡ

+ Sự hình thành hay phá vỡ đòi hỏi năng lượng thấp( khoảng 1-5Kcal.mol)

+ Liên kết không hạn chế số lượng nguyên tử tham gia. Số lượng liên kết tùy thuộc số lượng nguyên tử có thể đồng thời tiếp xúc với nhau.

+ Góc liên kết hợp thành hay thay đổi, khả năng quay tự do của các nguyên tử ít bị hạn chế.

- Vai trò của cac liên kết hoa học yếu: Liên kết Hidro: Là tương tác yếu hình thành giữa một ngtử mang điện tích âm (ngt

nhận A) và một ngtử hydro (H) đang nằm trong một liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử khác (ngtử cho D: NH-, OH-).

+ D – H + A → D – H ….A

+ Lực phá vỡ liên kết khoảng 5Kcal/mol.

+ ngtử nhận A và ngtử cho D đều xếp trên một đường thẳng.. + Là lk QT trong phtử Pr, ax nucleic…

Vai trò: + Nhờ có LK Hidro mà các phân tử mang chung dễ hòa tan được trong nươc do LK Hidro giữa chúng với phân tử nước.

+ Hình thanh cấu hình không gian của cac phân tử sinh học: LK hidro theo nguyên tắc bổ sung giúp duy trì cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN và tạo ra tính ổn định của thông tin di truyền trên ADN. Tạo nên cấu trúc bậc II và III của protein.



Liên kết ion: Là tương tác tĩnh điện giữa 2 nhóm có điện tích ngược dấu.

+ Trong hc vô cơ, điện tử liên kết luôn bị hút về phía ngtử có độ âm điện cao gây sự

phân li cation (nguyên tử tích điện âm) và anion (nguyên tử tích điện dương).

Ví dụ: NaCl → Na+ + Cl-

+ Trong MT nước các cation và anion luôn được vây bọc bởi các phân tử nước tạo

thành một lớp vỏ ngoài nên không thể liên kết trực tiếp với các cation và anion khác

Ko có vai trò quan trọng quyết định cấu hình không gian của các phtử hữu cơ.

Vai trò: Đam bao tương tac giữa cac giữa cac đai phân tử sinh học, đăc biệt

la giữa protein va AND:

+ AND được nén chặt trong nhân nhờ Pr histone. Histone + AND =

LK ion (giữa các nhánh bên mang điện tích âm của các histone với các nhóm

phosphate mang điện tích dương của AND) AND quấn quanh loi histone nên

mặc dù được nén lại, phần lớn bề mặt của phân tử AND vẫn có khả năng tiếp xúc

với nhiều Pr khác

+ Các protein đóng vai trò quan trọng trong sự sao chép như AND

polymerase, tro ng sự phiên mã như các ARN polymerase, các protein có chức

năng điều hòa hoạt động của các gen,.. Các protein này nhận biết một trình tự xác

định trên AND và gắn vào vị trí đó ở vị trí các nhóm cặp base đặc trưng nhờ các

liên kết ion. Sự nhận biết trình tự này phần lớn là kết quả của sự bổ sung hình

dạng giữa protein và AND.

Liên kết Van der waals: Là các tương tác không đặc hiệu

+ Hai nguyên tử tiến gần nhau (d < 5Ao) xuất hiện lực hút hấp dẫn (lực Vandervan) làm cho chúng hút dính vào nhau.

+ Đây là kết quả của lực hút và lực đẩy. Hai lực này cân bằng ở một khoảng cách nhất định, đặc trưng cho từng loại ngtử.

+ Đây là lực LK yếu nhất (khoảng 1kcal/mol).

Vai trò: LK này thật sự có ý nghĩa khi tồn tại với số lượng lớn, là cơ sở hình thành cấu trúc bậc IV từ cấu trúc bậc III của Pr.

Liên kết kỵ nước : Các phân tử không phân cực ( không chứa nhóm ion+ LK phân cực) ko hòa tan trong nước phtử kị nước.



+ Lực thúc đẩy các phân tử hay các vùng không phân cực của các phân tử LK với nhau gọi là LK kị nước.

Vai trò: ổn định các Pr, phức hợp Pr với các ptử khác cũng như sự phân bố các Pr trong các màng sinh học.

Câu 8: Gene là gì ? Nêu đặc điểm cấu tạo của một gene cấu trúc ở sinh vật nhân sơ (prokaryote) và nhân chuẩn (eukaryote), vẽ hình minh họa.

• KN: Gene là một đoạn ADN mã cho một sản phẩm cần thiết đối với hoạt động sống của tế bào. Gen -> protein, rARN, tARN và các loại ARN khác tham gia kiểm soát hoạt động của genome.

gene cấu trúc ở sinh vật nhân sơ (prokaryote): + Vùng điều khiển h/đ của gene. + Vùng mang thông tin di truyền.a. Vùng điều khiển hoạt động của gene

- Nằm trước các đoạn gen mang mã, bắt đầu từ -1, gồm các vị trí:

+ Promoter: nhận biết và liên kết với enzim RNA polymerase. Promoter thường nằm ngay trước vị trí +1 của gen (vị trí Nu đầu tiên được phiên mã sang ARN) nằm khoảng từ -35 -> -10

+ Vị trí hoạt hóa (A) hoặc vị trí ức chế (O): được nhận biết bởi các Pr điều khiển, chúng có thể liên kết với AND hoặc ARN pol làm tăng cường hoặc kìm hãm hoạt động của gen trong sao mã.

b. Vùng mang thông tin di truyền: Là đoạn AND được phiên mã sang mRNA theo chiều 5’ 3’ trên sợi đang tổng hợp (bd từ +1). Gồm:

Vùng 5’ và 3’ không dịch mã: liên quan tính bền vững của mRNA; tham gia kiểm soát dịch mã..

+ TT không dịch mã đầu 5’ (5’UTR): tính từ Nu phiên mã đầu tiên đến bộ 3 Nu khởi đầu dịch mã (AUG hoặc GUG).

+ TT không dịch mã đầu 3’ (3’ UTR): tính từ một trong 3 codon dừng dịch mã đến hết trình tự kết thúc phiên mã

Khung đọc mở:

• Phần DNA của gen mã hóa tạo chuỗi polypeptide

• Bắt đầu bằng một codon khởi đầu (AUG hoặc GUG) và kết thúc bằng một trong 3 mã kết thúc là UAA/UAG/UGA.

• Mỗi bộ 3 Nu của khung đọc mở tương ứng với một codon mã hóa cho một aa.



• Đọc từ đầu 5’ -> 3’, đọc theo phân tử mRNA, đọc từng mã một, đọc không chồng chéo và đọc cho đến tận mã kết thúc thì dừng lại.

Đặc điểm: - trong gene không có intron.

gene cấu trúc ở sinh vật nhân chuẩn (Eukaryote):

Gồm: +Vùng điều khiển h/đ của gen;

+Vùng mang thông tin di truyền;

+Vùng kết thúc của gen

a. Vùng điều khiển hoạt động của gene

- Có các trình tự cho sự nhận biết của enzym ARN polymerase và các protein điều hòa

- Nhiều gen vùng khởi động (promoter) có chung một số trình tự: Hộp TATA (-25) và CAAT (-75) ; trình tự giàu GC (-90) - Trình tự tăng cường (enhancer): gần, xa hoặc trong gen; trình tự kìm hãm (silencer).b. Vùng mang thông tin di truyền:

- Exon: trình tự mang thông tin di truyền thường được mã hóa sang protein; nằm ở 3 vùng: Vùng 1 làm tín hiệu phiên mã và dịch mã, vùng 2 dịch mã sang protein, vùng 3 tín hiệu kết thúc dịch mã và gắn polyA

- Intron: không mang thông tin di truyền, được phiên mã sang tiền ARNm, sau bị cắt bỏ

- Trình tự không dịch mã đầu 5’(untranslation region- UTR): Nu phiên mã đầu đến bộ ba mở đầu dịch mã

- Trình tự không dịch mã ở đầu 3’ (UTR) từ bộ ba dừng dịch mã đến trình tự kết thúc phiên mã.



- Khung đọc mã: Bắt đầu = bộ ba khởi đầu (AUG) và kết thúc = mã kết thúc (UAA/ UAG/UGA). Đọc từ đầu 5’ về đầu 3’, đọc từng mã, không chồng chéo cho đến mã kết thúc.

c. Vùng kết thúc

- Trình tự kết thúc phiên mã: 2 đoạn ngắn nu bổ sung nhau giầu GC → cấu trúc kẹp tóc làm dừng phiên mã →

- Dấu hiệu gắn chuỗi poly A có trình tự 5’-AAUAAA-3’. Đuôi gắn cách vị trí này 10-30 nu. Poly A được gắn vào tiền ARNm sau phiên mã và trước cắt intron và nối các exon.

Câu 9: Genome là gi ? nêu cấu trúc genome của prokaryote và eukaryote.

1. Khai niệm:

Genome (hệ gen): chứa toàn bộ vật chất chứa TTDT trong cơ thể sinh vật được mã hóa trong AND (ở một số virut là ARN). Mỗi genome chứa tất cả thông tin cần thiết để xây dựng và duy trì cơ thể đó.

2. Genome của vi khuẩn:

Kích thước nhỏ, ở dạng vòng khép kín.

Chỉ chứa các đoạn ADN không lặp lại.

Các gen trong genome phân bố sát nhau, ít bị gián đoạn bởi các đoạn ADN không chứa mã di truyền (intron). Các gen đều tồn tại đơn bản. Trên DNA có chứa các gen mã hóa cho một protein đặc thù

Một số chứa thêm dạng ADN khác – plasmid: kích thước bé hơn, dạng vòng, có khả năng tự nhân bản, thường chứa một số gen có tính đặc thù cao (gen kháng kháng sinh, gen chỉ thị màu…).

3. Genome của eukaryote: 99% genome nằm trong nhân TB. Phần còn lại nằm trong một số cơ quan tử (ty thể, lạp thể).



Genome nhân:

Thường có kích thước lớn (12Mb đến 120.000Mb). Phân bố trên các NST dạng thẳng. Gồm các thành phần lặp lại và các thành phần không lặp lại.

Các loại ADN trong genome:

– Các TT lặp lại nhiều lần: chiếm 10-15% genome. Là những TT AND ngắn (10-200kb), ko mã hóa, tập trung ở những vùng chuyên biệt/NST (tâm động, đầu mút NST)

– Các TT lặp lại TB: 25-40%, là những đoạn AND có kt lớn hơn (100-1000kb). Không mã hóa hoặc mã hóa cho rARN, tARN, 5SARN

– Các TT duy nhất: là các gen mã hóa cho các Protein, có TT đặc trưng cho từng gen

Phần lớn các gen phân bố trong thành phần ADN không lặp lại. Các gen chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ so với toàn bộ genome (1-2% genome). Các gen thường phân bố xa nhau và trong gen chứa nhiều intron.

Các gen có nhiều bản sao. Các bản sao của một gen được xếp vào một họ gen. Mỗi gen trong họ thường hoạt động ở một thời điểm nhất định trong quá trình phát triển cá thể hay trong mô riêng biệt.

Câu 10: Trình tự DNA lặp lại (DNA repeat sequence) là gì? Trình tự lặp lại liền kề ( tandemly repeated DNA) là gì? Thế nào là minisatellite và microsatellite? Ứng dụng của minisatellite và microsatellite.

Trinh tư ADN lăp lại (DNA repeat sequence) là các trình tự ADN được lặp lại nhiều lần trong gen.

DNA co trinh tư lăp lại liền kề (ADN vệ tinh)

Là các đoạn DNA có chứa những trình tự DNA được lặp lại liền nhau hình thành nên các băng vệ tinh khi phân tích DNA của genome bằng phương pháp ly tâm chênh lệch tỷ trọng.

Đơn vị lặp lại của các DNA vệ tinh thay đổi từ vài (<5 bp) đến hàng trăm cặp bazơ (>200 bp). DNA vệ tinh thường tìm thấy ở tâm động hoặc vùng dị nhiễm sắc trên NST. Chúng thuộc nhóm các DNA có trình tự lặp lại cao

DNA tiểu vệ tinh (Minisatellite) và vi vệ tinh (microsatellite)

DNA tiểu vệ tinh và DNA vi vệ tinh cũng được gọi là các DNA vệ tinh dù chúng không xuất hiện các băng vệ tinh khi phân tích tỉ trọng DNA.

DNA tiểu vệ tinh: là các đoạn DNA có nhiều đơn vị lặp lại dưới 25 bp, có chiều dài khoảng 20 kb.



DNA vi vệ tinh (SSR): DNA có đơn vị lặp lại ngắn, thường là 4 bp hoặc ngắn hơn và có chiều dài thường nhỏ hơn 150 bp.

Ví dụ:

- Motif 5’-TTAGGG-3’ được lặp lại hàng trăm lần ở đầu cuối của NST người là một dạng DNA tiểu vệ tinh điển hình

- Ở lúa, các dạng SSR là (GA)n, (GT)n, (AT)n, (GGT)n.

Ứng dụng: Tiểu vệ tinh và vi vệ tinh được dùng như một marker về di truyền (“Dấu vân tay” ADN) để xác định đặc trưng cá thể, nhận dạng tội phạm, lập bản đồ gen, xác định mối quan hệ huyết thống, bệnh di truyền, nghiên cứu tiến hoá, nghiên cứu về di truyền quần thể.

Câu 11: Hãy nêu và mô tả các trình lặp lại phân bố rải rác (Interspersed repetitive DNA) trong genome?

• Là những đoạn ADN có khả năng di động (yếu tố chuyển vị) giữa các vị trí khác nhau trong một hay nhiều genome.

• Phân loại: 2 nhóm

– Nhóm các yếu tố di chuyển thông qua trung gian ARN (RNA transposons – retroelement).

– Nhóm các yếu tố di chuyển không qua trung gian ARN (ADN transposons).

1. Nhóm các yếu tố di chuyển thông qua trung gian RNA (RNA transposons)

Cơ chế: Retroposon -> ARN -> cADN -> bản sao ADN -> di chuyển (vào các vị trí khác nhau của genome - trên cùng 1 NST hoặc NST khác)

Enzyme tham gia: E phiên mã ngược (reverse transcriptase) (được mã hoá bởi gen nằm ngay trong đoạn retroposon).

Kết quả: có hai hoặc nhiều bản sao của retroposon ở các vị trí khác nhau trong genome

Gồm: Retrovirus, Retrotransposon, retroeleenzymet

- Retrovirus: VR có genome là ARN. Khi vào tế bào chủ ARN của VR được sao chép

thành ADN nhờ enzim phiên mã ngược, ADN đó được tổ hợp vào genome của tế bào

chủ và tái bản cùng NST của ký chủ. VR mới tạo = sao chép ADN mới tổ hợp thành

ARN và dịch mã tạo protein vỏ để bọc gói

- Retrovirus nội sinh (Endogenous retrovirus, ERVs):



+ Genome có nguồn gốc từ retrovirus tổ hợp vào NST của tế bào ký chủ (chủ

yếu là ĐVCXS) và được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác như một phần hệ gen

của ký chủ. Một số có thể còn hoạt tính, chúng tổng hợp nên các VR nội sinh.

+ Hầu hết các trình tự này không hoạt động và có ở nhiều vị trí trong genome

(genome người có 1000 bản sao).

+ Các yếu tố giống retrovirus phổ biến hơn trong genome (genome người có 20000 bản sao).

- Retrotransposon: + Là các transposons di chuyển thông qua trung gian ARN. Khi hoạt động làm tăng số lượng bản sao

+ Các loại: Retrotransposon co trinh tư lăp lại đâu cuôi dài (LTRs,

long terminal repeats). : Gồm có:

Ty1- copia, có nhiều nấm, tảo đơn bào,thực vật hạt trần, hạt

kín và

Ty3- gypsy, có ở nấm men, ruồi giấm, thực vật hạt trần, hạt

kín. Chứa các gen giống như ERV

Retrotransposon không chứa LTR. Gồm có:

Yếu tố LINEs: Chứa gen mã cho các enzim xúc tác quá trình di

chuyển. Di chuyển theo cơ chế sao chép → số lượng bản sao

tăng trong genome (người yếu tố LINE1 có 3500 bản sao).

Yếu tố SINEs: kích thước 100-300 bp, phổ biến ở ĐV (các

loài linh trưởng). Ở người trình tự Alu có 1500000 bản sao,

chiếm 11% hệ gen người. Yếu tố này không chứa gen mã hoá

cho enzim phiên mã ngược, di chuyển nhờ enzim của

retrotransposon khác

2. Các yếu tố di chuyển không thông qua ARN(AND transposons)

- KN : Là những đoạn ADN có khả năng di chuyển đôc lập giữa các vị trí khác nhau trong genome, không phải qua trung gian là ARN

• Cơ chế di chuyển: 2 cơ chế

– Sự di chuyển có tinh tự tai ban (cơ chế sao y ban chinh): Phiên bản của các yếu tố chuyển vị được sao chép từ vị trí ban đầu và tái tổ hợp vào vị trí mới mục tiêu. Sau mỗi lần di chuyển thì số lượng bản sao được tăng lên.



– Sự di chuyển có tinh bao thủ (Cơ chế cắt-dan): các yếu tố chuyển vị có thể tách ra khỏi vị trí ban đầu và sau đó là tái tổ hợp lại ở một vị trí mới. Trong trường hợp này, số lượng của các transposon là không thay đổi.

Câu 12 : Hãy nêu các yếu tố di động của prokaryote và virus nội sinh (endogenous retrovirus) ở sinh vật

1. Cac yếu tô di truyền vận động (transposons-gen nhảy) của prokaryote

- Đoạn ADN có khả năng di chuyển giữa các vị trí trong 1 hoặc các genome khác nhau dẫn tới thay đổi đặc tính di truyền.

a. Trinh tư IS

Là các transposon đơn giản nhất của vi khuẩn. Được phát hiện đầu tiên ở vi khuẩn E.coli do tác động ức chế của nó đến hoạt động của gen

Các trình tự IS không mã hóa cho protein (không giữ chức năng nào trong tế bào)

Cấu truc: có kích thước nhỏ (1kb), gồm:

– Một trình tự trung tâm: đặc trưng cho từng loại IS

– Hai đầu mút: mang các trình tự lặp lại ngược chiều ngắn (15-25bp).

Cơ chế chuyển vị của IS: tai bản + bảo thủ

– Chúng chèn vào NST ở những vị trí có tính ngẫu nhiên, gây ra đột biến thông qua hoạt động xáo trộn trình tự mã di truyền của một gen hay làm xáo trộn vùng điều hoà hoạt động của gen.

– Khi đoạn IS được ghép vào vị trí bất kỳ trên genome, đoạn DNA tại đây được nhân đôi ->tạo thành các trình tự lặp lại cùng chiều (9bp) Dựa vào đoạn lặp lại cùng chiều và ngược chiều biết vị trí mà transposon đến hoặc đi.

2. Transposon –Tn

Có kích thước dài hơn IS (vài kb), thường phân bố trên plasmid, mang gen mã cho tính kháng kháng sinh

Có 2 loại:

+ Transposon “hỗn hợp”: Được giới hạn ở hai đầu bởi một loại IS nào đó. Mang gen mã hóa cần cho protein chống chịu kháng sinh.

+ Transposon đơn giản: Ở hai đầu của transposon đơn giản là 2 trình tự lặp lại ngược chiều (IR). Mang gen mã hoá cho enzim transposase và gen mã cho protein chống chịu kháng sinh.

Cơ chế di chuyển: Sao chép và không sao chép

+ Bản sao transposon từ vị trí cho ghép vào vị trí nhận → số lượng bản sao tăng



+ Transposon tách ở vị trí cho chuyển cho vị trí nhận → số lượng không tăng.

3. Virut nội sinh

Câu 13: Nêu thành phần và cấu trúc genome người?

• Kích thước: dài khoảng 3200Mb, 1/3 DNA trong đó có liên quan đến gen.

• Trong gen gồm vùng mã hóa và không mã hóa.

• Vùng không mã hóa gồm: Pseudogene, cac đoan trong gen, cac intron va vùng

leader.

+ Pseudogene (gen giả): giống với một gen đã biết ở locus khác nhưng không có

chức năng do đột biến thêm hoặc mất một cấu trúc làm mất khả năng phiên hoặc

dịch mã gen.

Phần lớn các DNA còn lại (chiếm 2/3) là trình tự DNA giữa các gen gồm trình tự

lặp lại (420 Mb): liền kề và phân bố rải rác. Trong trình tự lặp lại liền kề lại bao

gồm trình tự DNA satellite, microsatellite va minisatellite. Còn trình tự phân bố

rải rác bao gồm các LTRs, SINE, LINE va DNA transposon.

Trình tự linh tinh khác (miscellaneous) chiếm 25% gồm: SD (Shine-Dalgano

Sequence) là một phần hoặc tất cả trình tự vùng leader nằm trước codon khởi đầu

AUG, trình tự này bổ sung với đầu 3 của 16S rRNA vì thế là vị trí bọc của

ribosome. Vùng 16S rRNA này theo Shine và Dalgano (1974) có thể đóng vai trò

ghép cặp bazơ trong việc kết thúc và khởi đầu quá trình tổng hợp protein của

mRNA.

SSR (Simple sequence repeats) trình tự lặp lại đơn giản nằm rải rắc trong genome.

Số còn lại 17% DNA genome đến nay vẫn chưa ro thuộc loại cấu trúc nào.



Câu 14: Trình bày quá trình tái bản bán bảo toàn DNA ở sinh vật prokaryote. Nêu vai trò các thành phần tham gia vào quá trình tái bản DNA.

1.Cơ chế tai bản ban bảo thủ

• Sự tái bản ADN được thực hiện theo nguyên lý bán bảo thủ :

- Hai sợi đơn tách rời nhau

- Mỗi sợi đơn được dùng làm mạch khuôn tổng hợp thêm mạch đơn mới trên cơ sở nguyên lí ghép bổ sung các bazo.

KQ: 2 phân tử ADN được tạo ra. Trong

hai mạch của phân tử ADN có:

+ 1 mạch đơn của ADN cũ ( từ một trong hai chuỗi của mẹ).


genome người 3000 Mbgen và trình tự có liên quan đến gen 900MbDNA không mã hóa 810MbPseudogeneCác đoạn genIntron, leader và trailerDNA mã hóa 90Mbtrình tự DNA giữa các gen 2100 MbDNA lặp lại 420MbDNA lặp lại liền kềDNA satellitemicro satellitemini satelliteDNA lặp lại phân bố rải rácLTRsSINEsLINEsDNA transposonTrình tự lặp lại duy nhất và có bản sao thấp 2680 Mb


+ 1 mạch ADN mới được tổng hợp

2. Quá trình tái bản ADN

a. Giai đoạn mở xoắn: Giai đoạn ADN được tách ra và giữ dưới dạng mạch đơn:

• Đứt:

-Trạng thái xoắn và siêu xoắn đứt tại 1 điểm của 1 trong 2 mạch đơn DNA

-Dạng thẳng đứt tại 1 điểm nhưng ở cả hai mạch và có thể đứt tại nhiều vị trí khác nhau

-Ví trí đứt thường ở những vùng DNA có trình tự AT (100-200 nu)

• Tháo xoắn cần có sự tham gia của nhiều enzyme:

+ topoisomerase I: Tháo xoắn dạng siêu xoắn, gắn vào DNA và cắt 1 trong hai sợi tạo sợi tháo xoắn. Rồi chỗ đứt lại (protein Ɛ của E Coli).

+ topoisomerase II: Tháo xoắn dạng thẳng: cắt 2 mạch tạo sợi tháo xoắn. Rồi nối chỗ đứt lại (enzyme gyrase của E.coli)

- Enzim helicase( enzim mở xoắn): tác động vào vị trí bắt đầu cho quá trình mở xoắn theo 2 hướng tạo chạc ba ( Y) tái bản và thiết lập một phức hợp tiền mồi(khoảng 20 loại protein) chuẩn bị cho các giai đoạn sau. Phản ứng cần sự có mặt của ATP.

- Các phân tử protein liên kết-SSB gắn vào chuỗi đơn ADN ổn định trạng thái sợi đơn ADN( tránh tái xoắn lại).

- Enzim primase xúc tác tổng hợp mồi =ARN primer gắn vào khuôn ADN tạo đầu 3’-OH tự do giai đoạn kéo dài.

• Tái bản DNA chỉ xảy ra khi có sự khởi động mồi. Thường mồi (primer) là đoạn RNA ngắn gắn trước đầu DNA.

• Quan sát chạc ba tái bản ta thấy DNA polymerase gắn nhóm phosphate vào đầu 3’-OH tự do. Tuy nhiên, lúc đầu chưa có đầu 3’-OH tự do, do đó ở ngay điểm gốc tái bản enzyme RNA polymerase (enzyme primase) sẽ hoạt động tạo nên một đoạn mồi ngắn để có đầu 3’-OH tự do, nhờ đó DNA polymerase mới bắt đầu hoạt động tái bản.


Khái niệm mồi

Emzim tái bản Polymease


• Tham gia tổng hợp DNA ở vi khuẩn có hai loại enzyme DNA polymerase I và III:

- Polymerase I chỉ chứa một chuỗi polypeptit.

- Polymerase III chứa phức 7 polypeptit khác nhau (Ɛ, µ, 2Ɣ, α, β, 20, £)

• DNA pol I và III có chức năng đọc sửa 3’-5’ exonuclease. Hoạt tính tổng hợp phân rã theo hướng 5’-3’ của polypeptide α của DNA pol III. Hoạt tính đọc sửa của DNA pol Ɛ....

Giúp cho quá trình tái bản DNA được chính xác. Sai số = 10-10

2. Giai đoạn kéo dài – tổng hợp chuỗi Okazaki:

- Là giai đoạn phức tạp bao gồm sự tổng hợp một lúc 2 phân tử ADN:

+ Một chuỗi được tổng hợp liên tục ( cùng hướng chạc ba) là sợi chủ.

+ Một chuỗi tổng hợp không liên tục ( từng đoạn Okazaki) là sợi thứ.

- Các nucleotid gắn vào đầu 3’(OH) tự do theo trình tự bổ sung với sợi khuôn kéo dài chuỗi nhờ enzim AND polymerase III, theo chiều tổng hợp 5’3’.

- Trong giai đoạn này nhiều enzim tham gia: helicase tách hai chuỗi ADN mẹ, Gyrase tháo xoắn. Protein SSB ổn định mạch đơn ADN mới được tách ra. Enzim ADN ligase gắn các đoạn Okazaki trên sợi thứ thành mạch liền.

* Cac bước của qua trinh hinh thành chuỗi ADN mới: Chuỗi ADN mẹ được tách đôi tại các vị trí bắt đầu tạo chạc ba. Quá trình diễn ra khác nhau trên 2 sợi:

- Trên sợi chủ ( cùng chiều chac ba) : Sau khi ARN primer tổng hợp xong

các nucleotid bổ sung liên kết với đầu 3’- OH của ARN mồi sợi đơn ADN mới

được kéo dài theo hướng 5’3’. Enzim ADN polymerase III có nhiệm vụ đưa

nucleotide vào đúng vị trí bổ sung, nếu không phù hợp nucleotide sẽ bị loại bỏ.

- Trên sợi thứ ( ngược chiều chac ba): tổng hợp thực hiện trên từng đoạn ngắn (khoảng 1000N = đoạn Okazaki) vẫn theo chiều tổng hợp 5’3’.

+ Tại các điểm bắt đầu tổng hợp, enzim primase tổng hợp đoạn ARN primer ngắn(11± 1N ) tạo đầu 3’-OH. Nhờ enzim ADN polymerase III đưa các nucleotide bổ sung vào đúng vị trí liên kết các đoạn Okazaki hình thành.

+ Sau khi Okazaki hoàn thànhenzim ADN polymerase I loại bỏ ARN mồi các nucleotide được bổ sung thay thế(nối vào đầu 3’-OH) của đoạn Okazaki



+ Enzim ADN ligase gắn các đoạn Okazaki nối đầu 3’- OH(nucleotide trước) với đầu 5’ – PO4(nucleotide sau) tạo thành sợi ADN thứ hoàn chỉnh.

3. Giai đoạn kết thúc:

- Hai chuỗi ADN xoắn kép mới tạo thành đối diện nhau, giống hệt nhau. Mỗi chuỗi mới có 1 mạch ADN mẹ ban đầu. Một mạch mới được tổng hợp thêm.

- Các enzim tham gia sẽ rời khỏi phân tử ADN ra môi trường .

Câu 15: Mô tả quá trình tái bản DNA ở sinh vật eukaryote và so sánh với quá trình tái bản DNA ở prokaryote.

• Sự tái bản ở tế bào eukaryote phức tạp hơn so với ở tế bào prokaryote nhưng cơ chế của sự tái bản ở eukaryote cũng tương tự như ở prokaryote

Mô hinh tai bản ở sinh vật nhân chuẩn:

• Phức hợp nhận biết vùng khởi đầu tái bản bọc lấy điểm khởi đầu. Enzyme topoisomerase và nhân tố tái bản( RF-A) làm ADN được tháo xoắn.

• Trên mạch chậm: Polymerase α/primase tương tác với RF-A tổng hợp mồi RNA. Nhân tố Enzyme Polymerase α kết hợp nhân tố sao chép (RF-C) nối dài thêm 20 deoxynucleotide vào RNA

• Enzyme Polymerase α giải phóng chuyển tới mạch đối diện và tiếp tục tổng hợp mạch tiến

• Quá trình hình thành cấu trúc nhiễm sắc chất. ADN sau sao chép tổ chức lại thành nucleosome.

So sanh qua trinh tai bản ở SV Prokaryota và SV Eukaryota

Giông nhau: Đều tiến hành theo các nguyên tắc:

- Bán bảo thủ

- Hai hướng (một sợi tiến một sợi lùi)

- Bổ sung, đối song song, theo chiều 5’-3’.

- Không liên tục ở một trong hai chuỗi.

- Cần những RNA primer.



Khac nhau:

Prokaryota Eukaryota

Chỉ có một điểm khởi đầu duy nhất( Một bóng sao chép)

Một nhiễm sắ thể có nhiều điểm khởi đầu sao chép (có nhiều bóng sao chép)

Xảy ra trong tế bào chất Xảy ra trong nhân, có thể xảy ra ở ty thể, lạp thể

NST vi khuẩn thường là sợi kép dạng vòng, chỉ có một điểm khởi đầu sao chép theo hình chữ Ɵ

Là dạng thẳng nên sao chép theo chạc chữ Y

Có hai loại enzyme chính là: DNA Polymerase I và DNA Polymerase III

Các enzyme tham gia: Polymerase α/primase Polymerase β, Polymerase Ɣ, Polymerase ϩ....

Enzyme ligarase nối các đoạn Okaraky Enzyme DNA-α nối các đoạn Okaraky

Enzyme phân hủy đoạn mồi là DNA-H và DNA-pol I Enzyme phân hủy đoạn mồi MSI

Tốc độ sao chép diễn ra nhanh 100 căp/s Tốc độ chậm hơn

Kết thúc ở một điểm đặc thù Kết thúc ở nhiều điềm khác nhau

Câu 15: Mô tả quá trình kết thúc tổng hợp DNA ở đầu telomere của nhiễm sắc thể, vẽ sơ đồ minh họa. Cơ chế bảo vệ telomere của sinh vật xảy ra như thế nào?

1. Mô tả qua trinh kết thúc tổng hợp DNA ở đâu telomere của nhiễm sắc thể

• Tại mạch tiến sợi đơn được kéo dài từ điểm khởi đầu tới hết đầu mút NST.

• Tại mạch lùi còn một đoạn kết thúc chưa chạm tới đầu 3’ Cơ chế chống nguy cơ mất.

• Các đầu telomere có chứa các đoạn lặp lại giống nhau. Đầu cuối của những đoạn ADN ở đầu của NST chứa các đạo lặp lại ngẫu nhiên TTGGGG. Đặc điểm này có ở hầu hết các loài sinh vật. Tuy nhiên có sự khác nhau về trình tự lặp giữa các loài.

• VD ở người:



- Trình tự lặp là TTAGGG. Để không bị mất các đoạn ADN telomere thì cần có một loại enzyme telomerase gắn thêm những đoạn 3’ AACCCCAAC 5’ vào đầu 3’ của DNA telomere, bổ sung với đoạn lặp lại TTAGGG. - Enzyme telomerase RNA di chuyển sang phải dọc theo phân tử DNA nhờ hoạt tính trùng phân.

- Sau đó enzyme primase xúc tác tạo mồi 3’-5’ và DNA polymerase sử dụng đầu 3’ cheo rất dài này làm nguyên bản để lấp đầy đoạn cuối cho mạch đơn DNA kia.

- Mồi bị loại bỏ và ligase nối lại chỗ trống.

2. Cơ chế bảo vệ telomere của sinh vật

Để tránh mất vật liệu di truyền sau mỗi lần tái bản thì Telomere cần kết hợp với Pr để tạo thành mũ bảo vệ

Cấu tạo của mũ bảo vệ gồm 3 loại protein: TRF1, TRF2, WRN. Chúng liên kết với nhau rồi bọc lấy vùng lặp lại ở Telomere ẩn dấu đầu cheo 3’

Mũ bảo vệ có 3 chức năng: - Ngăn cản không cho enzyme deoxirybonuclease phân giải đầu mút của ADN.

- Ngăn cản không cho nhiễm sắc thể trong nhân dính vào nhau.

- Tạo sự ổn định.

Câu 17: Nêu các cơ chế sửa sai xảy ra trong quá trình tái bản DNA, cơ chế đọc sửa (proofreading), và hoạt quang (photoreactivation).

1. Cac cơ chế sửa sai xảy ra trong qua trinh tai bản DNA:

Sửa chữa và phục hồi trực tiếp: Quang hoat, đọc sửa Cắt bỏ sai hỏng và sửa chữa lại theo cơ chế bổ sung: Cắt bỏ chỉnh sửa đung.. Sửa chữa và phục hồi ngẫu nhiên: Hệ thống sửa sai SOS- sửa sai ngẫu nhiên

2. Sửa chữa tức thời trong sao chép (cơ chế đọc sửa)

• Các sai sót trong QT tái bản AND (bắt cặp sai) được nhận biết và sửa chữa nhờ các ADN polymerase

• Enzyme AND pol có hoạt tính polymerase (tổng hợp) và hoạt tính 3’ exonuclease (phân hủy ADN từ đầu 3’).

• Trước khi Nu mới được gắn vào DNA pol dò lại cặp base cuối nếu chúng không bắt cặp phản ứng polymer hóa sẽ dừng lại Cặp nucleotide sai cuối đầu 3’ bị loại nhờ



enzim DNA polymerase (Exonuclease). Sau khi sự bắt cặp của sợi kép đã đúng polymer hóa được tiếp tục.

3. Hoạt quang (photoreactivation)

- Kiểu sửa chữa trực tiếp loại bỏ đơn giản và phục hồi các sai hỏng.

- Nhờ các enzim phụ thuộc ánh sáng (light dependent enzime) khôi phục lại các liên kết cộng hóa trị.

- Sai hỏng trên DNA do tia tử ngoại gây ra biến dạng cấu trúc xoắn của DNA được sửa và phục hồi nhờ enzim photolyase

- Enzim photolyase sử dụng ánh sáng thay đổi liên kết hóa học Nu trở lại bình thường.

- Phổ biến ở thực vật, procaryota và eucaryota . Tuy nhiên chưa thấy ở động vật có vú và người.

Câu 18: Đột biến là gì, nêu đặc điểm và vai trò của đột biến DNA trong tiến hóa?

1.Khai niệm và đăc điểm của đột biến

* KN: Đột biến là những thay đổi đột ngột trong vật chất DT và có khả năng DT.

* Đăc điểm:

Thể ĐB: Cơ thể mang ĐB biểu hiện ra KH

ĐB NST: thay đổi số lượng, cấu trúc NST.

ĐB gen: thay đổi cấu trúc của gen, thường xảy ra với 1 cặp Nu (đột biến điểm) hoặc 1 số

cặp Nu.

ĐB là nguyên nhân chính tạo ra tất cả các biến dị DT, làm cơ sở cho TH.

ĐB tự nhiên: xảy ra không ro nguyên nhân, do sai sót trong tái bản DNA.

Đột biến nhân tạo: xảy ra do cơ thể SV tiếp xúc với các tác nhân gây ĐB ( tia phóng xạ,

tia tử ngoại, những hóa chất phản ứng tương tác với DNA và RNA).

Tần số sai sót: trong QT tái bản khoảng 10-5, nhưng qua cơ chế đọc sửa giảm xuống còn

10-10

ĐB xảy ra ngẫu nhiên không định hướng

Biểu hiện của ĐB thể hiện từ rất nhỏ đến biến đổi cả hình thái hoặc làm sinh vật chết.



Bất kỳ đb nào xảy ra trong nội bộ gen sẽ tạo thành dạng mới hoặc alen mới của gen rồi có

thể tạo ra protein mới.

ĐB có thể trội hoặc lặn.

+ Ở cơ thể đơn bội (virut, VK) cả 2 dạng trội và lặn đều được biểu hiện ra KH.

+ Cơ thể nhị bội ĐB trội hoặc lặn chỉ được phát hiện ra qua phân tích quần thể đời

sau hoặc chuyển được chúng về trạng thái đồng hợp tử. ĐB lặn chỉ biểu hiện ra KH khi ở

TT đồng hợp hoặc nằm trên NST giới tính.

Dạng ĐB dễ phân tích nhất là ĐB gây chết có điều kiện. Có 3 dạng:

+ ĐB dinh dưỡng thụ động: xảy ra ở VSV, chỉ sống được trong MT tối

thiểu.

+ ĐB mẫn cảm nhiệt độ: chỉ biểu hiện trong một phạm vi nhiệt độ nhất

định, có sp gen nhưng không bền ở ngoài ngưỡng nhiệt độ trên. Cũng có thể ĐB ở điều

kiện nhiệt độ này thì bình thường nhưng ở điều kiện khác thì biểu hiện ĐB.

+ ĐB mẫn cảm ức chế: là ĐB bù lại cho những ĐB khác dẫn đến trở

thành bình thường hoặc gần bình thường khi cùng có thêm một đb nữa.

Hầu hết các ĐB biểu hiện hiệu qua KH là do kết quả của hoạt tính sp gen bị giảm đi hoặc

do không có hoạt tính sp của gen. Điều này do hiệu quả chọn lọc lâu đời tính thích ứng

tối ưu của dạng dại (allen dại).

ĐB có thể xảy ra ở bất kỳ TB hoặc trạng thái nào trong chu kỳ TB:

– Nếu xảy ra ở TB soma thì chỉ có ở mô đó, và có thể được truyền qua sinh sản vô

tính

– Nếu ĐB trội xảy ra trong tế bào phôi thì hiệu quả của ĐB có thể được biểu hiện

ngay ở con cháu, tuy nhiên nếu là ĐB lặn thì vẫn không biểu hiện ra.

* Ý nghĩa: Nguồn nguyên liệu chủ yếu cho quá trình chọn lọc tự nhiên Có vai trò to lớn trong tiến hóa.

Câu 19: Có mấy loại đột biến điểm? Nêu cơ sở phân tử của các loại đột biến này.

• Đột biến liên quan đến sự thay đổi của một bazơ nitơ nhất định -> ảnh hưởng đến cấu trúc của ARN và Pr do đó ah đến kn biểu hiện các chức năng BT của TB.

• Các dạng ĐB điểm:



– Mất Nu

– Thêm Nu

– Thay thế Nu này bằn Nu khác

1. Đột biến thay thế cac Nucleotit

• ĐB thay thế một Purine (G, A) hoăc pyrimidine (T, C) dạng này bằng purine hoăc pyrimidine khac (QT chuyển tiếp): A=T -> G-C. Trên sợi AND này các Purine thay thế cho nhau, còn trên sợi AND kia các pyrimidine thay thế cho nhau

– A, C bình thường ở dạng amino, khi trở thành dạng hiếm imino chúng có thể kết hợp với C và A ở dạng amino = 2lk H2 (TT tautomeric) (A=C, C=A)

– T và G dạng bình thường là dạng keto, khi chuyển thành trạng thái hiếm enol, chúng có thể lần lượt được kết hợp với dạng keto của Guanine và Thymine bằng 3 liên kết hydro (T-G, G-T).

• Thay thế một purine bằng một pyrimidine khac và ngược lại (QT chuyển qua).

2. Đột biến mất hoăc thêm Nucleotit

• Sự thêm hoặc mật Nu làm thay đổi khung đọc từ điểm bị ĐB -> ĐB dịch khung.

Câu 20: Nêu hậu quả của đột biến DNA, tại sao nói ung thư là một hậu quả của đột biến DNA?

Hậu qua của đột biến DNA,

- Đột biến điểm xảy ra ở đoạn ADN phiên mã:

+ Làm biến đổi thành codon khác nhưng mã hoá cho cùng một a.a → đột biến câm

+ Biến đổi thành codon khác rồi mã hoá cho một axit amin khác

+ Biến đổi từ codon mã hoá cho một axit amin thành codon dừng dịch mã → protein ngắn lại.



- Đột biến xảy ra ở đoạn không phiên mã: Gồm các vùng cho sự nhận biết và tương tác của enzim ARN polymerase và protein điều hoà → cường độ phiên mã, lượng ARNm và protein sinh ra.

- Đối với ARN thì các vùng bị ảnh hưởng bao gồm:

+ Vị trí bọc của Ribosom đối với ARNm

+ Vị trí cắt 5’ và 3’ để kết nối các exon của ARNm

+ Những vị trí điều hoà quá trình dịch mã và định vị ARNm trong tế bào

Ung thư là hậu quả của đột biến Đột biến gây ung thư là đột biến những gen trực tiếp sinh ra ung thư và đột biến những

gen ức chế đặc tính gây ung thư

- Gen đột biến sinh ung thư tạo ra protein ung thư trong tế bào khối u và chỉ cần một alen đột biến cũng gây ra khối u

- Đột biến gen mất chức năng ức chế ung thư là đột biến lặn, tạo ra protein làm mất một phần hoặc mất hết khả năng ức chế ung thư.

Đột biến tiền ung thư:

- Loại chỉ gây ung thư nếu sản phẩm protein của nó được hoạt hoá khi có mặt một tín hiệu điều hoà phù hợp.

- Sản phẩm gen đột biến hoạt động ức chế khả năng phá hủy những t/b bị sai hỏng

Những gen điều khiển chu kỳ phân chia tế bào bị đột biến dẫn đến tế bào phân chia bất thường và gây ung thư

Câu 21: Trình bày tác nhân gây đột biến và cơ chế tác động của chúng.

a. Tac nhân vật lý:

* Tia cực tim (UV)

Tia cực tím có bước sóng 260 nm, có thể gây hiện tượng gắn kết giữa 2 thymine gần nhau để hình thành lên một vòng cyclobutane hay là dimer thymine. Các dimer cytosine và dimer thymine-cytosine ít gặp hơn. Hậu quả gây hiện tượng ghép nhầm hoặc dừng quá trình tái bản.

* Tia gamma va tia X

Tia gamma và tia X do có mức năng lượng cao và khả năng xuyên thấu mạnh hơn → nguy hiểm hơn tia cực tím . Chúng có khả năng tạo ra các gốc tự do; là những chất gây oxy hoá mạnh, có thể làm thay đổi các cấu trúc của các base, dẫn đến sự kết cặp sai, có thể làm đứt gãy các NST, gây ra những bất thường trong quá trình nguyên phân.



b.Tac nhân hoa học

* Hơi độc hoăc hơi sulfur: có tác dụng alkyl hoá base

Ví dụ: Ethyl methane sulfonate thường gây ra sự alkyl hoá guanine hoặc thymine. Lúc đó guanine ở dạng không bình thường là enol và liên kết với thymin hơn là với cytosine.

* Base tương đồng như 5 BU (5 bromouracil), làm tăng tần số ghép nhầm

Trường hợp 5 BU do giống với thymin nên trong quá trình tái bản của ADN nó sẽ kết cặp với adenine. Nhưng nó có xu hướng chuyển sang dạng enol giống với C và kết cặp với G.

Như vậy:

+ Nếu 5 BU tồn tại ở dạng hiếm enol nó sẽ gắn với guanine mạch gốc và gây ra hiện tượng đồng hoán từ GC→ AT.

+ Nếu 5 BU kết cặp với A dạng keto, sau khi hỗ biến thành dạng enol, sao chép sau đó sẽ tạo ra đồng hoán từ AT→GC.Vậy 5 BU gây đồng hoán theo 2 hướng AT ↔ GC.

* Axit nitơrơ (HNO2)

Có thể gây quá trình khử amin để chuyển nhóm amino thành nhóm keto (A,G và C) và dẫn đến sự thay đổi trong kết cặp base

A bị khử nhóm amin thành hypoxanthine, sẽ ghép cặp với C. C bị khử amin thành U, sẽ ghép cặp với A. G bị khử amin thành xanthine, ghép cặp với C như Guanine. HNO2 gây đột biến theo 2 hướng AT ↔ GC.

* Cac chất nhuộm mau acridine.

Các hợp chất này có thể xen vào giữa các base làm tăng độ cứng nhắc và thay đổi tính ổn định của chuỗi xoắn kép, tạo ra những nút thắt nhẹ trong phân tử ADN, dẫn đến việc làm mất hoặc thêm vào một hoặc một vài cặp base trong quá trình tái bản ADN. Vì vậy, có thể xuất hiện các đột biến dịch khung.

Câu 22: Biến nạp (transformation) là gì, nêu cơ chế biến nạp DNA vào vi khuẩn.

* KN: Biến nạp là quá trình những gen dưới dạng một đoạn ADN hòa tan được chuyển từ dòng TB VK này sang dòng TB VK khác.

* Cơ chế biến nạp: Vi khuẩn thể nhận tiếp nhận ADN của thể cho và sau đó trao đổi với đoạn ADN tương đồng của thể nhận bằng trao đổi chéo.

- Các bước cơ bản:

+ Gắn ADN biến nạp vào bề mặt vị trí nhận của tế bào thể nhận



+ Hấp thụ ADN cho. Biến đổi ADN kép cho thành sợi đơn nhờ enzim exonuclease

+ Sợi đơn ADN cho trao đổi với nhiễm sắc thể của thể nhận ở vị trí tương đồng tạo phân tử ADN dị hợp kép. Khi tái bản lần sau sẽ phân ly tạo nên thể vi khuẩn biến nạp.

Câu 23: Thực khuẩn thể và vai trò chuyển nạp gen ở vi khuẩn, chuyển nạp rộng (general transduction) và hẹp (specialized transduction) khác nhau như thế nào?

1. Thực khuẩn thể

Phage vector hay phage tải nạp là những virut nhưng ở mức độ sâu sắc, mạnh mẽ hơn được gọi là thực khuẩn thể. Chúng có khả năng làm tan TB Virut

Thực khuẩn thể được chia làm 3 loại:

+ Thực khuẩn thể gây nhiễm: Thường xuyên nhân lên và phân rã TB sau lây nhiễm

+ Thực khuẩn thể ôn hòa: Tồn tại giữa hai trạng thái sống( tiềm tan và sinh tan) sau lây nhiễm.

+ Thực khuẩn thể trợ giúp: Trợ giúp cho các thực khuẩn thể tải nạp bị thiếu chức năng của một phage bình thường có thể tái bản được trong TB kí chủ mới.

2. Chuyển nạp (transduction)

Là quá trình chuyển vật chất di truyền từ một vi khuẩn này sang một vi khuẩn khác thông qua phage (thực khuẩn thể).



- TN chứng minh phage là nhân tố trung gian chuyển gen

- TN của N. Zinder và J Lederberg tiến hành vào năm 1952 trên vi khuẩn Sallmonella typhimurium.

- TN được tiến hành trong ống thủy tinh có hình chữ U ngăn giữa = màng lọc vi khuẩn, còn phage vẫn chui qua được.

- Bên trái của ống có chứa nòi vi khuẩn LA2 với kiểu gen phe+ trp+ met- his- còn bên phải của ống mang nòi LA22 với kiểu gen phe- trp- met+ his+ .

- VK kiểu dại đã xuất hiện bên phải ống, không có ở bên trái ống.

- Chứng tỏ vật chất trung gian chuyển gen (sau này tìm ra là phage P22) đã được LA2 sinh ra và nó đã làm xuất hiện các thể tái tổ hợp kiểu dại ở nòi LA22.

Phage P22 là một phage ôn hòa

* Chuyển nạp rộng

Chuyển nạp rộng là trường hợp bất kỳ gen nào của thể cho cũng có thể được chuyển sang thể nhận bằng phage

Cơ chế:

+ Phage bám vào bề mặt VK, bơm ADN của nó vào t/b chủ, sau đó chúng sinh sản và độ nửa giờ sau thì làm tan VK và giải phóng các phage con mới.

+ Khi ADN của phage xâm nhập vào tế bào VK A, chúng cắt ADN của A thành nhiều đoạn.

+ ADN của phage được sao chép thành nhiều phân tử con và các vỏ capsid của phage cũng được tạo thành.

+ Các vỏ capsid được lắp ruột ADN vào, phá vỡ vi khuẩn ra ngoài và tiếp tục xâm nhập vi khuẩn mới.

+ Trong quá trình này khoảng 1-2% phage vô tình mang đoạn ADN của VK có chứa gen. Phage mang gen của VK A xâm nhập VK B, tái tổ hợp xảy ra gen A gắn vào hệ gen B.



* Chuyển nạp đăc hiệu

Chuyển nạp đặc hiệu là trường hợp phage chỉ truyền đi những gen nhất định từ thể cho sang thể nhận.

- Ví dụ, trường hợp phage lamda thực hiện chuyển nạp giữa các vi khuẩn E.coli

- Khi E.coli bị nhiễm phage lamda thì ADN của phage tạo thành vòng tròn

- Sau đó diễn ra trao đổi chéo giữa ADN phage và ADN vi khuẩn tại điểm đặc hiệu dẫn đến việc xen hệ gen lamda vào giữa các gen gal (galactose) và gen bio (biotin) trên NST E.coli.

Cơ chế chuyển nạp đặc hiệu:

+ Bước đầu tiên là hình thành vòng hệ gen phage sai (vì ngoài hệ gen λ còn có một đoạn nhỏ NST VK chứa gen gal+).

+ Trao đổi chéo diễn ra tạo thành vòng ADN có chứa phần lớn hệ gen λ và một đoạn ngắn NST VK chủ mang gen gal+.

+ ADN được lắp ráp vào các hạt phage thế hệ con gọi là λdg (lamda defective- galactose) chúng mang gen gal+.

+ Phage λdg có thể truyền gen gal+ vào tế bào thể nhận. ADN của λdg có thể xen vào nhiễm sắc thể của tế bào thể nhận = trao đổi chéo ở vùng gal tương đồng.

+ Trao đổi chéo tạo thành ADN mạch thẳng có chứa prophage khuyết tật nằm giữa 2 gen gal của vi khuẩn. Vì gal+ trội so với gal- nên kiểu hình là gal+.

Vai trò của chuyển nạp Tạo ra những chủng vi khuẩn mới có ích như:

+ Tạo ra những chủng vi khuẩn sản xuất ra hoocmoon insulin bằng cách chuyển gene quy định tổng hợp insulin ở người vào VK.

+ Tạo ra những chủng vi khuẩn sản xuất hoocmoon sinh trưởng, chuyển gene kháng virut ở VK vào cây.

Là công cụ để phân tích di truyền, giúp cho việc phân tích bản chất của những ADN mà quy ước là gene.

Là phương tiện để khoảng cách giữa các gene, xác định vị trí của chúng trên NST qua đó lập bản đồ gene, bản đồ di truyền.

Câu 24: Gen nhảy hay yếu tố di động (transposable element) là gì? cấu trúc và vai trò của các yếu tố này.



Xem lai câu 12

Câu 25: Nêu quá trình phiên mã ở prokaryote. Trình bày đặc điểm của enzyme RNA polymerase và vai trò của trình tự promoter trong quá trình này.

1. Qua trinh phiên mã ở prokaryote.

• KN: Là quá trình tổng hợp ARN từ mạch khuôn mẫu ADN.

• Cơ chế của phản ứng :

- Hai mạch của ADN tách rời nhau, một mạch trở thành khuôn.

- Quá trình phiên mã được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung.

Kết quả: Từ một phân tử AND (gồm hai sợi đơn) sẽ tạo ra một phân từ ARN( chỉ gồm 1 sợi đơn)

Các đặc điểm cơ bản của quá trình phiên mã: a, Sư phiên mã tạo ra RNA bổ sung với một sợi DNA

- ARN được tổng hợp từ một sợi khuôn AND theo cơ chế bổ sung: A-U và C-G .- 2 mạch đơn của AND tách rời , vị trí của promoter quyết định sợi nào là sợi nguyên bản.

- Sợi ARN được tổng hợp luôn theo chiều 5’-3’. Trình tự nu trên ARN giống hệt mạch đơn nguyên bản 5’-3’ chỉ khác T được thay bằng U.

- Phiên mã có tính chính xác cao ( sai số ≈ 10 -4) nhưng vẫn kém hơn nhiều so với qt tái bản DNA (sai số ≈ 10-10). Do không có cơ chế sửa sai đi kèm. Vì RNA không được sao chép nên sai sót không ảnh hưởng đến việc truyền đạt thông tin di truyền.

- ARN polymerase phải được gắn vào promoter thì phiên mã mới được bắt đầu. Tốc độ phiên mã phụ thuộc trình tự bazo của promoter. Promoter nằm ở đầu 5’ kể từ vị trí bazo xuất phát phiên mã, từ nu thứ -10 -35.

b, Chỉ một trong 2 mạch đơn của DNA được dùng làm khuôn mẫu

- 2 mạch DNA 2mARN. Nhưng chỉ có một mạch được dùng làm mạch khuôn để phiên mã.

- Sự lựa chọn này nhờ vào mối tương tác giữa ARN polymerase và vị trí promotor:

+ Chiều di chuyển và vị trí gắn của ARN polymerase vào promoter quyết định mạch làm khuôn.



+ Vị trí promoter: chứa thông tin xác định sợi được phiên mã và vị trí bắt đầu phiên mã.

2. Đăc điểm của enzyme RNA polymerase

Gồm 2 thành phần chính: + Enzyme loi + Tiểu đơn vị sigma

Enzyme lõi (gồm 4 tiểu phần): + 2 tiểu phần α ( mỗi tiểu phần có phân tử lượng 40 kD): Có chức năng lắp ráp các phức hệ enzyme (α, β, β’ và sigma) và nhận biết promoter. + Tiều phần β (Phân tử lượng 115kD): Chứa vị trí xúc tác enzyme. + Tiểu phần β’ (Phân tử lượng 160kD): Chứa vị trí xúc tác enzyme.

Hai tiểu phần α cùng với tiểu phần β và β’ tạo phần loi của ARN polymerase chịu trách nhiệm tổng hợp ARN.

Tiểu đơn vị sigma (32-90 kD) chịu trách nhiệm nhận biết vùng nhận biết promoter, nó nhận biết hai vùng trình tự đặc thù trong vùng promoter là vị trí -10 TATAAT và -35 TTGACA.

RNA polymerase có một rãnh sâu ở giữa có thể chứa 16 pb của ADN ở vi khuẩn. Một rãnh mỏng hơn vuông góc với rãnh đầu tiên có thể giữ sợi ARN mới được tổng hợp.

3. Vai trò của promoter trong qua trinh phiên mã: Có các trình tự đặc trưng -10 và -35 nơi RNA polymerase nhận biết bám vào và khởi động quá trình phiên mã.

Câu 26: Mô tả quá trình phiên mã ở prokaryote.

Phiên mã tiến hành qua 3 giai đoạn: khởi động- kéo dài- kết thúc.

a. Giai đoạn khởi động:

• Enzim ARN polymerase khởi động không cần mồi (nhờ tiểu đơn vị đặc biệt σ) giúp enzim tìm được vị trí promoter chính xác trên khuôntạo phức hợp promoter-polymerase

• Vị trí Promoter có cấu trúc đặc trưng: đó là 2 trình tự gồm 6 nucleotide

+ Trình tự - 10: là hộp TATAAT nằm cách vị trí bắt đầu tổng hợp (+1) là 10 cặp base.

+ Trình tự - 35: là hộp TTGACA nằm cách vị trí bắt đầu là 35 cặp base.



Hình: Trình tự 3 promoter của Lac, Trp và BioB operon

Giai đoạn khởi đầu gồm 3 bước:

RNA polymerase gắn với promoter: nhận biết và gắn vào trình tự -35 một cách lỏng lẻophức hợp đóng. DNA vẫn là chuỗi kép và enzyme gắn vào một phía của vòng xoắn.

Trình tự hộp -10 tháo xoắn dầnDNA được mở xoắn và liên kết giữa các cặp base bổ sung bị phá vỡ 1 sợi đơn ADN được phơi ra dưới dạng tự do sợi khuôn tổng hợp mARN.

Sau khi liên kết phosphodiseter của mARN đầu 5’ được hình thành thì ARN pol rời Promoter và đầu 5’ mARN được giải phóng.

b. Giai đoạn kéo dài :

• Khi tổng hợp được 8 nu yếu tố σ tách khỏi phức hợp Promoter-enzimtạo kênh thoát giúp ARN ra khỏi enzim chuyển g/đ kéo dài

• Có sự biến đổi cấu hình và vai trò của enzim ARN polymerase.

+ Enzime tiếp tục trượt trên khuôn và phân tử ARN được tiếp tục tổng hợp.

+ Mở xoắn ADN trước mặt( khoảng 17 nucleotide )và tái xoắn ADN phía sau.

+ Sợi ARN được tách dần khỏi khuôn mẫu ( trừ một đoạn 12N tạo liên kết ).

+ Enzim vừa tiến hành tổng hợp ARN vừa thực hiện chức năng “đọc sửa”. Sai số ≈ 10-4

c. Giai đoạn kết thúc:

• Khi enzim ARN polymerase đi hết chiều dài gen gặp dấu hiệu “kết thúc” (terminator) quá trình sinh tổng hợp mARN dừng lại ARN tách khỏi sợi khuôn, enzim ARN polymerase giải phóng và có thể hoạt động ở sợi khác.

• Dấu hiệu kết thúc (terminator) có vai trò quan trọng quyết định ngừng , gồm 2 loại:



+ Yếu tố Rho

+ Cấu trúc kẹp tóc

• Yếu tô “Rho”: là protein hình nhẫn gồm 6 tiểu đơn vị giống hệt nhau, có hoạt tính ATPasekhi gắn vào ARNmột đoạn 70-80N quấn quanhtách ARN.

• Cấu trúc “kẹp toc”: là trật tự đặc biệt trên khuôn(gồm hai trình tự đối xứng bổ sung giàu G-C, tiếp theo có khoảng 8 Adenin)khi đoạn ARN tương ứng hình thành, chúng có thể bắt cặp với nhau tạo cấu trúc “kẹp tóc” bền vững (liên kết G-C) ngăn enzim tiếp tục trượt trên khuôn + đoạn liên kết yếu giữa A-U trên ARN(8U) và khuôn tách ARN ra khỏi khuôn,giải phóng enzim.

Câu 27: Nêu đặc điểm các loại RNA polymerase tham gia vào quá trình phiên mã ở eukaryote? vai trò của mỗi loại.

a, Đăc điểm cac loại RNA polymerase

Bao gồm 3 loại RNA polymerase: I, II, III. Đều bao gồm 2 thành phần chính là: enzyme loi và các yếu tố phiên mã. Các loại RNA polymerase đều có enzyme loi như nhau chỉ khác nhau ở yếu tố phiên mã.

Enzyme loi: Cấu thành từ 4 tiểu phần: 2 tiểu phần α , một tiểu phần β và một tiểu phần β’.

Các yếu tố phiên mã:- RNA polymerase I: Bao gồm có UBF1 và SL1. UBF1 nhận biết trình tự đặc thù trên

promoter. SL1 có chức năng định vị RNA polymerase vào đúng vị trí khởi đầu phiên mã.

- RNA polymerase III: Bao gồm các tiểu phần: TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIJ và TFIIH. TFIIB có chức năng định vị RNA polymerase vào đúng vị trí khởi đầu phiên mã. TFIIH có chức năng phosphoryl hóa đuôi RNA polymerase II.

- RNA polymerase III: Bao gồm TFIIIA hoặc TFIIIC và TFIIIB. TFIIIA hoặc TFIIIC có chức năng nhận biết promoter. TFIIIB có chức năng định vị RNA polymerase vào đúng vị trí khởi đầu phiên mã.

b. Vai trò của cac RNA polymerase tham gia vào qua trinh phiên mã:

• ARN polymerase I: tổng hợp 60%ARN tế bào (ARNr 18S; 5,8S;28S)

• ARN polymerase II: tổng hợp 30% ARN tế bào (m ARN; snARN)

• ARN polymerase III: tổng hợp 10% ARN tế bào (tARN,r ARN, 5S, snARN U6)



ARN polymerase Eukaryote số tiểu đơn vị lớn (15); Không có hoạt tính exonuclease→ ko có khả năng sửa sai.

Câu 28: Mô tả quá trình phiên mã ở eukaryote.

Các giai đoạn của quá trình phiên mã ở Eucaryota:

a.Giai đoạn khởi động phiên mã:

• Sự tham gia của TFIIgiúp ARNpolymerase II tìm đúng vị trí promoter ( trình tự TATA ).

+ Tiểu đơn vị TBP( protein gắn) của TFIID tìm được “hộp TATA”tạo phức hợp TBP-ADN nền thu hút TFII khác và enzim ARN polymeraseII.

+ TFIIB đến gắn vào TFIID-TFIIA; Sau đó TFIIF gắn với enzim đưa enzim tớitạo phức hợp TFIID-TFIIA-TFIIB- TFIIF- enzim ARN polymerase

+ TFIIH dùng năng lượng thủy phân 1ATPtách 2 mạch ADNtạo phức hợp mở.

+TFIIE đến cho phép khởi động phiên mãphiên mã được bắt đầu.

b. Giai đoạn kéo dài:

• Sau khi tổng hợp khoảng 8N enzim ARN polymerase được phosphoryl hóa đuôi =CTD chúng thoát khỏi vị trí promoter và protein “tổng quát”TFII đuôi CTD thu hút các protein khác mARN kéo dài 5’3’ .

• Quá trình kéo dài cũng giống Procaryota

c. Giai đoạn kết thúc: hiểu biết giai đoạn này còn rất hạn chế

• Sự phiên mã kết thúc trước điểm gắn đuôi PolyA rất xa.

• Sự phiên mã liên quan đến những cấu trúc dạng “kẹp tóc” tiếp ngay sau là một trình tự giàu G-C.

Câu 29: So sánh quá trình phiên mã của prokaryote và eukaryote

• Giông:

- Là quá trình tổng hợp ARN từ mạch khuôn mẫu ADN.- Thực hiện theo nguyên tắc bổ sung.



- Mạch mới tổng hơp luôn theo chiều 5’-3’.- Đều gồm 3 giai đoạn: Mở đầu, kéo dài, kết thúc.- ARN polymerase tham gia vào quá trình phiên mà gồm 2 thành phần: enzyme loi

và các yếu tố điều hòa Khac nhau:

Đặc điểm

Nhân sơ Nhân thực

Nơi xảy ra Tế bào chất Xảy ra trong nhân TB, các bào quan như ty thể, lạp thể.

Số loại ARN pol - 1 loại - 3 (ARN pol I, II, III )

Tích hợp tín hiệu ở sự khởi đầu phiên mã

- Ít - Nhiều

Promoter Promoter có hai vùng đặc hiệu là -10 TATAAT và -35 TTGACA

Promoter có 3 vùng đặc hiệu: + Hộp khởi đầu

+ Hộp TATA

+ Các yếu tố trước gen.

Nhận biết promoter Nhận biết nhờ yếu tố sigma Nhận biết nhờ các loại ARN pollymerase khác nhau:

+ ARN pollymerase I là UBFI

+ ARN pollymerase II là TFIID

+ ARN pollymerase III là TFIIIA/ TFIIIC

ARN Polymerase Gồm 2 thành phần:

+ Enzyme loi

+ Tiểu phần sigma

Gồm 2 thành phần:

+ Enzyme loi

+ Các nhân tó phiên mã: TFI, TFII, TFIII.

Rãnh ARN pollymerase chứa một rãnh sâu có thể chứa 16 bazonito

ARN pollymerase có rãnh sâu có thể chứa 25 bazonito



Tạo m-ARN trưởng thành

- Trực tiếp tạo ra từ mạch gốc theo NTBS

- Đa cistron ( chứa ttdt của nhiều gen, mã hóa cho nhiều chuỗi polypeptide)

- Tạo ra qua 2 bước:

+ Sao chép thông tin từ mạch gốc tạo ra m-ARN sơ khai

+ Cắt bỏ các đoạn intron tạo m-ARN hoàn chỉnh

- Đơn cistron

Sự kết cặp phiên mã - dịch mã

Có

- mARN có thể được riboxomdùng ngay để dịch mã kể cả khi chúng chưa được phiên mã xong

Không

- mARN luôn được phiên mã hoàn chỉnh và được hoàn thiện trước dịch mã trong nhân tế bào rồi mới rời nhân ra tế bào chất thực hiên quá trình dịch

Câu 30: Nêu đặc điểm cấu trúc gen của eukaryote và trình tự cầu nối exon –intron lên quan đến quá trình cắt nối tạo mRNA trưởng thành.

* Cấu trúc gen tổng hợp mARN mã hóa protein của Eucaryota : có 3 vùng

Vùng 5’: mang các trình tự điều hòa biểu hiện gen và hoạt hóa phiên mã gồm + Promoter : định vị tại đầu 5’ không được dịch mã. Vùng này chứa một trình tự bảo thủ “ hộp TATA” cách vị trí +1 khoảng 25-30 bp chức năng xác định vị trí bắt đầu phiên mã. Ngoài ra có “hộp CCAAT” ít phổ biến hơn, cách vị trí +1 khoảng 75-80bp có tác dụng làm tăng hiệu quả phiên mã.

+ Vị trí gắn vùng đặc hiệu mô: là trình tự trên ADN tương tác với protein đặc hiệu chỉ huy gen cấu trúc sản xuất protein đặc hiệu của từng loại mô.

+ Vị trí gắn vùng tăng cường phiên mã(enhancer)=gen tăng cường: gắn các tác nhân hoạt hóa kích thích phiên mã. Chúng có thể ở cả đầu 5’ và 3’.

Vùng được phiên mã: gồm các intron xen kẽ với exon, cả hai đều được phiên mã nhưng chỉ có exon được dịch mã.

+ Các itron :chiếm phần lớn trong gen. Mỗi intron được bắt đầu bằng GT và kết thúc bằng AG, chúng sẽ được loại bỏ sau khi mARN mới tổng hợp xong.

+ Các exon: được nối với nhau tạo thành mARN hoàn chỉnh trước khi có mặt tại tbc. Quá trình cắt nối phức tạp dẫn đến sai lệch làm thay đổi protein.



+ Hai đầu 5’và 3’của vùng phiên mã: sẽ không được dịch mã, chúng giữ chức năng kiểm soát. Đầu 5’ tính từ vị trí bắt đầu phiên mã có codon khởi đầu ATG, đầu 3’ có các codon kết thúc cho đến vị trí gắn đuôi Polyl(A).

Vùng 3’:chức năng chưa ro. Ở một số gen mang trình tự điều hòa chuyên biệt

Câu 31: Phức hợp spliceosome là gì? Nêu vai trò của snRNA trong quá trính cắt nối mRNA trưởng thành.

Spliceosom (phần tử cắt – nối): la cấu truc giữa ARN nhỏ va protein trong nhân

- Qua trình cắt – nối được thực hiện vơi sự tham gia của spliceosom. Spliceosom chứa nhiều loai snRNP: U1, U2, U3, U4, U5, U6.

- Sự tham gia của cac loai snARN:

Vị trí cắt nối đầu 5’ và phân nhánh được nhận dạng bởi U1 snARN và BBP và U2AF. U2 snARN đến thay thế BBP (nhờ U2AF).

U2 snARN + vị trí phân nhánh thừa ra gốc A sẵn sàng phản ứng với vị trí 5’. Sau đó U4 snARN và U6 snARN cùng U5 snARN đến gắn với phức hợp trên.

U1 snARN rời khỏi phức hợp, U6 snARN thế chỗ U1 snARN tại vị trí cắt nối đầu 5’. U4 snARN được giải phóng để U6 snARN tương tác với U2 snARN Vị trí cắt nối đầu 5’ và phân nhánh được đặt kề nhau và tạo điều kiện cho phản ứng cắt nối xảy ra.

Câu 32: Trình bày quá trình cải biến từ tiền mRNA thành mRNA trưởng thành ở eukaryote, quá trình này có xảy ra đối với prokaryote hay không?

Quá trình biến đổi từ mARN tiền thân thành mARN hoàn chỉnh gồm các giai đoạn:

* Sự gắn mũ “chụp” tại đầu 5’

* Gắn đuôi PolyA

* Quá trình ghép nối

* Sư gắn mũ “chụp” tại đâu 5’

• Đầu 5’ được gắn mũ 7-methyl guanin ( Guanin có gắn nhóm methyl ở N7 )nhờ liên kết 5’-5’ phosphat mũ “chụp” giúp mARN chuyển ra ngoài và thực hiện dịch mã tại tbc. Quá trình này được thực hiện nhờ 3 enzyme :



+ Phosphatase có tác dụng loại một gốc phosphate khỏi đầu 5’ của RNA mới sinh.

+ Guanylyl transferase gắn GMP bằng liên kết 5’ với 5’ vào đầu 5’ của RNA đang được tổng hợp.

+ Methyl transferase gắn nhóm methyl vào guanosine .

* Gắn đuôi PolyA

• Enzyme polyA polymerase xúc tác gắn đuôi polyA (200-250 A) vào đầu 3’ của mARN.

• Khi RNA pol II di chuyển đến cuối gengặp trình tự đặc hiệu (PolA)Enzyme CPSF + CstF đến gắn vào đoạn RNA này hút các protein khác tập trung tại đây:

• Enzym polymerase (PAP) gắn 200 - 250 A vào đầu 3’ Poly A

• Enzym RNA pol tiếp tục tổng hợp thêm 1 đoạn nucleotide (10-200N) enzim rời khỏi khuôn, đoạn RNA tổng hợp thêm sẽ bị phân giải

• Vai trò: Ổn định các mARN và tham gia vào quá trình vận chuyển mARN từ trong nhân ra tế bào chất.

* Qua trinh ghép nôi và tạo mARN hoàn chỉnh

• Là sự cắt các intron và nối các exon lại với nhau

• Có 3 kiểu cắt nối:

+ Những intron của tiền tARN được cắt chính xác nhờ enzyme endonuclease và nối lại bởi hoạt tính của từng enzyme cắt nối đặc thù

+ Intron của tARN và rARN được cắt bỏ bởi phản ứng tự hoạt hóa của chính phân tử ARN đó

+ Intron của mARN được cắt bỏ bới nhân tố phức hợp Ribonucleo- Protein gọi là Spiceosome.

• Quá trình ghép nối thực hiện nhờ những phần tử ghép -nối snRNP(phức hợp giữa ARN nhỏ-snARN với protein chuyên biệt). Có 6 loại:U1, U2, U3, U4, U5, U6 tham gia cắt- nối.

• Quá trình cắt nối gồm 2 bước:

+ mARN được cắt ngay điểm nối giữa exon 1 và đầu 5’ của intron. Một liên kết 5’-3’ được hình thành giữa Guanin ở đầu 5’ với Adenin nằm gần đầu 3’ của intron tạo cấu trúc dạng “nút thòng lọng”.



+ Điểm nối giữa exon 2 và đầu 3’của intron bị cắt rờiexon 1 và exon 2 nối với nhau tại A tạo phân tử mARN hoàn chỉnh chui qua lỗ màng nhân ra ngoài TBC tới ribosom dịch mã.

Quá trình như sau: Vị trí cắt nối đầu 5’ và phân nhánh được nhận dạng bởi U1 snARN và BBP và U2AF. U2

snARN đến thay thế BBP (nhờ U2AF).

U2 snARN + vị trí phân nhánh thừa ra gốc A sẵn sàng phản ứng với vị trí 5’. Sau đó U4 snARN và U6 snARN cùng U5 snARN đến gắn với phức hợp trên.

U1 snARN rời khỏi phức hợp, U6 snARN thế chỗ U1 snARN tại vị trí cắt nối đầu 5’. U4 snARN được giải phóng để U6 snARN tương tác với U2 snARN Vị trí cắt nối đầu 5’ và phân nhánh được đặt kề nhau và tạo điều kiện cho phản ứng cắt nối xảy ra.

A đặc hiệu ở vị trí phân nhánh tấn công và cắt intron ở vị trí đầu 5’ liên kết giữa A ở vị trí phân nhánh + đầu 5’ của intron tạo nên một cấu trúc hình thòng lọng. Đầu 3’ của exon trước nối với đầu 5’ của exon kế tiếp và thòng lọng intron được giải phóng.

Quá trình này không xảy ra với Prokaryota vì mARN của Prokaryota không có các đoạn intron xen kẽ với đoạn exon đồng thời quá trình thành thục hóa này cũng xảy ra trong nhân TB.

Câu 33: Mô tả cấu trúc promoter ở prokaryote và eukaryote, trình tự DNA trong vùng promoter ảnh hưởng như thế nào đến quá trình phiên mã.

1. Promoter của gen ở prokaryote

Promoter của gen vi khuẩn nằm ngay trước vị trí khởi đầu phiên mã. Gồm hai trình tự đặc thù, mỗi đoạn gồm sáu nucleotide:

+ Đoạn thứ nhất nằm cách vị trí khởi đầu khoảng 35 bp, là sự biến đổi của trình tự TTGACA: Vùng -35.

+ Đoạn thứ hai nằm cách vị trí khởi đầu khoảng 10 bp, là sự biến đổi của trình tự TATAAT: vùng 10 (hộp Pribnow).

Đối với các promoter mạnh (ví dụ ở gen mã hóa rRNA), người ta còn tìm thấy yếu tố UP làm tăng sự gắn của RNA polymerase vào DNA. Có một số promoter thiếu vùng 35 và được thay bằng yếu tố 10 mở rộng, bao gồm vùng 10 chuẩn và thêm một đoạn ngắn ở đầu 5’ của nó (ví dụ ở gen gal của E. coli).

Yếu tố σ nhận dạng các vùng 35 và 10 hoặc yếu tố 10 mở rộng nhờ các cấu trúc đặc biệt của chúng. Riêng yếu tố UP không được nhận dạng bởi σ mà được nhận dạng bởi một vùng ở đầu C tận cùng của tiểu đơn vị α, gọi là α CTD (carboxyl terminal domain).

2. Promoter của gen ở Eukaryote



Promoter. Là những trình tự định vị ở đầu 5’ không dịch mã của gen có chức năng xác định vị trí bắt đầu phiên mã

Promoter có thể dài đến vài nghìn bp. Bao gồm:

+ trình tự bảo thủ gọi là hộp TATA nằm cách vị trí phiên mã khoảng 25-30 bp: giúp xác định chính xác vị trí bắt đầu phiên mã. + hộp CCAAT nằm cách vị trí bắt đầu phiên mã khoảng 75-80 bp (ít phổ biến hơn hộp TATA): có chức năng tăng hiệu quả phiên mã. Ngoài ra, còn có các thành phần đặc hiệu khác.

Câu 34: Mã di truyền là gì? hiện tượng suy thoái mã di truyền là gì? Thế nào là suy thoái hoàn toàn (complete degeneracy) và suy thoái cục bộ (partial degeneracy), ý nghĩa trong việc bảo tồn tính ổn định di truyền sinh vật. Liệu có thể dự đoán được trình tự gen trên cơ sở biết được trình tự amino acid không?

Mã di truyền

ĐN: Là hệ thống tương ứng giữa tổ hợp nucleotide với các aminoacid.

• Trong bộ mã di truyền cứ 3 nucleotide đứng liền nhau mã hóa cho 1 axitamin gọi là 1 codon. Các codon xếp theo thứ tự trên mARN, không chồng lên nhau.

• Với 4 loại nucleotide sẽ có 64 codon. Trong đó:

+ 3 codon: UAA, UAG, UGA là dấu hiệu kết thúc dịch mã.

+ Codon AUG mở đầu dịch mã-methyonin.

Đặc điểm :

• Mã di truyền có tính “suy thoái”: Nhiều bộ 3 codon mã hóa cho 1 loại axitamin Có ý nghĩa lớn trong thay thế để tổng hợp protein khi codon nào đó bị đột biến.

Ví dụ:

+ GUU, GUC,GUA và GUG cùng mã hóa cho Valin…

+ GCU, GCA, GCC và GCG cùng mã hóa cho Alanin…

Co 2 dạng suy thoai: + Suy thoái cục bộ: Xảy ra ở vị trí thứ ba của codon, khi thay đổi vị trí thứ ba trong cùng nhóm pyrimidin (U, C) hoặc purin (A, G). Khi thay đổi nu ở vị trí thứ 3 khi thay purine pyrimidine hay ngược lại thì làm thay đổi a.a mà mã đó đã mã hóa.

Ví dụ : Phe ( UUU và UUC); Gln (CAA và CAG).



+ Suy thoái hoàn toàn: Xảy ra trong trường hợp bất kì 1 trong 4 bazo có thể có mặt tại vị trí nu thứ 3.

Ví dụ: Ser (UCU, UCC, UCA, UCG)

Ý nghĩa : - Tính chất wobble giúp tế bào tiết kiệm, không cần đến 61 ARNt khác nhau để nhận biết 61 mã khác nhau

- Liên kết yếu ở vị trí wobble làm cho các ARNt tách ra dễ dàng, sự tổng hợp protein sẽ được nhanh hơn.

- Tính suy thoái của mã di truyền thiết lập một hệ thống bảo vệ đối với những đột biến (nếu có) xảy ra. Sự thay đổi của base thứ 3 thường không bị ảnh hưởng vì mã bị đột biến vẫn nhận biết cùng ARNt

Co thể dư đoan được không? Có thể dự đoán được trình tự gen nhờ amino acid nhưng nó chỉ mang tính chất tương đối vì một số a.a được mã hóa bời nhiều bộ ba mã di truyền. Chỉ khi biết protein thuộc họ gì và các a.a không được mã hóa bởi quá nhiều bộ ba thì có thể xác định được trình tự gen.

Câu 35: Tại sao methionyl- tRNAiMet ở sinh vật nhân chuẩn không phản ứng với mã AUG bên trong mRNA mà lại phản ứng với AUG codon khởi đầu của mRNA.

Để làm được như thế thì methionyl- tRNAiMet phải tương tác với các nhân tố khởi

đầu như: IF-1, IF-2, IF-3. Trong khi đó Met-tRNAMet cần phải tương tác với các nhân tố kéo dài

Ef-Ts và Ef-Tu. Các nhân tố khởi đầu liên kết với tiểu đơn vị nhỏ theo phương thức phụ thuộc

eIF1A. Rồi eIF5B-GTP giúp thu hút phức hợp eIF2-GTP và Met-tRNA iMet đến tiểu đơn vị

nhỏ.giúp cho methionyl- tRNAiMet phản ứng với mã UAG khởi đầu

Câu 36: Mô tả tóm tắt quá trình dịch mã của sinh vật nhân sơ.

1. Các giai đoạn của quá trình sinh tổng hợp protein Prokaryota

a. Giai đoạn khởi động (prokaryota )

Bươc 1: Tao thanh phức: tđv nhỏ ribosom-Met-tARNi met -mARN. Qua trình cần có sự

phối hợp của nhiều nhân tố:

• Sự tham gia của nhân tố “khởi động”IF ( Procaryota có 3 loại( IF1, IF2, IF3):

+ IF1 giúp tđv nhỏ gắn vào mRNA và ngăn cản tRNA gắn vào vùng ở vị trí A trên tđv nhỏ.



+ IF2 là một protein gắn và thủy phân GTP. IF2 thúc đẩy sự liên kết giữa fMet-tRNA ifMet và

tđv nhỏ, ngăn cản aminoacyl-tRNA khác gắn vào tđv nhỏ.

+ IF3 ngăn cản tđv nhỏ tái liên kết với tđv lớn và gắn với tRNA mang a.a. IF3 gắn vào tđv nhỏ vào cuối vòng dịch mã trước, giúp tách ribosome thành tđv lớn và tđv nhỏ.

• Loại tARNi met kết hợp với codon AUG khởi động gắn Methyonin đầu tiên vào chuỗi

polypeptide (khác với tARN met mang Met vào giữa chuỗi).

• Tđv nhỏ của ribosom đến gắn vào vị trí chuyên biệt mARN (gần AUG) nhờ một phân tử GTP cung cấp năng lượng tạo liên kết mARN-ribosom.

Bươc 2: Tđv nhỏ ribosom-Met-tARNi met -mARN được gắn vao codon khởi động AUG.

• Sự liên kết giữa tiểu đv nhỏ với mRNA thực hiện thông qua sự bắt cặp base bổ sung giữa vị trí gắn ribosome và rRNA 16S. trình tự nucleotide đặc hiệu SD (gồm 5-10 nucleotide trước codon khởi đầu) bổ sung với trình tự nucleotide gần đầu 3' của rRNA 16S.

• Tiểu đơn vị nhỏ được đặt trên mRNA sao cho codon khởi đầu được đặt đúng vào vị trí P một khi tiểu đơn vị lớn gắn vào phức hợp.

Bươc 3: Hình thanh phức hợp khởi đầu 70S

+ Sau khi phức hợp tđv nhỏ ribosom-Met-tARNi met -mARN được gắn vào codon AUG

tđv nhỏ thay đổi hình dạng làm giải phóng IF3cho phép tđv lớn gắn vào tđv nhỏ đang mang các thành phần trên.

+ Nhờ có tđv lớn gắn vào, hoạt tính GTPase của IF2-GTP được kích thích để thủy phân GTP.

+ IF2-GDP tạo thành có ái lực thấp đối với ribosome và tRNA khởi đầu dẫn đến sự giải phóng IF2-GDP cũng như IF1 phức hợp cuối cùng được tạo thành gồm ribosome hoàn chỉnh 70S với mARN kẹp ở giữa và Met-tARNi

met được gắn vào vị trí P. Tại A trống chuẩn bị cho một amino acid-tARN tiếp theo vào vị trí A để bắt đầu tổng hợp Polypeptid.

b. Giai đoạn kéo dài

• Là giai đoạn tương đối đơn giản trên cơ sở nguyên lí lặp lại. Được tiến hành sau khi Met đã được đặt vào vị trí P.

• Quá trình trải qua 3 bước:



Bước 1: amino acid - tARN được đưa đến vị trí A nhờ nhân tố kéo dài EF (elongation Factors- EF).

+ Liên kết giữa amino acid - tARN- EF tại vị trí A là nhờ liên kết EF với GTP

+ aminoacid-tARN nào có anticodon bổ sung với codon tại A mới được liên kết.

Bước 2: Hinh thành câu nôi peptide giữa aminoacid - tARN tại vị trí A với trung tâm peptidyl transferase liên kết peptide được tạo thành.

+ Quá trình này nhờ enzim Peptidyltransferase (là một loại rARN=ribozyme.)

+ Lúc này cầu nối giữa axitamin - tARN tại A vẫn giữ nguyên.Liên kết peptid giữa a.a tại A và a.a tại P được hình thành kết quả tARN tại A sẽ mang một dipeptide, còn tARN tại P bị khử acyl.

+ Năng lượng cung cấp lấy từ sự phá vỡ cầu nối giữa polypeptide với tARN

Bước 3: Sư chuyển dịch

+ Khi phản ứng tại trung tâm peptidyl transerase hoàn thành, thì tARN tại P không còn axitamin và chuỗi polypeptide đang hình thành tại tARN ở vị trí A.

+ Sau đó tARN tại vị trí P chuyển sang vị trí E để chuẩn bị thoát ra ngoài. Chuỗi polypeptide đang hình thành liên kết với tARN tại A chuyển sang P. A trống đón amino acid-tARN mới. mARN dịch tiếp 1 codon mới tiếp xúc ribosom.

c. Giai đoạn kết thúc dịch mã

• Quá trình kéo dài sẽ dừng lại khi một trong 3 codon kết thúc lọt vào vị trí A. Các codon được nhận diện bởi các yếu tố giải phóng RF (release Factor).

• Có 2 loại yếu tố giải phóng RF:

+ Yếu tố giai phóng loai I: nhận diện codon kết thúc, thúc đẩy thủy phân tách chuỗi polypeptide ra khỏi peptidyl- tRNA tại P. Procaryota có 2 loại RF1

( nhận diện UAG, UAA) và RF2(nhận diện UGA, UAA).

+ Yếu tố giai phóng loai II: kích thích tách loại I ra khỏi ribosom sau khi tổng hợp xong chuỗi polypeptid. Ở procaryota là RF3. Hoạt động của yếu tố giải phóng loại II được điều hòa bởi GTP.

Câu 37: Mô tả tóm tắt quá trình dịch mã ở sinh vật nhân chuẩn.



1. Các giai đoạn của quá trình sinh tổng hợp protein Êukaryota

a. Giai đoạn khởi động (eukaryota) :

Bươc 1: Sự hình thanh phức hợp tiền khởi đầu 43S

• Giai đoạn khởi đầu cần có sự phối hợp của nhiều nhân tố ( eIF ):

+ eIF3 và eIF1A (tương tự với IF3 ở prokaryote).

+ Hai protein gắn GTP là eIF2 và eIF5B làm trung gian thu hút tRNA – met (chứ không phải N-formyl methionine như ở prokaryote) đến tiểu đơn vị nhỏ.

• Quá trình:

+ eIF5B-GTP ( tương đồng với IF2-GTP của prokaryote) liên kết với tiểu đơn vị nhỏ theo phương thức phụ thuộc eIF1A.

+ eIF5B-GTP giúp thu hút phức hợp eIF2-GTP và Met-tRNA iMet đến tiểu đơn vị

nhỏ.

+ Hai protein gắn GTP này cùng nhau đưa Met-tRNA iMet vào vùng thuộc vị trí P của

tiểu đơn vị nhỏ. Kết quả, hình thành phức hợp tiền khởi đầu 43S.

Bươc 2: Sự nhận dang mũ 5’ của mRNA

Quá trình thực hiện thông qua eIF4 (có ba tđv: một tđv gắn vào mũ 5', 2 tđv vị khác gắn với RNA):

+ Phức hợp này lại được gắn với eIF4B làm hoạt hóa một enzyme RNA helicase của một trong những tiểu đơn vị của eIF4F.

+ Helicase này tháo xoắn tất cả các cấu trúc bậc hai được hình thành ở đầu tận cùng của mRNA.

+ Phức hợp eIF4F/B - mRNA lại thu hút phức hợp tiền khởi đầu 43S đến thông qua tương tác giữa eIF4F và eIF3.

Bươc 3: Tđv nhỏ tìm thấy codon khởi đầu bằng cach quét xuôi dòng tư đầu 5' của mRNA va sự hình thanh phức hợp khởi đầu 80S :

+ Khi gắn vào đầu 5' của mRNA, tđv nhỏ và các yếu tố liên kết với nó di chuyển dọc theo mRNA 5' → 3' cho đến khi gặp trình tự 5'-AUG-3' codon khởi đầu.



+ Sự bắt cặp anticodon của tRNA khởi đầu và codon khởi đầu thúc đẩy phóng thích eIF2 và eIF3 tđv lớn gắn được vào tđv nhỏ. phóng thích các yếu tố khởi đầu còn lại thông qua sự thủy phân GTP dưới tác dụng của eIF5B.

+ Cuối cùng, Met-tRNAiMet được đưa vào vị trí P của phức hợp khởi đầu 80S. Lúc này,

ribosome ở trong tư thế sẵn sàng tiếp nhận aminoacyl-tRNA vào vị trí A

b. Giai đoạn kéo dài

• Là giai đoạn tương đối đơn giản trên cơ sở nguyên lí lặp lại. Được tiến hành sau khi Met đã được đặt vào vị trí P.

• Quá trình trải qua 3 bước:

Bước 1: amino acid - tARN được đưa đến vị trí A nhờ nhân tố kéo dài EF (elongation Factors- EF).

+ Liên kết giữa amino acid - tARN- EF tại vị trí A là nhờ liên kết EF với GTP

+ aminoacid-tARN nào có anticodon bổ sung với codon tại A mới được liên kết.

Bước 2: Hinh thành câu nôi peptide giữa aminoacid - tARN tại vị trí A với trung tâm peptidyl transferase liên kết peptide được tạo thành.

+ Quá trình này nhờ enzim Peptidyltransferase (là một loại rARN=ribozyme.)

+ Lúc này cầu nối giữa axitamin - tARN tại A vẫn giữ nguyên.Liên kết peptid giữa a.a tại A và a.a tại P được hình thành kết quả tARN tại A sẽ mang một dipeptide, còn tARN tại P bị khử acyl.

+ Năng lượng cung cấp lấy từ sự phá vỡ cầu nối giữa polypeptide với tARN

Bước 3: Sư chuyển dịch

+ Khi phản ứng tại trung tâm peptidyl transerase hoàn thành, thì tARN tại P không còn axitamin và chuỗi polypeptide đang hình thành tại tARN ở vị trí A.

+ Sau đó tARN tại vị trí P chuyển sang vị trí E để chuẩn bị thoát ra ngoài. Chuỗi polypeptide đang hình thành liên kết với tARN tại A chuyển sang P. A trống đón amino acid-tARN mới. mARN dịch tiếp 1 codon mới tiếp xúc ribosom.

c. Giai đoạn kết thúc dịch mã

• Quá trình kéo dài sẽ dừng lại khi một trong 3 codon kết thúc lọt vào vị trí A. Các codon được nhận diện bởi các yếu tố giải phóng RF (release Factor).

• Có 2 loại yếu tố giải phóng RF:



+ Yếu tố giai phóng loai I: nhận diện codon kết thúc, thúc đẩy thủy phân tách chuỗi polypeptide ra khỏi peptidyl- tRNA tại P. Eucaryota chỉ có 1 loại eRF1 nhận diện cả 3 loại codon kết thúc.

+ Yếu tố giai phóng loai II: kích thích tách loại I ra khỏi ribosom sau khi tổng hợp xong chuỗi polypeptid. Ở eucaryota là eRF3. Hoạt động của yếu tố giải phóng loại II được điều hòa bởi GTP.

Câu 38: Thế nào là cải biến sau dịch mã? Ý nghĩa của việc cải biến này.

Để đạt tới cấu trúc có hoạt động sinh học, chuỗi polypeptide mới được tạo thành trải qua một loạt biến đổi.

- Ở VK, loại bỏ gốc formyl ra khỏi gốc amin tận cùng của protein

- Ở cả prokaryote và Eucaryote, Met tận cùng được thủy phân

- Một vài a.a ở tận cùng có thể được loại bỏ bởi enzim amino peptidase

- Gắn thêm đường vào protein giúp quá trình định hướng di chuyển và hoạt động của protein

- Gắn gốc Photphat vào protein nhờ enzyme kinase

- Tạo thành liên kết disulfur giữa các phân tử cystein ở trong chuỗi hoặc giữa các chuỗi polypeptide tạo một protein phức hoặc enzyme phức hoạt động.

- Cắt bỏ đoạn polypeptide có thể xảy ra như sau:

+ Loại bỏ peptide di chuyển

+ Cắt bỏ polypeptide tăng hoạt tính của enzyme.

+ Loại bỏ trình tự tín hiệu: Một số protein mới được tổng hợp có trình tự tín hiệu ở đầu amin (15-30 a.a). Được loại bỏ = peptidase đặc hiệu. Giúp chúng tiến vào mạng lưới nội chất hạt

Câu 39: So sánh thành phần ribosome tham gia vào quá trình dịch mã ở prokaryote và eukaryote.

Giông : Là bộ máy dịch mã tổng hợp protein. Mỗi ribosom bao gồm: 1 tiểu đơn vị lớn và 1 tiểu đơn vị nhỏ: + Tiểu đơn vị lớn: chứa trung tâm Peptidyl-transferase chịu trách nhiệm hình thành cầu nối peptide và các trung tâm gắn các yếu tố khác .



+ Tiểu đơn vị nhỏ: chứa trung tâm giải mã nơi các tARN-aminoacyl đọc và giải mã các codon trên mARN.

Khac:

Prokaryota Êukaryota

Ribosome ở vi khuẩn co kích thước 70S (30S, 50S)

Ribosome ở Eucaryote co kích thước 80S (40S, 60S).

+ Tiểu phân nhỏ 30S được cấu tạo bởi ARNr 16S (1542 Nu) và 21 protein+ Tiều phân lớn 50S được tạo bởi ARNr 23S (2904 Nu) + ARNr 5S (120 Nu) và 31 protein

+ Tiểu phân nhỏ 40S: ARNr 18S (1874 Nu) và 33 protein+ Tiểu phân lớn 60S: ARNr 28 (4718 Nu) + ARNr 5,8S (160 Nu) + ARNr 5S (120 Nu) và 49 protein


Documents

Đề cương sinh học phân tử Web viewCác protein này nhận biết một trình tự xác định trên AND và gắn vào ... tảo đơn bào,thực vật ... hút các