Giáo trình Di truyền học (Phần 1) - Trần Trung
MỤC LỤC
Chương 1. Bản chất của vật chất di truyền............................................ 1
I. DNA là vật chất di truyền................................................................... 1
1. Các chứng minh gián tiếp .................................................................1
2. Thí nghiệm biến nạp DNA ( Transformation)................................... 2
3. Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn........................................ 4
II. Thành phần và cấu tạo hóa học của acid nucleic.............................. 5
1. DNA................................................................................................... 7
1.1. Cấu tạo hóa học của DNA.............................................................. 7
1.2. DNA cuộn lại trong tế bào .......................................................... 11
2. RNA .................................................................................................14
2.1. RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA)....................................... 14
2.2. RNA vận chuyển (Transfer RNA - tRNA)................................... 15
2.3. RNA thông tin (messenger RNA – mRNA)................................. 17
2.4. Ribozym và self-splicing.............................................................. 18
III Các tính chất của DNA................................................................... 20
1. Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation)........................ 20
2. Lai acid nucleic............................................................................... 22
IV. Những cấu trúc chứa DNA trong tế bào........................................ 23
Trantrung_k49@yahoo.com
1. Những ñoạn DNA chứa thông tin di truyền.....................................23
2. Virus chứa DNA và virus chứa RNA............................................... 24
3. Nhiễm sắc thể chính và plasmid của vi khuẩn.................................25
4. Nhiễm sắc thể Eukaryota................................................................. 25
4.1 Các trình tự lặp lại và ñơn ñộc....................................................... 25
4.2 Nhiễm sắc thể của Eukaryota.........................................................27
4.3 Trình tự CEN................................................................................. 29
4.4. Trình tự Tel................................................................................... 29
Câu hỏi ôn tập .................................................................................... 30
Tài liệu tham khảo .............................................................................. 30
Chương 2. Sao chép DNA................................................................... 31
I. Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ................ 31
1. DNA bị biến ñổi ngay cả không sao chép .......................................31
2. Trình tự nucleotid ñược duy trì với mức chính xác rất cao qua nhiều
thế hệ................................................................................................... 32
3. Các hệ thống bảo vệ DNA............................................................... 33
4. Sửa sai do phục quang hồi.............................................................. 34
5. Hệ thống SOS.................................................................................. 35
II. Cơ chế phân tử của sao chép DNA ................................................ 36
1. Nguyên tắc chung............................................................................ 36
2. Thí nghiệm tổng hợp nhân tạo DNA................................................37
3. Thí nghiệm chứng minh có sự tự nhân ñôi theo nguyên tắc bán bảo
tồn........................................................................................................ 37
Chương 1. Bản chất của vật chất di truyền............................................ 1
I. DNA là vật chất di truyền................................................................... 1
1. Các chứng minh gián tiếp .................................................................1
2. Thí nghiệm biến nạp DNA ( Transformation)................................... 2
3. Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn........................................ 4
II. Thành phần và cấu tạo hóa học của acid nucleic.............................. 5
1. DNA................................................................................................... 7
1.1. Cấu tạo hóa học của DNA.............................................................. 7
1.2. DNA cuộn lại trong tế bào .......................................................... 11
2. RNA .................................................................................................14
2.1. RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA)....................................... 14
2.2. RNA vận chuyển (Transfer RNA - tRNA)................................... 15
2.3. RNA thông tin (messenger RNA – mRNA)................................. 17
2.4. Ribozym và self-splicing.............................................................. 18
III Các tính chất của DNA................................................................... 20
1. Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation)........................ 20
2. Lai acid nucleic............................................................................... 22
IV. Những cấu trúc chứa DNA trong tế bào........................................ 23
Trantrung_k49@yahoo.com
1. Những ñoạn DNA chứa thông tin di truyền.....................................23
2. Virus chứa DNA và virus chứa RNA............................................... 24
3. Nhiễm sắc thể chính và plasmid của vi khuẩn.................................25
4. Nhiễm sắc thể Eukaryota................................................................. 25
4.1 Các trình tự lặp lại và ñơn ñộc....................................................... 25
4.2 Nhiễm sắc thể của Eukaryota.........................................................27
4.3 Trình tự CEN................................................................................. 29
4.4. Trình tự Tel................................................................................... 29
Câu hỏi ôn tập .................................................................................... 30
Tài liệu tham khảo .............................................................................. 30
Chương 2. Sao chép DNA................................................................... 31
I. Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ................ 31
1. DNA bị biến ñổi ngay cả không sao chép .......................................31
2. Trình tự nucleotid ñược duy trì với mức chính xác rất cao qua nhiều
thế hệ................................................................................................... 32
3. Các hệ thống bảo vệ DNA............................................................... 33
4. Sửa sai do phục quang hồi.............................................................. 34
5. Hệ thống SOS.................................................................................. 35
II. Cơ chế phân tử của sao chép DNA ................................................ 36
1. Nguyên tắc chung............................................................................ 36
2. Thí nghiệm tổng hợp nhân tạo DNA................................................37
3. Thí nghiệm chứng minh có sự tự nhân ñôi theo nguyên tắc bán bảo
tồn........................................................................................................ 37
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Di truyền học (Phần 1) - Trần Trung", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- giao_trinh_di_truyen_hoc_phan_1.pdf
Nội dung text: Giáo trình Di truyền học (Phần 1) - Trần Trung
- 1. S hình thành v t tan và các th ñ t bi n phage 142 2. Tái t h p di truy n trong m t chu k ỳ sinh tan (Lytic cycle) 144 2.1. Chu trình tan (Lytic cycle) 144 3. S s p x p c a các gene trong nhi m s c th phage 146 4. L p b n ñ c u trúc tinh vi vùng rII c a phage T4 147 5. Tính ti m tan (Lysogeny) và phage λ 151 II. ð c tính c a các virus 153 1. Tính ña d ng v c u trúc và thành ph n di truy n 153 2. Tính ñ c thù v v t ch (Host specificity) 154 III. Tái b n c a các virus 154 1. Các virus c a vi khu n 157 2. Các virus th c v t 157 3. Các virus ñ ng v t 158 4. Virus gây ung th ư, HIV/ AIDS 160 Câu h i và Bài t p 163 Tài li u Tham kh o 163 Ch ươ ng 9. Di truy n h c Vi n m và Vi t o 165 I. ð i c ươ ng v nghiên c u di truy n m t s vi t o thông d ng 165 II. Phân tích di truy n vi n m 166 1. Tính không dung h p (incompatibility) vi n m 166 2. Phân tích b b n và l p b n ñ vi n m 167
- 3. Phân tích di truy n trong chu trình c n h u tính (tái t h p trong nguyên phân) 171 3.1. S ñơn b i hoá (Haploidisation) 172 3.2. Tái t h p trong nguyên phân (Mitotic recombination) 172 III. N m men nh ư là E. coli c a các t bào eukaryote 173 1. Các nhi m s c th n m men nhân t o (YAC) 173 2. Nh ng hi u bi t m i v t ch c c a các nhi m s c th c a n m men 175 3. Nh ng hi u bi t m i v tái b n và phiên mã c a b gen n m men 176 4. Nh ng hi u bi t m i v ADN ty th c a n m men 177 Câu h i và Bài t p 178 Tài li u Tham kh o 179 Ch ươ ng 10. Di truy n T bào ch t 180 I. S di truy n t bào ch t 180 1. S di truy n c a các gene l p th 180 2. S di truy n c a các gene ty th 183 2.1. ð c ñi m di truy n c a các gene ty th 183 2.2. Hi n t ư ng b t d c bào ch t ñ c 186 3. Hi u qu c a dòng m lên chi u xo n v c 188 II. L p b n ñ l p th và ty th 190 1. L p b n ñ gene c a DNA l p th 190 2. L p b n ñ gene c a DNA ty th 192 III. Di truy n h c phân t các bào quan 193
- 1. Các b gene l p th (cpDNA) 193 2. Các b gene ty th (mtDNA) 195 Câu h i và Bài t p 195 Tài li u Tham kh o 195 Ch ươ ng 11. S ñi u hòa bi u hi n c a gene 197 I. Các nguyên lý ñi u hòa và m c ñ ki m soát phiên mã 197 II. ði u hòa ho t ñ ng gene prokaryote 199 1. C u trúc c a operon 200 2. ði u hòa d ươ ng tính operon lactose 202 3. ði u hòa âm tính operon tryptophan 204 4. Phiên mã d (Attenuation) 205 III. ði u hòa bi u hi n gene eukaryote 208 1. S bi n ñ i DNA 209 2. Các promoter 209 3. Nh ng trình t t ăng c ư ng phiên mã (Enhancer) 210 4. Trình t b t ho t gene (gene silencing) 211 5. Promoter ch n l c (alternative promoter) 211 6. Splicing ch n l c 212 Câu h i và Bài t p 213 Tài li u tham kh o 213 Ch ươ ng 12. ð t bi n gene, tái t h p và các y u t di truy n di ñ ng 215
- I. ð t bi n gene 215 1. Các ki u ñ t bi n gene 215 1.1. ð t bi n thay th c p base 216 1.2. ð t bi n thêm ho c b t base 217 2. C ơ ch gây ñ t bi n ñi m 221 II. S a ch a và b o v DNA 225 1. C ơ ch s a sai sinh h c 225 1.1. Quang ph c ho t (photoreactivation) 225 1.2. S a sai b ng làm m t nhóm alkyl (dealkylation) 226 III. Các y u t di truy n v n ñ ng (Transposable genetic elements).230 1. Các y u t di truy n v n ñ ng prokaryote 230 1.1. Gene nh y c a prokaryote 231 1.2. C ơ ch c a s chuy n v 232 2. Các y u t di truy n v n ñ ng eukaryote 233 2.1. Các retrotransposon 233 2.2. DNA transposon 235 Câu h i và Bài t p 237 Tài li u Tham kh o 238 Ch ươ ng 13. ðôt biên nhiêm săc thê 239 I. ðôt biên câu truc nhiêm s ăc thê 239 1. Bi n ñ i c u trúc trên m t NST: 240
- 1.1. S phát sinh các ñ t bi n c u trúc trên NST 240 1.2. M t ño n 240 1.3. L p ño n (t ăng ño n - Duplication) 242 1.4. ð o ño n (Inversion) 242 1.5. Chuy n ño n (Translocation) 246 II. ð t bi n s l ư ng NST 248 1. ða b i nguyên 248 2. ða b i th lai 250 3. ða b i l ch hay ña nhi m 251 III. ð t bi n gây t o hay c m ng 255 1. Tác ñ ng gây ñ t bi n c a b c x ion hóa 255 1.1. B c x ion hóa 255 1.2. nh hư ng c a li u lư ng (dose) và cư ng ñ b c x (radiation intensity) 255 2. Tác ñ ng c a tia t ngo i 255 3. Các tác nhân gây ñ t bi n hóa ch t 256 Câu h i và Bài t p 256 Tài li u tham kh o 257 Trantrung_k49@yahoo.com
- Di truy n h c Ch ươ ng 1 B n ch t c a v t ch t di truy n M c tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u b n ch t c a v t ch t di truy n là DNA, thành ph n, c u trúc c a phân t DNA, d ng DNA khác nhau trong t bào. N i dung I. DNA là v t ch t di truy n Năm 1968, Frederich Miescher (Th y ði n) phát hi n ra trong nhân t bào b ch c u m t ch t không ph i là protein và g i là nuclein. V sau th y ch t này có tính acid nên g i là acid nucleic. Acid nucleic có 2 lo i là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA). Năm 1914, R. Feulgen (nhà hóa h c ng ư i ð c) tìm ra ph ươ ng pháp nhu m màu ñ c hi u ñ i v i DNA. Sau ñó các nghiên c u cho th y DNA c a nhân gi i h n trong NST. Nhi u s ki n cho gián ti p cho th y DNA là ch t di truy n. Mãi ñ n năm 1944 vai trò mang thông tin di truy n c a DNA m i ñư c ch ng minh và ñ n n ăm 1952 m i ñư c công nh n. 1. Các ch ng minh gián ti p Nhi u s li u cho th y có m i quan h gi a DNA và ch t di truy n - DNA có trong t bào c a t t c các vi sinh v t, th c v t, ñ ng v t ch gi i h n trong nhân và là thành ph n ch y u c a nhi m s c th . ðó là m t c u trúc mang nhi u gen x p theo ñư ng th ng. 1
- - T t c các t bào dinh dư ng c a b t kỳ m t lo i sinh v t nào ñ u ch a m t lư ng DNA r t n ñ nh, không ph thu c vào s phân hóa ch c năng ho c tr ng thái trao ñ i ch t. Ng ư c l i, s lư ng RNA l i bi n ñ i tùy theo tr ng thái sinh lý c a t bào. - S lư ng DNA tăng theo s lư ng b i th c a t bào. t bào sinh d c ñơ n b i (n) s lư ng DNA là 1, thì t bào dinh dư ng lư ng b i (2n) có s l ư ng DNA g p ñôi. - Tia t ngo i (UV) có hi u qu gây ñ t bi n cao nh t bư c sóng 260nm. ðây chính là b ư c sóng DNA h p thu tia t ngo i nhi u nh t. Tuy nhiên trong các s li u trên, thành ph n c u t o c a NST ngoài DNA còn có các protein. Do ñó c n có các ch ng minh tr c ti p m i kh ng ñ nh vai trò v t ch t di truy n c a DNA. 2. Thí nghi m bi n n p DNA (Transformation) Hi n tư ng bi n n p do Griffith phát hi n vào năm 1928 vi khu n Diplococcus pneumoniae (gây sưng ph i ñ ng v t có vú). Vi khu n này có hai d ng: - D ng S (gây b nh): có v bao t bào b ng polysaccharid, ng ăn c n b ch c u phá v t bào. D ng này t o khu n l c láng trên môi tr ư ng agar. - D ng R (không gây b nh) không có v bao t bào b ng polysaccharid, t o khu n l c nh ăn. Thí nghi m ñư c ti n hành nh ư sau: a. Tiêm vi khu n d ng S s ng gây b nh cho chu t, sau m t th i gian nhi m b nh, chu t ch t b. Tiêm vi khu n d ng R s ng không gây b nh cho chu t, chu t s ng c. Tiêm vi khu n d ng S b ñun ch t cho chu t, chu t ch t d. Tiêm h n h p vi khu n d ng S b ñun ch t tr n v i vi khu n R s ng cho chu t, chu t ch t. Trong xác chu t ch t có vi khu n S và R. Trantrung_k49@yahoo.com 2
- Hình 1.1 Thí nghi m bi n n p chu t Hi n tư ng trên cho th y vi khu n S không th t s ng l i ñư c sau khi b ñun ch t, nh ưng các t bào ch t này ñã truy n tính gây b nh cho t bào R. Hi n t ư ng này g i là bi n n p. ð n 1944, ba nhà khoa h c T. Avery, Mc Leod, Mc Carty ñã ti n hành thí nghi m xác ñ nh rõ tác nhân gây bi n n p. N u t bào S b x lý b i protease ho c RNAase. thì ho t tính bi n n p v n còn, c ng t RNA và protein không ph i là tác nhân gây b nh. Nh ưng n u t bào ch t S b x lý b ng DNAase thì ho t tính bi n n p không còn n a, ch ng t DNA là nhân t bi n n p. K t qu thí nghi m ñư c tóm t c nh ư sau: DNA c a S + t bào R s ng chu t ch t (có S, R ) Trantrung_k49@yahoo.com 3
- K t lu n: hi n tư ng bi n n p là m t ch ng minh sinh hóa xác nh n r ng DNA mang tín hi u di truy n. Nhưng vai trò c a DNA v n ch ưa ñư c công nh n vì cho r ng trong các thí nghi m v n còn m t ít protein. Hình 1.2 V t ch t di truy n c a phage là DNA 3. S xâm nh p c a DNA virus vào vi khu n Năm 1952, A. Hershey và M. Chase ñã ti n hành thí nghi m v i bacteriophage T2 xâm nh p vi khu n E.coli . Phage T2 c u t o g m v protein bên ngoài và ru t DNA bên trong. Thí nghi m này nh m xác ñ nh xem phage nhi m vi khu n ñã bơm ch t nào vào t bào vi khu n: ch DNA, ch protein hay c hai. Vì DNA ch a nhi u phosphor, không có lưu huỳnh; còn protein ch a l ưu hu ỳnh nh ưng không ch a phosphor nên có th phân bi t gi a DNA và protein nh ñ ng v phóng x . Phage ñư c nuôi trên vi khu n m c trên môi tr ư ng ch a các ñ ng v phóng x P32 và S35. S35 xâm nh p vào protein và P 32 xâm nh p vào DNA c a phage 4
- Thí nghi m: phage T2 nhi m phóng x ñư c tách ra và ñem nhi m vào các vi khu n không nhi m phóng x , chúng s g n lên m t ngoài c a t bào vi khu n. Cho phage nhi m trong m t kho ng th i gian ñ ñ bám vào vách t bào vi khu n và bơm ch t nào ñó vào t bào vi khu n. Dung d ch ñư c l c m nh và ly tâm ñ tách r i t bào vi khu n kh i ph n phage bám bên ngoài vách t bào. Phân tích ph n trong t bào vi khu n th y ch a nhi u P32 (70%) và r t ít S35, ph n bên ngoài t bào vi khu n ch a nhi u S35 và r t ít P32 . Th h m i c a phage ch a kho ng 30% P32 ban ñ u Thí nghi m này ñã ñư c ch ng minh tr c ti p r ng DNA c a phage T2 ñã xâm nh p vào t bào vi khu n và sinh s n ñ t o ra th h phage m i mang tính di truy n có kh n ăng ñ n nhi m vào các vi khu n khác. Hinh 1.3 S ư xâm nhâp DNA cua virus vao vi khuân II. Thành ph n và c u t o hóa h c c a acid nucleic DNA và RNA là nh ng h p ch t cao phân t . Các ñơ n phân là các nucleotide. M i nucleotide g m ba thành ph n - H3PO4 5
- - ðư ng desoxyribose (DNA ), ribose ( RNA) - Nitrogenous base DNA RNA + Purin Adenin (A) Adenin (A) Guanin (G) Guanin (G) + Pyrimidin Cytosin (C) Cytosin (C) Timin (T) Uracin (U) (a) (b) (c) Hình 1.4 Thành ph n ñư ng và base c a nucleotide (a) Base purin va pyrimidin (b) ðươ ng ribose va deoxyribose (c) S ư khac nhau gi ưa Thymine va Uracil Trong nucleotide, base purin s g n v i C1 c a ñư ng N9. N u là pyrimidin thì s g n v i C1 c a ñư ng N3. C5 c a ñư ng g n v i nhóm phosphate. 6
- Trong m ch, 2 nucleotide n i v i nhau nh m i liên k t gi a nhóm ’ 3 -OH c a ñư ng v i nhóm -OH c a H3PO4, cùng nhau m t ñi m t phân t nư c. N u phân t ch g m ñư ng và nitrogenous base g i là nucleoside. 1. DNA 1.1. C u t o hóa h c c a DNA Hình 1.5 S b t c p b sung c a các base c a hai m ch ñơ n lu n: Trên cơ s các nghiên c u c a mình, Chargaff (1951) ñã ñư a ra k t + S l ư ng A = T, G = C 7
- + T s A +T ñ c tr ưng cho m i loài sinh v t. G + X Các base c ăn b n c a acid nucleic b t c p b sung Cũng trong th i gian này, Wilkins và Franklin (ng ư i Anh) nghiên c u, phân tích tán x b ng tia rơnghen, k t lu n: + Các purin và pyrimidin có c u trúc ph ng, m t ph ng c a chúng ñư c x p vuông góc v i tr c dài c a m ch polynucleotide cái này x p ch ng lên cái kia, kho ng cách trung tâm gi a hai m t ph ng k nhau là o 3,4A + M ch polynucleotide xo n thành lò xo quanh tr c gi a, m i bư c xo n là 34Ao ( ng v i 10 nu) + Vi c so sánh n ng ñ DNA ño ñư c v i các s li u tính toán trên cơ s s p không gian c a các nguyên t cho th y DNA có nhi u hơn m t m ch polynucleotide. Năm 1951, J. Watson và F. Crick: t ng h p các s li u phân tích hóa h c và tán x c a tia X, ñ xây d ng nên mô hình c u trúc phân t DNA. Theo mô hình này, phân t DNA có nh ng ñ c tr ưng ch y u trong c u trúc không gian nh ư sau: Hình 1.6. M i liên k t hydro gi a A-T và G-C Trantrung_k49@yahoo.com 8
- 1. Phân t DNA g m hai chu i polynucleotide xo n song song ng ư c chi u quanh m t tr c chung. 2. Các g c base quay vào phía trong c a vòng xo n, còn các g c H3PO4, pentose quay ra ngoài t o ph n m t c a hình tr . Các m t ph ng c a phân t ñư ng n m v phía ph i c a các base. Còn các base thì x p trên nh ng m t ph ng song song v i nhau và th ng góc v i tr c phân t . Kho ng cách gi a các c p base là 3,4 Ao. Chúng l ch nhau m t góc 360 nên c 10 g c (10 nucleotide) t o nên m t vòng quay. Hình 1.7 Chu i xo n kép DNA 3. Chi u cao c a m i vòng xo n là 34 Ao, g m 10 b c thang do 10 c p base t o nên. ðư ng kính c a vòng xo n là 20 Ao. Trantrung_k49@yahoo.com 9
- 4. Hai chu i polynucleotide g n v i nhau qua liên k t hydro ñư c hình thành gi a các c p base ñ ng ñ i di n nhau theo nguyên t c b sung c p ñôi nghiêm ng t: A luôn luôn liên k t v i T b ng 2 m i liên k t hydro, G liên k t v i X b ng 3 m i liên k t hydro. Do ñó trong phân t DNA t ng s base lo i pirimidin luôn b ng t ng s các base lo i purin (quy lu t Chargaff). + Kho ng cách gi a hai m ch polynucleotide luôn xác ñ nh, không thay ñ i. Kho ng cách này b ng kích th ư c c a m t base lo i purin c ng v i kích th ư c c a m t base lo i pirimidin. + A luôn luôn ñi v i T là vì gi a 2 base này ch có kh năng hình thành nên hai liên k t hydrro các v trí N6 - O6 và N1 - N1. G luôn luôn ñi v i X vì gi a 2 base này có th t o ra 3 liên k t hydro các v trí N6 - O6, N1 -N1 và N 2 - O2. Vì v y mà A ch liên k t v i T và G ch liên k t v i C. 5. Tính ch t b sung gi a các c p base d n ñ n tính ch t b sung gi a hai chu i polynucleotide c a DNA. Do ñó bi t thành ph n, tr t t s p x p c a các nucleotide trên chu i này s suy ra thành ph n, tr t t s p x p c a các nucleotide trên chu i kia. ð c ñi m quan tr ng nh t c a mô hình là ñ i song song (antiparallel). ð các baz ơ tươ ng ng ñ i di n nhau, hai m ch c n ph i b trí: ñ u c a s i này ñ i di n v i ñuôi c a s i kia. Mô hình Watson-Crick ra ñ i t năm 1953 và trong vòng 25 năm ti p theo nó ñư c công nh n và s d ng r ng rãi. Mãi ñ n nh ng năm 70, nh dùng các phân tích chính xác nhi u d ng DNA ñã ñư c phát hi n, d ng th ư ng g p là d ng B theo mô hình c a Watson-Crick, ñây là c u trúc ph bi n cho h u h t sinh v t. M i d ng DNA là m t dòng h các phân t có kích th ư c dao ñ ng quanh các tr s trung bình Hai ch s ñư c dùng ñ ñánh giá DNA - Ch s h: là chi u cao gi a hai nu k nhau. - Ch s n: s nucleotide c a m t vòng xo n Ngoài DNA d ng B, còn nhi u d ng xo n ph i khác (A, C, D ) chúng phân bi t v i DNA d ng B v kho ng cách gi a các base cũng nh ư ñ nghiêng c a chúng so v i tr c và s phân b trên chu i kép. 10
- G n ñây, ng ư i ta còn phát hi n ra m t d ng DNA có b khung zigzag và ñóng xo n theo chi u trái, g i là DNA xo n trái hay DNA Z, trên m i vòng xo n có t i 12 c p base. Gi i thích s t n t i c a DNA Z có nhi u quan ni m khác nhau: Theo Watson, ch trong nh ng ñi u ki n ñ c bi t, nh ư n ng ñ mu i cao thì các vùng ch a trình t GCGCGC chuy n sang c u hình Z, ng ư c l i n ng ñ mu i th p chúng quay tr l i d ng B. ði u ñó ch ng t DNA Z có th ñóng vai trò gi m s c căng c c b trong phân t DNA siêu xo n ho c có th tươ ng tác ñ c thù v i các protein ñi u hòa. Tuy nhiên A. Rich cho r ng DNA Z x y ra trong t nhiên mà b ng ch ng là có m t trong ru i gi m bình th ư ng. Có th là vùng DNA Z n m xen k v i vùng DNA B và chúng có th xoay hình dáng thành d ng B khi x y ra các bi n ñ i hóa h c nào ñó làm cho DNA Z tr nên không n ñ nh. Rich còn g i ý r ng nh ng gen n m các vùng b xoay nh ư th thì có th tháo xo n sau ñó và b t ñ u phiên mã. Nh v y mà protein có th ñư c t ng h p. M c dù ñây m i ch là gi thi t song khám phá này ñã cung c p m t công c ti m năng cho nghiên c u v ho t ñ ng c a các gen và DNA.Vi c phát hi n các d ng DNA cho th y DNA trong t bào không ñơ n ñi u. tùy tr ng thái sinh lý mà DNA d ng này ho c d ng khác. Hình 1.8 DNA d ng xo n kép Z a. Mô hình d ng B c a Watson-Crick, là d ng xo n ph i v i tr c ñ u b. Mô hình d ng Z, là d ng xo n trái v i tr c không ñ u 1.2. DNA cu n l i trong t bào H u h t trong cơ th sinh v t, DNA có chi u dài dài hơn r t nhi u l n so v i chi u dài c a t bào. 11
- Ví d : phage T2 có chi u dài t bào kho ng 0,16 µm, trong khi chiêu dài ADN c a chúng kho ng 50 µm. Hình 1.9 Các d ng th ng, vòng tròn và xiêu xo n c a DNA Do ñó DNA trong t bào ph i cu n xo n. S cu n xo n này r t tinh vi vì trong quá trình t n t i, các gen ph i ho t ñ ng, nh ư v y nó ph i là m t ch t có ho t tính th ư ng xuyên Ngư i ta th y DNA có th 3 d ng c u trúc: - D ng siêu xo n: m ch kép v n xo n l i thành hình s 8. ðây là dang t nhiên vi khu n. 12
- - D ng vòng tròn: s i DNA căng tròn có ñư c do DNA siêu xo n b c t ñ t 1 trong hai m ch kép. - D ng th ng: khi DNA b c t ñ t c hai m ch. Mô hình v b gen c a E .coli E. coli , chi u dài DNA ñư c rút ng n ñáng k , s cu n l i ñư c th c hi n nh vào các RNA n i. Khi các RNA n i b c t thì các DNA bung dài ra, thu n l i cho s sao chép DNA. N u m ch DNA b c t, DNA ñư c tháo xo n, c ăng ra thu n l i cho s t ng h p protein. Hình 1.10 Mô hình c u trúc nhi m s c th (b gen) c a E. coli (Theo Pettijohn và Hecht, 1974) 13
- Hình 1.11 S tháo xo n DNA trong t bào vi khu n 2. RNA các sinh v t nh ư: th c khu n th , virus c a ñ ng v t, virus c a th c v t thì v t li u di truy n là RNA. các sinh v t b c cao có RNA là b n sao mã c a DNA. RNA có c u t o t các ñơ n phân là các ribonucleotide. Gi ng v i nucleotide, m i ribonucleotide g m ba thành ph n: ñư ng ribose, H3PO4, baz ơnitric (T ñư c thay b ng U). Trong t bào có ba lo i RNA: 2.1. RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA) rRNA cùng v i protein c u t o nên ribosome. rRNA chi m t l cao trong t bào có th ñ n 75% c a t ng RNA. các ribosome khác nhau có các rRNA khác nhau, chúng ñư c ñ c tr ưng b i h ng s l ng S: - Eukaryote : ribosome có h s l ng khi ly tâm là 80S, g m hai ñơ n v : + ðơ n v l n ( 60S) có rRNA 28S; 5,8S; 5S + ðơ n v nh (40S) có rRNA 18S - Prokaryote và l c l p, ty th có h s l ng khi ly tâm là 70S, g m 2 ñơ n v : + ðơ n v l n (50S): có lo i rRNA 23S; 5S + ðơ n v nh (30S): có rRNA 16S 14
- RNA ribosom có c u trúc b c I (m ch th ng) và c u trúc b c hai. Trong ribosome, các rRNA t n t i d ng c u trúc b c hai. RNA ribosom có c u t o là m t s i xo n có nhi u vùng liên k t ñôi theo nguyên t c b sung A liên k t v i U, G liên k t v i X và có khi G liên k t v i U. Trong t bào rRNA chi m t l cao có th lên ñ n 75-80% t ng s RNA Hình 1.12 rRNA c u t o nên ribosom 2.2. RNA v n chuy n (Transfer RNA - tRNA) M i tRNA g n v i m t phân t amino acid, mang ñ n ribosome ñ tham gia t ng h p protein. M i tRNA ñ c hi u cho m t lo i amino acid. Có hơn 20 lo i tRNA khác nhau tươ ng ng v i hơn 20 lo i amino acid. Trong th c t , ng ư i ta th y s lư ng tRNA l n hơn r t nhi u so v i s lư ng amino acid vì m t amino acid có nhi u b ba mã hóa. ð ng th i cùng m t b ba mã hóa, v n có th có nhi u tRNA do hi n tư ng bi n ñ i c a các nucleotide trong tRNA t o nên các lo i tRNA m i và trong quá trình t ng h p tRNA, sau khi hình thành chu i polynucleotide còn ch u s tác ñ ng c a các y u t c a môi tr ư ng n i và ngo i bào làm các nucleotide b bi n ñ i, t o ra các tRNA m i. Các tRNA cùng tham gia v n chuy n m t acid amin là các izoaceptor. S l ư ng izoaceptor thay ñ i tùy acid amin. 15
- C u trúc b c I c a tRNA: tRNA v n chuy n có phân t lư ng nh : 25.000-30.000, g m 75-90 nucleotide, có h ng s l ng 4S. Trong thành ph n c u trúc c a tRNA có kho ng 10% các nucleotide hi m v i kho ng 30 lo i khác nhau. M i c u trúc c a tRNA ñ u có 2 ñ u 5' và 3' gi ng nhau: ñ u 5' luôn ch a G v i g c P t do, còn ñ u 3' luôn có 3 nucleotide là CCA 3'-OH. Nhóm 3'-OH c a A có th liên k t v i acid amin ñ t o ph c h p tRNA-aminoacyl. Chu i polynucleotide cu n l i có nh ng ño n t o m ch xo n kép, hình thành c u trúc b c hai c a tRNA. Hình 1.13 C u trúc c a tRNA Enzyme aminoacyl tRNA synthetase g n amino acid v i tRNA tươ ng ng. M i enzyme ñ c hi u cho m t lo i amino acid riêng bi t và xúc tác ph n ng g n v i tRNA c a nó nh năng lư ng ATP t o ra aminoacyl tRNA. Ph c h p aminoacyl tRNA ñ n ribosome g n v i mRNA b ng nh các b ba ñ i mã (anticodon) trên tRNA b t c p b sung v i các b ba mã hóa (codon) trên mRNA. 16