7/28/2015
ADN nucleic • Acid deoxyribo eoxyribon • Là phân tử mang thông tin di truyền của các loài
SỰ SAO CHÉP ADN
• Sự khác nhau về thành phần và trật tự các
nucleotide tạo nên thông tin di truyền
sự đa
dạng của loài
ADN
ADN
Có 4 loại nucleotide: A, T, G, C (X)
• 1953 • Watson-Crick • Là chuỗi xoắn kép, đối xứng
qua trục
3.4 nm
ADN
SỰ SAO CHÉP ADN
- Mạch khuôn: 3’ 5’
• Là sự khởi đầu cần thiết cho sự sinh sản.
- Mạch bổ sung: 5 ’ 3’ 5’
3’
• Thông tin loài được di truyền từ thế hệ trước 3’
5’
3’
3’
5’
sang thế hệ sau bảo toàn thông tin.
5’
1
7/28/2015
SỰ SAO CHÉP ADN
SAO CHÉP ADN
• Cơ chế
• Cơ chế
Sử dụng mạch có sẵn (mạch mẹ) làm khuôn để tổng hợp thêm mạch con bổ sung phân tử ADN mới mang thông tin giống mẹ bảo toàn thông tin.
1.
Bảo tồn: tạo 1 phân tử
ADN mới hoàn toàn trên khuôn mẫu của ADN mẹ.
bảo tồn: ADN con
2. B án
gồm 1 chuỗi mẹ + 1 chuỗi mới chủ yếu.
SỰ SAO CHÉP ADN • Thí nghiệm Staht và Meselson
SỰ SAO CHÉP ADN • Cơ chế 5’ ACGGACTGTACC3’ 3’ TGCCTGACATGG5’
5’ ACGGACTGTACC3’ 3’ TGCCTGACATGG5’
5’ ACGGACTGTACC3’ 3’ TGCCTGACATGG5’
5’ ACGGACTGTACC3’ 3’ TGCCTGACATGG5’
Bảo tồn
5’ ACGGACTGTACC3’ 3’ TGCCTGACATGG5’ Bán bảo tồn
Mẹ: N15
Thế hệ 1: N14
Thế hệ 2: N14
SỰ SAO CHÉP ADN • Yếu tố cần thiết
1. ADN khuôn (mẹ) 2. 4 loại dNTP
SỰ SAO CHÉP ADN • dNTP - Desoxyribonucleotid triphosphat - Đơn phân nucleotide tự do
3. Enzym: ADN polymerase, helicase, primase, ligase, topoisomerase… 4. Mg2+
Phản ứng polymer kéo dài chuỗi ADN d(NMP)n + dNTP
d(NMP)n+1 + pyrophosphat
2
7/28/2015
ADN polymerase
ADN
- Cần Mg2+ xúc tác - Cần nhóm 3’-OH tự do để bắt đầu sao chép
5’
3’
5’
5’
3’
3’ 3’ 3’
5’
3’
5’
5’
ADN polymerase
ADN polymerase
- Tế b ào nh ân n gu yên thủy
gồm 10 loại protein 10 loại protein chia làm 4 loại • ADN polymerase III gồm phức hợp hợp..
+ 5 loại: I, II, III, IV và V. + Có hoạt tính polymer hóa, exonuclease, sửa sai.
• Lõi xúc tác gồm tiểu đơn vị α (ADN polymerase), ε (sửa sai), θ
(kích thích exonuclease) • Tiểu đơn vị nhị trùng: liên kết 2 lõi xúc tác I
II
III
Sửa sai
Tái khởi động chạc ba sao chép
Chính trong sao chép
IV
V
Sao chép bỏ qua tổn thương
• Phức kẹp: cấu tạo bởi 2 đơn vị β, giữ lõi gắn với ADN • Phức γ (phức tải kẹp) kẹp lên sợi ADN
ADN helicase
ADN polymerase
- Giúp ADN tháo xoắn và tách rời 2 chuỗi đơn
- Tế b ào n h ân thật
chuẩn bị sao chép KL: helicase phá vỡ liên kết
+ 5 loại: α, β, γ, δ và ε
nào? α
β
γ
δ
ε
Sao chép ADN nhân (sợi muộn)
Sửa sai
Sao chép ADN ty thể
Sao chép ADN nhân (sợi sớm)
- Sao ch chép ADN nhân - Sửa sai
3
7/28/2015
Enzym topoisomerase - Ngăn ADN xoắn quá mức
SỰ SAO CHÉP ADN • Enzym primase
Tổng hợp đoạn mồi ARN • Enzym ligase Nối các đoạn ADN Sao chép chuỗi chậm
Protein tham gia sao chép - SSB-protein giữ các sợi đơn ADN không bị
chập lại. - Protein B nhận biết điểm Ori (điểm bắt đầu sự
SAO CHÉP ADN Ở E.Coli • Đặc điểm ADN - Dạng vòng, xoắn kép, có các nút sao chép
(chạc ba sao chép, bong bóng sao chép). - Nằm trần trong tế bào chất
sao chép).
SAO CHÉP CHÉP ADN Ở E.Coli • Quá trình sao chép 1. Tạo “chạc ba sao chép”
1. Tạo “chạc ba sao chép” cặp nucleotide - Bắt đầu tại điểm Ori Ori có có 254 cặp nucleotide (giàu A, T) - Enzym helicase giúp tháo xoắn xoắn ADN. ADN.
2. Tổng hợp mồi 3. Tổng hợp sợi sớm 4. Tổng hợp sợi muộn 5. Kết thúc
4
7/28/2015
1. Tạo “chạc ba sao chép” - SSB-protein giữ giữ cho cho sợi đơn đơn ADN ADN không bị chập lại
2. Tổng hợp mồi - Mồi gắn vào 3’-OH - Enzym ARN primase (tạo phức với protein để
hoạt hóa), N-protein nhận diện vị trí để primase hoạt động - Mồi = ARN ngắn (5 – 10 nu)
3. Tổng hợp sợi sớm - ADN polymerase III tổng hợp sợi sớm trên sợi
khuôn 3’5’ : liên tục
4. Tổng hợp sợi muộn - Sợi muộn được sao chép trên khuôn ADN 5 ’3’ bằng
các đoạn Okazaki (1000 – 2000 nu) từ các vị trí của mồi : không liên tục.
4. Tổng hợp sợi muộn - ADN polymerase I loại bỏ mồi ARN, lấp chỗ trống bằng
các dNTP phù hợp.
SSB protein
- Ligase nối các đoạn Okazaki lại bằng cách xúc tác tạo
liên kết phosphodieste.
Mồi
Sợi muộn
Sợi sớm
5
7/28/2015
SAO CHÉP ADN Ở E.Coli
5. Kết thúc sao chép
• Quá trình sao chép
- Khi sự sao chép đến giáp vòng hoặc đến đầu
mút ADN. - Topoisomerase tạo điểm cắt tách các ADN con.
Topoisomerase II
ADN con
Vòng lồng ghép (Catena)
SAO CHÉP CHÉP ADN Ở E.Coli
SAO CHÉP ADN Ở E.Coli
• Cấu trúc theta
• Cấu trúc theta
- Sự tổng hợp ADN vòng theo 2 chiều cùng 1 lúc.
- Tốc độ di chuyển chạc ba sao chép bằng tốc độ
tháo xoắn. - Cứ 10 base được sao chép thì vặn xoắn 1 vòng. - Topoisomerase I ngăn ADN xoắn quá mức.
SAO CHÉP ADN Ở TẾ BÀO NHÂN N HÂN THẬT
SAO CHÉP ADN Ở TẾ BÀO NHÂN N HÂN THẬT
Khác biệt so với tế bào nhân nguyên thủy 1. NST nhiều hơn và dài hơn
t ốc
độ di chuyển
ADN polymerase chậm hơn 2. Nhiều enzym và điểm replicon (tương tự Ori)
tốc độ sao chép nhanh hơn
3. Đoạn Okazaki ngắn hơn (40 – 300 nucleotide) Tế bào nhân nguyên thủy
Tế bào nhân thật
6
7/28/2015
SAO CHÉP ADN TY LẠP THỂ - ADN vòng, kép - Cấu trúc chữ D do sự tổng hợp theo 2
chiều không diễn ra cùng lúc - Topoisomerase II tách 2 vòng ADN sau sao
chép
SAO CHÉP ADN Ở VIRUS VÀ PHAGE • Không có cấu trúc tế bào • Vật liệu di truyền • ADN/ARN • Đơn/kép • Vòng/thẳng
SAO CHÉP ADN Ở VIRUS VÀ PHAGE • ADN vòng
1. Kiểu theta cho sản phẩm là ADN vòng
SAO CHÉP ADN Ở VIRUS VÀ PHAGE • ADN vòng
2. Kiểu lăn vòng cho sản phẩm là ADN thẳng 5’ 3’
ADN mẹ
5’
ADN con
SAO CHÉP ADN Ở VIRUS VÀ PHAGE
3’
5’
3’ 5’
Đóng vòng
SAO CHÉP ADN Ở VIRUS VÀ PHAGE
• ADN thẳng - ADN polymerase cần mồi, chỉ tổng hợp 5’ 3 ’ và
loại mồi sau khi sao chép không
thể sao chép chính xác.
7
7/28/2015
GIẢI PHÁP T7
SAO CHÉP ADN Ở VIRUS VÀ PHAGE • ADN thẳng
- Bộ gen có 2 đầu giống nhau phần thừa
- Khắc phục 1. Giải pháp T7: Thành lập phức nối 2. Giải pháp λ: Vòng hóa gen, sao chép lăn
vòng và cắt thành bộ gen thẳng
- Sản phẩm sau sao chép
GIẢI PHÁP T7
GIẢI PHÁP T7 Tiếp tục sao chép bằng ADN polymerase
Nối
Cắt
QUÁ TRÌNH SỬA SAI
GIẢI PHÁP - Bộ gen có 2 đoạn sợi đơn ở 2 đầu có thể bổ sung với
• Đột biến
nhau trình tự cos.
- Là sự thay đổi trình tự nucleotid trên ADN - Tác nhân: hóa học, vật lý (UV, tia phóng
xạ)… - Sao Sao chép chép the theta ta - Sao chép lăn vòng
- Tần số in vitro 10-5, in vivo 10 -9
8
7/28/2015
QUÁ TRÌNH SỬA SAI
QUÁ TRÌNH SỬA SAI
• Khi sao chép
• Đột biến
Nếu gặp base sai, ADN polymerase lùi lại và cắt bỏ theo hướng 3’ 5’ (hoạt tính exonuclease) +
Tế bào
nhân
nguyên
thủy:
ADN
polymerase I và III + Tế bào nhân thật: ADN polymerase β và ɛ + Ty thể: ADN polymerase γ không có hoạt tính exonuclease
QUÁ TRÌNH SỬA SAI
QUÁ TRÌNH SỬA SAI
• Khi không sao chép
- Tế bào có khoảng 50 enzym chuyên biệt làm nhiệm vụ phát hiện và sửa sai hỏng trên ADN do đột biến
CHU KÌ TẾ BÀO • Gồm 4 pha 1. Pha G1 = thời kì trước khi ADN bắt đầu tổng
hợp. 2. Pha S = sao chép c hép ADN.
HẾT
3. Pha G2 = bắt đầu phân bào. 4. Pha M = phân bào.
9
