CƠ CHẾ TÁI BẢN DNA VÀ TỔNG HỢP RNA

NHÓM THUYẾT TRÌNH: * VŨ ĐÌNH ÁNH

*TRẦN TUẤN ANH *LÊ QUANG HOÀN

Xin chào cô giáo và các bạn nghe bài thuyết trình

của nhóm 1

* Tái bản là một đặc tính quan trọng nhất của vật chất di truyền, nhờ đó mà sự sống được duy trì liên tục , các loài bảo tồn được tính đặc trưng của mình và con cái thường giống bố mẹ. Vậy DNA và các bộ gen nói chung được tái nản như thế nào? * Sự tái bản AND là cơ sở cho sự tái sinh của nhiễm sắc thể, đảm bảo cho sự tái tạo trong nhân tế bào con mới hình thành qua phân bào, toàn bộ thông tin d truyền đặc trưng của tế bào ban đầu. *Trong khi khám phá ra mô hình câu trúc DNA, chính Waston và Crick đã đưa ra dự đoán chính xác rắng sự tái bản DNA phải diễn ra theo kiểu bán bảo tồn (semi conservative). * Phân rử DNA tháo xoắn tạo thành 2 sợi đơn, mỗi sợi đơn của phân tử DNA mẹ được thực hiện như sợi mẫu để tổng hợp DNA mới. Các nucleotit trong môi trường đến gắn với các nucleotit ở 2 bản sợi mẫu theo nguyên tắc bổ xung. Kết quả là hai phân tử AND con được tổng hợp, mỗi phân tử có 1 sợi từ mẹ và sợi mới được tổng hợp.

CÁC NGUYÊN TẮC VÀ ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA TÁI BẢN DNA

Cơ chế bán bảo tồn đã được Meselson và Stahl chứng minh bằng thực nghiệm vào năm 1958. Người ta nuôi E.coli trong môi trường có nguồn N15, tế bào sẽ sử dụng N15 để tổng hợp DNA cho đến khi tất cả DNA của vi khuẩn đều mang đồng vị nặng N15. Sau đó các tế bào được chuyển sang môi trường có chứa N14. Cách khoảng thời gian đều đặn tương ứng với mỗi đợt phân bào, người ta lấy các tế bào đem chiết tách DNA. Bằng phương pháp ly tâm trong gradient tỉ trọng CsCl, các loại DNA nặng, nhẹ và lai được tách ra, kết quả phân tích phù hợp với kiểu tái bản bán bảo tồn.

CƠ CHẾ PHÂN TỬ CỦA QUÁ TRÌNH TÁI BẢN DNA

* Tái bản theo kiểu bán bảo toàn và bán gián đoạn

* Các liên kết hydrogen ổn định cấu trúc xoắn và liên kết hai mạch đơn với nhau phải được phá vỡ để tách rời hai mạch.

* Phải có đoạn mồi (primer), tức là đoạn DNA/RNA ngắn, bắt cặp bổ sung với mạch khuôn để tạo đầu 3’OH tự do.

* Nguyên liệu tổng hợp DNA là các desoxynucleosid 5’-triphosphate (dNTPs): dATP, dGTP, dCTP và TTP.

* Mạch khuôn luôn được đọc theo chiều 3’-5’ trong khi mạch mới được tổng hợp theo chiều 5’-3’. Mỗi nucleotide mới được gắn vào đầu 3’OH của mạch đang kéo dài bằng liên kết cộng hoá trị. Năng lượng cho sự polymer hoá đến từ việc thủy phân các dNTPs, loại ra các pyrophosphate.

* Mỗi bước được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác dưới sự điều khiển của enzyme đặc hiệu.

Trên thực tế, sự tổng hợp cả hai mạch theo cùng hướng vì mạch khuôn chậm được uốn vòng để quay 180o tại chạc ba tái bản, trở nên cùng hướng với mạch khuôn tới.

CÁC ENZYME THAM GIA TÁI BẢN DNA

Protein nhận biết và bám vào khởi điển để từ đó hình thành nên phức hợp mở. ( E.coli : protein dna A) DNA gyrase: mở cuộn DNA siêu soắn phái trước mỗi chạc tái bản. Helicase: tháo xoắn DNA sợi kép tại mỗi chạc tạo thành sợi đơn. ( E.coli : protein dnaA hoặc protein rep) Protein SSB: bám vào các DNA sợi đơn do helicase tách ra, giữ tạm thời và không dích trở lại mà nhờ đó mỗ sợi đơn mới có thể làm khuôn cho tái bản. Primase : tổng hợp RNA mồi (E.coli : protein dna G) Các DNA polymerase xúc tác chính cho việc tổng hợp DNA mới nhờ có hoạt tính xúc tác: polymerase 3’-5’, một số còn có hoạt tính đọc sửa. DNA plymezasevuawf căt bỏ đoạn mồi đi trước nhờ hoạt tính cắt bỏ, vừa kéo dài đoạn okazaki theo sau lấp chỗ chống. DNA ligase: hàn liền khe hở giữa các DNA mới bằng cách hình thành các liên kết

3’ – 5’ phosphodiester.

NHỮNG THÀNH PHẦN THAM GIA TÁI BẢN DNA

DNA làm khuôn mẫu. Các nucleoside triphhosphate : dATP, dGTP, gTTP, dCTP. Cation hóa trị hai.Các enzim đặc hiệu.

SỰ TÁI BẢN Ở PROKARYOTE

KHỞI ĐẦU KÉO DÀI KẾT THÚC

GIAI ĐOẠN KHỞI ĐẦU

Tại phân tử ADN xoắn kép nơi bắt đầu sự tái bản các protein BSS xác định vị trí khởi đầu sự tái bản và ngăn cản 2 sợi đơn kết hợp lại với nhau.

DNA helicase gắn với protein SSB xác định vị trí bắt đầu xoắn kép. Sau đo helicase được giải phóng khỏi phức hợp tiếp tục mở xoắn tạo nên như một cái dĩa chẽ hai.Tiếp đó halicase gắn tiếp với DNA Primase để tạo phức hợp Primosome.DNA Primose tổng hợp RNA mồi để giúp cho DNA- polymerase bắt đầu tổng hợp chuỗi DNA

GIAI ĐOẠN KÉO DÀI

Tại sợi mẫu cho tổng hợp chuỗi liên tục. DNA polymerase cùng với phân tử protein có tác dụng kẹp giữ cho DNA-pholymerase trượt trên sợi đơn mẫu, trượt đến đâu thì tổng họp DNA đến đó bằng cách trùng hợp nucleotit theo chiều 5’-3’. Tại sợi đơn mẫu cho tổng hợp chuỗi gián đoạn còn gọi là sợi chậm. DNA- pholymerase ú tác việc gắn nucleotit vào RNA mồi để tổng hợp nên đoạn DNA ( okazaki)

GIAI ĐOẠN KẾT THÚC

Tại sợi tổng hợp gián đoạn : những RNA mồi bị loại bỏ bởi các enzimSự loại bỏ RNA để lại những khoảng chống.Những khoảng chống được hoàn thiện bởi các DNA Polymerase và enzim gắn DNA ligase.Tại sợi tổng hợp liên tục mã kết thúc sẽ báo hiệu kết thúc tổng hợp sợi DNA liên tục hay sợi nhanh mới.

Protein Chöùc naêng

RepHelicaseSSB protein PrimaseDNA polymerase IIIDNA polymerase ILigaseDNA topoisomerase IDNA topoisomerase II

Taùch maïchTaùch maïchOån ñònh maïch ñônToång hôïp moài (primer) RNANoái daøi maïch DNA vaø kieåm soaùt ñang toång hôïp Caét moài toång hôïp ñoan DNA ngaén ôû choã hôûHaøn kín maïchCaét hôû 1 maïch

Caét hôû 2 maïch

SỰ TÁI BẢN Ở EUKARYOTE

Sự tái bản cũng tương tự như prokaryote và được tiến hành theo: - hai hướng - Bổ xung A-T, G-C - Theo chiều 5’-3’ - Một số đơn tổng hợp theo kiểu liên tục, một số sợi đơn tổng hợp theo kiểu gián đoạn -Cần những RNA mồi Tuy nhiên có 1 số điểm khác sau: - Sự tái bản bắt đầu cùng một lúc ở nhiều điểm khởi đầu- Hệ thống các DNA polymerase ở eukaryote phức tạp hơn so với ở prokaryote, bao

gồm: + Polymerase α/primase: Có chức năng tổng hợp mồi cho mạch tới và cho cả những đoạn Okazaki của mạch chậm. Polymerase này tiếp tục kéo dài DNA nhưng nhanh chóng bị thay bởi polymerase δ trên mạch tới và polymerase ε trên mạch chậm. Polymerase α không có hoạt tính exenuclease. + Polymerase β: Có chức năng giống DNA polymerase I ở prokaryote, nghĩa là tổnghợp đi kèm với sửa sai và hoàn chỉnh mạch mới sau khi mồi RNA được loại bỏ. + Polymerase δ và polymerase ε : Có chức năng kéo dài DNA. Trong đó khả năng tổnghợp đoạn DNA dài nhất thuộc về polymerase δ với sự trợ giúp của PCNA. Cả hai

enzyme này đều có khả năng đọc và sửa sai. + Polymerase : Được tìm thấy trong ti thể, chức năng chưa rõ.

- Ngoài các polymerase kể trên, hệ thống tái bản ở eukaryote còn có sự tham gia củanhiều protein chuyên biệt như PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen - kháng nguyêntrong tế bào đang phân chia) có chức năng hoạt hóa các polymerase δ và ε, các nhân tốtái bản A và C (Replication Factor, RF -A, RF - C) cần cho hoạt động của các polymeraseα và δ...

CƠ CHẾ TỔNG HỢP RNA – PHIÊN MÃ

Phiên mã là qua trình tổng hợp RNA khác nhau từ thông tin di truyền chứa

đựng trong DNA.

- Đặc điểm chung của phiên mã ở Eukaryot và prokaryote:

+ Diễn ra dưới tác dụng của enzim RNA polymerase

+Vùng DNA chứa gen được mở xoắn cục bộ và chỉ có 1 sợi có nghĩa dùng làm

mạch khuôn

+ Phản ứng tổng hợp diễn ra theo nguyên tắc bổ xung, kéo dài theo chiều 5’-3’ , ngược với chiều của sợi khuôn.

+nguyên liệu: ATP, UTP, GTP, CTP.

+ Sản phẩm của phiên mã là các RAN sợi đơn

QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ

MỞ ĐẦU KÉO DÀI KẾT THÚC

*) Giai đoạn khởi đầu:

+ sigma nhận diện đoạn nucleotit đặc hiệu để khởi đầu sự phiên mã

+ Trong 2 sợi DNA chỉ có 1 sợi làm khuôn mẫu tham gia tổng hợp RNA theo nguyên tắc bổ xung. Khi trình tự dạt tới 10nucleotit thì cấu trúc RNA polymerase thay đổi, chuỗi sigma phón thích để rồi lại gắn vào mọt lõi enzim khacse khác.

*) Giai đoạn kéo dài:

+ Khi tạo thành phân tử DNA-RNA ở giai đoạn đầu, lõi enzime di chuyển theo chiều dọc của phân tử DNA, tách 2 sợi kép, các ribonucleiotit tiếp tục gắn vào sau đoạn RNA đã được mở đầu theo chiều 5’-3’.

+ Đoạn RNA mới được tổng hợp tách khỏi DNA khuôn và sợi DNA đơn lại ghép lại với nhau

*) Giai đoạn kết thúc:

+Trong một số trường hợp sụ kết thúc của phiên mã với sự có mặt của Rho và nó gắn vào RNA polymerase giúp enzime nhận biết kết thúc.

+ Trong 1 số trường hợp khác, kết thúc ko có sự tham gia của Rho, chính phân tử DNA chứa tín hiệu kết thúc.

Một phân tử RNA cấu trúc bậc một được tạo thành, phân tử DNA sợi kép, lõi enzyme và yếu tố Rho được giải phóng để thục hiện chu kì mới.

QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ

CẢM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ LẮNG NGHE

Hẹn gặp lại buổi thuyết

trình lần sau