Chương III: Từ DNA, đến MRNA và Protein môn Sinh học tế bào | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 CHƯƠNG III
TỪ DNA, ĐẾN mRNA VÀ PROTEIN 1
THÔNG TIN VỀ GIẢNG VIÊN PGS.TS. Đỗ Thị Phúc
Giảng viên của Bộ môn Di truyền học Điện thoại: 0946239592 Email: dothiphuc@hus.edu.vn dothiphuc13380@gmail.com 2 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 NỘI DUNG
3.1. Cấu trúc của DNA- nguyên liệu di truyền
3.2. Phiên mã các gen mã hóa protein và sự hình thành mRNA có chức năng 3.3. Quá trình dịch mã 3
3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA- NGUYÊN LIỆU DI TRUYỀN
Thí nghiệm chứng minh DNA là vật chất mang thông tin di truyền
Vi khuẩn Streptococcus pneumoniae gây viêm phổi
Thí nghiệm của Frederick Griffith, 1928 4 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023
3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA- NGUYÊN LIỆU DI TRUYỀN
Thí nghiệm chứng minh DNA là vật chất mang thông tin di truyền
Thí nghiệm củaAvery, MacLeod, McCarty, 1944 5
3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA- NGUYÊN LIỆU DI TRUYỀN
Thí nghiệm chứng minh DNA là vật chất mang thông tin di truyền
Thí nghiệm củaAlfred Hershey và Martha Chase, 1952 6 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA
DNA là một đa phân tử:
• Đơn phân là nucleotide
• Các nucleotide gắn với nhau bằng
liên kết phosphodiester 7 3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA
▪ Có cấu trúc xoắn kép
▪ Hai mạch đối song song
▪ Hai mạch liên kết với nhau bằng
liên kết hydro A-T, G-C
▪ Dạng phổ biến: dạng B là cấu
trúc xoắn kép phải, đường kính 2
nm, mỗi chu kì dài 3,4 nm và gồm 10 bp. 8 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 9
3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA
▪ Các liên kết giúp cấu trúc phân tử DNA ổn định
nhưng linh động dọc theo trục phân tử, cho phép
DNA có thể uốn cong trong tương tác với các protein liên kết DNA. lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 10
3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA
▪ Ngoài cấu trúc phổ biến là dạng B,
DNA có thể có dạng cấu trúc khác, ví
dụ dạng Z là cấu trúc xoắn trái và
khung phân tử dạng zigzag.
▪ Có một vài số liệu cho thấy dạng Z
có thể tồn tại ở vùng nào đó của
nhiễm sắc thể nhưng không rõ chức năng của dạng Z 11
3.1. CẤU TRÚC CỦA DNA
▪ Sinh vật nhân sơ: DNA mạch kép dạng vòng
▪ Sinh vật nhân thực: DNA mạch kép dạng thẳng lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 12
3.2. PHIÊN MÃ TẠO RA CÁC RNA TỪ DNA
Gene là một đơn vị phiên mã 13
Cấu trúcchungcủamột gen 14 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023
Tùy từng gen, sợi này hoặc sợi kia của phân tử
ADN có thể làm khuôn trong phiên mã 15
3.2. PHIÊN MÃ TẠO RA CÁC RNA TỪ DNA 16 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023
3.2. PHIÊN MÃ TẠO RA CÁC RNA TỪ DNA 17 18 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 CẤU TRÚC CỦA RNA 19 CÁC LOẠI RNA 20 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ 21 RNA POLYMERASE
• Là enzym trực tiếp xúc tác phản ứng trùng hợp RNA.
• Có khả năng tự tách hai mạch đơn của DNA sợi kép, trượt dọc trên một mạch và
xúc tác phản ứng trùng hợp RNA.
• RNA pol dịch chuyển trên mạch DNA trong phiên mã theo một chiều nhất định,
sự tổng hợp chỉ diễn ra theo chiều 5’→3’
• Tuy nhiên, khác với DNA pol, RNA pol có khả năng tự khởi đầu phản ứng trùng
hợp mà không cần đoạn mồi.
Ở prokaryote, toàn hệ gen được phiên mã bởi một loại RNA pol duy nhất;
trong khi đó, ở eukaryote có ba loại (RNA pol I, II và III). 22
Ở EUKARYOTE, BA LOẠI ARN POLYMERASE PHIÊN MÃ CÁC NHÓM GEN KHÁC NHAU lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 23
So sánh cấu trúc của ARN
polymerase của vi
khuẩn và nấm men 24 lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023
3.2 . PHIÊN MÃ Ở SINH VẬT NHÂN SƠ
Mở đầu phiên mã 25 Kéo dài phiên mã
Khi một đoạn ngắn ARN (~10 nucleotide) đã
hình thành, yếu tố rời khỏi enzym lõi, làm
thay đổi cấu hình của RNA pol.
RNA polymerase có chức năng:
-giãn xoắn mạch DNA ở phía trước, -tổng hợp chuỗi RNA,
-tách chuỗi RNA khỏi mạch khuôn DNA
-đóng xoắn trở lại mạch DNA ở phía sau. lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 27 28 Kết thúc phiên mã
Có 2 cơ chế cơ bản là :
a. Không phụ thuộc vào yếu tố Rho
b. Phụ thuộc vào yếu tố Rho lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 29
3.2. PHIÊN MÃ Ở SINH VẬT NHÂN SƠ 30
3.2. PHIÊN MÃ Ở SINH VẬT NHÂN SƠ lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 31
Khởi đầu phiên mã ở sinh vật nhân thực
Nhân tố phiên mã cơ sở (basal factor) trợ giúp ARN polymerase bám vào promoter
Phiên mã ở mức độ cơ sở (thấp)
TBP(TATA box-binding protein), TAF (TBP-associated factor) 32
3.2. PHIÊN MÃ Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Khởi đầu phiên mã ở sinh vật nhân thực lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 33
3.2. PHIÊN MÃ Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Kéo dài phiên mã ở sinh vật nhân thực 34 Kết thúc phiên mã ở sinh vật nhân thực
Ở sinh vật nhân thực, khi đoạn
tín hiệu gắn đuôi polyA (trình tự
AAUAAA tương ứng trên tiền
mRNA) được tạo ra, một
enzyme sẽ cắt phân tử tiền lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023
mARN tại vị trí cách 10–35 nucleotide sau trình tự AAUAAA, giải phóng tiền mARN. 35
Kết thúc phiên mã ở sinh vật nhân thực 36
Ở eukaryote, ARN trải qua quá trình xử lý sau phiên mã • Gắn mũ ở đầu 5’
• Gắn đuôi poly-A ở đầu 3’
• Quá trình cắt nối - splicing lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 37
Gắn mũ ở đầu 5’
Capping enzyme gắn thêm một G vào vị trí nucleotide đầu tiên
Methyl transferase methyl hóa nucleotide G này và 1 hoặc 2 nucleotide tiếp theo Transcribed bases
Khi sợi ARN được tổng hợp dài khoảng 20 – 25
thì mũ được gắn vào đầu 5 ′
- Gắn mũ giúp bảo vệ mRNA ở tế bào chất , khởi đầu dịch mã . 38 Gắn đuôi poly A lOMoAR cPSD| 59671932 27/03/2023 39
ARN splicing loại bỏ các intron 40
Sự cắt nối được xúc tác bởi phức hợp cắt nốispliceosome 41