Phân hiệu Đại Học Nông Lâm TP.HCM tại Ninh Thuận
Cơ chế sao chép DNA và tổng hợp Protein
Giảng viên hướng dẫn : Mr. Nguyễn Phương
-Thành viên nhóm: -Hồ Đình Cảnh -Lê Phan Thanh Hoài -Hồ Chí Cường -Nguyễn Quang Huy
Nội dung • I: Bản chất DNA trong tế bào • II: Cơ chế sao chép DNA • III: Cơ chế tổng hợp Protein • IV: Kết luận
I. Bản chất DNA
• Thành phần hóa học của DNA gồm :
gốc phosphoric acid, đường 5- deoxyribose và base nito
• Sự khác nhau của các nucleotide là
do cấu tạo của nhóm base nito
Cấu trúc của deoxyribo-nucleotide
Liên kết ester
5’ Base nitơ (Adenine)
Liên kết glycosidic
4’ 1’
3’ 2’ Nhóm phosphate
H
Đường deoxyribose
Cấu tạo của các base nito Purines
Adenine
Guanine
Pyrimidines
Cytosine
Uracil
Thymine
ỏ h n h n ả R
,
s r e t e m o m a n 4 3 =
n ớ
l
h n ả R
) s r i a p e s a b ( e s a b p ặ c 0 1 = ỳ k u h c 1 0
Cấu trúc của DNA -Gồm hai chuỗi polynucleotide xoắn kép với nhau. -Tính đặc trưng DNA của mỗi loài biểu hiện ở trình tự sắp xếp các nucleotide dọc theo chiều dài và số lượng của chúng.
II.Sao chép DNA
• Khi 2 mạch của phân tử DNA ban đầu
được tách ra, thì mỗi mạch có có thể làm khuôn để tổng hợp mạch mới.
• Mạch mới được hình thành từ chuỗi
nucleotide theo nguyên tắc bổ sung : A-T, G-C
• Mỗi phân tử con đều mang một mạch cũ và một mạch mới tuân theo nguyên tắc bán bảo toàn.
TÓM TẮT QUÁ TRÌNH SAO MÃ
Protein được gắng vào mạch đơn để cố định, không làm tổn thương DNA mẹ
Trên mạch thuận sợi DNA mới được tổng hợp liên tục theo chiều 5’ 3’ với xúc tác của DNA polymerase
Enzymes helicase tháo xoán kép của DNA mẹ
Mồi RNA
Đoạn Okazaki được hình thành
Trên mạch nghịch, đoạn DNA được tổng hợp không liên tục. Primase tổng hợp các đoạn mồi RNA ngắn, sau đó với xúc tác của DNA polymerase hình thành đoạn Okazaki
DNA mẹ
Sau khi mồi RNA bị thay thế bởi DNA (một loại DNA polymerase khác), DNA ligase nối các đoạn Okazaki thành mạch liên tục
Hướng sao mã chung
II.Cơ chế sao chép DNA • Khởi sự: - Một protein B đặc hiệu nhận biết điểm khởi
sự sao chép.
- Enzyme gyrase (topoisomerase) cắt DNA làm
tháo xoắn
- Enzyme helicase tham gia tách mạch tạo chẻ
3 sao chép
- Các protein làm căng mạch gắn vào các mặt đơn làm chúng tách nhau thẳng ra và không cho chập lại.
Cơ chế sao chép DNA
• Nối dài: • Polymer hóa mạch trước: hướng từ ngoài vào chẻ 3. - Enzyme DNA polymerase III là một phức hợp nhiều enzyme.
Enzyme này gắn vào mạch khuôn và lắp các nucleotide bổ sung vào các vị trí tương ứng( hướng 5’3’)
• Polymer hóa mạch sau: hướng từ chẻ 3 sao chép ra ngoài - Enzyme primase gắn mồi (prime) RNA khoảng 10 nucleotide có
trình tự bổ sung với mạch khuôn
- DNA polymerase III nối theo mồi RNA tổng hợp các đoạn ngắn 1000-2000 nucleotide, các đoạn này được gọi là các đoạn okazaki.
- DNA polymerase I nối dài đoạn okazaki sau đó cắt bỏ mồi RNA,
lắp các nucleotide của DNA vào chô trống,thực hiện polymerase hóa hướng 5’3’
Hai đầu hở của đoạn DNA gắn 10 nucleotide được nối liền nhờ
enzyme ligase.
Khuôn mẫu mạch thuận
3’
5’
3’
Đoạn Okazaki
5’
DNA mẹ
Mạch thuận Mạch nghịch 3’
5’
Khuôn mẫu mạch nghịch
Điều kiện để thực hiện quá trình sao mã DNA
- Khuôn mẫu DNA - Các enzymes (Helicase, DNA polymerase III, RNA primase, DNA ligase) - Các deoxynucleotide tự do - Mồi RNA - Năng lượng sinh học ATP
III. Qúa trình sinh tổng hợp Protein
• Gồm hai quá trình: - Phiên mã được diễn ra ở trong nhân
tế bào
- Sau khi phiên mã, mRNA được
chuyển ra khỏi nhân, sau đó được tiến hành dịch mã.
Phiên mã • Qúa trình sao chép thông tin di
truyền từ DNA sang mRNA được gọi là phiên mã.
• Quá trình phiên mã được thực
hiện ở trong nhân tế bào
Nguyên tắc phiên mã • Chỉ một trong hai mạch của phân tử DNA được dùng làm khuôn để tổng hợp mRNA
• RNA-polymerase bám vào DNA làm tách mạch và di chuyển theo hướng 3’ => 5’ trên DNA để cho mRNA được tổng hợp theo hướng ngược lại.
• Bổ sung, đối song
Cơ chế phiên mã ở Prokaryotea
• Quá trình tổng hợp mRNA được tiến hành khi RNA polymerase bám vào đoạn khởi động (promoter)
• Sự tổ hợp bắt đầu từ điểm xuất phát,
thường là CAT nằm cách khoảng 7 base phía sau chỗ bám
• Quá trình tổng hợp kết thúc khi đọc qua
dấu kết thúc
• mRNA tách rời khỏi DNA
Cơ chế phiên mã ở Eukaryotea
• Cắt chóp: - Ở đầu 5’ của mRNA có gắn thêm một chóp là 7-
methylguanosine khi mạch mRNA đang được tạo dài ở độ 20- 30 nucleotide
- Bản phiên mã đầu tiên là tiền mRNA chứa đủ trình tự
nucleotide của gen, cả các đoạn intron.
• Thêm đuôi poly A:
Một đoạn ngắn của mRNA bị cắt và các adenine được nối vào thành đuôi polyadenine.
• Splicing: - Cắt các intron và nối các exon lại với nhau - mRNA trưởng thành không còn các intron đi qua lỗ màng
nhân vào tế bào chất tham gia dịch mã
Phiên mã
Gắn nắp
và nối các đoạn exon
Cắt bỏ các đoạn intron
Gắn poly (A)
ở ribosome
Di chuyển ra tế bào chất để dịch mã
Tóm tắt quá trình phiên mã
Điều kiện để thực hiện quá trình phiên mã DNA
- Khuôn mẫu DNA
- Các enzymes (Helicase, RNA polymerase)
- Các Nucleotide tự do
- Năng lượng sinh học ATP
Dịch mã • Trình tự các base trên mRNA được sử dụng để xác định trình tự các amino acid tạo thành trên mạch polypeptide.
• Quá trình dịch mã được thực hiện
trên một cấu trúc là Ribosome với sự tham gia của cả 3 loại RNA: mRNA, rRNA và tRNA.
• Hướng dịch mã trên mRNA là 5’=>3’
1. Phiên mã
2. Dịch mã
Tổng hợp Protein
Cơ chế dịch mã ở Ribosome
• Khởi sự: gắn acid amin đầu tiên. - Nhân tố khởi sự IF(initiation factors – các
protein)
- tRNA đặc biệt cho sự khởi sự gắn vào các đơn
vị nhỏ của ribosome.
- Bộ mã khởi sự AUG, mã hóa methionine(tại tất
cả các sinh vật)
- Anticodon của tRNA khởi sự bắt cặp với codon
xuất phát AUG trên mRNA ở điểm P trên ribosome
- Đơn vị lớn của ribosome gắn vào
Cơ chế dịch mã
• Nối dài: - Các nhân tố nối dài EF(elongation factor) - Các emzyme petidyl trasferase: nối các amino acid
kề nhau
- Ribosome di chuyển từ đầu 5’---3’: tRNA còn lại
chiếm điểm P, codon kế tiếp chiếm điểm A
- Các codon kết thúc không có anticodon.
• Kết thúc: - Các nhân tố phóng thích RF( release factor) làm kết thúc quá trình dịch mã khi trải qua các codon kết thúc: UAA,UAG,UGA. Mạch polypeptide được giải phóng.
Điều kiện để thực hiện quá trình dịch mã DNA - Các loại RNA (rRNA, tRNA và mRNA)
- Các enzymes
- Các amino acid tự do đã được hoạt hóa
- Năng lượng sinh học
Nguyên tắc thực hiện quá trình dịch mã DNA - Bổ sung
- Theo trình tự bộ ba mã hóa trên mRNA
