SAO CHÉP ADN
GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến
Đại cương
ADN hay ARN (virus) l{ nơi cất giữ thông tin di
truyền
Tế b{o ph}n chia, ADN phải được sao chép để
đảm bảo thông tin di truyền được chuyển cho tế
Sự thay đổi trình tự ADN = đột biến: l{m hư hại
bào con
hay chết tế b{o hoặc di truyền cho thế hệ sau
ADN
Mô hình Watson-Crick (1953), 1 đv cấu trúc ADN: Hai chuỗi polynucleotid xoắn quanh 1 trục theo
hướng ngược nhau, liên kết hydro
C|c base nitơ: adenin (A), guanin (G), cytosin
Đường
(C), thymin (T)
deoxyribose (5C) Gốc phosphat
Cơ chế sao chép
Đề xuất: Cơ chế bảo tồn: ph}n tử ADN con tạo th{nh
gồm 2 chuỗi ho{n to{n mới
Cơ chế b|n bảo tồn: ph}n tử ADN con tạo th{nh
gồm 1 chuỗi mẹ kết hợp với 1 chuỗi mới được tổng hợp được kiểm chứng bằng thí nghiệm
Meselson và Stahl (1958)
Thí nghiệm Meselson & Stahl
Sự sao chép b|n bảo tồn
Phản ứng sao chép
d(NMP)n + dNTP d(NMP)n+1 + PPi
Mạch ADN được kéo dài nhờ sự thành lập liên kết phosphodiester giữa mạch cũ và nucleotid mạch mới
Cơ chế sao chép
Liên kết hydro mạch kép (khuôn) bị cắt đứt
t|ch rời 2 sợi đơn
Phải có đoạn mồi bắt cặp mạch khuôn khởi đầu
sao chép
C|c nucleotid tự do (dATP, dGTP, dCTP, dTTP)
đến bắt cặp bổ sung với c|c nucleotid mạch khuôn theo hướng 5’3’
Các yếu tố tham gia
Sợi ADN khuôn 4 loại desoxyribonucleotid triphosphat (dNTP) ADN polymerase Primase Mg++ Topoisomerase I, II ADN ligase Protein SSB Helicase
ADN polymerase
Có 2 chức năng: Hoạt tính polymerase: kéo d{i mạch ADN đang tổng hợp theo hướng 5’3’ bằng c|ch xúc t|c
th{nh lập nối phosphodiester Hoạt tính exonuclease: sửa chữa
ADN polymerase
3’5’ exonuclease: sửa chữa 5’3’ exonuclease: loại mồi
Tế b{o nh}n nguyên thủy có 3 loại I, II, III ADN polymerase III: hoạt tính polymerase ADN polymerase I: hoạt tính exonuclease
Tế b{o nh}n thật có 5 loại α, β, γ, δ, ε ADN polymerase α,γ,δ,ε: hoạt tính polymerase ADN polymerase β: sửa chữa
Các bước sao chép
1. Tạo chạc ba sao chép
2. Sao chép liên tục ở sợi sớm
3. Sao chép không liên tục ở sợi muộn
4. Kết thúc sao chép
Sao chép ở E. coli
Tạo chạc ba sao chép Chạc ba sao chép = bong bóng, chỗ phình khởi
đầu sao chép
Tại điểm Ori: vị trí gi{u A-T (254 cặp base) Protein SSB: giữ sợi đơn không chập lại Helicase: t|ch mạch
Sao chép ở E. coli
Sao chép ở sợi sớm Sợi sớm: sợi con bổ sung với mạch khuôn (ADN
khuôn 3’ 5’)
Sao chép liên tục theo hướng 5’3’ ADN polymerase III: gắn v{o mạch khuôn
(3’5’), lắp nucleotid bổ sung v{ kéo d{i mạch
Sao chép ở E. coli
Sao chép ở sợi muộn Sợi muộn: sợi con bổ sung với mạch khuôn ADN
5’3’
Sao chép theo hướng 5’3’: sao chép ko liên tục
ARN primase gắn v{o điểm khởi đầu của sợi gốc
tạo c|c đoạn Okazaki 1000-2000 nu
3’5’ để tổng hợp mồi
Sao chép ở E. coli
Sao chép ở sợi muộn ADN polymerase III gắn v{o v{ kéo d{i mồi theo hướng 5’3’ bằng c|ch gắn c|c nucleotid mới
theo nguyên tắc bổ sung tạo c|c đoạn Okazaki
ADN polymerase I cắt bỏ mồi, lấp đầy c|c
(1000-2000 nu)
nucleotid ADN v{o chỗ trống Ligase nối c|c đoạn Okazaki lại
Sao chép ở E. coli
Sao chép ở E. coli
Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta Sự sao chép ADN theo 2 chiều cùng một lúc tạo
cấu trúc siêu xoắn phía trước chạc ba
Kết thúc sao chép: 2 sợi ADN con lồng nhau
Sao chép ở E. coli
Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta
Sao chép ở E. coli
Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta Khắc phục siêu xoắn Topoisomerase I
Sao chép ở E. coli
Cơ chế hoạt động của Topoisomerase I
Sao chép ở E. coli
Cơ chế hoạt động của Topoisomerase I
Sao chép ở E. coli
Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta Khắc phục siêu xoắn Topoisomerase II
Sao chép ở E. coli
Kết thúc sao chép – Cấu trúc
theta
Khắc phục vòng lồng nhau
Topoisomerase II
Sao chép ở TB nhân thật
Cơ chế tương tự Tb nh}n nguyên thủy Tốc độ di chuyển của ADN polymerase chậm:
ADN đóng cuộn trong NST v{ d{i hơn
Tốc độ sao chép nhanh: lượng lớn enzym v{
Okazaki 40 – 300 base
replicon (đơn vị sao chép)
Sao chép ở TB nhân thật
Nhiều replicon/ sao chép ruồi giấm
Sao chép ở TB nhân thật
Nhiều replicon/ sao chép ruồi giấm
ADN sợi đôi dài 30kb có 7 vòng tái bản
Sao chép ở virus và phage
1. ADN dạng thẳng
a. Phage T7: th{nh lập phức nối
b. Phage λ: vòng hóa bộ gen nhờ trình tự cos
2. ADN dạng vòng
a. Kiểu theta cho ADN mới ở dạng vòng
b. Kiểu lăn vòng cho ADN mới ở dạng thẳng
Sao chép ADN dạng thẳng
Vấn đề: bộ gen virus bị ngắn sau mỗi lần sao chép do
5’
3’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
hủy mồi
5’
3’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
Sao chép ADN dạng thẳng
Phage λ: vòng hóa bộ gen nhờ trình tự cos
Sao chép ADN vòng
Kiểu theta
Sao chép ADN vòng
Kiểu lăn vòng
Quá trình sửa sai
Exonuclease 5’ 3’ Exonuclease 3’ 5’
Sửa sai trong sao chép TB nh}n nguyên thủy: ADN polymerase I v{ III
TB nh}n thật: exonuclease ở polymerase δ v{ ε
