CHƯƠNG VIII: SINH TỔNG HỢP PROTEIN

Chia sẻ: Trần Thanh Phương Dung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

171
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những sai hỏng trao đổi chất bẩm sinh ở người A. Garrod, 1923 xuất bản Inborn errors of metabolism, đầu tiên phát hiện bệnh Alkaptouria (nước tiểu đen) liên quan đến gene lặn. Gene có liên quan đến phản ứng sinh hóa. Phát hiện tiếp theo: Bệnh Alkaptouria do thiếu enzyme oxidase của Homogentisic acid. Cho đến nay hàng nghìn bệnh di truyền trao đổi chất bẩm sinh được phát hiện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG VIII: SINH TỔNG HỢP PROTEIN

4/20/2010 PHAÀN II: CÔ SÔÛ DI TRUYEÀN HOÏC Ki u gene KI U HÌNH CHÖÔNG VIII: SINH TOÅNG HÔÏP PROTEIN ENZYME Gene TS. Nguy n Hoài Hương M i quan h gi a ki u gene và ki u hình, gi a gene và enzyme đư c khám phá Caùc beänh di truyeàn do sai hoûng VIII. 1. Gene kieåm tra caùc phaûn öùng sinh hoùa moät gene 1. Nhöõng sai hoûng trao ñoåi chaát baåm Beänh Phenylketon nieäu do sinh ôû ngöôøi phenylalanine toàn ñoïng trong moâ thaàn kinh gaây kìm haõm phaùt trieån trí tueä A. Garrod, 1923 xuaát baûn Inborn errors of metabolism, ñaàu tieân phaùt hieän beänh Beänh baïch taïng do thieáu saéc toá Alkaptouria (nöôùc tieåu ñen) lieân quan melanin ñeán gene laën. Thieåu naêng tuyeán giaùp baåm sinh Gene coù lieân quan ñeán phaûn öùng sinh hoùa. Beänh gaây thieåu naêng trí tueä Phaùt hieän tieáp theo: Beänh Alkaptouria do thieáu enzyme oxidase cuûa Homogentisic acid. Beänh nöôùc tieåu ñen do toàn ñoïng homogentisic acid trong Cho ñeán nay haøng nghìn beänh di truyeàn xöông vaø suïn. trao ñoåi chaát baåm sinh ñöôïc phaùt hieän. Ví duï trong chu trình phenylalanine. Gene kieåm soaùt phaûn öùng sinh hoùa 1
4/20/2010 Thí nghi m Beadle và Tatum 2. Gi thuy t m t gene – m t enzyme Neurospora crassa K t lu n t thí nghiêm: ch ng đ t (prototroph) nuoâi bi n ch m c trên môi trư ng b sung Beadle và Tatum làm thí nghi m treân moâi tröôøng Arg, suy ra ch ng b khuy t dư ng đ i trên n m Neurospora crassa ch ng toái thieåu v i Arg hay m t enzyme t ng h p Arg t thay đ i gene làm thay đ i tính b hư h ng do đ t bi n. tr ng (thay đ i ki u gene làm thay Nuoâi, lai vôùi đ i ki u hình), t đó đ ngh gi Chíeâu Trong con đư ng t ng naám khoâng thuy t m t gene – m t enzyme tia X leân bò ñoät beán, h p Arg, b t kỳ gene baøo töû laáy baøo töû G. W. Beadle vaø E. L. Tatum – mã hóa enzyme nào Moïc treân gene kieåm tra phaûn öùng sinh hoùa Naám ñoät bieán E1, E2 hay E3 b đ t moâi tröôøng - giaû thuyeát 1 gene - 1 enzyme, (auxotroph) boå sung bi n đ u t o ch ng 1941, giaûi Nobel 1958 khoâng moïc treân khuy t dư ng arg moâi tröôøng toái thieåu (Prototroph – nguyeân döôõng Gi thuy t 1 gene – Auxotroph – khuyeát döôõng) Neurospora crassa 1 polypeptide G1- E1 N m s i s ng trên Glutamic semialdehyte Ornithine bánh mì G2-E2 G3-E3 Bào t túi Citrulline Arginine Moâi tröôøng toái thieåu boå sung baèng amino acid M t s đ nh nghĩa trong thí nghi m Beadle và Tatum 3. Khaùm phaù ra RNA lieân quan ñeán sinh toång hôïp protein Môi trư ng t i thi u (minimal medium): môi trư ng cho ch ng RNA ñöôïc phaùt hieän sau DNA nguyên dư ng m c g m đư ng, khoáng và m t vitamin. RNA ôû trong caû nhaân laãn trong teá baøo chaát: Môi trư ng b sung (supplemented medium): môi trư ng t i thi u ribosome =2/3 RNA + 1/3 protein b sung thêm m t ch t dinh dư ng Nhieàu virus chæ coù RNA Ch ng nguyên dư ng (prototroph): ch ng chưa đ t bi n có kh năng trao đ i ch t t o ra các ch t c n thi t cho t bào t môi trư ng t i Taùch RNA töø virus ñem tieâm vaøo teâù baøo chuû, teá baøo sinh ra thi u virus môùi. Ch ng khuy t dư ng (auxotroph): ch ng đ t bi n thay đ i trao đ i ch t nên c n b sung thêm ch t dinh dư ng t bên ngoài vào môi trư ng nuôi c y. RNA lieân quan ñeán sinh toång hôïp protein 2
4/20/2010 Sao cheùp DNA Các câu h i n y sinh t h c VIII. 2. Hoïc thuyeát trung taâm (central dogma) c a sinh h c SöÕa loãi DNA, thuy t trung tâm phân t do Crick neâu ra naêm 1956 taùi toå hôïp di Thông tin di truy n đi t nhân truy n ra t bào ch t như th nào ? Tương quan nào t n t i gi a trình t nucleotide trong DNA DNA coù khaû naêng töï Toång hôïp và trình t amino acid trong sao cheùp RNA - NHAÂN m t s i polypeptide/ protein ? Toång hôïp protein Thoâng tin maõ hoùa trong Thoâng tin töø RNA ñöôïc – TEÁ BAØO CHAÁT ñoaïn DNA ñöôïc truyeàn truyeàn cho protein. Khoâng qua phaân töû RNA bao giôø xaûy ra tröôøng hôïp truyeàn thoâng tin töø protein Các gi thuy t c a sang nucleic acid Crick v phiên mã Phân tích h c thuy t trung tâm d ch mã Dòng thông tin di truy n đi t DNA đ n RNA r i đ n protein Gi thuy t thông tin S bi u hi n thông tin (messenger di truy n hypothesis) và phiên mã (transcription) c a Crick: mRNA t ng h p t khuôn Các RNA đư c DNA di chuy n t nhân t ng h p trong quá ra t bào ch t trình phiên mã (mRNA, rRNA và Gi thuy t phân t tRNA) đ b o đ m adaptor (adaptor cho quá trình d ch hypothesis) hay d ch mã. mã (translation): t n t i m t phân t adaptor tRNA m t đ u n i v i amino acid, đ u kia b t c p b sung v i base trên mRNA 3
4/20/2010 Trư ng h p đ c bi t: dòng thông tin di truy n RNA virus RNA không tuân theo h c thuy t trung tâm VIII.3. Phieân maõ (transcription) = T ng h p RNA d a vào khuôn DNA m ch đơn RNA virus như virus kh m thu c lá, virus cúm, virus b i li t ch a thông tin di truy n trong RNA m ch đơn Thông tin di truy n đi t RNA – RNA – RNA - Protein Maïch khuoân Retrovirus: RNA virus nhưng thông tin di truy n đi t RNA – DNA – RNA - Protein Nguyên li u t ng h p: NTP (ATP, UTP, CTP, GTP) 1. Quá trình phiên mã a) Kh i s phiên mã Enzyme RNA polymerase g n vào promotor trên DNA tháo xo n DNA m ch kép b) N i dài: RNA polymerase Promotor: trình t nucleotide trên DNA m ch khuôn c a m i gene (hay nhóm gene), nơi RNA polymerase g n đ c hi u đ kh i s phiên mã. n i hai NTP đ u tiên b t c p b sung v i DNA khuôn t i đi m kh i s phiên mã (inition site) Promotor quy t đ nh 3 v n đ : n i dài s i RNA theo chi u 5’-3’ b t c p b sung v i m ch DNA khuôn.. Nơi kh i s phiên mã M ch DNA nào là khuôn Hư ng phiên mã. 4
4/20/2010 2. SöÏ khaùc nhau giöõa phieân maõ ôû Prokaryote vaø Eukaryote Phieân maõ Dòch maõ c) K t thúc phiên mã Phieân maõ Khi RNA polymerase g p đi m k t thúc (termination site), Prokaryote: phiên tách r i kh i DNA và RNA Gaén choùp ôû ñaàu 5’ Gaén ñuoâi ôû ñaàu 3’ mã, d ch mã đ u RNA m i t ng h p r i kh i DNA Splicing x y ra trong t bào ch t DNA t o xo n kép tr l i. mRNA tröôûng thaønh theo loã nhaân ra ngoaøi teá baøo chaát Eukaryote: phiên mã trong nhân, d ch Dòch maõ mã trong t bào ch t Prokaryote: phiên mã m t s gene c u trúc liên ti p, mRNA ch a thông Phieân maõ ôû Eukaryote tin m t s gene n i ti p nhau (polycistronic mRNA) Gene Eukaryote coù tính giaùn ñoaïn: ñoaïn maõ hoùa exon + ñoaïn Eukaryote: phiên mã m t gene, mRNA ch a thông tin m t gene khoâng maõ hoùa intron (monocistronic mRNA) Phieân maõ taïo tieàn mRNA (pre-mRNA) chöùa exon + intron Quaù trình gheùp noái (splicing) taïo mRNA tröôûng thaønh: loaïi boû intron + gheùp noái caùc exon Ñuoâi polyalanine G n chóp đ u 5’ và g n đuôi đ u 3’ đ mRNA trư ng thành có th di Ñaàu 5’ gaén choùp (cap) chuy n t nhân ra t bào ch t. laø 7-methyl guanine 5
4/20/2010 VIII.4. D ch mã (translation): t ng h p protein 1. Mã di truy n (genetic code) Baûng maõ di truyeàn m “Ngôn ng ” Trình töï amino acid treân nucleic acid: protein ñöôïc maõ hoùa AU C G baèng nhoùm caùc nucleotide treân mRNA D CH MÃ 20 amino acid 4 base (A, U, C. G) “Ngôn ng ” amino acid 42 = 16 khoâng ñuû 20 aa 43 = 64 hôïp lyù 1 codon = 3 nucleotide Mã di truy n = m i tương quan gi a hai “ngôn ng ” Mã di truy n (codon) = m t s nucleotide trên mRNA tương ng v i m t amino acid 2. tRNA (transport RNA) tRNA ñoùng vai troø chaát noái Start codon: AUG = mã c a Met = tín hi u kh i s d ch mã Nôi gaén (chaát trung gian) giöõa amino aa acid vaø mRNA Stop codon: UAA, UAG, UGA = tín hi u k t thúc d ch mã Moãi amino acid coù t i thi u Mã di truy n dư nhưng không gây nh m l n moät tRNA ñaëc hieäu. M t amino acid có nhi u mã di truy n (codon), tr Met và Trp ch có m t codon, tuy nhiên m i codon ch mã hóa cho m t amino acid. 3 ch c năng c a tRNA: Mã di truy n có tính th ng nh t đ i v i m i loài (ngo i tr r t ít) -Ch m t amino acid -N i v i mRNA -N i v i ribosome Ñoái maõ C u t o: Ngu n g c chung c a sinh v t chieàu daøi 73-93 nucleotide Có th s d ng b máy d ch mã c a vi khu n đ t ng h p protein t gene ngư i. Ñaàu 3’ coù trình töï base CCA laø nôi gaén amino acid tRNA gaén vaøo mRNA taïi ñoái maõ baèng caùch baét caëp boå sung 6
4/20/2010 3. Ribosome = rRNA và protein Ch c năng: ribosome trong t ng h p protein: gi mRNA và tRNA đúng v trí, t o đi u ki n thu n l i cho d ch mã Ribosome cuûa Prokaryote 50S subunit 70S ribosome 23S rRNA 30S subunit 5S rRNA 16S rRNA 35 proteins 21 proteins Hai ti u đơn v T site (transfer site): nơi tRNA đáp xu ng Ribosome cuûa Eukaryote c a ribosome ch ribosome. g n vào nhau khi A site (amino acid site) : nơi đ i mã c a tRNA có t ng h p g n vào codon c a mRNA, quy t đ nh amino acid protein đư c đưa vào chu i polypeptide. 60S subunit P site (polypeptide site): nơi tRNA chuy n amino 28S rRNA 80S ribosome 5S rRNA 40S subunit acid sang s i polypeptide đang đư c n i dài. 5.8S rRNA 18S rRNA E site (exit site): nơi khi tRNA còn l i sau khi đã 49 proteins 33 proteins cho amino acid. b) N i dài 4. Quá trình d ch mã a) Kh i s : i) Nh n bi t codon: i) Ti u đơn v nh đ i mã c a tRNA m i c a ribosome g n t i g n vào codon A vào trình t base site nh n bi t trên mRNA ii) Hình thành liên k t ii) tRNA ch Met peptide nh enzyme g n vào start peptidyltransferase codon AUG iii) Chuy n v trí: tRNA t do iii) Ti u đơn v l n g n r i kh i P site sang E site, vào ti u đơn v nh sao ribosome d ch t i m t codon, cho tRNA ch Met g n polypeptide d ch đ n P site, vào P site tRNA t do r i kh i E site. 7
4/20/2010 c) K t thúc i) Khi A site ribosome là stop codon, y u t tách m ch (release factor) g n vào stop codon ii) Y u t tách m ch tách tRNA kh i P site và gi i phóng s i polypeptide iii) Các thành ph n còn l i r i kh i mRNA Polyribosome taêng toác toång hôïp protein Dòch maõ dieãn ra ñoàng thôøi vôùi taïo caáu truùc protein Quaù rình taïo caáu truùc keát thuùc khi ra khoûi Taïo caáu ribosome truùc ñaàu Taïo caáu C Sôïi polypeptide truùc ñaàu ñang hinh N thaønh S v n chuy n (phân ph i) protein sau khi t ng h p 8
4/20/2010 Soá löôïng gene trong sinh vaät VIII. 5. Ñònh nghóa gene Soá löôïng gene vaø kích thöôùc gene cuûa moat soá sinh vaät 1860, G. Mendel – nhaân toá di truyeàn Sinh vaät genes Soá caëp base 1909, W. Johansen – duøng töø “gene” Thöïc vaät