Tiểu luận: Chứng minh Axít nucleic là vật chất di truyền của sinh vật

Chia sẻ: Phan Huy Tĩnh _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

105
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc nghiên cứu thực nghiệm axit nucleic đã chứng minh nó là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử, để nghiên cứu những ứng dụng trong sinh học và y học hiện đại, cùng với công nghệ sinh học và ngành công nghiệp chế thuốc. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung của tiểu luận.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Chứng minh Axít nucleic là vật chất di truyền của sinh vật

MỤC LỤC 1
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Axít nucleic là đại phân tử sinh học, là vật chất tổng hợp của tất cả hình thức sống mà không thể thiếu được. Axít nucleic là tên gọi chung của axít deoxyribonucleic (ADN) và axít ribonucleic (ARN). Axít nucleic do nucleotit hợp thành, nhưng mà mônôme nucleotit do đường 5cacbon, nhóm gốc phốtphát và nhóm gốc bazơ chứa nitơ hợp thành. Nếu như đường 5cácbôn là ribôzơ thì pôlyme hình thành là ARN; nếu như đường 5cacbon là đềôxyribôzơ thì pôlyme hình thành là ADN. Axít nucleic là đại phân tử sinh học trọng đó hợp chất hữu cơ gồm cacbon và hyđro, lipít / chất béo). Với số lượng nhiều, chúng tồn tại ở tất cả sinh vật, có chức năng chuyển và biểu đạt thông tin di truyền. Nói cách khác, thông tin di truyền được chuyển qua trình tự axít nucleic. Phân tử ADN có chứa tất cả thông tin di truyền của giống loài sinh vật, là phân tử sợi đôi, trong đó đại đa số là đại phân tử có kết cấu hình dạng chuỗi, cũng có một phần ít hiện ra kết cấu hình dạng vòng, phân tử lượng thông thường rất lớn. ARN chủ yếu là phụ trách dịch mã và biểu đạt thông tin di truyền của ADN, là phân tử sợi đơn, phân tử lượng phải ít hơn nhiều so với ADN. Axít nucleic tồn tại khắp ở bên trong tất cả tế bào động thực vật, vi sinh vật và vi rút, thể ăn khuẩn, là một trong những vật chất cơ bản nhất của mạng sống, quyết định trọng yếu đối với các hiện tượng di truyền và biến dị. Việc nghiên cứu thực nghiệm axít nucleic đã chứng minh nó là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử, để nghiên cứu những ứng dụng trong sinh học và y học hiện đại, cùng với công nghệ sinh học và ngành công nghiệp chế thuốc. Để tìm hiểu những luận chứng, chứng minh Axít nucleic là vật chất di truyền của sinh vật nên tôi chọn chủ đề này làm tiểu luận môn học. 2
. PHẦN II: NỘI DUNG I. Khái niệm, phân loại Acid nucleic * Khái niệm: ADN là vật liệu di truyền ở người và hầu hết các sinh vật khác. Gần như mọi tế bào trong cơ thể người có cùng một kiểu ADN. Hầu hết ADN nằm trong nhân tế bào (nơi được gọi là ADN nhân), nhưng cũng có một lượng nhỏ ADN có thể được tìm thấy trong ty thể. * Phân loại: Cơ sở phân loại acid nucleic dựa vào sự có mặt của đường ribose và desoxyribose mà người ta chia acid nucleic ra làm hai lớp. Acid ribonucleic (ARN). Acid desoxyribonucleic (ADN). 1. Acid desoxyribonucleic (ADN) 1.1. cấu tạo Acid desoxyribonucleic (ADN). ADN được cấu tạo từ 5 nguyên tố hoá học là C, H, O, P, N. ADN là loại phân tử lớn (đại phân tử), có cấu trúc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân là nuclêôtit. Mỗi nuclêôtit gồm: – Đường đêôxiribôluzơ: C5H10O4 – Axit phôtphoric: H3PO4 1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, T, G, X ). Trong đó A, G có kích thước lớn còn T, X có kích thước bé hơn. Hình 1: Thành phần cấu tạo ADN 3
1.2. Cấu trúc Acid desoxyribonucleic (ADN) ADN là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch pôlinuclêôtit xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải (xoắn phải): 1 vòng xoắn có: – 10 cặp nuclêôtit. – Dài 34 Ăngstrôn – Đường kính 20 Ăngstrôn. – Liên kết trong 1 mạch đơn: nhờ liên kết hóa trị giữa axít phôtphôric của nuclêôtit với đường C5 của nuclêôtit tiếp theo. – Liên kết giữa 2 mạch đơn: nhờ mối liên kết ngang (liên kết hyđrô) giữa 1 cặp bazơ nitríc đứng đôi diện theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng 2 liên kết hyđrô hay ngược lại; G liên kết với X bằng 3 liên kết hyđrô hay ngược lại). – Hệ quả của nguyên tắc bổ sung: + Nếu biết được trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong một mạch đơn này à trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong mạch còn lại. + Trong phân tử ADN: tỉ số: A+T/ G+X là hằng số nhất định đặc trưng cho mỗi loài. Hình 2: Cấu trúc không gian của AND Các dạng cấu trúc DNA có thể ở 3 dạng cấu trúc: Dạng siêu xoắn: mạch kép vặn xoắn lại thành hình số 8. Đây là dang tự nhiên ở vi khuẩn. Dạng vòng tròn: sợi DNA căng tròn có đƣợc do DNA siêu xoắn bị cắt đứt 1 trong hai mạch kép. Dạng thẳng: khi DNA bị cắt đứt cả hai mạch. 4
5
Hình 3: Các dạng cấu trúc của ADN 1.3. Tính chất của Acid desoxyribonucleic (ADN) – ADN có tính đặc thù: ở mỗi loài, số lượng + thành phần + trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong phân tử ADN là nghiêm ngặt và đặc trưng cho loài. – ADN có tính đa dạng: chỉ cần thay đổi cách sắp xếp của 4 loại nuclêôtit > tạo ra các ADN khác nhau. Tính đa dạng + tính đặc thù của ADN là cơ sở cho tính đa dạng và tính đặc thù của mỗi loài sinh vật. 1.4. Chức năng của Acid desoxyribonucleic (ADN) Lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền về cấu trúc và toàn bộ các loại prôtêin của cơ thể sinh vật, do đó quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật. > Thông tin di truyền: được chứa đựng trong ADN dưới hình thức mật mã (bằng sự mã hóa bộ 3) cứ 3 nuclêôtit kế tiếp nhau trên 1 mạch đơn quy định 1 axít amin (aa) (= mã bộ 3) hay bộ 3 mã hóa = mã di truyền = đơn vị mã = 1 codon). Vậy trình tự sắp xếp các axít amin trong phân tử prôtêin được quy định bởi trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong ADN. Mỗi đoạn của phân tử ADN mang thông tin di truyền quy định cấu trúc của 1 loại prôtêin được gọi là gen cấu trúc. 2. Acid ribonucleic (ARN) 2.1. Khái niệm Acid ribonucleic (ARN) Axit ribonucleic (ARN) là một phân tử polyme cơ bản có nhiều vai trò sinh học trong mã hóa, dịch mã, điều hòa, và biểu hiện của gene. ARN là các axit 6
nucleic, và, cùng với lipid, protein và cacbohydrat, tạo thành bốn loại đại phân tử cơ sở cho mọi dạng sự sống trên Trái Đất. 2.2. Thành phần cấu tạo Acid ribonucleic (ARN) ARN là đại phân tử sinh học được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là nuclêôtit. Mỗi đơn phân (nuclêôtit) được cấu tạo từ 3 thành phần sau: –Đường ribôluzơ: C5H10O5 (còn ở ADN là đường đềôxi ribôluzơ C5H10O4). –Axit photphoric: H3PO4. –1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, U, G, X). Các nuclêôtit chỉ khác nhau bởi thành phần bazơ nitơ, nên người ta đặt tên của nuclêôtit theo tên bazơ nitơ mà nó mang. 2.3. Cấu trúc Acid ribonucleic (ARN) ARN có cấu trúc mạch đơn: – Các ribônuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa H3PO4 của ribônuclêôtit này với đường C5H10O5 của ribônuclêôtit kế tiếp. Tạo nên một chuỗi pôli nuclêôtit (kích thước của ARN ngắn hơn rất nhiều so với kích thước của ADN. – Có 3 loại Acid ribonucleic (ARN). – ARN thông tin (mARN): sao chép đúng một đoạn mạch ADN theo nguyên tắc bổ sung nhưng trong đó A thay cho T. * chiếm khoảng 75% của tổng RNA trong tế bào. Eukaryota : ribosome có hệ số lắng khi ly tâm là 80S, gồm hai đơn vị: + Đơn vị lớn ( 60S) có rARN 25S; 5,8S; 5S + Đơn vị nhỏ (40S) có rARN 28S Prokaryota và lục lạp có hệ số lắng khi ly tâm là 70S, gồm 2 đơn vị: + Đơn vị lớn (50S): có loại rARN 23S; 5S; 4,5S + Đơn vị nhỏ (30S): có rARN 16S Ty thể: ribosome có hệ số lắng khi ly tâm là 70S, gồm 2 đơn vị: + Đơn vị lớn 50S: có loại rARN 24S; 5S + Đơn vị nhỏ 30S: có rARN 18,5S *rARN có cấu trúc bậc I và cấu trúc bậc hai. 7
Hình 4: Cấu trúc của rARN *rARN có cấu tạo là một sợi xoắn có nhiều vùng liên kết đôi theo nguyên tắc bổ sung A liên kết với U, G liên kết với X và có khi G liên kết với U. – ARN ribôxôm (rARN): là thành phần cấu tạo nên ribôxôm. – ARN vận chuyển (tARN): 1 mạch pôlinuclêôtit nhưng cuộn lại một đầu Có hơn 20 loại tARN khác nhau tuơng ứng với 20 loại acid amine khác nhau. Các tARN cùng tham gia vận chuyển một acid amin là các izoaceptor. Cấu trúc bậc I của tARN: có phân tử lƣợng nhỏ: 25.00030.000, gồm 75 90 nucleotid, có hằng số lắng 4S. Có khoảng 10% các nucleotid hiếm với khoảng 30 loại khác nhau. Chuỗi polynucleotid cuộn lại có những đoạn tạo mạch xoắn kép, hình thành cấu trúc bậc hai của tARN. Các tARN có một số đặc tính cấu trúc chung: chiều dài khoảng 7393 nucleotid, cấu trúc gồm một mach cuộn lại nhƣ hình lá chẻ ba nhờ bắt cặp bên trong phân tử. Đầu mút 3’ có trình tự kết thúc là CCA, amino acid luôn gắn vào đầu này. Đầu 5 chứa gốc phosphate của G. Mỗi tARN có có 45 vùng với chức năng khác nhau: Vòng DHU: có chứa nucleotid dihydrouridin, vùng này có chức năng nhận biết aminoacyl tARN synthetase Vòng anticodon: đọc mã trên mARN theo nguyên tắc kết cặp anticodon – codon. Vòng phụ: có thể không có ở một số RNA. Vòng TφC: có chứa nucleotid pseudouridin, vùng này có chức năng nhận biết ribosom để vào đúng vị trí tiếp nhận aminoacyl tARN (vị trí A). Đấu 3’ –CCA: vị trí gắn với acid amin. tARN chiểm khoảng 15% tổng số RNA của tế bào. 8
Hình 5: Cấu tạo của tARN 2.4. Chức năng Acid ribonucleic (ARN) ARN thông tin: truyền đạt thông tin di truyền từ ADN tới ribôxôm. ARN vận chuyển: vận chuyển aa tương ứng tới ribôxôm. ARN ribôxôm: thành phần cấu tạo nên ribôxôm. II. Tiêu chuẩn của vật chất di truyền Việc xác định vật chất di truyền trong tế bào nói riêng và của cơ thể sống nói chung là vấn đề hết sức quan trọng và đã thu hút công sức và trí tuệ của nhiều nhà khoa học. Ngay sau khi luận thuyết của Menđen được công nhận (năm 1900), người ta cho rằng bản chất của nhân tố di truyền hay gen là prôtêin. Quan niệm này xem prôtêin là vật chất di truyền và đã ngự trị một thời gian dài trong lịch sử sinh học. Tuy nhiên sau này thông qua những bằng chứng gián tiếp và bằng nhiều thí nghiệm đã xác định vật chất di truyền ở cấp độ phân tử là ADN chứ không phải là prôtêin. Vậy tiêu chuẩn của vật chất di truyền là gì? Các nhà khoa học cho biết vật chất di truyền phải có 4 đặc điểm sau: Có khả năng lưu giữa thông tin ở dạng bền vững cần cho việc cấu tạo, sinh sản và hoạt động của tế bào. Có khả năng sao chép chính xác để thông tin di truyền có thể truyền được từ thế hệ này sang thế hệ kế tiếp. Thông tin chứa đựng trong vật chất di truyền phải được dùng để tạo ra các phân tử cần cho cấu tạo và hoạt động của tế bào. Vật liệu di truyền có khả năng biến đổi, những thay đổi này (còn gọi là đột biến) chỉ xảy ra ở tần số thấp và biến đổi đó có khả năng truyền lại cho đời sau. Như vậy trong các loại đại phân tử sinh học thì chỉ có axít nuclêic mới có đủ 4 đặc điểm nêu trên. Trong hai loại axít nuclêic là ADN và ARN thì ADN là vật chất di truyền phổ biến ở tất cả các loài sinh vật. Chỉ có một số virut sử dụng ARN làm vật chất di truyền. Vì vậy, ADN được coi là vật chất di truyền ở của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử. ADN liên kết với prôtêin tạo nhiếm sắc thể (NST), nên NST được coi là cơ sở vật chất của hiện tượng di truyền ở cấp độ tế bào. III. Axit nucleic là vật chất di truyền 1. Các chứng minh gián tiếp Năm 1968, Frederich Miescher (Thụy Điển) phát hiện ra trong nhân tế bào bạch cầu một chất không phải là protein và gọi là nuclein. Về sau thấy chất này 9
có tính acid nên gọi là acid nucleic. Acid nucleic có 2 loại là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA). Năm 1914, R. Feulgen (nhà hóa học người Đức) tìm ra phương pháp nhuộm màu đặc hiệu đối với DNA. Sau đó các nghiên cứu cho thấy DNA của nhân giới hạn trong NST. Nhiều sự kiện cho gián tiếp cho thấy DNA là chất di truyền. Mãi đến năm 1944 vai trò mang thông tin di truyền của DNA mới được chứng minh và đến năm 1952 mới được công nhận. Nhiều số liệu cho thấy có mối quan hệ giữa DNA và chất di truyền DNA có trong tế bào của tất cả các vi sinh vật, thực vật, động vật chỉ giới hạn ở trong nhân và là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể. Đó là một cấu trúc mang nhiều gen xếp theo đường thẳng. Tất cả các tế bào dinh dưỡng của bất kỳ một loại sinh vật nào đều chứa một lượng DNA rất ổn định, không phụ thuộc vào sự phân hóa chức năng hoặc trạng thái trao đổi chất. Ngược lại, số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh lý của tế bào. Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể của tế bào. Ở tế bào sinh dục đơn bội (n) số lượng DNA là 1, thì tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có số lượng DNA gấp đôi. Tia tử ngoại (UV) có hiệu quả gây đột biến cao nhất ở bước sóng 260nm. Đây chính là bước sóng DNA hấp thu tia tử ngoại nhiều nhất. Tuy nhiên trong các số liệu trên, thành phần cấu tạo của NST ngoài DNA còn có các protein. Do đó cần có các chứng minh trực tiếp mới khẳng định vai trò vật chất di truyền của DNA. 2. Bằng chứng trực tiếp Vật chất di truyền là khái niệm để chỉ các đại phân tử đóng vai trò lưu giữ và truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào, hoặc thế hệ cơ thể. Ở cấp độ tế bào, vật chất di truyền là Nhiễm sắc thể; còn ở cấp độ phân tử thì vật chất di truyền là 10
Hình 6: AND các loại tế bào và virus Axit nucleic (ADN và ARN) ADN là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử Năm 1869, lần đầu tiên các nhà bác học phát hiện ADN trong nhân tế bào bạch cầu ở người, nhưng lúc này chức năng của nó chưa được biết. Sau đó, hợp chất này được tách ra từ nhân của nhiều kiểu tế bào khác nhau, nên có tên là axit nucleic (axit nhân). Vào ăm 1910, người ta đã biết có hai nhóm axit nucleic là ADN và ARN khi phân tích thành phần hóa học của axit nucleic. Năm 1924, những nghiên cứu hiển vi có sử dụng thuốc nhuộm ADN và Protein thấy rằng, cả hai chất này có trong nhiễm sắc thể. Những bằng chứng gián tiếp khác cũng đã gợi ra mối quan hệ gắn bó giữa ADN và vật chất di truyền. Chẳng hạn hầu hết các tế bào xôma (Tế bào xôma là bất kỳ tế bào nào của cơ thể sinh vật đa bào, ngoại trừ tế bào mầm, tế bào sinh dục và tế bào gốc) của một loài nhất định đều chứa một lượng ADN không đổi; trong khi đó hàm lượng ARN và số lượng cũng như số loại protein lại rất khác nhau ở các kiểu tế bào khác nhau. Những nhân của giao tử (Sản phẩm của giảm phân) ở cả thực vật và động vật có hàm lượng ADN chỉ bằng một nửa của nhân tế bào xôma cùng loài . Tuy nhiên phải đến khi có các thí nghiệm trực tiếp chứng minh ADN là vật chất di truyền thì vai trò của axit này mới được khẳng định. Sau đây là thí nghiệm chứng minh 11
Bệnh viêm phổi ở động vật có vú là do những nòi vi khuẩn Pneumonniae có khả năng tổng hợp vỏ polisaccarit, vỏ này giúp vi khuẩn chống lại những cơ chế kháng lại vi khuẩn gây bệnh của động vật bị nhiễm và làm cho vi khuẩn có thể gây bệnh. Khi vi khuẩn phát triển trên môi trường nuôi ở dạng đặc, nó phân bào tạo một dòng vô tính phát triển lên một khối gọi là khuẩn lạc và nhìn thấy bằng mắt thường. Vi khuẩn có vỏ bọc cho khuẩn lạc trở nên bóng nhẵn (kí hiệu: S). Trong khi đó nòi đột biến của Pneumonniae bị mất enzim cần cho sự tổng hợp polisaccarit của vỏ tạo ra khuẩn lạc nhăn nheo (kí hiệu R). Các nòi R không gây bệnh viêm phổi vì vi khuẩn này không có vỏ bọc và bị bất hoạt bởi hệ thống miễn dịch của vật chủ. Cả hai nòi S và R của Pneumonniae sinh sản tạo dòng thuần chủng. Tuy nhiên, cũng có trường hợp do đột biến hiếm, nòi R sinh ra nòi S và ngược lại. Người ta tiêm cho chuột nhóm tế bào R sống hoặc nhóm tế bào S đã bị làm chết do nhiệt, chuột vẫn khỏe mạnh bình thường Hình 7: Nhà bác học F.Griffith (1879 – 1941) là nhà vi sinh học người Anh Tác giả F. Griffith (năm 1928) đã khám phá ra rằng những con chuột bị tiêm đồng thời một lượng nhỏ vi khuẩn R sống và một lượng lớn tế bào S đã bị chết vì nhiệt, thì những con chuột đó lại chết vì bệnh viêm phổi. Vi khuẩn được phân lập từ máu của những mẫu chuột chết đã sản sinh ra các dòng S thuần chủng, có vỏ điển hình của các tế bào vi khuẩn S chết vì nhiệt. Độ thuần chủng là điều đáng chú ý, bởi vì nếu tế bào S đã phát sinh do một đột biến hiếm R > S ở một trong những tế bào R được tiêm, người ta sẽ phải có được ít nhất một số tế bào R nhận được từ chuột chết. Câu hỏi đặt ra là bằng cách nào mà các tế bào S đã chết vì nhiệt lại hoàn lại cho các tế bào vi khuẩn R sống có khả năng 12
tạo ra vỏ polisaccarit, chống lại hệ miễn dịch của chuột? Khả năng mới nhận được này đã di truyền cho hậu thế của vi khuẩn đã bị biến đổi hay đã bị biến nạp (là quá trình chuyển DNA trực tiếp tách ra từ tế bào thể cho sang tế bào thể nhận. Trong quá trình biến nạp, ADN trần từ một tế bào vi khuẩn này – thể cho, được truyền cho tế bào khác – thể nhận) Quá trình biến nạp. Năm 1944, trong một thí nghiệm được đánh giá là có tầm vóc lịch sử, các tác giả Avery, Mecleod và Maclin MC đã tách chiết ADN từ các tế bào S và cho vào môi trường nuôi cấy các tế bào S và cho vào môi trường nuôi cấy các tế bào R và đã tìm thấy sự sản sinh ra một số tế bào kiểu S. Những chế phẩm ADN còn lẫn các vết protein, nhưng hoạt tính biến nạp đã hoàn toàn bị mất sau khi xử lý với deoxyribosenuclease – một enzim phân hủy ADN. Những thí nghiệm đó chứng tỏ rằng, chất đáp ứng cho đã biến nạp di truyền là ADN của tế bào và điều đó chứng thực ADN là một vật chất di truyền Ba nhà khoa học Avery, Mecleod và Maclin MC Hình 8: Thí nghiệm ở chuột 13
Thí nghiệm đặc biệt quan trọng thứ hai do Alfred Hershey và Martha Chaza công bố năm 1952. Sự sinh sản của phagơ T2 ở vi khuẩn E.coli (Gây ra các bệnh về đường ruột) đã được nghiên cứu. Sự gây nhiễm bằng phagơ T2 diễn biến từ sự gắn Hình 9: Phagơ T2 ở E.coli đỉnh đuổi của hạt phago từ trên thành tế bào vi khuẩn, sự bơm vật chất của phagơ vào tế bào, sự nhân bội của vật chất này để tạo ra hàng trăm phago con và sự phóng thích các phago con bằng cách phá vỡ các tế bào vật chủ. Hạt T2 cũng đã được biết gồm có ADN và Protein với khối lượng xấp xỉ nhau. 14
ADN là hợp chất chứa photpho nhưng không chứa lưu huỳnh còn Protein phần lớn chưa lưu huỳnh và không chứa photpho. Do vậy, có thể đánh dấu phân biệt ADN và protein bằng các đồng vị phóng xạ của hai nguyên tố này. Hershey và Chaza đã tạo ra những hạt pha – gơ chứa ADN có hoạt tính phóng xạ bằng cách gây nhiễm các tế bào E.coli đã phát triển qua một vài thế hệ trong môi trường chứa P(32) và sau đó thu thập các phage con. Những hạt phage khác có protein đánh dấu phóng xạ nhu nhận được theo cách như thế khi sử dụng môi trường S(35). Trong thí nghiệm những tế bào E.coli không có hoạt tính phóng xạ đã bị nhiễm các phage có đánh dấu hoặc với S (35) hoặc P(32) để theo dõi các Pr và ADN trong quá trình gây nhiễm. Kết quả cho thấy, hầu hết hoạt tính phóng xạ từ phage đánh dấu P(32) đã tìm thấy ở vi khuẩn, trong khi đó chỉ có một phần nhỏ các hoạt tính phóng xạ S(35) thấy có ở tế bào vi khuẩn. Điều đó chứng tỏ rằng, phage T2 đã truyền hầu hết ADN của nó cho tế bào vật chủ, chỉ có rất ít protein của nó chui vào. Khoảng hơn 50% ADN đánh dấu P(32) và chỉ dưới 1% protein đánh dấu S(35) đã được truyền vào các hạt phage con; điều này chứng tỏ rằng ADN là vật chất di truyền ở phage T2. Hiện tượng truyền ADN qua trung gian là virut từ tế bào cho sang tế bào nhận gọi là hiện tượng tải nạp. Hai thí nghiệm trên, thí nghiệm biến nạp và tải nạp đã chứng minh rõ ADN là vật chất di truyền ở tất cả các cơ thể sinh vật. IV. Những cấu trúc chứa Acid nucleic 1. Những đoạn DNA chứa thông tin di truyền Đại phân tử DNA là do polynucleotide tạo thành, được chia làm nhiều đoạn. Mỗi đoạn là một đơn vị chức năng, gọi là gen Gen được định nghĩa trong di truyền học: + Mendel là người đầu tiên nêu lên khái niệm “nhân tố di truyền” + J. Morgan cụ thể hóa khái niệm về gen: gen nằm trên nhiễm sắc thể chiếm một locus nhất định. Gen là đơn vị chức năng xác định một tính trạng. + Sau khi học thuyết trung tâm ra đời: gen là đoạn DNA trên nhiễm sắc thể không những mã hóa cho các loại protein mà cả các loại RNA. + Cuối những năm 70, sau khi phát hiện ra gen gián đoạn: gen là một đoạn DNA đảm bảo cho việc tạo ra một polypeptid nó bao gồm cả vùng trước và sau vùng mã hóa cho protein và cả những đoạn không mã hóa xen giữa các đoạn mã hóa. 15
Hiện nay có thể định nghiã tổng quát như sau: gen là đơn vị chức năng cơ sở của bộ máy di truyền chiếm một locus nhất định trên NST và xác định một tính trạng nhất định. Các gen là những đoạn vật chất di truyền mã hóa cho những sản phẩm riêng lẻ như các RNA được sử dụng trực tiếp cho tổng hợp các enzym, các protein cấu trúc hay các mạch polypeptid để gắn lại tạo ra các protein có hoạt tính sinh học. Toàn bộ những gen khác nhau của cơ thể, gọi là Idiotype. Ở Eukaryote nó bao gồm các gen trên nhiễm sắc thể (chromotype) và các gen ngoài nhân (plasmotype). Ở prokaryote, nó bao gồm bộ gen và plasmid. 2. Trong Virus Virus gây bệnh đốm thuốc lá (mosaic tobacco virus MTV) là virus chứa RNA sợi đơn. Nó là một hạt hình que dài 300 nm, có đường kính 18 nm. Bên ngoài có một vỏ chứa 2130 phân tử và một vòng xoắn RNA ở bên trong. Chiều cao vòng xoắn: 23Ao, khối lượng phân tử = 2.106 đvC. Một số virus chứa DNA sợi đôi như các thực khuẩn thể T2, T4, T6 chứa DNA mạch đôi thẳng, dài. Có chứa 2.105 đôi nucleotide, khối lượng phân tử: 130.10 đvC. Khi lực thẩm thấu của môi trường thay đổi đột ngột, phân tử DNA này thoát ra khỏi vỏ protein, người ta chụp ảnh được ảnh DNA của tjực khuẩn thể T2 với chiều dài 0,05 mm (50µm), phân tử này xếp gọn ở phần đầu của thực khuẩn thể. Tất cả thực khuẩn thể T số chẵn chứa DNA với mạch 16
polynucleotide giống nhau, nên khi trộn lẫn các DNA mạch đơn đã bị biến tính của chúng với nhau thì các mạch đơn này có thể tạo thành phân tử lai. Phân tử DNA của T3, T7 không thể hình thành phân tử DNA lai với DNA của T số chẵn. Còn virus ΦX174 có chứa DNA sợi đơn gồm 5400 nucleotide với khoảng 9 gen. 3. Trong plasmid của vi khuẩn DNA của vi khuẩn làm thành thể nhân, tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất, không có màng nhân làm giới hạn. DNA của thể nhân là DNA mạch vòng, xoắn kép Ví dụ: DNA E.coli có đường kính 350 µm, gồm 4.106 đôi nucleotide và chứa khoảng 500 gen xếp nối tiếp nhau thành chuỗi dài chi phối tất cả các hoạt động chức năng của sự sống. Plasmid cũng là phân tử DNA mạch kép, dạng vòng ở bên cạnh thể nhân. Khối lượng phân tử trung bình khoảng 1% DNA của thể nhân. Các plasmid có thể gắn tạm thời hoặc vĩnh viễn ở trên NST chính của vi khuẩn. Có thể tham gia sự tự nhân đôi và tham gia tiếp hợp khác như là một phần của NST chính. 17
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trịnh Văn Bảo, Phan Thị Hoan, Trần Thị Thanh Hương, Trần Thị liên, Trần Đức Phấn, Phạm Đức Phùng, Nguyễn Văn Rực, Nguyễn Thị Trang. 2002. Các nguyên lý sinh học. NXB Y học Hà Nội. 2. Phạm Thành Hổ (2000). Di truyền học. NXB Giáo Dục. 3. Nguyễn Bá Lộc (2004). Acid nucleic và sinh tổng hợp protein. Trung tâm Đào tạo Từ xa, Đại học Huế. 4. Lê Đình Lương, Phan Cự Nhân (1998). Cơ sở di truyền học. NXB Giáo Dục. 5. Hoàng Trọng Phán (1995). Di truyền học phân tử. Trung tâm Đào tạo Từ xa, Đại học Huế. 6. Anthony J. F. Griffiths, Susan R. Wessler, Richard C. Lewontin, William M. Gelbart, David T. Suzuki, Jeffrey H. Miller. 2004. An introduction to genetics analysis. W.H. Freeman Publishers. 7. Harlt D.L., Jones E.W. (1998). Genetics Principle and analysis. Jone and Bartlett Publshers. Toronto, Canada. 8. Stansfield W.D. 1991. Schaum’s outline of theory and problems of genetics. McGrawHill, Inc., New York. 18