Ụ Ụ M C L C
1
Ầ Ấ Ề
Ặ PH N I: Đ T V N Đ ọ ậ ạ ấ ổ sinh h c, là v t ch t t ng h p c a t
ố ể ứ ượ ủ ấ ả ủ ợ ọ
ư ố ố
ư ườ ố ơ ơ
h p thành. N u nh đ ư ườ ơ ợ ế ề
ử Axít nucleic là đ i phân t t c hình ế c. Axít nucleic là tên g i chung c a axít th c s ng mà không th thi u đ deoxyribonucleic (ADN) và axít ribonucleic (ARN). Axít nucleic do nucleotit h pợ ườ ng 5cacbon, nhóm g c ph tphát và thành, nh ng mà mônôme nucleotit do đ ế ứ ng 5cácbôn là ribôz thì nhóm g c baz ch a nit ơ pôlyme hình thành là ARN; n u nh đ ng 5cacbon là đ ôxyribôz thì pôlyme hình thành là ADN.
ợ ọ ạ ử
ề ớ ố ượ i ấ ữ ơ ồ ồ ạ ở ấ ả t ọ ng nhi u, chúng t n t
ể ứ
ử ạ ự ề ượ ấ ể ể ADN có ch a t c chuy n qua trình t
ố ề ủ
ầ ạ ử ử ợ ộ
ứ ấ ả ố ạ ế ấ ụ ử ượ l ng thông th
ạ ề axít nucleic. Phân t ậ ỗ ườ ề ủ
ồ ạ ề ả ớ
ự ể
i kh p ẩ ế ậ ố ạ ọ
sinh h c tr ng đó h p ch t h u c g m cacbon Axít nucleic là đ i phân t ậ và hyđro, lipít / ch t béo). V i s l t c sinh v t, có ch c năng chuy n và bi u đ t thông tin di truy n. Nói cách khác, thông tin di t c thông truy n đ ạ s i đôi, trong đó đ i đa s là đ i tin di truy n c a gi ng loài sinh v t, là phân t ệ ế ấ có k t c u hình d ng chu i, cũng có m t ph n ít hi n ra k t c u hình phân t ủ ế ị ấ ớ ạ d ng vòng, phân t ng r t l n. ARN ch y u là ph trách d ch ử ượ ử ợ ơ ể l ng s i đ n, phân t mã và bi u đ t thông tin di truy n c a ADN, là phân t ấ ả ế ắ ở ơ t c t bên trong t ph i ít h n nhi u so v i ADN. Axít nucleic t n t ậ ậ ữ ộ bào đ ng th c v t, vi sinh v t và vi rút, th ăn khu n, là m t trong nh ng v t ấ ủ ệ ượ ố ớ ế ị ch t c b n nh t c a m ng s ng, quy t đ nh tr ng y u đ i v i các hi n t ng ị ế di truy n và bi n d . ứ ệ ậ ấ
ự ử ể ứ ữ ụ ộ c p đ phân t
ứ ọ ọ ố ệ ệ ế
ớ ữ ể ậ ậ
ộ ấ ơ ả ề ứ ệ Vi c nghiên c u th c nghi m axít nucleic đã ch ng minh nó là v t ch t di ề ở ấ truy n , đ nghiên c u nh ng ng d ng trong sinh h c và y ạ ệ ọ h c hi n đ i, cùng v i công ngh sinh h c và ngành công nghi p ch thu c. ấ ứ ể Đ tìm hi u nh ng lu n ch ng, ch ng minh Axít nucleic là v t ch t di ề ủ ể ậ ậ ọ ọ ứ ủ ề truy n c a sinh v t nên tôi ch n ch đ này làm ti u lu n môn h c.
2
.
Ộ Ầ PH N II: N I DUNG
ạ ệ
ườ ế ầ ng I. Khái ni m, phân lo i Acid nucleic * Khái ni m:ệ ADN là v t li u di truy n
ầ ộ
ầ ằ ậ i và h u h t các sinh v t ế ể i có cùng m t ki u ADN. H u h t ộ ư c g i là ADN nhân), nh ng cũng có m t
ơ ể ơ ượ bào (n i đ ấ ỏ ề ở ậ ệ ườ bào trong c th ng ọ ế ể ượ ng nh ADN có th đ ư ọ ế khác. G n nh m i t ADN n m trong nhân t ượ l ể c tìm th y trong ty th .
ặ ủ ơ ở ự ự ạ ườ ng * Phân lo i: ạ C s phân lo i acid nucleic d a vào s có m t c a đ
ườ ớ ribose và desoxyribose mà ng i ta chia acid nucleic ra làm hai l p.
ấ ạ
ố
Acid ribonucleic (ARN). Acid desoxyribonucleic (ADN). 1. Acid desoxyribonucleic (ADN) 1.1. c u t o Acid desoxyribonucleic (ADN). ADN đ ử ớ 5 nguyên t ấ ơ ồ ọ là C, H, O, P, N. ADN là lo iạ hoá h c ề l n (đ i phân t ), có c u trúc đa phân, bao g m nhi u đ n phân là
ỗ
ườ ơ C5H10O4
ướ ớ (A, T, G, X ). Trong đó A, G có kích th c l n còn
ơ ơ ượ ấ ạ ừ c c u t o t ử ạ phân t ồ nuclêôtit. M i nuclêôtit g m: – Đ ng đêôxiribôluz : – Axit phôtphoric: H3PO4 ạ ơ 1 trong 4 lo i baz nit ướ c bé h n. T, X có kích th
ầ ấ ạ Hình 1: Thành ph n c u t o ADN
3
ấ
ề ắ ỗ
ồ ắ ụ ắ ả ặ 1.2. C u trúc Acid desoxyribonucleic (ADN) ộ ạ ắ ADN là m t chu i xo n kép g m 2 m ch pôlinuclêôtit xo n đ u quanh m t ả trái sang ph i (xo n ph i): 1 vòng xo n có: – 10 c p nuclêôtit.
ộ ề ừ tr c theo chi u t ườ – Dài 34 Ăngstrôn – Đ ng kính 20 Ăngstrôn.
ị ữ ủ – Liên k t trong 1 m ch đ n: nh liên k t hóa tr gi a axít phôtphôric c a
ạ ủ ạ ế ớ ườ nuclêôtit v i đ ế
ế ơ ng C5 c a nuclêôtit ti p theo. ơ ữ ứ ế ế ớ ắ ơ
ế ổ ằ ế ế ệ ằ ượ ạ i; G liên k t v i X b ng 3 liên k t hyđrô hay ng c l
ờ ế ữ ờ ố – Liên k t gi a 2 m ch đ n: nh m i liên k t ngang (liên k t hyđrô) gi a 1 ặ c p baz nitríc đ ng đôi di n theo nguyên t c b sung (A liên k t v i T b ng 2 ượ ế ớ liên k t hyđrô hay ng c i).ạ l
ắ ổ ự ắ ạ ộ ơ c trình t s p x p các nuclêôtit trong m t m ch đ n này à
trình t
ử ạ i. ằ ấ ị ư ặ ả ủ ệ – H qu c a nguyên t c b sung: ế ế ượ ế + N u bi t đ ạ ế ự ắ + Trong phân t s p x p các nuclêôtit trong m ch còn l ADN: t s : ố ỉ ố A+T/ G+X là h ng s nh t đ nh đ c tr ng cho
ỗ m i loài.
ủ ấ Hình 2: C u trúc không gian c a AND
ạ
ấ ể ở ấ
ắ ạ ặ ố i thành hình s 8. Đây là dang t ự
ẩ nhiên
ạ vi khu n. ạ ƣợ ắ Các d ng c u trúc ạ DNA có th 3 d ng c u trúc: ạ ắ D ng siêu xo n: m ch kép v n xo n l ở ợ D ng vòng tròn: s i DNA căng tròn có đ ị ắ ứ c do DNA siêu xo n b c t đ t
ạ 1 trong hai m ch kép.
ị ắ ứ ả ạ ẳ ạ D ng th ng: khi DNA b c t đ t c hai m ch.
4
5
ủ ấ ạ Hình 3: Các d ng c u trúc c a ADN
ấ ủ
1.3. Tính ch t c a Acid desoxyribonucleic (ADN) ố ượ ặ ầ ự ắ s p
ở ỗ ng + thành ph n + trình t m i loài, s l – ADN có tính đ c thù: ặ ư ặ ử ế x p các nuclêôtit trong phân t ADN là nghiêm ng t và đ c tr ng cho loài. ế ủ ỉ ầ ạ ạ ắ ổ – ADN có tính đa d ng: ch c n thay đ i cách s p x p c a 4 lo i nuclêôtit
ạ
> t o ra các ADN khác nhau. ạ ặ ủ ơ ở ạ
ỗ ậ ặ Tính đa d ng + tính đ c thù c a ADN là c s cho tính đa d ng và tính đ c ủ
ủ thù c a m i loài sinh v t. 1.4. Ch c năng c a Acid desoxyribonucleic (ADN)
ữ ả ề ấ ề ề
ả ủ ơ ể ạ ậ ạ ị ộ ủ ơ ể
ứ ư L u tr , b o qu n và truy n đ t thông tin di truy n v c u trúc và toàn b ạ các lo i prôtêin c a c th sinh v t, do đó quy đ nh các tính tr ng c a c th sinh v t.ậ
ượ > Thông tin di truy n: đ c ch a đ ng trong ADN d
ộ ằ ự ề ứ ế ế ậ ị
ộ ị
ộ ự ắ ế ị
ử ạ ủ ỗ
ơ ơ ượ prôtêin đ s p x p các axít amin trong phân t ử s p x p các nuclêôtit trong ADN. M i đo n c a phân t ủ ượ ọ ấ ạ ị ề ứ ướ ứ ự i hình th c m t mã ạ (b ng s mã hóa b 3) c 3 nuclêôtit k ti p nhau trên 1 m ch đ n quy đ nh 1 ề axít amin (aa) (= mã b 3) hay b 3 mã hóa = mã di truy n = đ n v mã = 1 ậ codon). V y trình t c quy đ nh ế ự ắ ở b i trình t ADN mang c g i là gen c u trúc. thông tin di truy n quy đ nh c u trúc c a 1 lo i prôtêin đ
ấ 2. Acid ribonucleic (ARN) ệ
ộ ề 2.1. Khái ni m Acid ribonucleic (ARN) ử Axit ribonucleic (ARN) là m t phân t
ơ ả ủ ệ ề ị polyme c b n có nhi u vai trò sinh ể ọ h c trong mã hóa, d ch mã, đi u hòa, và bi u hi n c a gene. ARN là các axit
6
ạ ạ ạ ớ ố ử
ọ ạ ự ố nucleic, và, cùng v i lipid, protein và cacbohydrat, t o thành b n lo i đ i phân t ấ ơ ở c s cho m i d ng s s ng trên Trái Đ t.
ấ ạ ượ ọ ắ 2.2. Thành ph nầ c u t o Acid ribonucleic (ARN) ạ ARN là đ i phân t sinh h c đ ơ c c u t o theo nguyên t c đa phân, đ n
ấ ạ ử ỗ ơ phân là nuclêôtit. M i đ n phân (nuclêôtit) đ ơ C5H10O5 (còn –Đ ng ribôluz : ượ ấ ạ ừ c c u t o t ở ADN 3 thành ph n sau: ề ườ là đ ầ ng đ ôxi
ườ ribôluzơ C5H10O4).
ơ
ơ (A, U, G, X). ở ầ ơ ỉ ơ ườ , nên ng ặ i ta đ t tên
–Axit photphoric: H3PO4. ạ –1 trong 4 lo i baz nit Các nuclêôtit ch khác nhau b i thành ph n baz nit ơ ơ mà nó mang. ủ c a nuclêôtit theo tên baz nit
ấ
ơ ấ
ế ế ằ ộ
ủ 2.3. C u trúc Acid ribonucleic (ARN) ạ ARN có c u trúc m ch đ n: – Các ribônuclêôtit liên k t v i nhau b ng liên k t c ng hóa tr ủ ngườ C5H10O5 c a ribônuclêôtit k
ướ ủ ơ ấ ế ị ế ề ắ c c a ARN ng n h n r t nhi u
.
ạ ạ ộ ớ gi aữ H3PO4 c a ribônuclêôtit này v i ớ đ ỗ ộ ạ ti p. T o nên m t chu i pôli nuclêôtit (kích th ướ ủ ớ c c a ADN. so v i kích th ạ – Có 3 lo i Acid ribonucleic (ARN) – ARN thông tin (mARN): sao chép đúng m t đo n m ch ADN theo nguyên
ư ắ ổ t c b sung nh ng trong đó A thay cho T.
ả ế ế ủ ổ bào.
ơ ồ ệ ố ắ
ỏ ơ ơ ị ớ ị
ụ ạ ệ ố ắ ồ ơ
ạ
ị ớ ị ơ ơ ỏ
ể ồ ơ
ệ ố ắ ạ
ị ớ ị ơ ơ
ỏ ấ ấ ậ * chi m kho ng 75% c a t ng RNA trong t ị Eukaryota : ribosome có h s l ng khi ly tâm là 80S, g m hai đ n v : + Đ n v l n ( 60S) có rARN 25S; 5,8S; 5S + Đ n v nh (40S) có rARN 28S ị Prokaryota và l c l p có h s l ng khi ly tâm là 70S, g m 2 đ n v : + Đ n v l n (50S): có lo i rARN 23S; 5S; 4,5S + Đ n v nh (30S): có rARN 16S ị Ty th : ribosome có h s l ng khi ly tâm là 70S, g m 2 đ n v : + Đ n v l n 50S: có lo i rARN 24S; 5S + Đ n v nh 30S: có rARN 18,5S ậ *rARN có c u trúc b c I và c u trúc b c hai.
7
Hình 4: C u trúc c a rARN ộ ợ ấ ạ ủ ề ế nguyên
ế ớ ế ớ ấ ắ *rARN có c u t o là m t s i xo n có nhi u vùng liên k t đôi theo ế ớ ắ ổ t c b sung A liên k t v i U, G liên k t v i X và có khi G liên k t v i U.
ộ ạ ư ạ ộ ầ i m t đ u
ứ ạ ơ ớ ầ ấ ạ – ARN ribôxôm (rARN): là thành ph n c u t o nên ribôxôm. ể (tARN): 1 m ch pôlinuclêôtit nh ng cu n l ậ – ARN v n chuy n ơ ạ Có h n 20 lo i tARN khác nhau tu ng ng v i 20 lo i acid amine khác
nhau.
ậ
ậ ấ ỏ
ộ ử ƣợ l ả ằ
ộ ạ ữ ạ ả ỗ
ắ ạ ể Các tARN cùng tham gia v n chuy n m t acid amin là các izoaceptor. ồ ủ ng nh : 25.00030.000, g m 75 C u trúc b c I c a tARN: có phân t ớ ế ố ắ 90 nucleotid, có h ng s l ng 4S. Có kho ng 10% các nucleotid hi m v i ạ ạ kho ng 30 lo i khác nhau. Chu i polynucleotid cu n l i có nh ng đo n t o m ch xo n
ấ ủ
ƣ
ả ờ ắ ặ ắ ầ . Đ u mút 3’ có trình t
ậ kép, hình thành c u trúc b c hai c a tARN. ề ấ ộ ố ặ Các tARN có m t s đ c tính c u trúc chung: chi u dài kho ng 7393 ấ ẻ ộ ạ ồ ộ nucleotid, c u trúc g m m t mach cu n l i nh hình lá ch ba nh b t c p bên ự ế ử k t thúc là CCA, amino acid luôn g n vào trong phân t ủ ứ ố ầ ầ đ u này. Đ u 5 ch a g c phosphate c a G. ứ ỗ ớ
ứ ứ M i tARN có có 45 vùng v i ch c năng khác nhau: ậ Vòng DHU: có ch a nucleotid dihydrouridin, vùng này có ch c năng nh n
ế bi t aminoacyl tARN synthetase
ế ặ ắ ọ Vòng anticodon: đ c mã trên mARN theo nguyên t c k t c p anticodon –
codon.
ở ộ ố m t s RNA.
ể ứ
ế ậ ể ế ậ Vòng ph : có th không có Vòng T C: có ch a nucleotid pseudouridin, vùng này có ch c năng nh n bi ị t ribosom đ vào đúng v trí ti p nh n aminoacyl
ụ φ ứ . tARN (v trí A)
ắ ị ấ
ị ả ủ ế ể ố Đ u 3’ –CCA: v trí g n v i acid amin. tARN chi m kho ng 15% t ng ớ ổ s RNA c a t bào .
8
ấ ạ ủ Hình 5: C u t o c a tARN
ứ
ạ
ươ ứ ề ậ ậ ớ ADN t i ribôxôm i ribôxôm. .
ể ầ ấ ạ 2.4. Ch c năng Acid ribonucleic (ARN) ề ừ ARN thông tin: truy n đ t thông tin di truy n t ớ ể ARN v n chuy n: v n chuy n aa t ng ng t ARN ribôxôm: thành ph n c u t o nên ribôxôm.
ấ ề
ế ề ệ
ọ ị ấ
ề
ế ủ ố ườ ằ ẩ ủ ậ II. Tiêu chu n c a v t ch t di truy n ấ ậ Vi c xác đ nh v t ch t di truy n trong t ề ế ứ ọ i ta cho r ng b n ch t c a nhân t
ề ự ị ộ ề ờ
ữ ọ ị
ử ề ệ ằ ậ
ị ậ ủ ứ ề ả
ứ ằ ề ở ấ ộ c p đ phân t ấ ậ ể ặ ế ậ ề ấ ọ ủ ơ ể ố bào nói riêng và c a c th s ng ệ ủ ứ nói chung là v n đ h t s c quan tr ng và đã thu hút công s c và trí tu c a ậ ượ ậ c công nh n nhi u nhà khoa h c. Ngay sau khi lu n thuy t c a Menđen đ ấ ủ ả (năm 1900), ng di truy n hay gen là prôtêin. ấ ậ ệ Quan ni m này xem prôtêin là v t ch t di truy n và đã ng tr m t th i gian dài ế trong l ch s sinh h c. Tuy nhiên sau này thông qua nh ng b ng ch ng gián ti p ử và b ng nhi u thí nghi m đã xác đ nh v t ch t di truy n là ADN ch không ph i là prôtêin. V y tiêu chu n c a v t ch t di truy n là gì? Các nhà khoa h c cho bi ấ ẩ ả t v t ch t di truy n ph i có 4 đ c đi m sau:
ở ạ ữ ề ệ ấ ạ ầ d ng b n v ng c n cho vi c c u t o,
ư Có kh năng l u gi a thông tin ả ạ ộ ữ ả ủ ế sinh s n và ho t đ ng c a t bào.
ề ể ề ả ể Có kh năng sao chép chính xác đ thông tin di truy n có th truy n đ ượ c
ế ệ ế ế ừ ế ệ t th h này sang th h k ti p.
ả ượ ứ ấ ể ạ Thông tin ch a đ ng trong v t ch t di truy n ph i đ c dùng đ t o ra
ử ầ ủ ế ự ấ ạ ậ ạ ộ các phân t c n cho c u t o và ho t đ ng c a t ề bào.
ữ ổ
ả ở ầ ố ấ ề ạ ỉ ả ế ả ổ ọ ế V t li u di truy n có kh năng bi n đ i, nh ng thay đ i này (còn g i là ờ ế i cho đ i ề ổ t n s th p và bi n đ i đó có kh năng truy n l
ậ ệ ộ đ t bi n) ch x y ra sau.
ỉ ọ ạ ạ ớ
ư ậ ể
ặ ấ ỉ t c các loài sinh v t. Ch có m t s virut s
ộ ố ấ ậ
Nh v y trong các lo i đ i phân t ạ ổ ế ở ấ ả ề ấ ậ ng di truy n
ử ơ ở ậ ệ ượ ấ ủ ượ t ề ộ c p đ phân t c coi là c s v t ch t c a hi n t
ử sinh h c thì ch có axít nuclêic m i có ủ đ 4 đ c đi m nêu trên. Trong hai lo i axít nuclêic là ADN và ARN thì ADN là ử ậ ậ v t ch t di truy n ph bi n ề ậ ượ ụ c coi là v t ch t di truy n d ng ARN làm v t ch t di truy n. Vì v y, ADN đ ạ ệ ượ ở ủ ế ớ ề ở ấ . ADN liên k t v i prôtêin t o c a hi n t ế ắ ể nhi m s c th (NST), nên NST đ ng di ộ ế ề ở ấ c p đ t truy n bào.
ề ậ ấ III. Axit nucleic là v t ch t di truy n
ế ứ
ệ
ể ọ ề ấ ả ấ ộ 1. Các ch ng minh gián ti p ế ụ Năm 1968, Frederich Miescher (Th y Đi n) phát hi n ra trong nhân t bào ấ ầ ạ b ch c u m t ch t không ph i là protein và g i là nuclein. V sau th y ch t này
9
ạ ọ
có tính acid nên g i là acid nucleic. Acid nucleic có 2 lo i là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA).
ọ ườ ươ ứ
ặ ệ Năm 1914, R. Feulgen (nhà hóa h c ng ố ớ i Đ c) tìm ra ph ấ ứ
ớ ạ ề ự ệ ế
ấ ề ủ ế
ứ ậ
c công nh n. ệ ữ ề ố ệ ấ ấ ng pháp ủ ộ nhu m màu đ c hi u đ i v i DNA. Sau đó các nghiên c u cho th y DNA c a ấ i h n trong NST. Nhi u s ki n cho gián ti p cho th y DNA là ch t di nhân gi ớ ượ ề truy n. Mãi đ n năm 1944 vai trò mang thông tin di truy n c a DNA m i đ c ớ ượ ế ch ng minh và đ n năm 1952 m i đ Nhi u s li u cho th y có m i quan h gi a DNA và ch t di truy n
ế ủ ấ ả ậ ậ ộ DNA có trong t ố bào c a t
ể ề ự ậ ắ
ề ậ
ế bào dinh d ị
ế ổ ỉ t c các vi sinh v t, th c v t, đ ng v t ch ớ ạ ở ộ ễ ầ ủ ế ủ i h n gi trong nhân và là thành ph n ch y u c a nhi m s c th . Đó là m t ề ấ ườ ẳ c u trúc mang nhi u gen x p theo đ ng th ng. ủ ấ ỳ ộ ấ ả ứ ạ ưỡ ng c a b t k m t lo i sinh v t nào đ u ch a T t c các t ặ ứ ự ộ ụ ng DNA r t n đ nh, không ph thu c vào s phân hóa ch c năng ho c ạ ạ ố ượ i bi n đ i tùy theo tr ng ng RNA l i, s l ượ ạ c l
ế ấ ổ ấ bào.
ố ượ ộ
bào. ưỡ ể ủ ế ố ượ ng b i th c a t ưỡ ế bào dinh d ng DNA là 1, thì t ng l ụ Ở ế bào sinh d c t ố ộ ng b i (2n) có s
ộ ượ m t l ổ ạ tr ng thái trao đ i ch t. Ng ủ ế thái sinh lý c a t S l ộ ơ đ n b i (n) s l ượ l
ệ ế Tia t c sóng
ng DNA tăng theo s l ố ượ ấ ng DNA g p đôi. ả ạ ử ngo i (UV) có hi u qu gây đ t bi n cao nh t ấ ướ ử ạ ộ c sóng DNA h p thu tia t 260nm. Đây chính là b
ố ệ ầ ứ ẳ ị ấ ở ướ b ấ ề ngo i nhi u nh t. ủ ấ ạ ầ ớ ế ự
ấ
ậ ằ
ư ấ Tuy nhiên trong các s li u trên, thành ph n c u t o c a NST ngoài DNA còn có các protein. Do đó c n có các ch ng minh tr c ti p m i kh ng đ nh ề ủ vai trò v t ch t di truy n c a DNA. ự ế ứ 2. B ng ch ng tr c ti p ề ậ V t ch t di truy n là khái ni m ể ỉ ệ đ ch các đ i phân t
ề ễ ấ ậ ắ ạ bàoế ể truy nề thông tin di truy nề qua các th hế ệ t ế t bào, v t ch t di truy n là Nhi m s c th ; còn ử đóng vai trò l u gi ế ệ ơ ể Ở ấ ặ , ho c th h c th . ử ộ ở ấ c p đ phân t ữ và ộ c p đ ấ ậ thì v t ch t
ề di truy n là
10
bào và virus
ề ở ấ ử ạ ế Hình 6: AND các lo i t ấ ậ Axit nucleic (ADN và ARN) ADN là v t ch t di truy n ộ c p đ phân t
ọ ệ ế
ợ ế ư ượ c bi
ề ủ ng ượ ầ ư ườ c tách ra t ầ ứ i, nh ng lúc này ch c năng c a nó ch a đ nhân c a nhi u ki u t
ế
ủ
ố ể ứ ữ ấ ằ
ấ ễ ể ủ ể ế i ta đã bi ọ ộ ằ ữ ứ
ử ụ ắ ữ ề ạ ấ
ế ậ T bào xôma
ố bào xôma ( ế ế ế ộ bào sinh d c ụ và t
ể ế
ủ
ng ADN ch b ng m t n a c a nhân t ứ ế ậ ấ
ề ẳ ị
ứ ạ bào b ch Năm 1869, l n đ u tiên các nhà bác h c phát hi n ADN trong nhân t ấ ầ ở t. Sau đó, h p ch t c u ừ bào khác nhau, nên có tên là axit này đ ườ t có hai nhóm axit nucleic là nucleic (axit nhân). Vào ăm 1910, ng ầ ADN và ARN khi phân tích thành ph n hóa h c c a axit nucleic. Năm 1924, nh ng nghiên c u hi n vi có s d ng thu c nhu m ADN và Protein th y r ng, ả ế c hai ch t này có trong nhi m s c th . Nh ng b ng ch ng gián ti p khác cũng ệ ắ ầ ậ ợ ẳ đã g i ra m i quan h g n bó gi a ADN và v t ch t di truy n. Ch ng h n h u ế ủ ơ ể ấ ỳ ế ế bào nào c a c th sinh v t đa h t các t là b t k t ầ t ấ ủ ố ừ t bào, ngo i trạ bào g c) c a m t loài nh t bào m m, ổ ố ộ ượ ượ ứ ề ị ng ADN không đ i; trong khi đó hàm l đ nh đ u ch a m t l ng ARN và s ở ạ ấ ư ố ạ ượ các ki u t i r t khác nhau bào khác nhau. l ng cũng nh s lo i protein l ậ ẩ ở ả ự ậ ộ ả ủ ử ả ủ ữ (S n ph m c a gi m phân) Nh ng nhân c a giao t c th c v t và đ ng v t ộ ử ượ ế ỉ ằ có hàm l bào xôma cùng loài . Tuy ự ệ ả ế nhiên ph i đ n khi có các thí nghi m tr c ti p ch ng minh ADN là v t ch t di ệ ớ ượ ủ truy n thì vai trò c a axit này m i đ c kh ng đ nh. Sau đây là thí nghi m ch ng minh
11
ậ ệ ữ
ơ ợ ạ ẩ
ệ ễ
ỏ ủ ộ ể ặ ng nuôi
ộ ở ạ ẩ ạ ấ
ẩ ể ỏ ọ ệ ẵ
ự ổ ầ ộ
ẩ ạ ệ
ủ ỏ ạ ổ ị ấ
ả ạ ủ ị
ủ ế ợ
ế ế ặ ộ bào R s ng ho c nhóm t
ườ i ta tiêm cho chu t nhóm t ệ ộ ẫ ạ ẩ Pneumonniae có khả ổ ở ộ đ ng v t có vú là do nh ng nòi vi khu n B nh viêm ph i ế ỏ ữ ố ổ i nh ng c ch năng t ng h p v polisaccarit, v này giúp vi khu n ch ng l ể ẩ ẩ ậ ị ạ kháng l i vi khu n gây b nh c a đ ng v t b nhi m và làm cho vi khu n có th ườ ẩ ệ gây b nh. Khi vi khu n phát tri n trên môi tr d ng đ c, nó phân bào ằ ố ọ ộ ạ t o m t dòng vô tính phát tri n lên m t kh i g i là khu n l c và nhìn th y b ng ở ẩ ạ ườ ắ m t th ng. Vi khu n có v b c cho khu n l c tr nên bóng nh n (kí hi u: S). ợ ị ấ ế ủ Pneumonniae b m t enzim c n cho s t ng h p Trong khi đó nòi đ t bi n c a polisaccarit c a v t o ra khu n l c nhăn nheo (kí hi u R). Các nòi R không gây ạ ở ệ ố ỏ ọ ệ ẩ b nh viêm ph i vì vi khu n này không có v b c và b b t ho t b i h th ng ễ ủ Pneumonniae sinh s n t o dòng ủ ả ậ mi n d ch c a v t ch . C hai nòi S và R c a ế ầ ng h p do đ t bi n hi m, nòi R sinh ra nòi thu n ch ng. Tuy nhiên, cũng có tr ố ộ ườ ượ ạ bào i. Ng c l S và ng ườ ỏ ế ị t, chu t v n kh e m nh bình th ng S đã b làm ch t do nhi
ọ ọ ườ Hình 7: Nhà bác h c F.Griffith (1879 – 1941) là nhà vi sinh h c ng i Anh
ỏ ằ ộ ượ ng nh vi khu n R s ng và m t l
ế ữ ớ ế ng l n t ổ ệ
ả ố ẩ ờ ế ạ i ch t vì b nh viêm ph i. Vi khu n đ t, thì nh ng con chu t đó l ế ộ ữ máu c a nh ng m u chu t ch t đã s n sinh ra các dòng S ẩ ủ ỏ ể ả ế
ượ ệ bào vi khu n S ch t vì nhi ộ ộ i ta s ph i có đ
ườ ỏ ặ ế ậ ế ằ ẩ ả ộ ị Tác gi F. Griffith (năm 1928) đã khám phá ra r ng nh ng con chu t b ộ ượ ồ ị tiêm đ ng th i m t l bào S đã b ộ ữ ệ ẩ ượ ch t vì nhi c ẫ ủ ậ ừ thu nầ phân l p t ủ ch ng,ủ có v đi n hình c a các t ế ầ ộ t. Đ thu n ch ng ế ế ế ở ế ề bào S đã phát sinh do m t đ t bi n hi m R > S là đi u đáng chú ý, b i vì n u t ộ ố ấ ả ẽ ượ ế ữ ở ộ c ít nh t m t s c tiêm, ng bào R đ m t trong nh ng t ế ế ượ ừ ộ ế c t chu t ch t. Câu h i đ t ra là b ng cách nào mà các t t bào R nh n đ ố ạ ệ ạ bào vi khu n R s ng có kh năng i cho các t i hoàn l t l bào S đã ch t vì nhi
12
ị ớ ố ỏ ễ ủ ạ ệ
ề
ế sang t
ạ ế ầ ừ ộ ế bào th ể ẩ ế ủ ừ t ự ế ể DNA tr c ti p tách ra t m t t
ề c truy n cho t
ượ ử ệ ị
ế ả ậ ộ i h mi n d ch c a chu t? Kh năng m i nh n ị ế ị ế ổ c này đã di truy n cho h u th c a vi khu n đã b bi n đ i hay đã b bi n ể ể bào th cho ẩ bào vi khu n này – th cho, ế ầ các t
t ADN t ườ ườ ế ế bào S và cho vào môi tr ng nuôi c y các t
ể ẩ
ấ ấ ự ả ế ư ử
ộ ố ế ạ ộ ủ ữ ệ
ứ ề ề ấ ạ
ủ ế ọ ộ ậ ự ề ạ t o ra v polisaccarit, ch ng l ượ ậ đ ạ n p (là quá trình chuy n ế ậ nh n. Trong quá trình bi n n p, ADN tr n t ậ ạ ế ể ượ bào khác – th nh n) Quá trình bi n n p. đ ả ộ c đánh giá là có t m vóc l ch s , các tác gi Năm 1944, trong m t thí nghi m đ ế ừ bào S và cho vào môi Avery, Mecleod và Maclin MC đã tách chi ấ bào R và đã ng nuôi c y các t tr ẫ ế ữ bào ki u S. Nh ng ch ph m ADN còn l n tìm th y s s n sinh ra m t s t ớ ị ấ ạ ế các v t protein, nh ng ho t tính bi n n p đã hoàn toàn b m t sau khi x lý v i ứ deoxyribosenuclease – m t enzim phân h y ADN. Nh ng thí nghi m đó ch ng ế ỏ ằ bào và đi u đó t r ng, ch t đáp ng cho đã bi n n p di truy n là ADN c a t ấ ứ ch ng th c ADN là m t v t ch t di truy n Ba nhà khoa h c Avery, Mecleod và
Maclin MC
ệ ở Hình 8: Thí nghi m ộ chu t
13
ứ ặ ệ Thí nghi m đ c bi
ọ ả ủ ẩ ơ ở
ượ ứ ự ễ ệ ằ ơ ệ ố Chaza công b năm 1952. S sinh s n c a phag T2 ề ườ các b nh v đ t quan tr ng th hai do Alfred Hershey và Martha ự vi khu n E.coli (Gây ra c nghiên c u. S gây nhi m b ng phag T2 ộ ng ru t) đã đ
ế ừ ự ắ ễ di n bi n t s g n
ơ ở Hình 9: Phag T2 E.coli
ạ ừ ế ậ
trên thành t ộ ủ ậ ự
ế ạ
ấ ủ ự ơ bào vi khu n, s b m v t ch t c a ấ bào, s nhân b i c a v t ch t này đ t o ra hàng trăm phago con bào v t ch . H t T2 ấ ế ồ ậ ỉ ượ ớ ổ ủ ỉ đ nh đu i c a h t phago t ế ơ phag vào t ự và s phóng thích các phago con b ng cách phá v các t cũng đã đ ẩ ể ạ ỡ ằ ố ượ t g m có ADN và Protein v i kh i l ủ ng x p x nhau. c bi
14
ứ
ợ ư ư ứ ư ậ
ạ ủ ồ ố ỳ ầ ớ ể ệ t ADN và protein b ng các đ ng v phóng x c a hai nguyên t
ứ ạ ạ
ấ ỳ ằ ữ ế ạ ễ ế ệ ể ộ
ườ ạ
ữ ư ế ử ụ ậ ậ ượ ấ ạ
ườ ư ADN là h p ch t ch a photpho nh ng không ch a l u hu nh còn Protein ấ ứ ph n l n ch a l u hu nh và không ch a photpho. Do v y, có th đánh d u phân ị này. Hershey bi ạ ằ ơ và Chaza đã t o ra nh ng h t pha – g ch a ADN có ho t tính phóng x b ng cách gây nhi m các t bào E.coli đã phát tri n qua m t vài th h trong môi ứ ng ch a P(32) và sau đó thu th p các phage con. Nh ng h t phage khác có tr c theo cách nh th khi s d ng môi protein đánh d u phóng x nhu nh n đ tr ng S(35).
ạ ạ ệ Trong thí nghi m nh ng t
ặ ễ ể ữ ấ
ạ ầ ấ ễ
ấ ộ
ạ ế ấ ở phage đánh d u P(32) đã tìm th y ấ ỏ ứ
ế ế ề ậ
ủ
ả ượ ề
ấ
ậ
ị ế E.coli không có ho t tính phóng x đã b bào ớ ặ nhi m các phage có đánh d u ho c v i S (35) ho c P(32) đ theo dõi các Pr và ạ ế ả ADN trong quá trình gây nhi m. K t qu cho th y, h u h t ho t tính phóng x ẩ ầ ừ ỉ vi khu n, trong khi đó ch có m t ph n t ề ạ ỏ ẩ ở ế nh các ho t tính phóng x S(35) th y có t bào vi khu n. Đi u đó ch ng t ấ ỉ ủ ủ ầ ằ bào v t ch , ch có r t ít r ng, phage T2 đã truy n h u h t ADN c a nó cho t ỉ ướ ấ ơ i 1% protein c a nó chui vào. Kho ng h n 50% ADN đánh d u P(32) và ch d ỏ ứ ề ấ ạ c truy n vào các h t phage con; đi u này ch ng t protein đánh d u S(35) đã đ ề ậ ề ở ằ ệ ượ r ng ADN là v t ch t di truy n ng truy n ADN qua trung phage T2. Hi n t ả ạ ệ ượ ọ ế ừ ế bào nh n g i là hi n t bào cho sang t ng t i n p. t gian là virut t ứ ả ạ ạ ệ ệ i n p đã ch ng minh rõ ADN
ậ ậ ế Hai thí nghi m trên, thí nghi m bi n n p và t ơ ể t c các c th sinh v t. ề ở ấ ả t ấ là v t ch t di truy n
ữ
ứ Acid nucleic ứ
ấ IV. Nh ng c u trúc ch a ạ ử ề ạ ữ 1. Nh ng đo n DNA ch a thông tin di truy n Đ i phân t
ộ ơ ạ ỗ ị ứ ạ ọ ượ ượ ị ề c chia làm nhi u c đ nh nghĩa trong
ọ DNA là do polynucleotide t o thành, đ ạ đo n. M i đo n là m t đ n v ch c năng, g i là gen Gen đ ề di truy n h c:
ườ ầ ệ ố ề + Mendel là ng i đ u tiên nêu lên khái ni m “nhân t di truy n”
ễ ể
ề + J. Morgan c th hóa khái ni m v gen: gen n m trên nhi m s c th ị ứ ụ ể ấ ị ằ ị ế ạ ộ ộ ơ ắ ệ chi m m t locus nh t đ nh. Gen là đ n v ch c năng xác đ nh m t tính tr ng.
ễ ế ắ ọ ờ + Sau khi h c thuy t trung tâm ra đ i: gen là đo n DNA trên nhi m s c th ể
ữ ả ạ ạ ạ không nh ng mã hóa cho các lo i protein mà c các lo i RNA.
ố ữ
ả ệ ạ ạ ả ướ ả ồ
ữ ả ạ
ạ ộ ệ + Cu i nh ng năm 70, sau khi phát hi n ra gen gián đo n: gen là m t đo n ộ DNA đ m b o cho vi c t o ra m t polypeptid nó bao g m c vùng tr c và sau ạ ữ vùng mã hóa cho protein và c nh ng đo n không mã hóa xen gi a các đo n mã hóa.
15
ệ ị ứ ơ Hi n nay có th đ nh nghiã t ng quát nh sau: gen là đ n v ch c năng c
ộ ế ổ ộ ể ị ề ị
ạ ư ấ ị ậ ữ ề ạ ấ
ấ ị ẩ ữ ư ả
ổ ự ể ắ ạ ạ ượ ử ụ ạ
ẻ ấ ọ ơ ộ ở ủ s c a b máy di truy n chi m m t locus nh t đ nh trên NST và xác đ nh m t tính tr ng nh t đ nh. Các gen là nh ng đo n v t ch t di truy n mã hóa cho ợ ế c s d ng tr c ti p cho t ng h p nh các RNA đ nh ng s n ph m riêng l các enzym, các protein c u trúc hay các m ch polypeptid đ g n l i t o ra các ạ protein có ho t tính sinh h c.
ộ ữ ủ ơ ể ọ Ở
ễ
Ở ộ Toàn b nh ng gen khác nhau c a c th , g i là Idiotype. Eukaryote nó ể ắ ồ bao g m các gen trên nhi m s c th (chromotype) và các gen ngoài nhân (plasmotype). ồ prokaryote, nó bao g m b gen và plasmid.
2. Trong Virus
ố
ố ộ ạ
ề ắ ườ và m t vòng xo n RNA
Virus gây ợ ơ ứ ệ b nh đ m thu c lá (mosaic tobacco virus MTV) là virus ch a RNA s i đ n. Nó ộ ỏ ứ ng kính 18 nm. Bên ngoài có m t v ch a là m t h t hình que dài 300 nm, có đ o, ở 2130 phân t bên trong. Chi u cao vòng xo n: 23A ố ượ kh i l ử ng phân t
ư ộ ố ẩ ộ ử = 2.10 ứ ắ 6 đvC. ợ
ạ ẳ ứ
M t s virus ch a DNA s i đôi nh các th c khu n th T ố ượ ộ ng phân t ử ấ
ng thay đ i đ t ng t, phân t ự ầ ử ự 5 đôi nucleotide, kh i l ườ ụ ả i ta ch p nh đ µm), phân t ượ ả ế này x p g n
ọ ở ứ ớ ẩ ự ể ả ẩ ẵ ố ớ m ch đôi th ng, dài. Có ch a 2.10 ủ ẩ ự đvC. Khi l c th m th u c a môi tr ỏ ỏ ườ thoát ra kh i v protein, ng ề T2 v i chi u dài 0,05 mm (50 ấ ể khu n th . T t c th c khu n th T s ể 2, T4, T6 ch a DNA ứ ử : 130.10 ổ ộ DNA này ể ẩ ủ c nh DNA c a tj c khu n th ự ủ ầ ph n đ u c a th c ạ ch n ch a DNA v i m ch
16
ố ị ế ạ ơ
ể ạ ạ ơ
lai. Phân t ố ử ủ ử ể ớ ớ 3, T7 không th hình thành phân t
ả ồ ộ ẫ polynucleotide gi ng nhau, nên khi tr n l n các DNA m ch đ n đã b bi n tính ử ủ c a chúng v i nhau thì các m ch đ n này có th t o thành phân t ẵ DNA c a Tủ DNA lai v i DNA c a T s ch n. Còn virus ΦX174 có ch a DNA s i đ n g m 5400 nucleotide v i kho ng 9 gen ớ .
ứ ủ ợ ơ ẩ
ủ ự ế 3. Trong plasmid c a vi khu n ể ẩ DNA c a vi khu n làm thành th nhân, ti p xúc tr c ti p v i t
ớ ế ạ ế ể ớ ạ ủ ấ bào ch t, ắ i h n. DNA c a th nhân là DNA m ch vòng, xo n
không có màng nhân làm gi kép
ồ ụ
ế Ví d : DNA E.coli có đ ố ế ả ố ấ ả ỗ ứ ng kính 350 µm, g m 4.106 đôi nucleotide và ch a ạ ộ t c các ho t đ ng
ứ ườ kho ng 500 gen x p n i ti p nhau thành chu i dài chi ph i t ch c năng c a s s ng.
ử ể ạ ạ ạ ở DNA m ch kép, d ng vòng bên c nh th nhân.
ủ ử ả ng phân t Kh i l
trung bình kho ng 1% DNA c a th nhân. ặ ủ ờ
ư ợ
ủ ự ố Plasmid cũng là phân t ể ố ượ ễ ở ể ắ ạ trên NST chính c a vi Các plasmid có th g n t m th i ho c vĩnh vi n ộ ế ự ự ẩ nhân đôi và tham gia ti p h p khác nh là m t ầ ủ ể khu n. Có th tham gia s t ph n c a NST chính.
17
Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O
ị ị ầ ị
ầ ấ ứ ị ứ ươ ễ ự ị
ề ạ
ụ ợ ễ ổ
ạ ế Đào t o T xa, Đ i h c Hu .
ầ ả 1. Tr nh Văn B o, Phan Th Hoan, Tr n Th Thanh H ng, Tr n Th liên, ễ ạ Tr n Đ c Ph n, Ph m Đ c Phùng, Nguy n Văn R c, Nguy n Th Trang. 2002. ộ ọ ọ Các nguyên lý sinh h c. NXB Y h c Hà N i. ổ ọ 2. Ph m Thành H (2000). Di truy n h c. NXB Giáo D c. ộ 3. Nguy n Bá L c (2004). Acid nucleic và sinh t ng h p protein. Trung tâm ạ ọ ươ ự ề ọ ơ ở ng, Phan C Nhân (1998). C s di truy n h c. NXB Giáo ừ 4. Lê Đình L
D c.ụ
ề ọ ử ạ 5. Hoàng Tr ng Phán (1995). Di truy n h c phân t . Trung tâm Đào t o T ừ
ọ ế ạ ọ xa, Đ i h c Hu .
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
