DI TRUY N H C PHÂN T VÀ T BÀO CHƯƠNG C u trúc, c tính, ch c c a i phân t sinh h c (ADN, ARN protein) inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C, Trư ng HKHTN, HQGHN Ch−¬ng C u trúc, c tính, ch c c a ADN, ARN, Protein Mơc tiªu kiÕn thøc N m c v n tr l i câu h i sau: Các b ng ch ng kh ng nh vai trị mang thơng tin di truy n c a ADN (và ARN m t s virut)? C u trúc, c tính, ch c c a axit nucleic Các ch c ngày bi t C u trúc, y v ARN c tính, ch c c a protein Các nhóm protein ch c b n Th o lu n, suy ng m, t tìm hi u thêm M i quan h s phù h p gi a c u trúc ch c c a i ph n t sinh h c T i nhi u gi thi t g n ây có xu hư ng cho r ng ARN i phân t xu t hi n u tiên ti n hóa? Néi dung LƯ C S DI TRUY N H C CÁC B NG CH NG CH NG MINH ADN LÀ V T CH T MANG THÔNG TIN DI TRUY N C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ADN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ARN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A PROTEIN Q&A Néi dung LƯ C S DI TRUY N H C CÁC B NG CH NG CH NG MINH ADN LÀ V T CH T MANG THÔNG TIN DI TRUY N C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ADN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ARN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A PROTEIN Q&A Lợc sử di truyền học ã Di truy n h c ngành khoa h c nghiên c u v c u trúc, ch c năng, ch ho t ng v n ng c a v t ch t (thông tin) di truy n t th h sang th h khác ( m c khác c a h th ng sinh v t, phân t , t bào, th , qu n th ) • ây m t dịng chó thu n ch ng c sinh t m t c p b , m có ki u gen g n gi ng hồn tồn (dịng thu n) – T n s m c b nh lý (r i lo n) di truy n thư ng g p r t cao dòng thu n inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C Lợc sử di truyền học ã õy l m t àn chó c sinh t m t c p b , m có ngu n g c t dịng khác – T p tính ki u hình c a àn r t khác ki u gen c a chúng c t h p ng u nhiên t h gen (v n khác nhau) c a t bào sinh d c có ngu n g c t b m – Tuy v y ph n l n tính tr ng c a chúng gi ng, ho c g n gi ng, ho c ki u hình trung gian c a c a ki u hình tìm th y b m inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C Lợc sử di truyền học ã C ch no ã gây nên nh ng hi n tư ng nêu trên? • M c dù hi n tư ng di truy n h c c quan tâm ng d ng t th a sơ khai c a xã h i loài ngư i (nh t tr ng tr t chăn nuôi), n t n th th XX, ph n l n nhà sinh h c (m t cách sai l m) cho r ng: – M i tính tr ng (k c tính tr ng thu nh n m i th i gian s ng) c a m t cá th có th truy n c sang th h sau – Các c tính c a b , m c tr n l n (và không phân tách tr l i c) th h inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C Lợc sử di truyền học Gregor Mendel (1822-1884), ngời đợc coi cha đẻ ngành Di truyền học ®¹i inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C Lợc sử di truyền học ã Di truy n h c hi n i c ánh d u b t u b ng thí nghi m phân tích s lư ng (t l phân ly) c a tính tr ng phép lai u Hà lan c a Gregor Mendel NhÞ Nhơy inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C L−ỵc sư di trun häc • • Mendel ti n hành lai gi a u thu c dòng thu n khác b i t ng c p tính tr ng tương ph n theo dõi s lư ng (t l ) phân ly c a tính tr ng th h Hình nh mô t k thu t lai u Hà Lan inh oàn Long Hoa tr ng C t b nh (hoa c) t có hoa màu tím Nh (hoa Noãn (hoa cái) B ,M (P) c) Th ph n gi a Hoa tím nh c a hoa tr ng v i nỗn c a hoa tím Noãn sau th ph n, phát tri n thành qu Cây c tr ng t h t Th h (F1) B môn DI TRUY N H C Ch c sinh h c c a ARN Loại ARN Chức sinh học mARN thông tin Truyền thông tin qui định trình tự axit amin protein từ ADN tới ribosome tARN Dịch mà ba phân tử mARN thành axit amin phân tử protein rARN Cấu trúc ribosome có vai trò xúc tác (ribozyme) hình thành liên kết peptide Tiền-ARN Sản phẩm trực tiếp trình phiên mÃ; phân tử tiền thân hình thành nên mARN, tARN rARN hoàn thiện eukaryote, số phân đoạn ARN intron có vai trò xúc tác (ribozyme) phản ứng cắt chÝnh nã snARN (ARN nh©n kÝch th−íc nhá) Cã vai trò xúc tác cấu trúc phức hệ cắt intron (spliceosome) từ phân tử tiền-mARN để tạo thành mARN hoµn thiƯn SRP ARN (ARN nhËn biÕt tÝn hiƯu) Là thành phần phức hệ ARN-protein làm nhiệm vụ nhận biết peptide tín hiệu phân tử protein đợc tổng hợp, giúp "giải phóng" phân tử protein khỏi mạng lới nội chất sno ARN (ARN hạch nhân kích thớc nhỏ) Tham gia hoàn thiện rARN từ phân tử tiền-rARN đóng gói ribosome hạch nhân Telomerase-ARN Thành phần enzym telomerase; làm khuôn để tổng hợp trình tự ADN lặp lại đầu mút nhiễm sắc thể eukaryote gARN Tham gia vào trình "biên tập" ADN ti thể thực vật nguyên sinh động vật, ADN lạp thể thực vật tmARN ARN tích hợp chức tARN mARN, giúp giải phóng ribosome khỏi "tắc nghẽn" dịch mà phân tử mARN bị ba mà kết thúc (stop codon) M1 ARN Thành phần ARN có vai trò xúc tác ARNase P, tham gia hoàn thiện phân tử tARN prokaryote Các loại ARN can thiệp (siARN miARN) Tham gia điều hßa biĨu hiƯn gen ë eukaryote inh ồn Long B môn DI TRUY N H C Ch c sinh h c c a ARN mARN guide ARN (gARN) iÓm cắt AGA gARN C i thêm số nucleotide U UUU AGA 5’ 3’ Biªn tËp mARN ë trùng mũi khoan (Trypanosome) gARN kết cặp với đoạn trỡnh tự đặc trng mARN oạn trỡnh tự bổ sung (AGA) gARN đợc dùng làm khuôn để cài thêm số nucleotide U vào mARN Trong ví dụ đây, có liên kết "lỏng lẻo" G-U gi a hai ARN inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C Ch c sinh h c c a ARN tmARN a) CÊu tróc mARN ë vi khuÈn E coli b) Cơ chế khôi phục v kết thúc dịch m bëi tmARN MiÒn gièng tARN tmARN Thïy mang axit amin Thùy DHU Thùy TC Ribosome bị "ách tắc" thiếu mà kết thúc (sự kết thúc dịch mà diễn ra) tmARN khôi phục lại trình tổng hợp protein tmARN nhận liên kết vào vị trÝ A cđa ribosome mARN ®ét biÕn mÊt m· kÕt thúc tách khỏi ribosome bị phân hủy Các protein đợc "đánh dấu" (mang "tín hiệu") bị phân hủy Miền giống mARN tmARN "gắn" trình tự axit amin "tín hiệu"; Dịch mà kết thúc mà kết thúc cña tmARN A CGACAU U CGUC C A U A Các mà kết thúc dịch mà UAGUCGCAAACGAAAACUACGCUUUAACCGCAG C U U A vị trí khôi phục tổng hợp protein Cấu trúc bậc hai (giản lợc) v mô hình chế hoạt ®éng cđa tmARN ë E coli inh ồn Long B môn DI TRUY N H C Néi dung LƯ C S DI TRUY N H C CÁC B NG CH NG CH NG MINH ADN LÀ V T CH T MANG THÔNG TIN DI TRUY N C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ADN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ARN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A PROTEIN Q&A Protein s n ph m c a trình d ch mã a) Prokaryote b) Mµng tÕ bµo ADN Nhân Eukaryote Sinh chất nhân Tế bào chất tiềnmARN mARN vËn chun Ribosome Protein (polypeptide) DÞch m ë prokaryote v eukaryote a) prokaryote, mARN đợc ARN pol tổng hợp không cần sửa đổi mà đợc dùng để dịch mà Do màng nhân, dịch mà bắt đầu phiên mà cha kết thúc (sự kết cặp phiên mà - dịch mÃ) b) eukaryote, phiên mà (tiềnmARN) phải qua trình hoàn thiện (gồm lắp mũ m7G, gắn đuôi polyA cắt bỏ intron) đợc dùng để dịch mÃ; mARN hoàn thiện đợc vận chuyển tế bào chất dịch mà diễn inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C C u trúc hóa h c c a protein Protein có b c c u trúc C u trúc b c C u trúc b c C u trúc b c Chu i xo n α M t ph ng β Mi n ch c C u trúc b c inh oàn Long B môn DI TRUY N H C C u trúc hóa h c c a protein C U TRÚC B C u amino ( u N) u carboxyl ( u C) Liên k t peptit Liên k t peptit inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C C u trúc hóa h c c a protein C U TRÚC B C M tc t ng uN uC uN 3,6 aa / vòng xo n M t c t ngang uC C u trúc d ng chu i xo n α inh oàn Long C u trúc d ng m t ph ng β B môn DI TRUY N H C C u trúc hóa h c c a protein C U TRÚC B C Ph n lõi óng gói protein NƯ C Bi n tính B m t Protein d ng chu i polypeptit (b c 1) inh ồn Long Phân t protein óng gói d ng c u trúc b c (hình thành m t s mi n ch c năng) B môn DI TRUY N H C C u trúc hóa h c c a protein S t óng gói c a protein ph thu c vào tính ch t c a axit amin thành ph n c u trúc lên chu i polypeptit C u trúc hóa h c c a protein C U TRÚC B C inh oàn Long B môn DI TRUY N H C Các nhúm protein ch c nng c b n Nhóm prôtêin Prôtêin vận chuyển Enzym G-protein Prôtêin mang thông tin (chất chủ vận, chất đối vận) Prôtêin vận động (prôtêin cơ) Prôtêin bảo vệ Prôtêin thụ thể Prôtêin điều ho Prôtêin cấu trúc Các loại prôtêin khác inh on Long Hoạt tính chức sinh học Các phân tử di chuyển bên gi a tế bào gi a mạch máu hệ bạch huyết Là chất xúc tác h u thúc đẩy phản ứng hoá học nhng thân chúng không trỡnh phản ứng Truyền tín hiệu từ bên tế bào vào bên tế bào việc kích thích sản xuất chất truyền tín hiệu thứ hai Bao gồm hormon prôtêin khác, mà hoạt động, chúng tạo hoạt động sinh lý trao đổi chất mô, tế bào đặc thù chúng Tơng tác actin myosin tạo nên hoạt động co duỗi Có chức nng bảo vệ chống lại xâm nhập vi khuẩn hợp chất độc Các prôtêin xuyên màng phân tử truyền thông tin trung gian từ hócmôn chất dẫn truyền thần kinh hoạt động sinh lý nội bào iều hoà hoạt ®éng cđa gen vµ tÕ bµo VÝ dơ Albumin, hemoglobulin, lipoprotein, transferin, v.v Alcohol dehydrogenaza, hexokinaza, proteaza, v.v Transductin, Gs, αi Insulin, glucagon, hormon, prolactin, v.v Actin, myosin Kh¸ng thĨ, interferon, interleukin, v.v C¸c thơ thĨ insulin adrenalin bề mặt tế bào Các chất kỡm hÃm ức chế hoạt động phiên mÃ, dịch mà tế bào Tạo nên cấu trúc hỡnh dạng quan tử bên Cytochrom, cytoskeleton, tế bào, nh thân tế bào histon, ribosom, v.v Bao gồm loại prôtêin tạo kênh màng tế bào cho Các prôtêin kênh xuyên phép ion vào tế bào theo phơng thức chủ động, màng ion Cl-, K+, Na+, v.v loại prôtêin đặc biệt liên quan đến trao đổi tín hiệu tế bào B mụn DI TRUY N H C Th th m c tiêu tác d ng c a thu c (A) Angiotensinogen (MW 57000) Renin Angiotensin I ACE Angiotensin II (B) Angiotensin II Angiotensin Receptor TÕ bào trơn thành mạch G-prôtêin (bất hoạt ) Pho spholipaza (bất hoạt) G- prôtêin (hoạt động) Phosph olipaza (hoạt đ ộn g) Co Huyết áp tăng Hệ thống renin - angiotensin trình điều hoà huyết áp A) Anginotensinogen đợc cắt renin để thu đợc angiontensin I Chất sau đợc cắt ACE để thu đợc angiontensin II B) angiotensin II tác động lên hệ angiotensin receptor màng tế bào trơn thành mạch máu, qua làm tăng hàm lợng Ca2 + tế bào chất, thành mạch máu co, huyết áp tăng inh on Long B mụn DI TRUY N H C Ví d v protein th th ch t iv n (A) Histamine Thµnh tÕ bµo màng nhày dày Phản ứng: tiết axít chlohydric (HCl) Loét d y (B) Receptor histamine H2 tìm thấy tế bào màng nhày dày, liên quan đến tiết HCl vào dày HCl có vai trò quan trọng trình tiêu hoá kháng khuẩn, nhng tác nhân gây loét dày A) Sơ đồ mô tả vai trò H2-receptor bệnh loét dày B) Cimetidine chất đối vận H2-receptor, dợc chất chữa loét dày theo chế đối vận receptor histamine H2 đợc sử dụng lâm sàng inh on Long B môn DI TRUY N H C CHƯƠNG C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A CÁC I PHÂN T SINH H C – ADN, ARN & PROTEIN Q&A ... c a ARN Loại ARN Chức sinh học mARN thông tin Truyền thông tin qui định trình tù axit amin cđa protein tõ ADN tíi ribosome tARN Dịch mà ba phân tử mARN thành axit amin phân tử protein rARN Cấu. .. thiện phân tử tARN prokaryote Các loại ARN can thiệp (siARN miARN) Tham gia điều hòa biểu gen eukaryote inh ồn Long B mơn DI TRUY N H C Ch c sinh h c c a ARN mARN guide ARN (gARN) iĨm c¾t AGA gARN... DI TRUY N H C CÁC B NG CH NG CH NG MINH ADN LÀ V T CH T MANG THÔNG TIN DI TRUY N C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ADN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A ARN C U TRÚC, C TÍNH, CH C NĂNG C A PROTEIN