Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ TÀI LIỆU THAM KHẢO DI TRUYỀN THỰC VẬT ĐẠI CƢƠNG • Lê Đình Lương, Phan Cự Nhân Cơ sở di truyền học, 1998 • Phạm Thành Hổ Di truyền học, 2007 • Nguyễn Hồng Minh Di truyền học, 1999 • Gardner E.J.,… Principles of Genetics, 1991 Giáo viên: Phạm Thị Ngọc Số đt: 097.267.32.09 MỞ ĐẦU I • Mục tiêu: • Khái quát môn học Đối tƣợng nhiệm vụ di truyền học, di truyền học đại Di truyền học nghiên cứu hai tính chất bản, gắn liền thể sống: tính di truyền tính biến dị • Sự thống biện chứng hai tính chất thể tất mức độ tổ chức sống: phân tử, tế bào, cá thể • Vị trí mơn học mơn sở • Ý nghĩa chọn giống, nơng nghiệp đại quần thể • Mọi cấu trúc đặc trưng hoạt động trao đổi chất thể sống kiểm tra gen Như di truyền học đại môn khoa học nghiên cứu gen cấp độ khác 1.Về phương diện lý luận, di truyền học tập trung giải vấn đề sau: a) Vấn đề tàng trữ thông tin di truyền (TTDT): Nghiên cứu sở vật chất, cấu trúc, tổ chức máy di truyền: gen - NST- genome - cấu trúc di truyền quần thể b) Vấn đề thực TTDT: Cơ sở biểu gen, điều hoà hoạt động gen, vấn đề thể c) Về phương diện ứng dụng, di truyền học tập trung giải vấn đề sau: - Ứng dụng sở lý luận di truyền để tuyển chọn phương thức lai tối ưu nhất, phù hợp với đối tượng cụ thể kiểu hình tính trạng mối tương tác kiểu gen - môi trường -Tuyển lựa phương thức chọn lọc hiệu để Vấn đề chế truyền đạt TTDT qua hệ: thu sản phẩm: tế bào, dòng, quần thể Cơ chế phát sinh dạng đột biến, chế biến đổi định hướng, - Điều khiển phát triển tính trạng di truyền chuyển nạp gen - Gây đột biến thực nghiệm, chuyển nạp gen, bảo vệ sửa chữa hỏng hóc di truyền Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ II Các giai đoạn phát triển di truyền học Giai đoạn trước Menđen đời cơng trình Menđen: - Thế kỷ thứ V trước CN: + Hippocrate (thuyết di truyền trực tiếp) Vật liệu sinh sản thu nhận từ tất phần thể  tất quan trực tiếp ảnh hưởng tới tính trạng hậu - Thế kỷ thứ IV trước CN: - Darwin (1809-1882) - Thuyết pangen: Mỗi phần thể sinh sản phần tử nhỏ gọi chất mầm (genmule), từ phần thể chúng theo máu tập trung vềcơ quan sinh dục, qua tính trạng truyền đạt cho hậu Mỗi cá thể sinh hồ hợp đặc tính di truyền bố mẹ -1865 Menđen - thí nghiệm lai thực vật: Vật liệu sinh sản không thu nhận từ phận thể mà Međen chứng minh: di truyền có tính giai đoạn, được tạo từ chất dinh dưỡng, mà chất chúng ấn định kiểm tra nhân tố di truyền mà sau gọi gen  cho cấu tạo phần khác thể đạt móng cho phát triển di truyền học Giai đoạn phát triển di truyền học kinh điển: - 1900, Hugo de Vries (Hà Lan), Erich Karl Correns (Đức) E von Tschermark (Áo) độc lập phát quy luật Menđen  1900 - năm khai sinh di truyền học -1902, W Bateson L Cuenot: chứng minh quy luật Menđen động vật - 1909 W Bateson dẫn tới 100 tính trạng thực vật động vật di truyền theo quy luật Menđen - 1901, Hugo de Vries đưa thuyết đột biến - Đầu kỷ 20 hình thành quan điểm vai trò cảu NST di truyền - 1911, T.H Morgan cs xây dựng thuyết di truyền NST - 1920, N.I.Vavilov (Nga) thiết lập quy luật “dãy biến dị tương đồng” - 1925, G.A.Nadson G.S Philipov phát ảnh hưởng gây đột biến phóng xạ - 1933, T Painter phát NST khổng lồ -> sở cho nghiên cứu đột biến cấu trúc NST thiết lập đồ tế bào học NST III Các phƣơng pháp nghiên cứu di truyền: Sự phát triển di truyền học phân tử kỹ thuật di truyền: -1944, O Avery, MC Leod Mc Carty chứng minh ADN vật chất di truyền -> đời di truyền học phân tử -1953, J Oatson F Cric phát minh mơ hình cấu trúc phân tử ADN - Những năm 60 xác định toàn 60 codon - 1961, F Jacod, J Monod đưa mô hình operon giải thích chế điều hồ mã vi khuẩn  nghiên cứu chế điều hoà hoạt động gen - Từ năm 70 nhiều tri thức di truyền đời IV Ý nghĩa di truyền học chọn • Phương pháp lai giống phát triển nông nghiệp bền • Phương pháp tốn học vững • Phương pháp tế bào học • Phương pháp vật lý, hố học sinh học khác • Ý nghĩa lớn thực tiễn môn khoa học khác (y học, sinh thái ) • Di truyền học phương thức luận tiến hoá, đặc biệt sở chọn giống 7/18/15 MỞ ĐẦU: ADN vật chất mang thông tin di truyền Chƣơng I CẤU TRÖC VÀ TÁI BẢN VẬT CHẤT DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ, TẾ BÀO Hiện tượng biến nạp: • Thí nghiệm Griffith (1928): thí nghiệm vi khuẩn diplococcus pneumococcus • Gồm: + dạng có vỏ polysacarit độc, gây bệnh (S smooth) • + dạng khơng có vỏ bọc, lành (R – rough ) • Tiêm cho chuột : • Dịng R dịng S bị chết nhiệt  chuột khơng nhiễm bệnh • Dịng R + dòng S bị chết nhiệt  chuột chết Kết kuận: tế bào vi khuẩn nòi R nhận đặc tính tạo vỏ nịi S THÍ NGHIỆM CỦA F.GRIFFIT 1944, Oswald Avery, Colin Malead Maclyn MC Carti tách ADN từ nịi S đưa vào mơi trường ni cấy nịi R  xuất nịi S  ADN nòi S biến nạp vào nòi R  Rb có tính tạo vỏ Kết luận : ADN vật chất di truyền b Các chứng minh thực khuẩn thể - 1952, Alfred Hershey Martha Chase: mẫu virus: + mẫu ADN đánh dấu 32P + mẫu protein đánh dấu 35S Sau chu kỳ sinh sản cho E coli phát triển môi trường đồng vị phóng xạ 32P 35S dùng làm chất đánh dấu đặc thù để phân biệt ADN protein dòng E coli lây nhiễm phage đánh dấu 32P dịng 35S Kết quả: 35S nằm lại ngồi tế bào vi khuẩn với vỏ bọc virus trống rỗng 32P nằm bên tế bào  vi khuẩn sinh sản cho hệ virus Kết luận: vật chất di truyền virus ADN protêin 7/18/15 Bacteriophages Viruses of bacteria Virus Structure Capsids, Nucleic Acid, Envelope Icosahedral Enveloped Helical A complex bacteriophage 1.1.1 Thành phần hố học cấu trúc khơng gian ADN a) Thành phần hoá học: ADN phân tử trùng hợp lớn (polymer), gồm nhiều đơn phân (monomer) gọi nucleotide, nucleotide gồm: • Đường pentose, cacbon (deoxyribose –C5H10O4) • Nhóm phosphates • Bazơ nitơ Nhóm phosphates liên kết với C5, bazơ với C1 7/18/15 CÁC GỐC BAZƠ Nucleic acids CẤU TRƯC HĨA HỌC CỦA NUCLEOTIDE TRONG ADN loại nucleotide ADN: + Dẫn xuất purine: • Adenine (A) • Guanine (G) + Dẫn xuất pyrimidine: • Thymine (T) • Cytosine (C) James Watson and Francis Crick • Tổng bazơ purine tổng bazơ pyrimidine: A + G = T + C hay A = T; G=C • Tỷ lệ A  T số đặc G C trưng cho lồi (ví dụ: người 1,52; lúa mì – 1,19; nấm men – 1,79…) 7/18/15 b) Cấu trúc không gian ADN 1953, James Watson Fransis Cric đưa mơ hình cấu trúc khơng gian ADN: + Là hai mạch đơn polynucleotide xoắn (chuỗi xoắn kép), + bazơ nitơ mạch liên kết với bazơ nitơ mạch cầu nối hiđrô, theo nguyên tắc bổ sung + Mỗi vòng chuỗi xoắn kép dài 34A0 gồm 10 cặp bazơ, khoảng cách bazơ liền 3,4A0 = 0,34nm CÁC DẠNG CẤU TRÖC XOẮN CỦA ADN Kiểu xoắn ốc Số cặp base vòng xoắn + Các vòng xoắn nối tiếp Góc xoắn so h – khoảng với mặt cách phẳng base kề base (A0) Đƣờng kính chuỗi xoắn kép (A0) quanh trục dọc chung, A 11 +32,70 2,56 23 bazơ nằm ngang song song B 10 +360 3,38 19 vng góc với trục chuỗi xoắn C 13 +38,60 3,32 19 kép … + Hai sợi phân tử ADN có Z 12 -30,00 3,71 18 hướng ngược (đối nghịch song song) Từ trái qua phải A-ADN, B-ADN Z-ADN 7/18/15 1.1.2 Những đòi hỏi tất yếu vật chất di truyền mà ADN đáp ứng a) Vật chất di truyền phải tàng trữ tất thông tin cần thiết để điều khiển cấu trúc đặc trưng hoạt động trao đổi chất tế bào b) Vật chất di truyền tái cách xác để truyền đạt thơng tin cho hệ tế bào sau c) Vật chất di truyền phải có khả xảy ghi nhận biến đổi, thông tin biến đổi phải ổn định di truyền Từ trái qua phải B-ADN, A-ADN Z-ADN 1.2 Các dạng kiến trúc trật tự nucleotide 1.2.2 Các dạng ADN kiến trúc lặp bản, ý ADN nhiễm sắc thể nghĩa chúng 1.2.1 ADN kiến trúc đơn • ADN có trật tự lặp lại với bội số trung cao  Genome virus vi khuẩn chứa dạng ADN đơn + Trung bình: số 20 – 50 + Cao: số 250 – 6000 105  Là phần ADN genome • ADN có trật tự lặp lại với bội số cao :106  Hầu hết gen genome mã hõa ADN trật • Ý nghĩa: Tham gia vào trình tiếp hợp đôi NST tự đơn (trừ số gen gen histon, ARN ribosome) tương đồng, tham gia vào trình trao đổi chéo gen, trình tái cấu trúc NST q trình hoạt hố gen Ngồi cịn bảo vệ gen qua trọng, bảo tồn khối liên kết gen 1.3 Tái ADN 1.3.1 Nguyên lý bảo toàn Trong chế tái bán bảo toàn, chuỗi xoắn kép tách mạch đơn, mạch đơn ADN gốc dùng làm khuôn cho tổng hợp mạch Kết chuỗi kép hình thành, chúng chứa mạch gốc mạch CÁC GIẢ THIẾT TÁI BẢN ADN a) Kiểu bảo toàn; b) Kiểu bán bảo tồn; c) Kiểu phân tán 7/18/15 THÍ NGHIỆM CỦA MESELSON - STAHL (1957 ) Dựa vào hiệu lực đồng vị phóng xạ nặng 15N kỹ thuật tách đại phân tử sở trọng lượng: + Nuôi E coli qua số hệ với nguồn độc chứa 15N + Đặt mẫu tế bào vi khuẩn chứa 15N môi trường 14N đến ADN tái trở lại  đưa ADN vào ly tâm siêu tốc + Một hệ thứ lại cho phát triển môi trường 14N  ADN lại đưa vào siêu ly tâm (Dung dịch chloride cesium – CsCl  dùng siêu ly tâm, tạo thành gradien nồng độ liên tục Khi cho ADN vào chúng lắng xuống với hàm lượng tương đương với nồng độ chúng) 1.3.2 Cơ chế tái ADN sinh vật nhân sơ Kết quả: • Các mẫu thí nghiệm chứa nhiều ADN nhẹ • Thế hệ thứ nhất: ADN lai có tỉ trọng nằm ADN nặng ADN nhẹ 15N 14N ã Th h th 2: ẵ s phõn tử ADN lai, nửa lại ADN nhẹ 14N Kết luận: ADN tái Là trình phức tạp, trải qua chế chung sau: • Tách rời hai mạch • Phải có đoạn mồi (primer): đoạn ADN hay ARN mạch đơn ngắn bắt cặp với mạch đơn khn • Đủ loại nucleosid triphosphat (dATP, dGTP, dTTP, dCTP) bắt cặp bổ sung với nucleotide mạch khn • Mạch tổng hợp theo hướng 5’P  3’OH • Các nucleotide nối với liên kết cộng hóa trị để tạo mạch theo kiểu bán bảo toàn 7/18/15 Hệ enzyme tái ADN: ADN – polymerase I : 400 phân tử tế bào, TLPT109.000 dalton Cơ chế tái ADN theo Okazaki (tái nửa gián đoạn) Năm 1969 R Okazaki chứng minh kiểu tái nửa gián đoạn ADN: Chức năng: sửa chữa ADN Bằng cách đánh dấu nhanh ADN tái với 3H - thimidin ADN - polymerase II: 100 phân tử tế bào TLPT- Okazaki chứng minh: 120.000 dalton Chức năng: xác định bắt đầu tổng hợp phân đoạn ADN kết thúc tổng hợp ADN ADN - polymerase III: 10 phân tử tế bào TLPT180.000 dalton Chức năng: gia tăng chiều dài sợi tổng hợp Cơ chế tái ADN E.coli ADN tái dạng đoạn ngắn từ 1000 - 2000 Nu (đoạn okazaki) Đoạn okazaki bắt đầu đoạn ngắn (10 đơn vị), ARN mồi Đoạn mồi dùng làm chất mồi kéo dài tiếp chuỗi polydeoxyribonucleotit, Nu gắn vào đầu 3’–OH tự kéo dài, theo chiều 5’–3’ Sau loại bỏ ARN lấp đầy khoảng trống tác dụng ADN- polymerase I đoạn okazaki nối lại với enzim nối ADN ligase Cơ chế tái ADN theo Okazaki (tái nửa gián đoạn) I Q trình tháo xốn chuỗi kép: • Enzyme gyrase (một loại enzyme topoizomerase) cắt ADN làm tháo xoắn • Enzyme helicase (rep) tham gia tách mạch tạo chạc ba chép (helicase sử dụng lượng ATP làm đứt liên kết hydro) • Các protein làm căng mạch SSB (single Strand binding) gắn vào mạch đơn ADN làm chúng tách thẳng Mỗi SSB bám vào bazơ sợi đơn ADN II Quá trình lắp ráp nuleotit chạc tái bản:  ADN-polymerase III gắn vào mạch khuôn lắp nucleotide bổ sung vào vị trí tương ứng  Mạch khn có đầu 3’ tổng hợp mạch bổ sung 5’  3’ (mạch trước – leading trand) hướng vào chạc ba  Mạch khuôn 5’  3’ (mạch khuôn sau) tổng hợp phức tạp theo hướng từ chạc ba 7/18/15 Các bước tổng hợp mạch khn 5’  3’ CHẠC TÁI BẢN • Enzyme primase gắn mồi (primer) ARN khoảng 10 nucleotide có trình tự bổ sung với mạch khn • ADN-polymerase III nối theo mồi ARN tổng hợp đoạn ngắn 1000 – 2000 nucleotide – đoạn Okazaki đến gặp ARN mồi phía trước dừng lại • Enzyme ADN-polymerase I nhờ hoạt tính exonuclease 5’  3’ cắt bỏ ARN mồi, lắp nucleotide ADN vào chỗ trống thực polymer hóa hƣớng 5’  3’ • Khe hở đoạn okazaki nối liền nhờ enzyme ADN ligase Mạch tổng hợp theo hướng từ chạc ba gọi mạch sau (lagging strand) Supercoiled DNA relaxed by gyrase & unwound by helicase + proteins: 5’ SSB Proteins Okazaki Fragments ATP Polymerase III Lagging strand Helicase + Initiator Proteins 3’ primase Polymerase III base pairs 5’ RNA primer replaced by polymerase I & gap is sealed by ligase RNA Primer Leading strand 3’ MƠ HÌNH HIỆN TƢỢNG TÁI BẢN CỦA ADN E.COLI MƠ HÌNH HIỆN TƢỢNG TÁI BẢN CỦA ADN E.COLI 10 7/18/15 MƠ HÌNH TÁI BẢN ADN DẠNG VÕNG CỦA E.COLI 1.3.3 Tái ADN sinh vật nhân chuẩn • MƠ HÌNH TÁI BẢN ADN Ở EUKARYOTE Q trình chung giống Prokaryote • Tái ADN eukaryote phức tạp có tốc độ chậm • Khởi tái xảy từ nhiều điểm (đơn vị tái replicon) thường diễn theo hai chiều • Tế bào có chế kiểm sốt nghiêm ngặt trình chép, điểm chép qua lần khơng lặp lại trước tồn ADN chép hoàn toàn 1.3.3 Tái theo chế vịng lăn • ADN vịng khía (cắt) mạch điểm khởi đầu chép loại protein khởi đầu • Protein khởi đầu ln bám đầu 5’, đầu 3’ mồi (primer) cho tổng hợp ADN diễn tác động ADNpolymerase III • Trên mạch đơn khơng bị cắt tái diễn liên tục theo vịng trịn • Mạch bị cắt đứt tổng hợp ADN diễn không liên tục, theo đoạn okazaki gồm bước sau: + ARN polymerase bám vào điểm khởi đầu tổng hợp ARN mồi + ADN polymerase III nối theo ARN mồi tổng hợp đoạn okazaki + ADN polymerase loại bỏ đoạn ARN mồi + Enzyme ADN lygase gắn đoạn okazaki tạo vịng ADN kép hồn chỉnh TÁI BẢN THEO KIỂU VÕNG LĂN dso (double strand replication origin) Rep protein (plasmid encoded) sso (single strand replication origin) RNA primer DNA pol III (primase) Elongation DNA pol I DNA pol III 11 7/18/15 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VI KHUẨN 1.4 Tế bào nhân sơ tế bào nhân chuẩn 1.4.1 Đặc điểm cấu trúc nhiễm sắc thể sinh vật nhân sơ • Sinh Prokaryotic flagella vật nhân sơ (prokaryote) bao gồm vi khuẩn (bacteria), xạ khuẩn (actinobacteria) khuẩn lam (cyanophyta) Nucleoid region (DNA) • Tế bào sinh vật nhân sơ chưa có nhân hồn chỉnh – chưa có Ribosomes Plasma membrane màng bao bọc Cell wall • Cấu tạo tế bào: màng tế bào, khối nguyên sinh, thể nhân, ribosome mezosome (ty thể dạng sơ khai) Capsule Pili • Thể nhân chứa ADN trần dạng vòng bao quanh chất nhân (nucleoplasma) Escherichia coli (e.coli) CÁC DẠNG VI KHUẨN • DNA dạng vịng, dài 1mm gồm x 106 đơi base chứa khoảng 1500 gen • Trong thể nhân, DNA tổ chức dạng cấp co xoắn • Phương thức truyền đạt vất chất di truyền cho hệ sau: + Phân chia đơn giản phân cắt sau q trình tự nhân đơi NST + Ngồi NST chính, vi khuẩn cịn có plasmid mang ADN vịng, kép có khả tự độc lập với NST KHUẨN LAM (CYANOPHYTE BACTERIA) Cấu tạo: + Vùng phía ngồi chứa thể sắc lạp thực chức quang hợp + Vùng phía chứa thể nhân + Khuẩn lam có chứa Plasmid ribosome mezosome Bacteria DNA 12 7/18/15 Xạ khuẩn (Actinobacteria; tiếng Anh: Actinomycetes) nhóm vi khuẩn MỘT SỐ LỒI XẠ KHUẨN thật (Eubacteria) phân bố rộng rãi tự nhiên Trước xếp vào Tản thực vật (tức nấm), ngày chúng xếp vào vi khuẩn (Schizomycetes) Xạ khuẩn có nhiều nét khác với nấm giống vi khuẩn: * Có giai đoạn đơn bào có giai đoạn đa bào * Kích thước nhỏ * Nhân giống với vi khuẩn, khơng có màng nhân tiểu hạch * Vách tế bào không chứa cellulose kitin, giống với vi khuẩn * Phân chia tế bào giống với vi khuẩn (kiểu Amitose) * Xạ khuẩn giới tính (khơng có tế bào đực cái) * Hoại sinh ký sinh Xạ khuẩn sống đất, tham dự vào q trình chuyển hóa tự nhiên nhiều hợp chất đất Xạ khuẩn chi Streptomyces 1.4.2 Đặc điểm cấu trúc nhân sinh vật nhân chuẩn (Eukaryote) - Tế bào có cấu trúc nhân hồn chỉnh – nhân có màng bao bọc, có từ NST trở lên - Nhân tế bào: + Màng nhân + Dịch nhân: dạng keo, nơi chứa chất nhiễm sắc, tiểu hạch + Chất nhiễm sắc: vật chất di truyền tế bào (ADN protein) – chromatin + Tiểu hạch - Phương thức truyền đạt vật chất di truyền cho hệ sau: Phương thức hoạt động xác NST nguyên phân giảm phân với chế sinh học chặt chẽ chế tự nhân đôi, phân ly tổ hợp NST Có khối lượng nhiều loại protein khác kết hợp với ADN NST (80%): + Protein histon (protein bazơ) + Protêin khơng có histon (protein axít) MÀNG NHÂN • Là màng sinh học kép, có lỗ thơng với bào chất, có tính bán thấm • Cấu trúc: gồm lớp màng lipoproteit: màng màng Giữa lớp màng xoang quanh nhân TIỂU HẠCH CẤU TRƯC MÀNG NHÂN • Phần bắt mầu rõ pha tĩnh kỳ • Mỗi nhân thường có tiểu hạch • Khi tế bào phân chia tiểu hạch tan khôi phục lại mạt kỳ • Đoạn ADN qua tiểu hạch trạng thái chức năng, chứa nhiều gen ARNr • Là nơi sản xuất ARNr • Cấu tạo: ribonucleoproteit dạng hạt, ribonucleoproteit dạng sợi, protein khơng định hình, sợi cromatin 13 7/18/15 • Mơ hình tế bào động vật Ribosomes Cytoskeleton • An idealized plant cell Centriole Lysosome Flagellum Not in animal cells Not in most plant cells Cytoskeleton Mitochondrion Central vacuole Nucleus Cell wall Plasma membrane Rough endoplamsic reticulum (ER) Chloroplast Ribosomes Nucleus Mitochondrion Rough endoplasmic reticulum (ER) Plasma membrane Golgi apparatus Smooth endoplasmic reticulum (ER) Smooth endoplasmic reticulum (ER) Plasmodesmata Golgi apparatus 1.5 Cấu trúc phân tử sợi nhiễm sắc MƠ HÌNH CẤU TẠO NHÂN 1.5.1 Thành phần hố học sợi nhiễm sắc • Sợi ADN dài (mỗi NST bình quân dài khoảng cm, trung k di khong 4àm) ã Cỏc protein histon • Protein phi histon • ARN (gọi ARN nhân) • Một số ion kim loại: Ca2+, Mg2+, Na+ 1.5.1 Thành phần hoá học sợi nhiễm sắc 1.5.2 Cấu trúc (bậc 1) sợi nhiễm sắc • Mức đơn giản nuclesome: cấu tạo từ phân tử histon (octamer), cuộn quanh ADN Histon: protein có phân tử ngắn, chứa khoảng 100 • Octamer histon gồm: – 200 axit amin + phân tử H3 phân tử H4 liên kết vùng trung tâm Có loại histon: H1, H2A, H2B, H3, H4 + phân tử H2A phân tử H2B liên kết phía ngồi + H1: giàu lizin, 21 kdalton + H2A, H2B • Trong nucleosome, octamer histon quấn ¾ vịng sợi ADN, vòng dài 80 cặp Nu, làm thành vòng quấn 146 cặp Nu ADN quấn quanh phân tử histon + H3, H4 : giàu acginin , 10-15 kdalton • Mỗi nucleosome có đường kính 110A0, sợi ADN cuộn tròn, quấn +Tỷ lệ H1: H2A: H2B: H3: H4 – 1:2:2:2:2 quanh histon giảm chiều dài theo hệ số • Nucleosome nối với nucleosome ADN nối (15 - 100 cặp Nu) -> Sợi NST (100A0) 14 7/18/15 MÔ HÌNH VÕNG XOẮN CỦA NST General model for the nucleosomal core Nucleosome core particle Structure of the Nucleosome (1997) 15 7/18/15 1.5.3 Cấu trúc solenoid (bậc 2) mức kết tụ, ý nghĩa • Solenoid: mức xoắn bậc hai sợi NS (đường kính 300A0) • Mỗi bước cuộn xoắn solenoid trung bình nucleosome • Trong NST trung kỳ, solenoid cuộn xoắn lần (bậc ba)  ống rỗng (đường kính 2000A0)  ADN với chiều dài co giảm theo hệ số 18 • Ống 2000A0 cuộn xoắn tiếp  cuộn xoắn lớn – bậc bốn (đường kính 2000A0)  cromatit kỳ Ý nghĩa: Giải hai vấn đề bản: • Hoạt hố gen - thể thơng tin di truyền • Vận động – phân phối xác vật chất di truyền cho hệ tế bào Kết luận: 1.6 Cấu trúc nhiễm sắc thể trung kỳ 1.6.1 Cấu trúc hình thái NST trung kỳ Cấu trúc phân tử sợi NST q trình kết tụ - Dạng kép (do có nhân đơi sợi NS) có ý nghĩa lớn hoạt hố gene - thể - Kích thước lớn thông tin di truyền, vận động phân phối xác vật chất di truyền cho hệ tế bào ADN, với mơ hình cấu trúc cấp độ phân tử, mơ hình cấu trúc phân tử (NST) chứng tỏ tính hồn thiện tối cao vật chất mang thông tin di truyền - vật chất trung tâm sống 16 7/18/15 HÌNH THÁI NHIỄM SẮC THỂ Ở TRUNG KỲ  Tâm động(centromere): + Là khối ADN – protein bền vững, có nhiều ADN dạng kiến trúc trùng lặp với bội số cao + Là nơi đính vào sợi tơ vơ sắc để NST tách chạy hai cực tế bào + Thường NST có tâm động Vị trí tâm động định hình dáng NST  Vai NST  Eo thắt (secondnary constriction)  Thể kèm (Satellite): vai trò tổng hợp ARN riboxom tế bào Chỉ cí số NST có eo thắt thể kèm 1.6.2 Kiểu nhân • CÁC DẠNG NHIỄM SẮC THỂ • Dạng cân • Nhiều tâm • Dạng lệch • Không tâm • Tâm mút Kiểu nhân Ngô (Zea may) Khái niệm: Bộ NST đầy đủ đặc điểm hình thái số lượng cụ thể gọi kiểu nhân (Karyotype) lồi • Đơi NST tƣơng đồng: có nguồn gốc từ bố (giao tử đực), có nguồn gốc từ mẹ (giao tử cái) • Thiết lập nhân đồ (idiogram): thiết lập hình vẽ diễn tả đặc điểm hình thái, kích thước, băng đặc trưng cặp NST tương đồng xếp chúng theo thứ tự Kiểu nhân lúa (Rice) Kiểu nhân cà chua 17 7/18/15 1.6.3 Chất nguyên nhiễm sắc, chất dị nhiễm sắc, phân lập NST Chất nhiễm sắc: ADN với protein histon protein phi histon Do tính chất kết tụ sợi ADN với protein vùng NST khác biệt so với bình thường làm cho vùng bắt màu đậm – vùng dị nhiễm sắc (heterochromatin) vùng Tiêu chuẩn để phân lập NST: + Hình dạng NST + Kích thước NST bình thường vùng ngun nhiễm sắc (euchromatin) Vùng dị nhiễm sắc tập trung nhiều dạng ADN có dạng kiến trúc + Vị trí băng ổn định trùng lặp bội số cao • Vị trí: Ổn định khơng ổn định • Gen vùng dị nhiễm sắc thường bất hoạt • Dựa vào vùng dị nhiễm sắc ổn định để phân biệt NST chúng có kích thước, hình dạng giống 1.7 Chu kỳ tế bào phân chia nguyên nhiễm 1.7.1 Chu kỳ tế bào Khái niệm: trình hoạt động tế bào từ lần phân chia tới lần phân chia tiếp theo.Gồm giai đoạn: tĩnh kỳ giai đoạn phân chia Tĩnh kỳ: + Giai đoạn trước tổng hợp ADN (G1): tế bào chuẩn bị sở vật chất để bước vào tổng hợp ADN Giai đoạn phân chia (M): • Phân chia nguyên nhiễm (mitosis) + Tiền kỳ + Hậu kỳ + Trung kỳ + Mạt kỳ Kết từ tế bào (2n)  tế bào (2n) • Phân chia giảm nhiễm (meiosis) + Giai đoạn tổng hợp ADN (S): tái + Giảm phân I ADN NST,tổng hợp protêin +Giảm phân II + Giai đoạn sau tổng hợp ADN (G2): tích lũy lượng, chuẩn bị vất chất để bước vào giao đoạn phân chia 1.7.2 Phân chia nguyên nhiễm Cơ chế ý nghĩa Tiền kỳ (prophase) Intact nuclear envelope Centrosomes • Khái niệm: phương thức phân chia phổ Intact nuclear envelope cập tế bào Quá trình phân chia gồm giai đoạn, Condensing chromosomes kết từ tế bào mẹ cho hai tế bào có số lượng NST ko đổi • Các dạng tế bào phân chia nguyên nhiễm thực vật: + Tế bào hợp tử Condensing + Tế bào mô phân sinh + Tế bào mô sẹo + Tế bào tiểu bào tử đại bào tử chromosomes NST bắt đầu co xoắn, màng nhân hạch nhân tan dần Cuối tiền kỳ, máy Centrosome separation beginning hữu ty hình thành, NST ngắn rộng, NST gồm sợi cromatid đính với tâm động 18 7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Trung kỳ (metaphase) Hậu kỳ (Anaphase) Spindle poles Metaphase plate Pole Pole Metaphase plate Pole Pole Spindle poles Pole Pole Metaphase plate Metaphase plate Hai sợi cromatid NST tách tâm đông chuyển động cực nhờ hoạt động tơ kéo Tế bào chất Pole bắt đầu phân chia Trung kỳ Đầu trung kỳ Pole Mạt kỳ (telophase) Đầu mạt kỳ, NST tụ lại Early Prophase cực tế bào bắt đầu tháo xoắn Màng nhân hạch nhân hình thành Early mitotic spindle Pair of centrioles Centromere Aster Chromosome, consisting of two sister chromatids Early prophase Late Prophase Metaphase Fragments of nuclear envelope Polar microtubules Metaphase plate Kinetochore Kinetochore microtubule Late prophase Spindle pole Spindle Metaphase 19 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Telophase and Cytokinesis Anaphase Nucleolus forming Contractile ring at cleavage furrow Nuclear envelope forming Daughter chromosomes Telophase and cytokinesis Anaphase 1.7.2 Phân chia nguyên nhiễm Cơ chế ý nghĩa Ý nghĩa nguyên nhiễm: • • Xây dựng lên thể đa bào từ tế bào ban đầu Các TTDT truyền nguyên vẹn tế bào thể đa bào có máy di truyền • Các gen khác hoạt động nhóm tế bào - tế bào phân hóa chức có chế hoạt hóa diễn q trình phát triển cá thể • Qua phân bào gene hoạt hóa 20