Acid nucleic

Chæång 7 ACID NUCLEIC Muûc tiãu: 1. Viãút âæåüc cäng thæïc thaình pháön cáúu taûo cuía acid desoxyribonucleic (ADN) vaì cuía acid ribonucleic (ARN). 2. Mä taí âæåüc âàûc âiãøm cáúu truïc cuía ADN vaì ARN. 3. Kãø âæåüc caïc saín pháøm thoaïi hoïa trung gian vaì caïc saín pháøm thoaïi hoïa cuäúi cuìng cuía acid nucleic. 4. Mä taí âæåüc quaï trçnh täøng håüp ADN, ARN. 5. Nãu ra âæåüc yï nghéa lám saìng cuía sæû chuyãøn hoïa acid nucleic. Pháön 1. HOÏA HOÜC ACID NUCLEIC I. ÂAÛI CÆÅNG. Acid nucleic (AN) laì håüp cháút quan troüng báûc nháút trong sæû di truyãön vaì täøng håüp protein. Táút caí cå thãø säúng âãöu chæïa AN dæåïi daûng tæû do hoàûc dæåïi daûng kãút håüp våïi protein taûo nucleoprotein AN trong cå thãø dæåïi 2 daûng chênh: - Acid ribonucleic (ARN). - Acid deoxyribonucleic (ADN). II. THAÌNH PHÁÖN CÁÚU TAÛO ACID NUCLEIC (AN): Thaình pháön cáúu taûo AN gäöm: H3PO4, pentose, base nitå. 1. Cáúu taûo pentose b- D ribose b-2 deoxy D ribose Hçnh 7.1. Ribose vaì Deoxyribose 2. Cáúu taûo cuía base coï nitå Base coï nitå âæåüc dáùn xuáút tæì 2 nhán dë voìng laì purin vaì pyrimidin. 2.1. Base pyrimidin Base coï nhán pyrimidin gäöm cytosin, uracil vaì thymin (Hçnh 7.2) Cytosin (kyï hiãûu C): 2 hydroxy 6 amino pyrimidin: daûng enol (lactim) daûng ceton (lactam) Uracil (U): 2,6 dihydroxy pyrimidin: daûng enol daûng ceton Thymin (T): 5 methyl uracil. daûng enol daûng ceton Hçnh 7.2. Base pyrimidin: cytosin, uracil vaì thymin 2.2. Base purin Base coï nhán purin gäöm adenin vaì guanin (Hçnh 7.3) Ngoaìi thaình pháön trãn, ARN, ADN coìn chæïa thãm mäüt säú base nitå khaïc: ADN vi khuáøn coï N.6 metyl adenin, 5 hydroxymetyl cytosin. ADN thæûc váût (máöm luïa), âäüng váût (tuyãún æïc) coï 5 metyl cytosin. ARNr vaì ARNt coìn chæïa base purin vaì pyrimidin metyl hoïa. ARNt coìn chæïa pseudouridin; hypoxanthin; 1 metyl hypoxanthin; 5,6 dihydrouracil. Nhán purin Adenin (A): 06 amino purin. H Guanin (G): Daûng enol Daûng ceton Hçnh 7.3. Base purin: adenin vaì guanin III. NUCLEOSID VAÌ NUCLEOTID 1. Nucleosid Nucleosid laì saín pháøm thuíy phán khäng hoaìn toaìn cuía AN gäöm base nitå liãn kãút våïi pentose bàòng liãn kãút glucosid. Liãn kãút naìy âæåüc thæûc hiãûn giæîa C1’ cuía pentose vaì N3 cuaí base pyrimidin hoàûc giæîa C1’ cuía pentose vaì N9 cuaí base purin. (Hçnh 7.4) Caïch goüi tãn: Tuìy theo thaình pháön cuía base nitå vaì cuía pentose caïch goüi tãn nhæ sau: Tãn chung: Ribonucleosid Deoxyribosenucleosid (Pentose laì Ribose) (Deoxyribose) Tãn riãng cuía caïc nucleosid theo base nitå: Adenin Adenosin Deoxyadenosin. Guanin Guanosin Deoxyguanosin. Uracil Uridin Deoxyuridin (êt) Cytosin Cytidin Deoxycytidin. Thymin Ribothymidin (êt) Deoxythymidin. Hçnh 7.4. Nucleosid coï base adenin 2. Nucleotid (nucleosid phosphat) Caïc nucleosid thæåìng khäng åí traûng thaïi tæû do maì kãút håüp våïi H3PO4 taûo thaình nucleotid, trong âoï pentose liãn kãút våïi H3PO4 båíi liãn kãút este åí caïc vë trê 2’, 3’, 5’. Nucleosid monophosphat coìn âæåüc goüi laì mononucleotid, âån vë cáúu taûo cuía acid nucleic, gäöm coï base nitå, pentose vaì acid phosphoric (Hçnh 7.5.) Hçnh 7.5. Nucleosid monophosphat coï base adenin Caïch goüi tãn: Nucleotid coï thaình pháön laì ribose, âæåüc goüi laì ribonucleotid. Nucleotid coï thaình pháön laì deoxyribose, âæåüc goüi laì deoxyribonucleotid. Goüi theo base N: Ribosid 5’ monophosphat Deoxyribosid 5’ monophosphat Adenin: Adenosin 5’ monophosphat Deoxyadenosin5’monophosphat (AMP) (dAMP) Guanin: Guanosin 5’ monophosphat Deoxyguanosin 5’ monophosphat (GMP) (dGMP) Uracil: Uridin 5’ monophosphat Deoxyuridin5’ monophosphat (UMP) (dUMP) Cytosin: Cytidin 5’ monophosphat Deoxycytidin 5’ monophosphat (CMP) (dCMP) Thymin: Thymin ribosid 5’ monophosphat (êt) Deoxythymidin 5’ monophosphat (dTMP) Caïc nucleotid coï thãø kãút håüp våïi 2 hoàûc 3 phán tæí H3PO4 âãø taûo thaình nucleosid diphosphat vaì nucleosid triphosphat giæî vai troì quan troüng trong cå thãø. 3. Caïc nucleotid tæû do quan troüng 3.1. Dáùn xuáút adenin Adenosin diphosphat vaì triphosphat (ADP, ATP) (Hçnh 7.6) Hçnh 7.6. Cáúu taûo cuía AMP, ADP vaì ATP - Vai troì ADP vaì ATP: + Tham gia phaín æïng phosphoryl hoïa. + ATP laì nguäön phosphat giaìu nàng læåüng, dæû træî vaì cung cáúp nàng læåüng cho caïc phaín æïng. + Hoaût hoïa caïc cháút + Adenosin monophosphat voìng (5’, 3’ adenosin monophosphat = AMPv). AMP voìng âæåüc hçnh thaình tæì ATP nhåì enzym adenyl cyclase xuïc taïc, coï vai troì nhæ mäüt cháút thäng tin thæï hai maì hormon laì cháút thäng tin thæï nháút, tham gia vaìo sæû hoaût âäüng 1 säú hormon, tham gia täøng håüp hormon (Hçnh 7.7). - S-Adenosin methionin: cung cáúp nhoïm metyl cho caïc quaï trçnh (Hçnh 7.8) Hçnh 7.7. Phaín æïng taûo thaình AMPv N N N N N H 3 O O H O H C H 2 S C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H N H 2 + S _A de n os y l m e t h i on i n Hçnh 7.8. S-Adenosinmethionin 3.2. Dáùn xuáút guanin: G uanosin di vaì triphosphat (GDP, GTP) coï vai troì trong täøng håüp protein 3.3. Dáùn xuáút uracil: Uridin di vaì triphosphat (UDP, UTP) coï vai troì trong chuyãøn hoïa glucid. 3.4. Dáùn xuáút cytosin: Cytidin di vaì triphosphat (CDP, CTP): tham gia täøng håüp phospholipid. IV. ACID NUCLEIC 1. Cáúu truïc cuía ADN 1.1. Cáúu truïc báûc I ADN laì polyme cuía nhiãöu deoxyribonucleotid coï chæïa caïc base nitå laì adenin, guanin, thymin, cytosin, nucleotid naìy näúi våïi nucleotid kia båíi liãn kãút 3’, 5’ phosphodieste taûo thaình chuäùi polynucleotid. (Hçnh 7.9) Hçnh 7.9: Cáúu truïc báûc 1 cuía ADN Mäüt âoaûn polynucleotid cuía ADN coï thãø biãøu thë ngàõn goün nhæ hçnh dæåïi âáy. Trong âoï P biãøu thë liãn kãút phosphodoieste, caïc kyï tæû bàòng base nitå, âoaûn thàóng âæïng bàòng âæåìng pentose. Caïch viãút: pA-C-G-T OH hay pApCpGpT hay pACGT hay ACGT våïi âáöu 5’ phosphat vãö phêa tay traïi, âáöu 3’ OH vãö phêa tay phaíi. 1.2. Cáúu truïc báûc 2 - Mäùi phán tæí ADN gäöm 2 chuäùi polynucleotid xoàõn theo hai hæåïng ngæåüc nhau quanh mäüt truûc chung (Hçnh 7.10). - Mäùi nucleotid nàòm trong màût phàóng thàóng goïc våïi chuäùi polynucleotid, hai chuäùi mononucleotid liãn kãút våïi nhau bàòng nhæîng liãn kãút hydro giæîa âäi base: A liãn kãút våïi T bàòng 2 liãn kãút hydro. G liãn kãút våïi C bàòng 3 liãn kãút hydro. Hçnh 7.10. Mä hçnh cáúu truïc báûc 2 cuía ADN theo Watson vaì Crick - Sæû hçnh thaình liãn kãút giæîa âäi base nhæ váûy goüi laì quy luáût âäi base bäø sung, thæï tæû caïc base trong mäüt såüi coï thãø khaïc nhau nhæng såüi thæï 2 phaíi coï tênh cháút bäø sung, nucleotid naìy caïch nucleotid kia 0,34 nm, mäùi voìng xoàõn daìi 3,4 nm vaì gäöm 10 âäi base. Vãö sau naìy, kãút quaí âo âaût cho tháúy ràòng mäùi chu kyì xoàõn daìi 3,6 nm vaì chæïa khoaíng 10,5 mononucleotid. - Do nguyãn tàõc bäø sung nãn tyí lãû: A/T = G/C = 1 A + T G + C Tyí lãû khaïc nhau tuìy loaûi vaì tuìy cå quan. A + T>G + C: thæåìng tháúy åí âäüng váût coï vuï. A + T<G + C: thæåìng tháúy åí vi sinh váût. - Coï thãø hçnh tæåüng mäùi chuäùi polynucleotid gäöm 3 daíi: Trong cuìng laì daíi base nitå liãn kãút våïi base nitå daíi âäúi xæïng bàòng liãn kãút hydro. Kãú âãún laì daíi deoxyribose. Ngoaìi cuìng laì daíi acid phosphoric. Khoaíng caïch giæîa 2 deoxyribose âäúi xæïng laì 1,1 nm. Khoaíng caïch giæîa 2 acid phosphoic laì 2 nm. - Pháön låïn ADN gäöm 2 såüi xoàõn keïp måí hoàûc voìng, nhæng cuîng coï mäüt säú caï biãût ADN chè gäöm mäüt såüi daûng voìng nhæ trong thæûc khuáøn, mäüt såüi daûng måí coï trong virus âäüng váût. - ADN coï 3 daûng cáúu truïc khaïc nhau: daûng B coï caïc âàûc âiãøm cáúu truïc nhæ trãn; daûng A tæång tæû nhæ daûng B nhæng mäùi chu kyì xoàõn ngàõn hån ( 2,3 nm), gäöm 11 càûp base vaì âæåìng kênh cuía chuäùi xoàõn låïn hån; daûng Z khaïc biãût, coï 2 chuäùi polynucleotid laûi våïi nhau theo chiãöu tæì phaíi sang traïi, chu kyì xoàõn daìi hån bàòng 3,7 nm, gäöm 12 càûp base, khoaíng caïch mäùi càûp theo chiãöu thàóng âæïng laì 0,38 nm. Daûng A Daûng B Daûng Z Hçnh 7.11. Caïc daûng A,B vaì Z cuía ADN 1.3.Tênh cháút ADN - Tênh cháút biãún tênh: ADN biãún tênh khi âun noïng, khi thay âäøi âäüt ngäüt nhiãût âäü lãn tåïi 80 - 900C, liãn kãút hydro bë phaï våî, ADN taïch 2 såüi, nãúu laìm laûnh vãö nhiãût âäü bçnh thæåìng, xoàõn keïp laûi hçnh thaình. Tênh cháút naìy cuía ADN âæåüc goüi laì biãún tênh thuáûn nghëch. ADN trong dung dëch pH7 coï âäü nhåït cao, khi thay âäøi pH quaï cao hay quaï tháúp ADN cuîng bë biãún tênh thuáûn nghëch. - Tênh cháút lai: hai ADN coï tæì hai loaìi khaïc nhau coï tráût tæû sàõp xãúp tæång âæång coï thãø lai taûo våïi nhau nhåì vaìo tênh cháút biãún tênh thuáûn nghëch trãn. - Caïc nucleotid vaì base coï nitå trong thaình pháön cuía ADN coï thãø bë biãún âäøi hoaï hoüc (xem pháön chuyãøn hoaï). 2. Cáúu truïc ARN Acid ribonucleic cuîng laì polyme cuía caïc ribonucletid. Caïc base chênh laì adenin, guanin, cytosin vaì uracil. Ngoaìi ra coìn coï mäüt säú dáùn xuáút cuía purin vaì pyrimidin. 2.1. Cáúu truïc báûc 1 ARN cáúu taûo båíi nhiãöu ribonucleotid truìng håüp våïi nhau, chæïa caïc base nitå A, G, C, U, caïc nucleotid liãn kãút våïi nhau båíi liãn kãút 3’, 5’ phosphodieste vaì 2’, 3’ phosphodieste åí maûch nhaïnh (Hinh 7.12). Hçnh 7.12. cáúu truïc bác1 cuía phán tæí ARN 2.2. Cáúu truïc báûc 2 ARN chè coï mäüt såüi polynucleotid, chè coï nhæîng âoaûn gáön nhau måïi liãn kãút våïi nhau theo liãn kãút hydro vaì theo quy luáût bäø sung: A - U båíi 2 liãn kãút hydro. G - C båíi 3 liãn kãút hydro. Caï biãût cuîng coï ARN gäöm 2 såüi polynucleotid xoàõn vaìo nhau daûng måí nhæ reovirus gáy bãûnh cho loaìi âäüng váût coï vuï. 2.3. Caïc loaûi ARN Trong caïc sinh váût âån baìo vaì âa baìo, coï 3 loaûi ARN chênh: ARN thäng tin (ARNm), ARN váûn huyãøn (ARNt) vaì ARN ribosom (ARNr). - ARNm: mang thäng tin di truyãön maì ADN âaî phiãn maî cho noï ra ribosom âãø täøng håüp protein. Phán tæíí ARNm laì mäüt såüi polynucleotid daìi, thàóng chæïa 900 - 12000 nucleotid, pháûn tæí læåüng khoaíng 3x105 âãún 4x106. ÅÍ tãú baìo coï nhán âáöu 5’ coï mang mäüt phán tæí 7-methylguanosin triphosphat vaì âæåüc goüi laì “muî”. Âáöu 3’ coï gàõn nhæîng nucleotid adenylat goüi laì “âuäi poly A” coï tæì 20 - 250nucleotid (Hçnh 7.13). Hçnh 7.13. Phán tæí 7-methylguanosin triphosphat - ARN t: váûn chuyãøn acid amin âãún ribosom âãø täøng håüp protein. Cáúu taûo tæì 4 base chênh: A, G, C, U vaì nhiãöu base hiãúm.. Phán tæí coï chæïa tæì 70 - 90 nucleotid, PTL khoaíng 23 000 - 30 000. Coï êt nháút 20 phán tæí ARNt cho 20 loaûi acid amin (coï khoaíng 56 loaûi ARNt khaïc nhau trong mäüt tãú baìo) Phán tæí ARNt gäöm coï 4 nhaïnh chênh vaì mäüt nhaïnh phuû vaì coï hçnh dang nhæ mäüt laï cheí ba: + Nhaïnh tiãúp nháûn acid amin: kãút thuïc båíi bäü ba CCA (chiãöu 5’-3’) + Nhaïnh âäúi maî: mang ba nucleotid âäúi maî, giuïp nháûn ra maî ba nucleotid tæång æïng trãn ARNm laìm khuän. + Nhaïnh D (chæïa nhiãöu Dihydrouridin) + Nhaïnh Ty C coï chæïa Thymidin, Pseudouridin vaì Cytidin. Ngoaìi ra coìn coï mäüt nhoïm phuû , giuïp ta phán biãût caïc nhoïm ARNt.. Hçnh 7.14. Cáúu truïc phán tæí ARN t ARN r: liãn kãút våïi protein taûo thaình ribosom laì nåi täøng håüp protein. ARN r laì mäüt såüi polynucleotid khäng voìng coï nhiãöu khuïc cuäün, chæïa khoaíng 100 - 1500 nucleotid (Hçnh 7.15). Hçnh 7.15. Cáúu taûo ARN r Ribosom cuía loaìi coï vuï coï PTL khoaíng 4,2x106 coï hãû säú làõng 80S,gäöm 2 baïn âån vë: baïn âån vë låïn 60S vaì baïn âån vë nhoí 40S. - ARNsn: laì nhæîng ARN âæåüc tçm tháúy åí tãú baìo nhán tháût, coï nhiãöu trong nhán tãú baìo, tham gia trong cå chãú càõt boí âoaûn intron trong viãûc hoaìn thiãûn ARNm. V. SÆÛ KHU TRUÏ AN TRONG TÃÚ BAÌO - ÅÍ âäüng váût, thæûc váût, vi khuáøn tãú baìo chæïa caí ARN vaì ADN. ADN: Chuí yãúu åí trong nhán, ty thãø, haût diãûp luûc. ARN: Coï trong nhán, haût nhán, ribosom, baìo træång, ty thãø. - ÅÍ virus gáy bãûnh khaím thuäúc laï, polio: tãú baìo chè chæïa ARN. - ÅÍ thæûc khuáøn thãø adenovirus: tãú baìo chè chæïa ADN. . . PHÁÖN 2. Chuyãøn hoïa acid nucleic I. SÆÛ THOAÏI HOÏA 1. Sæû thoaïi hoïa chung cuía acid nucleic âãún mononucleotid ÅÍ caïc mä âäüng váût acid nucleic âæåüc thuíy phán thaình mononucleotid nhåì enzym nuclease càõt âæït liãn kãút phosphodieste cuía polynucleotid. Nuclease gäöm 02 loaûi: Ribonuclease (RNase) thuíy phán ARN. Deoxyribonuclease (DNase) thuíy phán ADN. Mäùi loaûi laûi phán laìm: Exonuclease vaì endonuclease tuìy theo caïch thuíy phán. 2. Sæû thoaïi hoïa cuía mononucleotid Dæåïi taïc duûng cuía nucleotidase, nucleotid bë thuíy phán thaình nucleosid vaì H3PO4 vaì våïi taïc duûng cuía nucleosidase, nucleosid bë thuíy phán thaình base nitå vaì pentose (Hçnh 7.16). Nucleoprotein Protein thuáön Acid nucleic (Histon protamin) (Polynucleotid) Nuclease Mononucleotid Nucleotidase Nucleosid Acid phosphoric Nucleosidase Pentose Base nitå ( Ribose, Desoxy ribose) (Purin, Pyrimidin) Hçnh 7.16. Caïc saín pháøm cuía sæû thuyí phán acid nucleic H3PO4 âæåüc sæí duûng cho quaï trçnh phosphoryl hoïa hoàûc âaìo thaíi dæåïi daûng muäúi phosphat. Pentose thoaïi hoïa theo âæåìng chuyãøn hoïa cuía glucid. Caïc base nitå thoaïi hoïa cho saín pháøm laì acid uric, urã... 3. Thoaïi hoïa caïc base coï nitå 3.1. Thoaïi hoïa base loaûi purin Adenin, guanin bë thuíy phán thaình hypoxanthin vaì xanthin dæåïi taïc duûng cuía adenase, guanase sau âoï oxy hoïa thaình acid uric dæåïi taïc duûng cuía xanthin oxydase, ngoaìi ra adenosin cuîng bë khæí amin båíi adenosin desaminase taûo inosin räöi oxy hoïa cho hypoxanthin vaì cuäúi cuìng laì acid uric (Så âäö hçnh 7.17). N N N H 2 N N Ribose N N N H 2 N N N N N N H 2 N N H N N N H 2 N N H N N O N N H 2 N N Adenosin Adenin Guanin N N N Ribose N O N N N N N N H N O N N N N N N O O N HN HN [O] Ribose Adenosin H2O Adenase H2O Guanin H2O desaminase NH3 NH3 NH3 Nucleosidase Inosin Hypoxanthin Xanthin [O] Xanthinoxydase Acid uric Hçnh 7.17. Så âäö thoaïi hoaï base purin 3.2. Thoaïi hoïa loaûi base pyrimidin Thoaïi hoïa caïc loaûi base pyrimidin xaíy ra chuí yãúu åí gan vaì chæa biãút roî. Sæû biãún âäøi cuía uracil åí mä âäüng váût vaì mäüt säú vi khuáøn âæåüc mä taí theo så âäö sau (Så âäö hçnh 7.18). Hçnh 7.18. Så âäö thoaïi hoaï base pyrimidin II. TÄØNG HÅÜP ACID NUCLEIC 1. Täøng håüp nucleotid 1.1. Täøng håüp ribonucleotid coï base purin Ngæåìi ta âaî xaïc âënh âæåüc caïc nguyãn täú trãn nhán purin coï nguäön gäúc nhæ sau, xem hçnh 7.19. Hçnh 7.19. Så âäö nguyãn liãûu täøng håüp ribonucleotid coï base purin Quaï trçnh täøng håüp gäöm 4 giai âoaûn: Giai âoaûn 1: Bàõt âáöu tæì ribose 5’ (P) âæåüc phosphoryl hoïa taûo thaình 5’ phosphoribosyl 1 pyrophosphat (PRPP), sau âoï gàõm amin cuía glutamin räöi kãút håüp våïi glycin taûo thaình glycimamid ribosyl 5’ (P) våïi sæû tham gia cuía enzym amidotransferase vaì nàng læåüng do ATP cung cáúp (Hçnh 7.20). Hçnh 7.20. Täøng håüp glycinamid ribosyl 5’ phosphat Giai âoaûn 2: Taûo nhán imidazol cuía purin. Glycimamid ribosyl 5’ è âæåüc fomyl hoïa xuïc taïc båíi enzym transfomylase taûo thaình glycinamidribosyl 5’è, räöi amin hoïa vaì âoïng voìng taûo thaình aminoimidazol ribosyl 5’ è, ATP cung cáúp nàng læåüng (Hçnh 7.21). Hçnh7.21. Taûo nhán imidazol cuía purin Giai âoaûn 3: Taûo nhán pyrimidin cuía purin vaì sæû hçnh thaình IMP: Amidimidazol ribosyl 5’ è âæåüc carboxyl hoïa räöi kãút håüp våïi aspartat taûo thaình 5 amino 4 succino imidazol ribonucleotid, taïch fumrat räöi fomyl hoïa vaì âoïng voìng taûo acid inosinic (IMP) (Hçnh 7.22). Giai âoaûn 4: Chuyãøn acid inosinic thaình acid adenylic (AMP) vaì acid guanylic (GMP) (Hçnh 7.23). Taûo acid Adenylic: Acid inosinic ngæng tuû våïi acid aspartic taûo thaình succino adenin nucleotide, phaín æïng cáön nàng læåüng tæì sæû phán huíy GTP. Sau âoï taïch acid fumaric âãø taûo thaình AMP. Taûo acid Guanylic: Acid inosinic bë xy hoïa åí vj trê C2 cuía purin, sau âoï gàõn amin âãø taûo thaình GTP. Nàng læåüng âæåüc cung cáúp tæì sæû phán giaíi ATP. Hçnh 7.22. Taûo nhán pyrimidin cuía purin Hypoxanthin + PRPP acid inosinic + PPi Hypoxanthin Phosphoribosyl transferase Guanin + PRPP acid guanylic + PPi Guanin Phosphoribosyl transferase (GMP) Adenin + PRPP acid adenylic + PPi Adenin Phosphoribosyl transferase (AMP) Adenosin + ATP acid adenylic + PPi Nucleosid - Kinase (AMP) Hçnh 7.23. Täøng håüp mononucleotid tæì caïc base tæû do Ngoaìi quaï trçnh trãn caïc mononucleotid coìn âæåüc hçnh thaình tæì caïc base tæû do qua kãút håüp våïi PRPP (Hçnh 7.23). Caïc phaín æïng cuía giai âoaûn 4: Hçnh 7.24. Chuyãøn acid inosinic thaình AMP vaì GMP 1.2. Sæû täøng håüp ribonucleotid coï base pyrimidin gäöm hai giai âoaûn Giai âoaûn I: Taûo orotat: Nguyãn liãûu âáöu tiãn laì carbamyl è vaì aspartat våïi sæû xuïc taïc cuía aspartat transcarbamylase seî taûo thaình carbamyl aspartat, cháút naìy âoïng voìng taûo thaình dihydroorotat xuïc taïc båíi dihydroorotat räöi oxy hoïa taûo thaình orotat (Hçnh 7.25). Giai âoaûn II: Taûo thaình base pyrimidin vaì nucleotid coï base pyrimidin: Orotat gàõn våïi ribose 5’è do PRPP cung cáúp våïi sæû xuïc taïc cuía orotydilic pyrophosphorylase taûo thaình oritidin 5’è räöi bë khæí carboxyl taûo thaình uridin monophosphat (UMP) xuïc taïc båíi enzym orotidin 5’è decarboxylase (Hçnh 7.26). Hçnh 7.25. Taûo orotat tæì carbamyl è vaì aspartat Hçnh 7.26. Taûo nucleotid coï base pyrimidin Uridin monophosphat (UMP) phosphonyl hoïïa 2 láön taûo thaình uridin triphosphat (UTP), UTP amin hoïa taûo thaình cytidin triphosphat (CTP). 1.3. Täøng håüp deoxyribonucleotid Deoxyribonucleotid âæåüc hçnh thaình båíi quaï trçnh khæí oxy træûc tiãúp åí C2 cuía ribose cuía caïc ribonucleotid: Hçnh 7.27. Täøng håüp deoxyribonucleotid Täøng håüp acid deoxythymidylic (dTTP), dTTP khäng coï ribonucleotid tæång æïng, âæåüc täøng håüp tæì UDP nhæ sau: Phosphoryl hoïa. UDP dUDP dUMP dTMP dTTP 2. Täøng håüp ADN: 2.1. Sæû taïi baín baío täön cuía ADN Dæûa trãn cáúu truïc cuía Watson vaì Crick thç mäùi såüi cuía phán tæí ADN xoàõm keïp âæåüc duìng laìm khuän âãø täøng håüp mäüt såüi bäø sung theo quy luáût âäi base âãø taûo 2 phán tæí ADN con, mäüt trong hai såüi naìy laì såüi cuía ADN meû. Enzym xuïc taïc phaín æïng täøng håüp laì ADN polymerase (I, II, III). ADN polymerase I xuïc taïc gàõn mononucleotid, mononucleotid vaìo nhoïm OH åí vë trê 3’ cuía ADN mäöi âãø keïo daìi theo hæåïng 5’ - 3’. ADN mäöi, Mg++ (dNMP)n + dNTP (dNMP) n + 1 + Ppi Enzym dNMP: deoxyribonucleotid 5’monoè dNTP: deoxyribonucleotid 5’ triè Caïc giai âoaûn cuía sæû taïi baín: Så âäö taïi baín dæûa vaìo sæû thæûc nghiãûm trãn E.Coli nhæ sau: - Nháûn diãûn âiãøm bàõt âáöu: nhiãöu protein tham gia sæû nháûn diãûn âiãøm bàõt âáöu giuïp cho primase täøng håüp ARN mäöi. - Måí voìng xoàõn keïp ADN âæåüc xuïc taïc båíi enzym helicase, nåi hai såüi âæåüc taïch ra goüi laì chaûc ba taïi baín. - Taûo ARN mäöi, primase gàõn vaìo âiãøm bàõt âáöu xuïc taïc täøng håüp ARN mäöi bäø sung våïi ADN. - Taûo ADN. * Mäüt såüi âæåüc täøng håüp liãn tuûc theo hæåïng cuía chaûc ba taïi baín (5’ - 3’) xuïc taïc båíi enzym polymerase III. * Såüi kia täøng håüp khäng liãn tuûc, såüi naìy gäöm nhæîng âoaûn khoaíng 1000 - 2000 nucleotid goüi laì âoaûn okazaki, mäùi âoaûn bàõt âáöu bàòng mäüt máùu ARN mäöi räöi täøng håüp keïo daìi båíi ADN polymerase III, sau âoï ARN mäöi âæåüc taïch ra båíi enzym exonuclease, polynurase I xuïc taïc täøng håüp âoaûn ADN thiãúu, caïc âoaûn Okazaki laûi âæåüc näúi liãön nhåì xuïc taïc cuía ADN ligase (Hçnh 7.28). Hçnh 7.28a. Täøng håüp ADN Hçnh 7.28b. Täøng håüp ADN 2.2. Sæû sæía chæîa ADN Caïc thæång täøn coï thãø xaíy ra trãn ADN: - Do sai láöm khi keûp âäi trong quaï trçnh taïi baín - Do yãúu täú ngoaûi lai: nhiãût âäü, tia tæí ngoaûi, tia X Caïc hãû thäúng sæía chæîa: do haìng loaût enzym, protein: - Keûp âäi - Càõt base - Càõt nucleotid -Sæía chæîa træûc tiãúp 3. Täøng håüp ARN 3.1. Quaï trçnh täøng håüp Enzym täøng håüp ARN laì ARN polymerase: - ARN polymerase phuû thuäüc ARN (replicase: enzym taïi baín). ARN måïi âæåüc täøng håüp dæûa trãn khuän ARN taïc duûng cuía ARN polymerase, enzym xuïc taïc: ARN mäöi, Mg ++ n1 ATP + n2 GTP + n3 CTP + n4 UTP [(AMP)n1 - (GTP)n2 - (CMP)n3 - (UMP)n4] ARN polymerase + (n1 + n1 + n1 + n1) PPi Âáy laì sæû nhán âäi ARN cuía virus trong tãú baìo chuí trong quaï trçnh nhiãùm truìng, ARN (+) cuía virus duìng laìm khuän âãø täøng håüp såüi ARN (-) bäø sung vaì xoàõn keïp våïi ARN (+) räöi tæì ARN (-) laûi laìm khuän täøng håüp ARN (+) cuía virus. + + - + + + ARN(+) Xoàõn keïp ARN(+) Hçnh 7.29: Sæû nhán âäi cuía virus trong tãú baìo chuí - ARN polymerase phuû thuäüc ADN (transcriptase: enzym sao cheïp). Sæû täøng håüp ribonucleotid 5’ monophosphat trong ARN laì mäüt quaï trçnh sao cheïp båíi vç caïc thäng tin di truyãön chæïa trong ADN âæåüc sao cheïp sang ARN. ARN polymerase xuïc taïc täøng håüp ARN cuía tãú baìo (ARNr, ARNt, ARNm) tæì caïc ribonucleotid triphosphat giaíi phoïng pyrophosphat, phaín æïng cáön ADN laìm khuän, caïc base cuía ARN täøng håüp bäø sung våïi mäüt trong hai chuäùi cuía ADN vaì phaït triãøn theo hæåïng 5’ - 3’ (Hçnh 7.30). ADN, Mg++ n1ATP + n2GTP + n3CTP + n4UTP ® MP)n1 - (GMP)n2 - (CMP)n3 - (UMP)n4] enzym + (n1 + n2 + n3 + n4)Ppi Hçnh 7.31. Sao cheïp ARN tæì khuän AND 3.2. Cháút æïc chãú sæû täøng håüp ARN Khaïng sinh vaì âäüc täú æïc chãú ARN- Polymerase - Amanitin æïc chãú ARN polymerase åí tãú baìo coï nhán (âáy laì cå chãú nhiãùm âäüc cuía náúm âäüc Amanita phalloides) - Khaïng sinh Rifampicin æïc chãú ARN polymerase cuía bacteria, Rifampicin gàõn vaìo chuäùi bãta, âæåüc duìng âãø âiãöu trë lao 3.3. Sæû hoaìn thiãûn ARN sau sao cheïp Caïc ARN sau khi âæåüc täøng håüp theo quaï trçnh sao cheïp laì nhæîng phán tæí ARN så cáúp, coìn goüi laì phán tæí tiãön ARN. Caïc phán tæí naìy phaíi qua mäüt quaï trçnh hoaìn thiãûn âãø taûo thaình caïc ARN træåíng thaình hay ARN hoaìn thiãûn. Sæû hoaìn thiãûn caïc ARN gäöm caïc giai âoaûn: Càõt båït âoaûn åí âáöu hay åí giæîa Näúi caïc âoaûn coìn laûi våïi nhau Biãún âäøi mäüt säú base trong chuäùi Thãm âoaûn muî vaì âoaûn Poly A våïi ARNm åí tãú baìo coï nhán 3.4. Sao cheïp ngæåüc ADN tæì ARN/virus Mäüt vaìi ARN virus åí trong täø chæïc âäüng váût tham gia træûc tiãúp vaìo sæû täøng håüp ADN goüi laì sao cheïp ngæåüc: Mäüt säú Retrovirus gáy ra ung thæ Trong nhiãùm truìng, bäü gen trãn chuäùi âån ARN virus ( coï khoaíng 10 000 nucleotid) vaì enzym âi vaìo tãú baìo chuí. Enzym sao cheïp ngæåüc xuïc taïc sæû täøng håüp ADN bäø sung trãn ARN virus taûo thaình phán tæí lai ARN-ADN. Phán tæí naìy saït nháûp vaìo phán tæí ADN cuía tãú baìo chuí. Bàòng cå chãú naìy mäüt säú Retrovirus gáy ra ung thæ nhæ Rous sarcom virus (coìn goüi laì Avian Sarcom Virus). III. RÄÚI LOAÛN CHUYÃØN HOÏA ACID NUCLEIC Bçnh thæåìng acid uric trong maïu khoaíng 3 - 7mg/100ml (190- 420mmol/l), trong næåïc tiãøu khoaíng 0,3 - 0,8g/24giåì, êt thay âäøi trong cuìng mäüt ngæåìi nhæng thay âäøi theo chãú âäü àn, àn nhiãöu purin (gan, tháûn...) læåüng acid uric trong næåïc tiãøu tàng. Trong træåìng håüp thiãúu enzym täøng håüp nucleotidHypoxantin, Guanin hay Adenin Phosphoribosyl Transferase, caïc base purin tàng thoaïi hoïa taûo acid uric, do âoï acid uric trong maïu tàng. Trong bãûnh tàng baûch cáöu, bãûnh goutte læåüng acid uric trong maïu tàng 7 - 8mg/100ml, âàûc biãût trong bãûnh goutte âäöng thåìi våïi sæû tàng näöng âäü acid uric trong maïu vaì næåïc tiãøu, coï sæû làõng âoüng tinh thãø urat åí suûn, bao gán, tuïi nhaìy cuía caïc khåïp, âäi khi coìn coï trong tháûn, da vaì cå. Xung quanh urat kãút tinh laì täø chæïc viãm hçnh caïc haût goutte bao quanh mä chãút, thæåìng gàûp åí caïc khåïp gáy viãm khåïp maîn tênh.