Bài giảng Hoá sinh đại cương - Chương 4: Nucleic acid

Chương IV ĐỊNH NGHĨA – Nucleic acid: đại phân tử mang thông tin di truyền – Hiện diện trong nhân và tế bào chất – Có hai loại : • Deoxyribonucleic acid (DNA) trong nhân tế bào • Ribonucleic acid (RNA) trong tế bào chất CẤU TRÚC  Nucleotic = Base Nitơ + Pentose + H3PO4 – Base Nitơ: mang thông tin di truyền – Pentose và H3PO4: vai trò cấu trúc  Nucleotid + ( nucleotid)n  Nucleic acid Base chứa Nitơ  Base là dẫn xuất pyrimidine  Base là dẫn xuất purine Base pyrimidine Cytosine (2 oxy - 4 amino pyrimidine) Uracine (2- 4 dioxy pyrimidine) Thimine (2- 4 dioxy 5 methyl pyrimidine) (ARN) (ADN) Base purine Adenine (6- amino purine ) Guanine (Dạng ceton) (2- amino – 6 oxy purine) Sự biến đổi dạng ENOL  CETON Guanine (ceton) Guanine (enol) Đường Pentose . Ribose  . Deoxyribose O  HO – P – OH  OH Acid phosphoric Nucleoside Nucleoside = Base Nitơ + Đường Pentose Deoxythymidine Guanosine Các loại nucleoside Base Ribonucleoside Deoxyribonucleosi de Adenine Adenosine Deoxyadenosine Guanine Guanosine Deoxyguanosine Uracil Uridine Cytosine Cytidine Deoxycythidine Thimine Deoxythymidine Nucleotid khơng tham gia cấu tạo nucleic acid Nucleotide  Phosphate ester của nucleoside  Các nucleosid monophosphat: Base Ribo–nucleoside 5’P Deoxyribo–nucleoside 5’ùP Adenine AMP d AMP Guanine GMP d GMP Cytosine CMP d CMP Uracil UMP Thimine d TMP DNA & RNA Phân biệt RNA và DNA Thành phần RNA DNA Đường Ribose Deoxyribose Base Nitơ A, G, C, U A, G, C, T Cấu tạo 1 chuỗi nucleotid 2 chuỗi nucleotid DNA 1. Số lượng A = T ; C = G  A / T = 1; C / G =1 Tỉ lệ thay đổi theo loài CG TA   2. Cấu hình không gian  DNA có hình xoắn ốc  Hai chuỗi nucleotid song song ngược chiều nhau và bổ sung nhau  Quy tắc bổ sung: A – T & C – G  Giữa các chuỗi có liên kết hydrogen Chuổi xoắn kép của ADN Khoảng cách 2 base: 0.34 nm Chiều dài một vòng xoắn: 3.4nm Đường kính của vong xoắn: 2nm DNA – Hiện diện trong nhiễm sắc thể – Có 2 chức năng chính: Tái bản – tự tái tạo khi tế bào phân chia Truyền thông tin – thông qua việc tổng hợp protein Cơ chế tái bản DNA  Enzym tổng hợp DNA: DNA polymerase I  Bốn loại tiền chất hoạt hóa: d ATP, d GTP, d CTP, d TTP  Mg2+  Đoạn mồi DNA có nhóm 3 ù OH tự do  Khuôn DNA Sự tái bản DNA DNA được tổng hợp từ khuôn của một sợi DNA theo cơ chế bán bảo thủ => tái bản bán bảo thủ ARN – Cấu tạo: Đường Ribose Base: A, G, C, U – Chỉ gồm 1 chuỗi đơn – Liên kết hydrogen giữa các đoạn – Bổ sung: giữa 2 RNA khác hoặc trên cùng 1 phân tử • A – U • C – G – Phân loại: rRNA, tRNA, mRNA r RNA: RNA ribosom: là nơi tổng hợp protein t RNA: chuyển Amino Acid trong tế bào chất đến ribosome. D Arm Acceptor Arm amino acid gắn vào đầu 3’ TyC Arm Extra Arm – Đoạn có kích thước thay đổi Đối code với mRNA Transfer RNA (tRNA) U* 9 26 2223Pu 16 12 Py 10 25 20:1 G* 17:1 Pu A 20:2 17 13 20 G A 5051 656463 G 62 52 C Pu 59 y A* C Py T49 39 41 42 31 29 28 Pu* 43127 U 35 38 36 Py* 34 4030 47:1 47:15 46 Py 47:16 45 44 47 73 C C A 70 71 72 66 67 68 69 3 2 1 7 6 5 4 Vùng gắn Amino Acid 5’ m RNA  m RNA tồn tại vài phút  vài ngày  Chức năng: m RNA mang thông tin di truyền Information transmission  Information stored in DNA transferred to RNA and then expressed in the structure of proteins – Two steps in process: • Transcription - information transcribed from DNA into mRNA • Translation - information in mRNA translated into primary sequence of a protein Transcription  Information transcribed from DNA into RNA – mRNA carries information for protein structure, but other RNA molecules formed in same way • RNA polymerase binds to promoter nucleotide sequence at point near gene to be expressed • DNA helix unwinds • RNA nucleotides assemble along one DNA strand (sense strand) in complementary sequence to order of bases on DNA beginning at start codon (AUG - methionine) • Transcription of DNA sense strand ends at terminator nucleotide sequence • mRNA moves to ribosome • DNA helix rewinds From: Tortora, GJ & Grabowski SR (2000) Principles of Anatomy and Physiology (9th Ed). New York: John Wiley & Sons. P88. Translation (protein synthesis)  Thông tin di truyền từ mRNA được dịch thành trình tự tương ứng của các amino acid trên protein theo 4 bước: – HOẠT HÓA – KHỞI ĐỘNG – KÉO DÀI – KẾT THÚC Translation (protein synthesis)  HOẠT HÓA – Amino acid được hoạt hóa bằng cách tác động với ATP. – Amino acid gắn vào tRNA synthetase chuyên biệt. Adapted from: Bettelheim FA and March J (1990) Introduction to Organic and Biochemistry (International Edition). Philadelphia: Saunders College Publishing p398 Translation (protein synthesis)  KHỞI ĐỘNG. – mRNA gắn vào tiểu thể nhỏ của ribosome – tRNA gắn vào start codon – 2 tiểu thể lớn của ribosome kết gắn với nhau. From: Tortora, GJ & Grabowski SR (2000) Principles of Anatomy and Physiology (9th Ed). New York: John Wiley & Sons. P88. Translation (protein synthesis)  KÉO DÀI – Anticodon của tRNA gắn vàovị trí codon trên mRNA nơi ribosome đang kết gắn. • Mỗi tRNA đặc thù cho một amino acid only. Có amino acids được mã bởi 6 loại codon. – Order of bases in mRNA codons determine which tRNA anticodons will align and therefore determines order of amino acids in protein – Amino acid mới được mang tới liên kết với amino acid trước đó làm kéo dài mạch peptide. – Ribosome tiến thêm 01 codon và chuẩn bị cho một tRNA tiếp theo gắn vào. Translation (protein synthesis)  KẾT THÚC – Codon trên mRNA mang dấu hiệu chấm dứt. – Tác nhân phóng thích ngắt đoạn polypeptide vừa hình thành ra khỏi tRNA. – mRNA phóng thích khỏi ribosome From: Tortora, GJ & Grabowski SR (2000) Principles of Anatomy and Physiology (9th Ed). New York: John Wiley & Sons. P88.