Sinh học - Sao chép ADN

SAO CHÉP ADN GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến Đại cương  ADN hay ARN (virus) l{ nơi cất giữ thông tin di truyền  Tế b{o ph}n chia, ADN phải được sao chép để đảm bảo thông tin di truyền được chuyển cho tế bào con  Sự thay đổi trình tự ADN = đột biến: l{m hư hại hay chết tế b{o hoặc di truyền cho thế hệ sau ADN Mô hình Watson-Crick (1953), 1 đv cấu trúc ADN:  Hai chuỗi polynucleotid xoắn quanh 1 trục theo hướng ngược nhau, liên kết hydro  C|c base nitơ: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T)  Đường deoxyribose (5C)  Gốc phosphat Cơ chế sao chép Đề xuất:  Cơ chế bảo tồn: ph}n tử ADN con tạo th{nh gồm 2 chuỗi ho{n to{n mới  Cơ chế b|n bảo tồn: ph}n tử ADN con tạo th{nh gồm 1 chuỗi mẹ kết hợp với 1 chuỗi mới được tổng hợp  được kiểm chứng bằng thí nghiệm Meselson và Stahl (1958) Thí nghiệm Meselson & Stahl Sự sao chép b|n bảo tồn Phản ứng sao chép d(NMP)n + dNTP  d(NMP)n+1 + PPi Mạch ADN được kéo dài nhờ sự thành lập liên kết phosphodiester giữa mạch cũ và nucleotid mạch mới Cơ chế sao chép  Liên kết hydro mạch kép (khuôn) bị cắt đứt  t|ch rời 2 sợi đơn  Phải có đoạn mồi bắt cặp mạch khuôn khởi đầu sao chép  C|c nucleotid tự do (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) đến bắt cặp bổ sung với c|c nucleotid mạch khuôn theo hướng 5’3’ Các yếu tố tham gia  Sợi ADN khuôn  4 loại desoxyribonucleotid triphosphat (dNTP)  ADN polymerase  Primase  Mg++  Topoisomerase I, II  ADN ligase  Protein SSB  Helicase ADN polymerase Có 2 chức năng:  Hoạt tính polymerase: kéo d{i mạch ADN đang tổng hợp theo hướng 5’3’ bằng c|ch xúc t|c th{nh lập nối phosphodiester  Hoạt tính exonuclease: sửa chữa ADN polymerase Tế b{o nh}n nguyên thủy có 3 loại I, II, III  ADN polymerase III: hoạt tính polymerase  ADN polymerase I: hoạt tính exonuclease  3’5’ exonuclease: sửa chữa  5’3’ exonuclease: loại mồi Tế b{o nh}n thật có 5 loại α, β, γ, δ, ε  ADN polymerase α,γ,δ,ε: hoạt tính polymerase  ADN polymerase β: sửa chữa Các bước sao chép 1. Tạo chạc ba sao chép 2. Sao chép liên tục ở sợi sớm 3. Sao chép không liên tục ở sợi muộn 4. Kết thúc sao chép Sao chép ở E. coli Tạo chạc ba sao chép  Chạc ba sao chép = bong bóng, chỗ phình khởi đầu sao chép  Tại điểm Ori: vị trí gi{u A-T (254 cặp base)  Protein SSB: giữ sợi đơn không chập lại  Helicase: t|ch mạch Sao chép ở E. coli Sao chép ở sợi sớm  Sợi sớm: sợi con bổ sung với mạch khuôn (ADN khuôn 3’ 5’)  Sao chép liên tục theo hướng 5’3’  ADN polymerase III: gắn v{o mạch khuôn (3’5’), lắp nucleotid bổ sung v{ kéo d{i mạch Sao chép ở E. coli Sao chép ở sợi muộn  Sợi muộn: sợi con bổ sung với mạch khuôn ADN 5’3’  Sao chép theo hướng 5’3’: sao chép ko liên tục tạo c|c đoạn Okazaki 1000-2000 nu  ARN primase gắn v{o điểm khởi đầu của sợi gốc 3’5’ để tổng hợp mồi Sao chép ở E. coli Sao chép ở sợi muộn  ADN polymerase III gắn v{o v{ kéo d{i mồi theo hướng 5’3’ bằng c|ch gắn c|c nucleotid mới theo nguyên tắc bổ sung tạo c|c đoạn Okazaki (1000-2000 nu)  ADN polymerase I cắt bỏ mồi, lấp đầy c|c nucleotid ADN v{o chỗ trống  Ligase nối c|c đoạn Okazaki lại Sao chép ở E. coli Sao chép ở E. coli Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta  Sự sao chép ADN theo 2 chiều cùng một lúc tạo cấu trúc siêu xoắn phía trước chạc ba  Kết thúc sao chép: 2 sợi ADN con lồng nhau Sao chép ở E. coli Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta Sao chép ở E. coli Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta  Khắc phục siêu xoắn  Topoisomerase I Sao chép ở E. coli Cơ chế hoạt động của Topoisomerase I Sao chép ở E. coli Cơ chế hoạt động của Topoisomerase I Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta  Khắc phục siêu xoắn  Topoisomerase II Sao chép ở E. coli Sao chép ở E. coli Kết thúc sao chép – Cấu trúc theta  Khắc phục vòng lồng nhau  Topoisomerase II Sao chép ở TB nhân thật  Cơ chế tương tự Tb nh}n nguyên thủy  Tốc độ di chuyển của ADN polymerase chậm: ADN đóng cuộn trong NST v{ d{i hơn  Tốc độ sao chép nhanh: lượng lớn enzym v{ replicon (đơn vị sao chép)  Okazaki 40 – 300 base Sao chép ở TB nhân thật Nhiều replicon/ sao chép ruồi giấm Sao chép ở TB nhân thật Nhiều replicon/ sao chép ruồi giấm ADN sợi đôi dài 30kb có 7 vòng tái bản Sao chép ở virus và phage 1. ADN dạng thẳng a. Phage T7: th{nh lập phức nối b. Phage λ: vòng hóa bộ gen nhờ trình tự cos 2. ADN dạng vòng a. Kiểu theta cho ADN mới ở dạng vòng b. Kiểu lăn vòng cho ADN mới ở dạng thẳng Sao chép ADN dạng thẳng Vấn đề: bộ gen virus bị ngắn sau mỗi lần sao chép do hủy mồi 3’ 3’ 3’ 3’5’ 5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 3’ 3’5’ 5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ Sao chép ADN dạng thẳng Phage λ: vòng hóa bộ gen nhờ trình tự cos Sao chép ADN vòng Kiểu theta Sao chép ADN vòng Kiểu lăn vòng Quá trình sửa sai Sửa sai trong sao chép  TB nh}n nguyên thủy: ADN polymerase I v{ III  Exonuclease 5’ 3’  Exonuclease 3’ 5’  TB nh}n thật: exonuclease ở polymerase δ v{ ε Sửa sai khi không sao chép  Enzym đặc hiệu: khoảng 50 enzym chuyên biệt ph|t hiện v{ sửa sai hỏng trên ADN