Xem mẫu
- PGS,TS.NGUYEÃN PHÖÔÙC NHUAÄN Chương IV- NUCLEIC ACID
1. Đại cương
BÀI GIẢNG SINH HÓA HỌC 2. Cấu tạo
- Mononucleotide
PHẦN I – SINH HÓA HỌC TĨNH - Polynucleotide - Cấu trúc sơ cấp của
nucleic acid
Chương IV- NUCLEIC ACID 3. Phân loại
- DNA : cấu tạo - đặc tính – vai trò
- RNA : cấu tạo và vai trò của mRNA,
TP.HỒ CHÍ MINH-2008
tRNA, rRNA & snRNA
MỤC TIÊU 1. ĐẠI CƯƠNG
1. Phân bi t đ
-
c cu to ca nucleoside, nucleotide và nucleic
• Nucleus = nhân ; nucleic acid : acid lần đầu tiên
acid.
2. Vi t đ
-
c công th"c ca ribose, deoxyribose, các base purine, được tìm thấy trong nhân tế bào → acid nhân
pyrimidine v)i các dng enol (lactim) và ketone (lactam) ca
chúng. • NUCLEIC ACID là các phân tử sinh học chứa
3. Vi t đ
-
c cu to và vai trò ca m0t s1 nucleotide t2 do nh
-
cAMP, ATP … thông tin di truyền, chúng được hình thành từ các
4. Trình bày đ
-
c cu trúc ca DNA và RNA và nh cu trúc ca 2 loi phân t? này. N@m đ
-
c quy luBt bC
nucleotide polymers, hiện diện trong mọi tế bào, ở
sung các đôi base.
dạng tự do hay kết hợp với protein →
5. Nêu đ
-
c vai trò sinh hFc ca DNA và tGng loi RNA.
6. Caùc kieåu lieân keát trong phaân töû nucleic acid : LK glycosidic, nucleoprotein
LK este, LK phosphodiester, LH hydrogen.
1
- NUCLEOPROTEIN
Chức năng
• Bảo tồn mật mã thông tin di truyền; PROTEIN ĐƠN GIẢN NUCLEIC ACID
• Tham gia qúa trình sinh tổng hợp protein. (Histone) (Polynucleotide)
MONONUCLEOTIDE
CÁC BASE : PENTOSE : H3PO4
- Purine : Adenine (A) Ribose
Guanine (G) Deoxyribose
- Pyrimidine :
Nucleoside
Uracil (U)
Cytosine (C)
Thymine (T)
7 NH2
2. CẤU TẠO 6 N
N1 5 6 N
8 N
2.1. MONONUCLEOTIDE 2
3 4 9
N 2
Thành phần nucleotide N
N N
H
Base – pentose – acid phosphoric PURINE H
Adenine (A)
Base – pentose → nucleoside (6-amino purine)
Danh pháp nucleoside (B.4.1, T.78) OH O
Nucleoside + phosphate → nucleotide 6 N 6 N
N HN
Danh pháp nucleotide
2 2
(nucleoside monophosphate) (B.4.2, T.79) H2N N H2N N
N N
H H
Guanine (G)- dạng enol Guanine - dạng ketone
(2-amino 6-oxy purine) (2-amino 6-oxy purine)
2
- NH2
5’ 5’
4 HOCH2 OH
4 N HOCH2 OH
N3 5
4’ 1’ 4 1’
2
2 6 O H
1 N H 3’ 2’ 3 2’
N H
Cytosine (C) OH OH OH H
PYRIMIDINE (2 oxy- 4 amino pyrimidine)
O β-D-Ribose β-D-Deoxyribose
O
4 4
HN 5 HN 5 CH3 OH
2 2 O = P – OH
O O
N N OH
H H
Uracil (U) Acid phosphoric
Thymine (T)
(2,4 dioxy pyrimindine) (2,4 dioxy-5 methyl pyrimindine)
NUCLEOSIDE NH2
THÀNH LẬP NUCLEOSIDE và NUCLEOTIDE NH2
4
6 N N3 5
N 11 5 7
N9 PURINE (A, G) – C1’ PENTOSE (β
β-D- 2
8 1 6
Ribose β-D-deoxyribose) 22 4 9 O
3
N N LK β-glycosidic N
N
N1 PYRIMIDINE (U, C, T) – C1’ PENTOSE 5’ 5’
(β
β-D- Ribose β-D-deoxyribose) HOCH2 HOCH2
4’ 1’ 4’ 1’
→ p/ứng khử nước tạo liên kết β-glycosidic H
H 3’ 2’ H 3’ 2’ H
của NUCLEOSIDE
OH OH OH H
C5’ nucleoside + gốc (P) → NUCLEOTIDE
Adenosine Deoxycytidine
→ p/ứng khử nước tạo liên kết ester (Adenine ribonucleoside) (Cytosine deoxyribonucleoside)
3
- DANH PHÁP NUCLEOSIDE (B.4.1, T.78) NUCLEOTIDES
Base Ribonucleoside Deoxyribonucleoside Nitrogenous
base
Adenine Adenosine Deoxyadenosine
Guanine Guanosine Deoxyguanosine
Phosphate
group
Uracil Uridine Deoxyuridine
Cytosine Cytidine Deoxycytidine
Thymine Thymine ribonucleoside Deoxythymidine Sugar: pentose
hay Ribothymidine (hieám)
NUCLEOTIDE NH2 • NUCLEOSIDE : Gốc base – pentose
NH2 6 N
N 11 5 7
6 N LK glycosidic
N 11 5 7 8
22 4 9
3
LK ester 22 9
8
N N
3 4 N • NUCLEOTIDE : Gốc base – pentose – H2PO3
N
N N 5’
OH 5’ O CH2
LK glycosidic LK ester
HO-P- O- CH2 4’ 1’
OH 4’ 1’ H 3’ 2’ H • NUCLEIC ACID : polynucleotides
H 3’ 2’ H
O=P O OH
OH OH OH LK phosphodiester
Adenosine-5’3’-
Adenosine-5’-monophosphate monophosphate cyclic
(AMP) (acid adenilic) (cAMP3’5’)
4
- NUCLEOSIDE TRIPHOSPHATE DANH PHÁP NUCLEOTIDE (B.4.2, T.79)
NH2
6 N Base Ribonucleoside Deoxyribonucleoside
N 11 5 7
5’-monophosphate 5’-monophosphate
8
22
3 4 9 Adenine Adenosine Deoxyadenosine
N
N N 5’-monophosphate = AMP 5’-monophosphate = dAMP
O O O 5’ Guanine Guanosine Deoxyguanosine
HO- P∼ O- P ∼ O - P- O- CH2 5’-monophosphate = GMP 5’-monophosphate = dGMP
OH OH OH 4’ 1’ Uracil Uridine 5’-monophosphate = Deoxyuridine
UMP 5’-monophosphate = dUMP
H 3’ 2’
H Cytosine Cytidine 5’-monophosphate = Deoxycytidine
CMP 5’-monophosphate = dCMP
OH OH
Adenosine-5’- Triphosphate (ATP) Thymine Thymine ribonucleoside Deoxythymidine
5’-monophosphate (hieám) 5’-monophosphate = dTMP
Adenosine-5’- Diphosphate (ADP)
Adenosine-5’- Monophosphate (AMP)
OH
2.2. CẤU TRÚC SƠ CẤP CỦA NUCLEIC ACID O=P-OH
O A
Cấu trúc chuỗi polynucleotide : 5’P CH
2
• Các mononucleotide nối với nhau bởi liên kết 3’
phosphodiester 3’ – 5’ → tạo thành chuỗi
polynucleotide. Lieân keát
phosphodiester
• Khung polynucleotide : các đường pentose và C
gốc (P) nối với nhau tạo thành xương sống của 3’ → 5’ 5’
polynucleotide, các gốc base phân bố quanh
khung này.
Tính đặc trưng sinh học của phân tử acid 3’OH
nucleic do trật tự các gốc base trong chuỗi
polynucleotide (trong cấu trúc sơ cấp) quyết
định. Dinucleotide 20
5
- Đầu 5’-P
Cấu trúc của
polydeoxyribonucleotide
LK phosphodiester nối hai
monophosphate nucleotides với nhau.
LK phosphodiester rất linh hoạt → cho Phosphodiester bond
phép poly(deoxy)ribonucleotide quay tự
do một góc nhất định.
Polynucleotides có 2 đầu xác định :
- Đầu 5 ’-P mang một hoặc nhiều hơn Phosphodiester bond
các gốc phosphate,
- Đầu 3 ’-OH.
Đầu 3’-OH
3. PHÂN LOẠI
DNA RNA
(Deoxyribo Nucleic Acid (Ribo Nucleic Acid
Đường β-D-deoxyribose β-D-Ribose
Các base T G C A U G C A
Cấu tạo Chuỗi kép Chuỗi đơn
Khu trú Nhân (gần 100%) TBC (90%)
Ptt 106 – 108 dalton 104 – 106 dalton
Chức năng Bảo tồn MM TTDT T/g TH protein
6
- 3.1. DNA
CẤU TẠO
Mô hình Crick-Watson (1953) : 3 đặc tính quan
trọng
. Xoắn kép : Hai chuỗi polynucleotide xoắn kép,
. Đối song : một sợi hướng 5’ → 3’ (trên xuống)
sợi kia 3’ → 5’ (dưới lên)
. Bổ sung : Purine (G) ……… Pyrimidine (c)
Pyrimidine (T) …. Purine (A)
4 NUCLEOTIDES CỦA DNA
Watson and Crick, 1953
Discovery of the DNA
molecule structure
Deoxyribo Nucleic Acid
DNA = nucleotide polymers
Four types of nucleotides: A, T, C and G
Các mẫu tự thật sự có ý nghĩa như sau :
A = nucleotide với adenine T = nucleotide với thymine
C = nucleotide với cytosine G = nucleotide với guanine
7
- Xoắn kép
Đối
song
Z-DNA B-DNA
(xoắn trái) (Xoắn
phải)
1 bước xoắn có 10 cặp base, 1 cặp dày 3,4A0
Quy taéc boå sung caùc goác base trong caáu truùc xoắn
→ 1 bước xoắn dày 34 A0
keùp cuûa DNA : C G : 3 liên kết H Hai sợi xoắn bổ sung → bảo vệ TTDT, cấu trúc bền
T A : 2 liên kết H
8
- CAÙC DAÏNG CAÁU TRUÙC CUÛA PHAÂN TÖÛ DNA
Xoaén keùp môû (double strand – ds) : phoå bieán ôû
ngöôøi, ñoäng vaät, thöïc vaät → eukaryotic cells
Xoaén keùp voøng : ñaëc tröng cho vi sinh vaät →
prokaryotic cells.
Moät chuoãi ñôn (single strand – ss) : Caù bieät ôû thöïc
khuaån theå X174 DNA
Plasmid : DNA voøng nhoû, chöùa moät ít gene, lieân heä DNA DAÏNG VOØNG TRONG TY THEÅ DNA DAÏNG VOØNG
tôùi moät vaøi ñaëc tính cuûa VSV (naèm ngoaøi chuoãi DNA Maõ hoùa caùc t RNA, r RNA, caùc enzyme cuûa SIEÂU XOAÉN CUÛA
chính). chuoãi oxid hoùa-phosphoryl hoùa thaønh laäp VI KHUAÅN
ATP
TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG CỦA DNA
DNA có khả năng tự tách đôi và tái bản nhân đôi
theo nguyên tắc bán bảo thủ → bMo toàn đNy đ
TTDT khi t bào phân chia.
DNA có khả năng sao mã, tổng hợp nên các p/t
mRNA tương tự chúng (theo nguyên tắc bổ sung,
thay T trên DNA bằng U trên mRNA) → TTDT
đ
-
c sao chép chính xác từ DNA sang khuôn thứ
cấp mRNA, mRNA trực tiếp làm khuôn mẫu t/h
protein ở ribosome → TTDT mã hoá trong nhân
Plasmid : DNA vòng nằm ngoài NST của vi được biểu thị thành các tính trạng của sinh vật.
khuẩn, mang các gene kháng thuốc
9
- Söï taùi baûn DNA ôû eukaryote Sao cheùp mRNA theo nguyeân taéc boå sung caùc goác base
CHỨC NĂNG CỦA DNA
CÁC KHÁI NIỆM CẦN LƯU Ý
Di truyền học đã xác định trong hầu hết các sinh vật
DNA giữ vai trò bảo tồn và truyền đạt TTDT từ thế hệ • Nucleosome?
này sang thế hệ khác (trong phân bào đẳng nhiễm và • Chromosome?
phân bào giảm nhiễm). Chỉ ở một số loài virus chức • Chromatine?
năng này được đảm nhận bởi RNA. • Gene?
TTDT từ DNA → enzyme → E kiểm soát các đặc điểm • Genetic code?
cơ bản của quá trình TĐC → biểu hiện các tính trạng của • Chromatide?
sinh vật.
Mỗi bộ ba nucleotide (triplet-codon) mã hóa một AA. 4 loại
gốc base → 64 codon (3 codon vô nghĩa : UAG, UAA &
UGA)
10
- Tế bào người chứa 46 phân tử DNA
Mỗi phân tử DNA quấn quanh các phân tử proteins
(histones) và tạo ra một chromosome.
DNA Một chromosome = một
phân tử DNA
liên kết với các proteins
Histones
Toàn bộ
chromosomes tạo
thành chromatine
Từng ñoạn DNA (khoaûng 200 bp) ñöôïc ñoùng goùi laïi baèng caùch
quaán quanh loõi caùc histone . Sôïi NST gioáng nhö moät chuoãi caùc
nucleosome.
Chromosomes
Từ cha Từ mẹ
Mỗi tế bào người (ngoại trừ tế bào mầm) chứa bộ đôi của
23 chromosomes → 46 chromosomes /tế bào.
Nhieãm saéc thể (Chromosome) Trong mỗi cặp chromosome, một cái từ người cha và
một cái từ người mẹ
11
- CẤU TRÚC GENE
Genome Comparison
M0t gene bao gTm trình t2 nucleotides ca DNA
ORGANISM CHROMOSOMES GENOME SIZE GENES
ch"a thông tin di truy>n cNn thi t cho s2
Homo sapiens 23 3,200,000,000 ~ 30,000
(Humans)
tCng h
p m0t p/t ribonucleic acid hoVc m0t p/t protein.
Mus musculus 20 2,600,000,000 ~30,000
(Mouse) Như vậy :
Drosophila 4 180,000,000 ~18,000
melanogaster - Một gene có thể mã hóa cho sự tổng hợp một protein.
(Fruit Fly)
Saccharomyces 16 14,000,000 ~6,000
- Một gene cũng có thể mã hóa cho sự tổng hợp một
cerevisiae rRNA hay tRNA (có hàng ngàn gene tồn tại trong
(Yeast)
Zea mays (Corn) 10 2,400,000,000 ??? genome).
Gene = đoạn DNA sao chép thành RNA
MÃ DI TRUYỀ
TRUYỀN ( THE GENETIC CODE)
S
i antisense (template)
Matrix strand Double strand DNA
DNA = Thông tin mã hóa
= Mã di truyền
S
i sense
Bases complementarity
Messenger RNA
Mã (Code) = tạo ra sự
tương ứng của một
Translation Genetic code
nhóm tính trạng hay
something else. Protein
Folding
Protein
12
nguon tai.lieu . vn
