Chương IV- NUCLEIC ACID

Chia sẻ: Nguyen Quoc Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

213
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung: Đại cương; Cấu tạo: Mononucleotide, Polynucleotide - Cấu trúc sơ cấp của nucleic acid. Phân loại: DNA: cấu tạo - đặc tính - vai trò, RNA: cấu tạo và vai trò của mRNA, tRNA, rRNA và snRNA.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương IV- NUCLEIC ACID

PGS,TS.NGUYEÃN PHÖÔÙC NHUAÄN Chương IV- NUCLEIC ACID 1. i cương BÀI GI NG SINH HÓA H C 2. C u t o - Mononucleotide PH N I – SINH HÓA H C TĨNH - Polynucleotide - C u trúc sơ c p c a nucleic acid Chương IV- NUCLEIC ACID 3. Phân lo i - DNA : c u t o - c tính – vai trò - RNA : c u t o và vai trò c a mRNA, TP.H CHÍ MINH-2008 tRNA, rRNA & snRNA M C TIÊU 1. I CƯƠNG 1. Phân bi t c c u t o c a nucleoside, nucleotide và nucleic • Nucleus = nhân ; nucleic acid : acid l n u tiên acid. 2. Vi t c công th c c a ribose, deoxyribose, các base purine, ư c tìm th y trong nhân t bào → acid nhân pyrimidine v i các d ng enol (lactim) và ketone (lactam) c a chúng. • NUCLEIC ACID là các phân t sinh h c ch a 3. Vi t c c u t o và vai trò c a m t s nucleotide t do nh cAMP, ATP … thông tin di truy n, chúng ư c hình thành t các 4. Trình bày c c u trúc c a DNA và RNA và nh ng i m khác bi t v c u trúc c a 2 lo i phân t này. N m c quy lu t b nucleotide polymers, hi n di n trong m i t bào, sung các ôi base. d ng t do hay k t h p v i protein → 5. Nêu c vai trò sinh h c c a DNA và t ng lo i RNA. 6. Caùc kieåu lieân keát trong phaân töû nucleic acid : LK glycosidic, nucleoprotein LK este, LK phosphodiester, LH hydrogen. 1
NUCLEOPROTEIN Ch c năng • B o t n m t mã thông tin di truy n; PROTEIN ƠN GI N NUCLEIC ACID • Tham gia qúa trình sinh t ng h p 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. C U T O 6 N N1 5 6 N 8 N 2.1. MONONUCLEOTIDE 2 3 4 9 N 2 Thành ph n 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)- d ng enol Guanine - d ng 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 L P NUCLEOSIDE và NUCLEOTIDE NH2 4 6 N N3 5 N1 1 5 7 N9 PURINE (A, G) – C1’ PENTOSE (β-D- β 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-D- Ribose β-D-deoxyribose) β HOCH2 HOCH2 4’ 1’ 4’ 1’ → p/ ng kh nư c t o liên k t β-glycosidic H H H H 3’ 2’ 3’ 2’ c a NUCLEOSIDE OH OH OH H C5’ nucleoside + g c (P) → NUCLEOTIDE Adenosine Deoxycytidine → p/ ng kh nư c t o liên k t 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 : G c base – pentose NH2 6 N N1 1 5 7 6 N LK glycosidic N1 1 5 7 8 22 4 9 3 LK ester 22 9 8 N N 3 4 N • NUCLEOTIDE : G c 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 N1 1 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. C U TRÚC SƠ C P C A NUCLEIC ACID O=P-OH O A C u trúc chu i polynucleotide : 5’P CH 2 • Các mononucleotide n i v i nhau b i liên k t 3’ phosphodiester 3’ – 5’ → t o thành chu i polynucleotide. Lieân keát phosphodiester • Khung polynucleotide : các ư ng pentose và C g c (P) n i v i nhau t o thành xương s ng c a 3’ → 5’ 5’ polynucleotide, các g c base phân b quanh khung này. Tính c trưng sinh h c c a phân t acid 3’OH nucleic do tr t t các g c base trong chu i polynucleotide (trong c u trúc sơ c p) quy t nh. Dinucleotide 20 5
u 5’-P C u trúc c a polydeoxyribonucleotide LK phosphodiester n i hai monophosphate nucleotides v i nhau. LK phosphodiester r t linh ho t → cho Phosphodiester bond phép poly(deoxy)ribonucleotide quay t do m t góc nh t nh. Polynucleotides có 2 u xác nh : - u 5 ’-P mang m t ho c nhi u hơn Phosphodiester bond các g c phosphate, - u 3 ’-OH. u 3’-OH 3. PHÂN LO I DNA RNA (Deoxyribo Nucleic Acid (Ribo Nucleic Acid ư ng β-D-deoxyribose β-D-Ribose Các base T G C A U G C A C ut o Chu i kép Chu i ơn Khu trú Nhân (g n 100%) TBC (90%) Ptt 106 – 108 dalton 104 – 106 dalton Ch c năng B o t n MM TTDT T/g TH protein 6
3.1. DNA C UT O Mô hình Crick-Watson (1953) : 3 c tính quan tr ng . Xo n kép : Hai chu i polynucleotide xo n kép, . i song : m t s i hư ng 5’ → 3’ (trên xu ng) s i kia 3’ → 5’ (dư i lên) . B sung : Purine (G) ……… Pyrimidine (c) Pyrimidine (T) …. Purine (A) 4 NUCLEOTIDES C A 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 m u t th t s có ý nghĩa như sau : A = nucleotide v i adenine T = nucleotide v i thymine C = nucleotide v i cytosine G = nucleotide v i guanine 7
Xo n kép i song Z-DNA B-DNA (xo n trái) (Xo n ph i) 1 bư c xo n có 10 c p base, 1 c p dày 3,4A0 Quy taéc boå sung caùc goác base trong caáu truùc xo n → 1 bư c xo n dày 34 A0 keùp cuûa DNA : C G : 3 liên k t H Hai s i xo n b sung → b o v TTDT, c u trúc b n T A : 2 liên k t 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 CH T QUAN TR NG C A DNA DNA có kh năng t tách ôi và tái b n nhân ôi theo nguyên t c bán b o th → b o toàn y TTDT khi t bào phân chia. DNA có kh năng sao mã, t ng h p nên các p/t mRNA tương t chúng (theo nguyên t c b sung, thay T trên DNA b ng U trên mRNA) → TTDT c sao chép chính xác t DNA sang khuôn th c p mRNA, mRNA tr c ti p làm khuôn m u t/h protein ribosome → TTDT mã hoá trong nhân Plasmid : DNA vòng n m ngoài NST c a vi ư c bi u th thành các tính tr ng c a sinh v t. khu n, mang các gene kháng thu c 9
Söï taùi baûn DNA ôû eukaryote Sao cheùp mRNA theo nguyeân taéc boå sung caùc goác base CH C NĂNG C A DNA CÁC KHÁI NI M C N LƯU Ý Di truy n h c ã xác nh trong h u h t các sinh v t DNA gi vai trò b o t n và truy n t TTDT t th h • Nucleosome? này sang th h khác (trong phân bào ng nhi m và • Chromosome? phân bào gi m nhi m). Ch m t s loài virus ch c • Chromatine? năng này ư c m nh n b i RNA. • Gene? TTDT t DNA → enzyme → E ki m soát các c i m • Genetic code? cơ b n c a quá trình T C → bi u hi n các tính tr ng c a • Chromatide? sinh v t. M i b ba nucleotide (triplet-codon) mã hóa m t AA. 4 lo i g c base → 64 codon (3 codon vô nghĩa : UAG, UAA & UGA) 10
T bào ngư i ch a 46 phân t DNA M i phân t DNA qu n quanh các phân t proteins (histones) và t o ra m t chromosome. DNA M t chromosome = m t phân t DNA liên k t v i các proteins Histones Toàn b chromosomes t o thành chromatine T ng ño n DNA (khoaûng 200 bp) ñöôïc ñoùng goùi laïi baèng caùch quaán quanh loõi caùc histone . Sôïi NST gioáng nhö moät chuoãi caùc nucleosome. Chromosomes T cha T m M i t bào ngư i (ngo i tr t bào m m) ch a b ôi c a 23 chromosomes → 46 chromosomes /t bào. Nhieãm saéc th (Chromosome) Trong m i c p chromosome, m t cái t ngư i cha và m t cái t ngư i m 11
C U TRÚC GENE Genome Comparison M t gene bao g m trình t nucleotides c a DNA ORGANISM CHROMOSOMES GENOME SIZE GENES ch a thông tin di truy n c n thi t cho s Homo sapiens 23 3,200,000,000 ~ 30,000 (Humans) t ng h p m t p/t ribonucleic acid ho c m t p/t protein. Mus musculus 20 2,600,000,000 ~30,000 (Mouse) Như v y : Drosophila 4 180,000,000 ~18,000 melanogaster - M t gene có th mã hóa cho s t ng h p m t protein. (Fruit Fly) Saccharomyces 16 14,000,000 ~6,000 - M t gene cũng có th mã hóa cho s t ng h p m t cerevisiae rRNA hay tRNA (có hàng ngàn gene t n t i trong (Yeast) Zea mays (Corn) 10 2,400,000,000 ??? genome). Gene = o n DNA sao chép thành RNA MÃ DI TRUY N ( THE GENETIC CODE) S i antisense (template) Matrix strand Double strand DNA DNA = Thông tin mã hóa = Mã di truy n S i sense Bases complementarity Messenger RNA Mã (Code) = t o ra s tương ng c a m t Translation Genetic code nhóm tính tr ng hay something else. Protein Folding Protein 12
The genetic code (gi i mã gi a 1960 và 1964) BAÛNG MAÕ DI TRUYEÀN Có 64 t h p (triplets = codons) mã hóa cho 20 amino acids. Code dư th a (thoái hóa) : t t c các amino acid ngo i tr methionine và tryptophan ư c mã hóa hơn m t codon. Ba triplets không mã hóa, ch m d t t ng h p protein : « STOP codon » (UAA, UAG & UGA). Codon AUG (mã hóa Met) : « INITIATION codon » Dictinctive codons of human mitochondria 3.2. RIBONUCLEIC ACID (RNA) Codon Standard Mitochondria D a theo ch c năng, ribonucleic acids ư c phân thành : code l code - mRNA = messenger RiboNucleic Acid , là s n ph m c a s sao UGA Stop Trp chép gene, chúng mang thông tin d ch ra protein. UGG Trp Trp - tRNA = transfer RiboNucleic Acid, v n chuy n amino acid ã AUA Ile Met ư c ho t hóa t ng h p protein. AUG Met Met - rRNA = ribosomic RiboNucleic Acid, là m t h p ph n c a c u AGA Arg Stop trúc ribosomes ; AGG Arg Stop - snRNA (small nuclear RiboNucleic Acid) 13
DNA (1) Pre-mRNA (2) snRNA mRNA (3) rRNA tRNA PROTEIN Lyù thuyeát trung taâm cuûa sinh hoïc phaân töû Nh ng i m khác nhau mRNA (m = messenger : ngư i ưa thư) : là b n c a RNA so v i DNA: sao TTDT t DNA (nên g i là khuôn th c p) : sao chép theo nguyên t c b sung : • Nucleotide sugar = ribose Base DNA sense :T A C G • Thymine (T) thay th b i Base DNA template :A T G C Uracyl (U) (U b t c p v i A) Base trên mRNA :U A C G - mRNA tr c ti p làm khuôn m u t ng h p • M t chu i ơn nucleotide protein ribosome • Phân t ng n hơn và kém - i s ng ng n : VK ch vài phút, eukaryote : b n hơn DNA vài ngày. - M i b n mRNA có th ư c c nhi u l n. 14
T-RNA (t = transfer - v n chuy n) • Phân t có kích thư c trung bình kho ng 100 Gi ng nhau t t c các t RNA nucleotide. • C u trúc là m t chu i polynucleotide cu n g p b sung, b t c p, t o hình lá ch ba. Nh ng vùng không b t c p t o thành các nút l i (loop) v i các ch c năng khác nhau. • Có 61 codon mã hóa 20 lo i AA, nhưng không c n t i 61 tRNA, ó là do s b t c p l ng l o gi a anticodon-tRNA và codon-mRNA (hi n tư ng Wobble) Höõu nhuõ : 22 tRNA ty theå t.RNA 32 tRNA teà baøo chaát Wobble 5’ r-RNA 3’ Anti- A C G U I • Là RNA c a ribosome. Chúng k t h p v i protein t o thành codon ribosome, là nơi c MM TTDT và th c hi n qúa trình t ng h p Codon U G U, A, A,U protein. C G ,C • Prokaryote : R70S = R30S (1 rRNA 16S + 21 protein) R50S (2 rRNA : 5S và 23S + 34 protein) Anticodon I/U,C,A codon (S = Svedberg : ơn v ot c l ng, 1S = 10 -13 giaây . • mRNA-Gly • tRNA-Gly HS laéng tyû leä vôùi toác ñoä laéng cuûa p/t trong tröôøng ly taâm vaø tyû leä vôùi • GGU • CCI kích thöôùc vaø hình daïng cuûa p/töû) • GGC Eukaryote : • I = Inosine (Hypoxanthine-ribose) • GGA Höõu nhuõ : 22 tRNA ty theå R80S = R40S (1 rRNA 18S + 33 protein) • GGG 32 tRNA teà baøo chaát R60S (3 rRNA : 5S, 5.8 S và 28S + 45 protein) 15
Ribosome - R40S (R30S) : gaén vôùi mRNA - R60S (R50S) : Aminoacyl site (A site) : tieáp nhaän AA Peptidyl site (P site) : chöùa chuoãi peptide CÁC TRƯ NG H P C BI T VIRUS VI T CHUYÊN • Vài virus ch a DNA s i ơn : macrophage φX174 (virus nhi m vào E.coli) • Hãy tìm hi u veà virus cúm gà (avian influenza virus) H5N1: • Vài virus ch a RNA là v t li u di truy n : virus • - Caáu truùc cuûa influenza virion? kh m thu c lá, virus gây c m l nh, virus cúm. • - Influenza virus naèm trong nhoùm naøo cuûa baûng • M t s virus RNA sao chép ngư c qua trung phaân loaïi virus? gian DNA → Retrovirus : • - Genome cuûa influenza virus? HIV (Humam Immunodeficiency Virus) gây b nh • - Caùch sinh saûn? AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome) • - Con ñöôøng truyeàn laây? là m t i n hình. • - Caùc bieän phaùp haïn cheá thieät haïi khi dòch buøng noå? 16
17