Thông tin tài liệu:
DNA sao chép theo khuôn. Ưu điểm: + Với phân tử lớn như vậy thì việc tổng hợp theo khuôn sẽ chính xác hơn + Tiết kiệm được ezyme + Đạt hiệu quả nhanh - Sao chép theo nguyên tắc bán bảo tồn (semi-conservative) phân tử DNA mới được tổng hợp gồm một mạch cũ làm khuôn và một mạch mới tổng hợp -
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ chế phân tử của sao chép DNA Cơ chế phân tử của sao chép DNA1. Nguyên tắc chung- DNA sao chép theo khuôn.Ưu điểm:+ Với phân tử lớn như vậy thì việc tổnghợp theo khuôn sẽ chính xác hơn+ Tiết kiệm được ezyme+ Đạt hiệu quả nhanh- Sao chép theo nguyên tắc bán bảo tồn(semi-conservative) phân tử DNA mớiđược tổng hợp gồm một mạch cũ làmkhuôn và một mạch mới tổng hợp- Quá trình tổng hợp DNA xảy ra đòi hỏiphải có “ mỗi “ (primer)- Quá trình tổng hợp xảy ra theo chiều 5- 3.2. Thí nghiệm tổng hợp nhân tạoDNAKornberg (1956) thực hiện phản ứngtổng hợp DNA in vitro. Trong quá trìnhtổng hợp ông sử dụng DNA polymeraseI, 4 loại desoxynucleotid triphosphate(ATP, GTP, CTP, TTP), Mg2+ làm xúctác. Ngoài ra còn có ít DNA làm khuônmẫu.3. Thí nghiệm chứng minh có sự tựnhân đôi theo nguyên tắc bán bảo tồnMeselson, Stahl (1958) đã chứng minhkiểu sao chép bán bảo tồn. Nuôi E.colinhiều thế hệ trên môi trường có nguồnnitơ đồng vị nặng N15. Như vậy tất cảDNA của vi khuẩn đều mang đồng vịnặng N15 thay cho N14 bình thường.Sau đó tế bào được chuyển sang môitrường chỉ chứa N14 nhẹ, mẫu các tếbào được lấy ra theo những khoảng thờigian đều đặn và chiết tách DNA. Bằngphương pháp ly tâm trên thang nồngđộ CsCl, các loại DNA nặng, nhẹ vàlai được tách ra.Kết quả cho thấy DNA nặng ban đầu(thế hệ 0) chứa N15, sau một lần phânchia cho thế hệ I với DNA lai có tỷtrọng nằm giữa DNA nặng N15và DNA nhẹ N14. Nói cách khác sau mộtlần sao chép phân tử DNA mới chứamột nữa mang N15 và một nữa N14.Ở thế hệ II một nữa số phân tửDNA là lai, nữa còn lại là DNA nhẹN14. Thí nghiệm này khẳng định giảthuyết của Watson và Crick là đúng tức 2mạch DNA mẹ tách ra, mỗi cái làmkhuôn để tổng hợp nên mạch mới bổsung.4. Diễn biến sao chép DNA ở nhiễmsắc thể E.coliQuá trình sao chép DNA ở E.Coli diễn raqua hai giai đoạn:4.1. Giai đoạn khởi sự (initiation)+ Mở xoắn:Ở E.coliquá trình bắt đầu khi mộtprotein B đặc hiệu nhận biết điểm khởisự sao chép (replication orgine) ori vàgắn vào trình tự base đặc biệt đó. Tiếptheo enzyme gyrase (một loạitopoisomerase) cắt DNA làm tháoxoắn ở 2 phía của protein B. Trong khi2 phân tử enzyme gyrase chuyển độngngược chiều nhau so với điểm ori thì 2phân tử của enzyme helicase tham giatách mạch tạo chẻ ba sao chép. Helicasesử dụng năng lượng ATP làm đứt cácliên kết hydro giữa 2 base bắt cặp vớinhau.+ Các protein làm căng mạch SSB(single-strand binding protein) gắn vàocác mạch đơn DNA làm chúng tách nhau,thẳng ra và ngăn không cho chập lạihoặc xoắn để việc sao chép được dễdàng.+ Tổng hợp mồi (primer) dặc trưng choquá trình kéo dài chuỗi làDNA polymerase chỉ hoạt động khi đã cómồi, nên trước khi tổng hợp chuỗithì phải có qua trình tổng hợp mồi. Mồilà một đoạn khoảng 9 -10 nu, có thể làDNA hoặc ARN.4.2. Giai đoạn nối dài (elongation)Do tính chất đối song song nên khi táchra thành 2 mạch đơn khuôn thì mộtmạch có đầu 3’, mạch kia có đầu 5’ nênđể đảm bảo hướng sao chép của DNAtheo chiều 5’ -3’ thì sự polymer hóa dựavào 2 mạch khuôn DNA diễn ra khácnhau.Mạch khuôn có đầu 3’ được DNApolymerase III gắn vào và tổng hợpngay mạch bổ sung 5’-3’ hướng vàochẻ ba sao chép. Mạch khuôn này đượcgọi là mạch khuôn trước, còn mạch mớiđược tổng hợp gọi là mạch trước(leading strand).Ở mạch có đầu 5’ (mạch khuôn sau)việc tổng hợp phức tạp hơn và thựchiện từ chẻ ba sao chép hướng ra ngoàiđể đảm bảo đúng hướng 5’-3’. Khimạch kép tách ra ở gần chẻ ba saochép , enzyme primase gắn mồi(primer) ARN khoảng 10 nucleotid cótrình tự bổ sung với mạch khuôn.DNA-polymerase III nối theo mồi ARN,theo hướng ngược với chẻ ba sao chép,tổng hợp các đoạn ngắn 1000-2000nucleotid, gọi là các đoạn Okazaki(người phát hiện là Reiji Okazaki). DNApolymerase nối dài đoạn Okazaki đếnkhi gặp ARN mồi phía trước thì dừnglại, rồi lùi ra sau tiếp tục tổng hợp từARN mồi mới được tạo nên gầnchẻ ba sao chép.Tiếp theo DNA-polymerase I nhờhoạt tính exonuclease 5’-3’ cắt bỏmồi ARN, lắp các nucleotid củaDNA vào chỗ trống và thực hiệnpolymer hóa hướng 5’-3’. Đoạn DNAngắn 10 nucleotid này còn hở 2 đầu,chỗ hở được nối nhờ enzyme ligasecủa DNA mạch được tổng hợp từ chẻba sao chép hướng ra ngoài được tổnghợp chậm hơn nên gọi là mạch sau(lagging strand).Quá trình sao chép DNA ở E.coli diễn ravới tốc độ rất nhanh, có thể đạt đến50.000 nucleotid/phút. ...