Giáo trình CƠ SƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ - Chương 2

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC GENE CỦA SINH VẬT PROKARYOT VÀ EUKARYOTTóm tắt: Những thao tác trên gene được dựa trên cơ sở những hiểu biết về đặc điểm cấu trúc của gene. Gene ở nhóm sinh vật Prokaryot và nhóm Eukaryot có những đặc điểm cấu trúc đặc trưng. Gene của đa số sinh vật Prokaryot có cấu trúc liên tục, bao gồm các trình tự mã hoá axit amin; gene của sinh vật Eukaryot có cấu trúc gián đoạn (gene phân mảnh) gồm các intron và exon xen kẽ nhau. Đặc điểm cấu trúc này đã quyết...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình CƠ SƠ VÀ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ - Chương 2 Chương 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC GENE CỦA SINH VẬT PROKARYOT VÀ EUKARYOTTóm tắt: Những thao tác trên gene được dựa trên cơ sở những hiểu biết về đặcđiểm cấu trúc của gene. Gene ở nhóm sinh vật Prokaryot và nhóm Eukaryot cónhững đặc điểm cấu trúc đặc trưng. Gene của đa số sinh vật Prokaryot có cấutrúc liên tục, bao gồm các trình tự mã hoá axit amin; gene của sinh vật Eukaryotcó cấu trúc gián đoạn (gene phân mảnh) gồm các intron và exon xen kẽ nhau.Đặc điểm cấu trúc này đã quyết định sự khác nhau giữa quá trình phiên mã ởProkaryot và Eukaryot. Các trình tự như promotor, operator, enhancer, yếu tốdi truyền vận động (TGE), đoạn xen (IS), trình tự lặp lại CEN, TEL có cấu trúcvà chức năng xác định trong hệ thống di truyền của tế bào. Hiện tượng biếntính, hồi tính của ADN, nhiệt độ chảy Tm cũng là cơ sở của một số kĩ thuật ditruyền như lai phân tử, PCR, và một số kĩ thuật khác.Nội dung của chương gồm 3 vấn đề cơ bản : (1). Đặc điểm cấu trúc gene củasinh vật Prokaryot; (2). Cấu trúc phân đoạn gene của sinh vật Eukaryot; (3). Mộtsố trình tự ADN.§1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC GENE Ở PROKARYOT Gene của đa số sinh vật Prokaryol gồm nhiều cistron (đa cistron), trình tựpromotor, operator. Gene cấu trúc của Prokaryot có cấu trúc liên tục, bao gồmnhững đoạn mã hoá axit amin. Promotor là trình tự trên phân tử ADN có ái lựcvới enzyme ARN-polimerase, có chức năng khởi động quá trình phiên mã.Operator là trình tự có ái lực với protein ức chế, nếu operator gắn với protein ứcchế sẽ ngăn cản hoạt động của ARN-polimerase và ức chế quá trình phiên mã.Mỗi cistron chứa thông tin của một loại chuỗi polipeptit và cũng là nhân tố điềukhiển quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit thông qua quá trình phiên mã và dịchmã.§2. CẤU TRÚC PHÂN ĐOẠN GENE Ở EUKARYOT2.1. Cấu trúc gene phân đoạn (gene phân mảnh) Một gene ở Eukaryot có cấu trúc bao gồm đoạn tăng cường (enhancer)đoạn khởi động (promotor), intron và kẽ nhau, cuối cùng là đoạn kết thúc. hoá(Noncoding Sequences) được gọi là intron hay gọi là đoạn xen (Intervening 25Sequences) (IS) xen vào và làm gián đoạn các đoạn mã hoá (Coding Sequences)được gọi là exon. Hình 2.1. Cấu trúc gene phân đoạn ở Eukaryot Những gene có cấu trúc gồm exo được gọi là gene khảm (mosaic gene).Hiện nay, chưa rõ chức năng của intron, tuy nhiên có giả thuyết rằng, intron cóvai trò như là các khoảng trống xen giữa các exon tạo thuận lợi cho sự tái tổ hợpgiữa các exon. Thí nghiệm của Pierre Chambon (Pháp) phát hiện cấu trúc của exon -intron của gene ovalbumine gà. Ovalbumine là protein lòng trắng trứng. gồmmột chuỗi polipeptit có 386 axit amin (tập hợp trong ống dẫn trứng ở thời kì gàmái đẻ trứng). Ngoài việc tách mARN của ovalbumine, sử dụng enzyme sao mã ngượctạo ra các bản sao của mARN sợi đơn được gọi là cADN và tạo thành cADN sợikép. So sánh ADN hệ gene nhân với cADN khi giải trình tự cho phép phát hiệnra intron và exon. Kết quả ovalbumine trứng gà có 7 intron, 8 exon.2.2. Phương pháp phát hiện các đoạn intron và exon2.2.1. Phương pháp so sánh trình tự gene và trình tự cADN Bước 1: 1. Tách chiết ADN hệ gene. 2. Phân lập gene bằng kĩ thuật PCR hay enzyme cắt hạn chế. 3. Tạo dòng ADN tái tổ hợp, nhân dòng và tách dòng gene. 4. Giải trình tự gene. Bước 2: 1. Tách mARN trong tế bào chất (hàm lượng mARN rất lớn, mARN của ovalbumine chiếm tới 50% ARN trong các tế bào này). 2. Sử dụng enzyme sao mã ngược tổng hợp cARN. 3. Giải trình tự cARN. Bước 3: So sánh trình tự ADN hệ gene với trình tự cADN xác định được các đoạn intron và exon.2.2.2. Phương pháp lai phân tử Phát hiện intron và exon còn được tiến hành theo phương pháp lai phân tử 26và kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử. 1. Tách ADN hệ gene và mARN tế bào chất. 2. Phân lập gene. 3. Lai phân tử giữa ADN và mARN sẽ xác định được intron và exon. Vấn đề đặt ra là khi phiên mã tổng hợp mARN thì các đoạn không mã hoáintron có được sao không ? Người ta thấy bản sao của ADN có cả exon và intronđó chính là tiền mARN (Pre-mARN), còn gọi là ARN không đồng nhất trongnhân (hn-ARN: heteroge nevusnucliar ARN). Loại hn-ARN chỉ được phát hiệnở sinh vật nhân chuẩn. sao mã processing hn-ARN mARN ADN tiền mARN cắt nối§3. MỘT SỐ TRÌNH TỰ ADN3.1. Promotor Thực chất của khởi đầu phiên mã là quan hệ tương tác giữa ARN-polimerase với trình tự promotor. Khi ARN-polimease gắn vào promotor thì quátrình phiên mã được thực hiện và kết quả sẽ tạo phân tử mARN. • Phần lớn các promotor ở E. c ...