Giáo trình di truyền học phần 6

Tham khảo tài liệu giáo trình di truyền học phần 6, khoa học tự nhiên, công nghệ sinh học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình di truyền học phần 6 1533.2. Cấu trúc chuỗi xoắn kép Vào năm 1951-52, việc nghiên cứu cấu trúc ba chiều của DNA bằng phân tích nhiễu xạ tia X được bắt đầu bởi Maurice Wilkins và Rosalind Franklin. Các bức ảnh chụp được 1952 (hình 5.5) gợi ý rằng DNA có cấu trúc xoắn gồm hai hoặc ba chuỗi. Lúc này ở Anh còn có một số nghiên cứu khác nhằm phát triển lý thuyết nhiễu xạ của Linus Pauling để tìm hiểu cấuHình 5.5 Ảnh chụp DNA tinh thể bằng tia X của Franklin.trúc DNA. Tuy nhiên, giải pháp đúng đắn nhất là chuỗi xoắn kép (doublehelix) bổ sung do James Watson và Francis Crick đã đưa ra năm 1953. Môhình này (hình 5.6) phù hợp với các số liệu của Wilkins và Franklin cũngnhư của Chargaff. Sự kiện này mở ra một bước ngoặt mới cho cho sự rađời và phát triển với tốc độ như vũ bão của di truyền học phân tử và sinhhọc nói chung. Liên kêt hydro Bộ khung đường-phosphateHình 5.6 Các mô hình cấu trúc DNA. Bên trái là mô hình không gian lấp đầy.Hình giữa là chuỗi xoắn duỗi thẳng cho thấy các cặp base ở giữa và hai bộkhung đường-phosphate ở hai bên, với các thành phần được chỉ ra bằng các mũitên. Bên phải là sơ đồ chuỗi xoắn kép với hai sợi đối song song. Mô hình Watson-Crick hay DNA dạng B có các đặc điểm sau: 154 (1) DNA gồm hai chuỗi đối song song (antiparallel) cùng uốn quanhmột trục trung tâm theo chiều xoắn phải, với đường kính 20Ao (1angstrom= 10-10m), gồm nhiều vòng xoắn lặp lại một cách đều đặn và chiều caomỗi vòng xoắn là 34 Ao, ứng với 10 cặp base (base pair, viết tắt là bp). (2) Các bộ khung đường-phosphate phân bố ở mặt ngoài chuỗi xoắn vàcác base nằm ở bên trong; chúng xếp trên những mặt phẳng song song vớinhau và thẳng góc với trục phân tử, với khoảng cách trung bình 3,4 Ao. (3) Hai sợi đơn gắn bó với nhau bằng các mối liên kết hydro (vốn làlực hóa học yếu) được hình thành giữa các cặp base đối diện theo nguyêntắc bổ sung một purine - một pyrimidine. Cụ thể là, trong DNA chỉ tồntại hai kiểu kết cặp base đặc thù là A-T (với hai liên kết hydro) và G-C(với ba liên kết hydro) (xem các hình 5.6 và 5.7). (4) Tính chất bổ sung theo cặp base dẫn đến sự bổ sung về trình tự cácbase giữa hai sợi đơn của mỗi chuỗi xoắn kép. Vì vậy, trong DNA sợi képbao giờ cũng có: A = T và G = C (quy luật Chargaff); nghĩa là (A+G) = A+G A+T = 1 , còn tỷ lệ(T+C) hay tỷ số đặc thù cho từng loài. T +C G+CHình 5.7 Hai kiểu kết cặp base của DNA. Cặp G-C nối với nhau bằng ba liênkết hydro (biểu thị bằng các đường chấm), có cùng hình dạng chính xác như cặpA-T nối với nhau bằng hai liên kết hydro. Các mũi tên chỉ vị trí liên kết giữa basevới gốc đường. Cần lưu ý rằng, hai đặc điểm quan trọng nhất trong cấu trúc DNA là sựphân cực ngược chiều của hai sợi đơn (5→3 và 3→5) và nguyên tắc bổsung giữa các cặp base. Hai đặc điểm này cho phép giải thích một cách cơ 155bản các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử (tái bản, phiên mã và dịch mã).4. Sơ lược về các đặc tính hóa lý của các nucleic acid4.1. Các dạng của DNA Mô hình Watson-Crick hay DNA dạng B là cấu trúc phổ biến. Tuynhiên, sau này người ta còn phát hiện ra nhiều dạng xoắn phải khác(A,C,D...); chúng có một số biến đổi so với DNA-B (xem bảng 5.2). Bên cạnh các dạng DNA xoắn phải, từnăm 1979 Alexander Rich và đồng sự cònphát hiện thêm một dạng DNA xoắn trái duynhất cho đến nay, gọi là DNA-Z. Dạng DNAnày có các bộ khung zigzag uốn gập khúctheo chiều trái, mỗi vòng xoắn dài 45,6Aochứa 12 cặp base (hình 5.8 và bảng 5.2).DNA dạng Z chứa các sợi gồm các purinevà pyrimidine xếp xen kẻ nhau, thí dụ: --GCGCGCGC-- --CGCGCGCG--Mặc dù Rich khám phá DNA-Z khi nghiêncứu về các hợp chất mô hình, song cấu trúcnày dường như cũng có mặt trong các tế bàosống ở một tỷ lệ nhỏ và vẫn còn chưa thật sựhiểu rõ chức năng của nó. Hình 5.8 DNA-B và DNA-Z Bảng 5.2 Đặc điểm của các dạng DNA - A, B, C và Z Dạng Chiều xoắn Số bp/vòng xoắn Đường kính chuỗi xoắn 23Ao A Phải 11,0 19Ao B Phải 10,0 19Ao C Phải 9,3 18Ao ...