Tiêu đề 4. HSG Sinh 9 - TÁI BẢN DNA, PHIÊN MÃ, DỊCH MÃ, MỐI QUAN HỆ DNA-TÍNH TRẠNG.pdf ✅

Trang 1 CHUYÊN ĐỀ: TÁI BẢN DNA, PHIÊN MÃ, DỊCH MÃ MỐI QUAN HỆ TỪ GEN ĐẾN TÍNH TRẠNG A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ I. TÁI BẢN DNA 1. Quá trình tái bản ở sinh vật nhân chuẩn Hệ gene của sinh vật nhân sơ chỉ gồm một phân tử DNA dạng vòng nên quá trình tái bản diễn ra tại một điểm nhất định trên phân tử DNA (điểm khởi đầu sao chép) rồi phát triển về hai phía. Ở sinh vật nhân thực, số lượng gene lớn nên quá trình nhân đôi được bắt đầu tại nhiều điểm cùng một lúc trên phân tử DNA. Trong phân tử DNA mẹ mỗi điểm khởi đầu tái bản hình thành một đơn vị tái bản. Mỗi đơn vị tái bản gồm hai chạc tái bản có chiều mở mạch ngược nhau. Tại mỗi chạc tái bản quá trình tái bán ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực gồm các giai đoạn: tháo xoắn, phá vỡ liên kết hydrogen để tách hai mạch của phân tử DNA, tổng hợp kéo dài mạch mới bằng cách liên kết các nucleotide tự do tạo chuỗi polynucleotide dựa trên trình tự DNA mạch khuôn của phân tử DNA mẹ theo nguyên tắc bổ sung. - DNA tổng hợp liên tục với mạch 5’-3’( mạch gốc 3’-5’) , mạch gốc 5’-3’ tổng hợp theo các đoạn ngắn (okazaki) thực hiện ngược chiều tháo xoắn sau đó các đoạn nối nhau thông qua ligaza
Trang 2 * Tái bản DNA theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) và nguyên tắc bán bảo tồn - Mỗi mạch được dùng làm khuôn - Các nucleotide tự do trong môi trường sẽ liên kết với nucleotide trên mạch khuôn theo NTBS A – T, G – C. * Tạo thành 2 DNA giống hệt DNA ban đầu Con sinh ra có nhiều đặc điểm giống bố mẹ là nhờ gene quy định đặc điểm được truyền đạt từ bố mẹ cho con thông qua quá trình tái bản DNA. 2. Tái bản DNA ở virus: Ở nhiều nhóm virus, phân tử DNA có cấu trúc là một mạch đơn. Vì thế cơ chế tái bản DNA ở virus có nhiều điểm khác so với cơ chế tái bản DNA mạch kép ở vi khuẩn và sinh vật nhân thực. Có nhiều nhóm virus thực hiện cơ chế tái bản không cần đoạn mồi hoặc tái bản theo cơ chế phiên mã ngược. Ở virus viêm gan B, phân tử DNA có cấu trúc mạch kép dạng vòng không hoàn chỉnh (có một phân ở dạng mạch đơn), vì thế cơ chế sao chép của nó được thực hiện theo cơ chế phiên mã ngược: DNA ------- > RNA ------------ > DNA 3. Ứng dụng Ở các virus chứa ARN có enzyme sao chép ngược: các thông tin di truyền được mã hóa trong ARN của virus được sao chép ngược để tạo ra một ADN trung gian nhờ có enzyme sao chép ngược. Từ DNA trung gian các mã thông tin di truyền của virus sẽ được sao chép sang mRNA, từ đó chúng tiếp tục được sao chép để tổng hợp ra các RNA của virus và các protein virus, giúp chúng nhân số lượng lên rất nhanh chóng, gây bệnh trong cơ thể vật chủ chỉ trong vài giờ. - Kỹ thuật xét nghiệm RT-PCR Ngày nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu một phương pháp xét nghiệm gọi là Phản ứng tổng hợp chuỗi phiên mã ngược (RT-PCR)- là một kỹ thuật trong phòng thí nghiệm kết hợp giữa sao chép ngược (phiên mã ngược) RNA thành DNA (trong bối cảnh này được gọi là DNA bổ sung hoặc cDNA) và khuếch đại các mục tiêu DNA cụ thể bằng phản ứng chuỗi polymerase (PCR). Phương pháp chủ yếu được sử dụng để đo lượng RNA cụ thể. Điều này đạt được bằng cách theo dõi phản ứng khuếch đại bằng huỳnh quang, một kỹ thuật gọi là PCR thời gian thực, còn gọi là PCR định lượng. Phương pháp kết hợp RT-PCR và qPCR với nhau thường được sử dụng để phân tích biểu hiện gene và định lượng RNA của virus trong các nghiên cứu và thực nghiệm lâm sàng. - Kĩ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) được phát minh năm 1983. Kĩ thuật này mô phỏng quá trình tái bản DNA trong điều kiện nhân tạo, cho phép tạo số lượng lớn bản sao của một đoạn DNA nào đó. Kĩ thuật PCR được thực hiện với các thành phần chính của quá trình tái bản DNA và
Trang 3 đặt trong các điều kiện thích hợp. Ngày nay, PCR đã trở thành kĩ thuật cơ bản trong hầu hết các phòng thí nghiệm sinh học trên toàn cầu, đồng thời nó cũng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, y tế, pháp y,... II. PHIÊN MÃ Là quá trình tổng hợp phân tử RNA dựa trên mạch khuôn của gene, Enzyme RNA polymerase sử dụng mạch khuôn của gene có chiều 3' - 5’ để tổng hợp mạch RNA theo chiều 5' - 3' theo nguyên tắc bổ sung. 1. Quá trình phiên mã diễn ra qua ba giai đoạn: - Giai đoạn 1: Enzyme RNA polymerase làm tháo xoắn hai mạch DNA. - Giai đoạn 2: RNA polymerase trượt dọc theo mạch có chiều 3’ – 5’. Chỉ một mạch có chiều 3’ – 5’ làm khuôn tổng hợp RNA. Các nucleotide tự do của môi trường liên kết với nucleotide trên mạch khuôn theo NTBS: A với U, T với A, G với C và C với G). - Giai đoạn 3: RNA được tổng hợp gồm một mạch, có chiều 5’ – 3’. III. TỪ GENE ĐẾN TÍNH TRẠNG * Mã di truyền: Mã di truyền là mã bộ ba. trong đó mỗi mã (codon) bao gồm ba nucleotide liên tiếp trên mRNA quy định một amino acid hoặc tín hiệu kết thúc tổng hợp chuỗi polypeptide. Từ 4 loại nucleotide hình thành 64 bộ ba. trong đó có 61 bộ ba quy định amino acid và 3 bộ ba quy định mã kết thúc (UAA, UAG và UGA) không quy định amino acid. Bộ ba mở đầu AUG mã hoá cho methionine. - Mã di truyền là phần mật mã quy định thông tin về trình tự các amino acid đã được mã hoá dưới dạng trình tự các nucleotide trên gene. Trong đó, ba nucleotide liên tiếp trên mạch mã gốc DNA của gene, sẽ quy định một loại amino acid nhất định. Do đó, mã di truyền còn được gọi là mã bộ ba, và tổ hợp ba nucleotide được gọi là một bộ ba mã hoá. Các bộ ba nucleotide trong mỗi mạch đơn của
Trang 4 chuỗi xoắn kép DNA khi giảm phân, là một tổ hợp của 3 trong 4 loại nucleotide này, gọi là Triplet. Từ các mạch đơn DNA này được các RNA thông tin nhân bản lên thành các mã sao. Quá trình này các Triplet được sao thành các codon của RNA. 1 amino acid trên chuỗi polypeptide được mã hoá bởi một bộ ba ribonucleotide liền kề trên mRNA là codon. * QÚA TRÌNH DỊCH MÃ