Giảng viên: Đinh Nho Thái DNA, RNA Biến dị di truyền, đột biến gen, đột biến cấu trúc NST, đa bội

1. Cơ sở Di truyền học và Tiến hóa
Sinh học đại cương_Tuần 7 + 8
1

2. 2
• 7.1 Cơ sở phân tử và tế bào của hiện
tượng di truyền
• 7.2 Biến dị di truyền
8.1 Các định luật di truyền Mendel và ngoại lệ
8.2 Học thuyết tiến hóa
Nội dung tuần 7
Nội dung tuần 8

3. 3
• Vào thời điểm đầu thế kỷ 20, các nhà di truyền học không biết
rằng ADN là vật chất di truyền.
• Phải mất 50 năm với các kết quả của thực nghiệm phức tạp để
có các bằng chúng thuyết phục được cộng đồng khoa học rằng
ADN là phân tử của di truyền.
• Chúng ta sẽ tìm hiểu lần lượt một số bằng chứng ấy.
Các bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ
ADN là vật chất di truyền

4. • Khoảng đầu thế kỷ 20, đã biết
ADN chứa 4 loại nucleotide
được nối với nhau theo chuỗi
dài
• Các nucleotide liền kề nối với
nhau bằng liên kết
phosphodiester
• Chuỗi Polymer – hình thành do
nối các đoạn nucleotide với
nhau
Thành phần hóa học
của ADN
4

5. 5
DNA
• Chỉ có 4 loại nucleotide khác nhau tạo nên, có thể là đơn giản
quá để tạo nên tính đa dạng và phức tap trong di truyền.
• Nhiễm sắc thể được biết là cấu trúc chứa vật chất di truyềnthì
chứa nhiều protein hơn là ADN.
Protein
• Có 20 đơn vị khác nhau, sẽ có tiềm năng tạo ra nhiều tổ hợp
khác nhau làm tăng sự đa dạng. Protein sẽ có tiềm năng tạo ra
nhiều hơn các tổ hợp khác nhau.
• Nhiễm sắc thể được biết là cấu trúc chứa vật chất di truyềnthì
chứa nhiều protein hơn là ADN.
Vật chất di truyền là ADN hay
protein?

6. Bằng chứng về vai trò mang thông tin
di truyền của axit nucleic
Thí nghiệm của F. Griffith năm 1928
• Sử dụng hai chủng Streptococcus pneumoniae dạng S (gây
chết) và dạng R (không gây chết).
Vỏ polysaccharide
6
Không vỏ
Đột biến thành
Khuẩn
lạc nhăn
Khuẩn
lạc trơn
Streptococcus pneumoniae (2 chủng S và R)

7. 1. Thí nghiệm của F. Griffith, 1928
1. Tiêm dạng S vào chuột => gây chết
2. Tiêm dạng R vào chuột => ko gây chết
3. Tiêm dạng S đã bất hoạt => ko gây chết
Các thành
phần TếbàoXử lý
nhiệt
7
Chết
Sống
Sống

8. Tiêm chủng S đã bất hoạt + chủng R => gây chết,
sau đó phân lập từ xác chuột được vi khuẩn chủng S.
Chứng tỏ có sự chuyển vật chất di truyền từ chủng S
(đã bị bất hoạt bởi nhiệt) sang chủng R
Thí nghiệm của F. Griffith, 1928
Chết
Phân lập tế
bào từ mô
8
Các thành
phầnTBXử lý
nhiệt
Kết
hợp

9. (a)Biến nạp xẩy ra ở môi trường chứa chủng S bị bất hoạt trộn
lẫn với chủng R sống. Vật chất di truyền từ chủng S bị bất hoạt
được chuyển sang chủng R và biến chủng R thành chủng S.
(b) ADN màu trắng tách từ tế bào bạch cầu người
2. Thí nghiệm của Avery, MacLeod
và McCarty năm 1944 (1)
9

10. (c) Sử dụng phương pháp phá hủy từng chất để tìm ra vật chất di truyền:
2. Thí nghiệm của Avery, MacLeod
và McCarty năm 1944 (2)
Các thành phần
Tế bào chủng S
được tinh sạch
Phá hủy
protein
Phá hủy
ARN
Phá hủy
ADN
Loại bỏ
chất béo
Siêu ly tâm
Trộn với Tế bào
chủng R
Trộn với Tế bào
chủng R
Trộn với Tế bào
chủng R
Trộn với Tế bào
chủng R
Thấy có TB chủngS
(có biến nạp)
Thấy có TB chủngS
(có biến nạp)
Thấy có TB chủngS
(có biến nạp)
Không có TB chủngS
(Không biến nạp)
10
Phân tích bằng
các phương
pháp lý hóa
Thường thấy sự
xuất hiện của
ADN
Hiện tượng biến nạp chỉ xuất hiện khi có DNA. Nếu DNA bị phá hủy thì
hiện tượng biến nạp sẽ không xảy ra. Vậy, DNA là tác nhân biến nạp

11. Thành phần hóa học
của các axit nucleic - ADN
Bốn loại bazơ nitơ
11

12. Đường của ARN và ADN
12

13. Thành phần cấu tạo của các axit
nucleic
Đường và bazơ
nitơ thì gọi là
13
Đường và bazơ nitơ và thêm phosphat
thì gọi là: Nucleoside monophosphate

14. Cấu tạo hóa học của các nucleotide
14
Thymidine triphosphate (TTP)
Các Nucleoside triphosphate

15. Các nucleotide nối với nhau qua
liên kết phosphodieste
15

16. Các nucleotide nối với nhau bằng liên
kết phosphodieste.
Nối Cacbon 5’ của đường deoxyribose
này với Cacbon 3’ của đường
deoxyribose ở kết tiếp, tạo nên chiều
của chuỗi nucleotides là 5’ -> 3’
Mạch poly-nucleotide được hình thành
nhờ các liên kết phosphodieste
16
Các nucleotide nối
với nhau như thế nào?

17. 1.3. Cấu trúc và đặc tính hóa lý của
ADN
Nguyên tắc Chargaff (hay nguyên tắc bổ sung)
A = T và G = C nên A+G = T+C hay (A+G)/(T+C) =1
Tuy nhiên, (A+T)/(G+C) là một hằng số ở mỗi loài 17

18. 1.3. Cấu trúc và đặc tính hóa lý
của ADN
Liên kết bazơ bổ sung - liên kết
Hydro - giữa một Purine với một
Pyrimidine
G với C bằng 3 liên kết Hydro
A với T bằng 2 liên kếtHydro
18

19. 19
Francis Crick (1916-2004)
và Jame Watson (1928)
Nhận giải Nobel Y học năm 1962
Cấu trúc phân tử của ADN

20.  Các đường và phosphate tạo nên khung ngoài
của phân tử, các bazơ nitơ ở bên trong,
 Hai sợi cùng xoắn xung quanh một trục theo
chiều từ trái sang phải (xoắn phải).
 Mỗi vòng xoắn gồm 10 cặp base
 Chiều cao vòng xoắn ốc là 34A0
 Chiều cao của một nucleotide là 3,4 A0
 Đường kính trong của vòng xoắn là 20A0
20
Mô hình chuỗi xoắn kép ADN
dạng B của Watson và Crick
(1953)

21. Mô hình chuỗi xoắn kép ADN dạng B
của Watson và Crick (1953)
• Các sợi là song song ngược
chiều nhau
• Đường-Phosphat tạo nên bộ
khung phía ngoài
• Các cặp đôi bazơ bổ sung nằm
giữa
• Hai sợi được gắn với nhau bởi
liên kết hydro giữa các
nucleotide A-T và G-C
• Tính chất biến tính và hồi tính
21

22. Trạng thái tự nhiên
22
Trạng thái bị biến tính Trạng thái hồi tính
Tính chất vật lý của ADN

23. 23
Chức năng sinh học của ADN
• Có khả năng lưu giữ thông tin ở dạng bền vững, cần cho việc
tái tạo, sinh sản và hoạt động của tế bào
• Có khả năng sao chép chính xác để thông tin di truyền được
truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác qua phân chia tế bào
hoặc sinh sản
• Thông tin chứa đựng trong ADN được dùng để tạo ra các sản
phẩm cần cho cấu tạo và hoạt động của tế bào (thông qua quá
trình phiên mã và dịch mã).
• Vật liệu di truyền có khả năng biến đổi, nhưng những biến
đổi này chỉ xẩy ra ở tần số thấp, là nguyên liệu cho tiến hóa

24. Thành phần cấu tạo của các axit
nucleic - ARN
Bốn loại bazơ nitơ
Đường Ribose
Uracil
24

25. Thành phần và cấu trúc của các ARN
Phần lớn phân tử
ARN có cấu trúc sợi
đơn, song nó có thể
tạo thành cấu trúc
bazơ nitơ bổ sung
trong cùng phân tử
đó
Cấu trúc cặp bazơ nitơ bổ2s5ung
Cấu trúc
sợi đơn

26. 26
ARN thông tin (mARN)
• Chiếm khoảng 2-5% tổng số ARN trong tế bào, Kích
thước thường dài 900 đến 1200 ribonu
• Ở sinh vật nhân sơ, phần lớn mRNA là bản sao nguyên
vẹn của phân tử ADN
• Ở sinh vật nhân chuẩn, hầu hết mRNA trải qua quá
trình hoàn thiện: i) gắn mũ vào đầu 5’; ii) Cắt bỏ đoạn
intron; iii) gắn đuôi polyA vào đầu 3’.
Thành phần và cấu trúc của các ARN

27. ARN vận chuyển (tARN)
• Chiếm khoảng 10-15%
tổng số lượng ARN trong
tế bào, mạch ngắn, 75-90
ribonu
• Có cấu trúc điển hình
• Tham gia vận chuyển axit
amin trong dịch mã nên có
cấu trúc đối mã (anti-
codon) và phần gắn với axit
amin
Thành phần và cấu trúc của các ARN
27

28. 28
ARN ribosome (rARN)
• Chiếm khoảng 80% tổng số lượng ARN trong tế bào,
kích thước thường dài 100 đến 1500 ribonu
• Các rARN kết hợp với một số phân tử protein đặc biệt
tạo thành các ribosome (tham gia vào quá trình dịch
mã)
Ngoài ra có các dạng ARN có kích thước nhỏ như
RNA nhân kích thước nhỏ (snRNA), ARN can thiệp
(iRNA),…
Thành phần và cấu trúc của các ARN

29. 29
Chức năng sinh học của ARN
• Truyền thông tin qui định trình tự axit amin của
protein từ ADN tới ribosome (mARN)
• Vận chuyển thông tin di truyền (tARN)
• Tham gia tổng hợp và vận chuyển protein (tARN)
• Chức năng hoàn thiện các phân tử ARN (snARN)
• Chức năng điều hòa biểu hiện gen (iARN)
• Chức năng xúc tác - ribozyme

30. 30
Sao chép ADN: khởi đầu của quá
trình sinh sản tế bào
• Về mặt di truyền, sinh sản là cơ chế duy trì sự ổn định
của vật chất di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác
• Bằng cách nào phân tử ADN có thể sao chép và
truyền cho thế hệ con một cách chính xác?

31. Đề xuất
Đề xuất của
Watson và Crick
• Đồng thời với việc mô tả mô
hình chuỗi xoắn kép của ADN,
Watson và Crick còn đề xuất mô
hình sao chép Cơ chế sao chép
bán bảo toàn
• Chứng minh như thế nào?
31

32. Có thể có 3 mô
hình sao chép
xẩy ra như bên:
Mô hình bán
bảo tồn
Mô hình
bảo tồn
Mô hình
phân tán
32

33. Thí nghiệm của Meselson và Stahl
ĐC: E.coli được nuôi
trong 14N, nhiều thế hệ
1: E.coli được nuôi
trong 15N, nhiều thế hệ
2: E.coli được nuôi
trong 14N,
1 thế hệ, 30 min
2: E.coli được nuôi
trong 14N, 2 thế hệ,
60 min
Phân lập ADN từ E.coli Phân lập ADN từ E.coli Phân lập ADN từ E.coli Phân lập ADN từ E.coli
Ly tâmLy tâmLy tâmLy tâm
Băng ADN trong ống ly tâm Gradient nồng độ cesium chloride
33
Chứng minh cơ chế nhân đôi bán bảo toàn

34. 34
Các thành phần tham gia sao chép
ADN ở E. coli
• ADN khuôn
• Điểm khởi đầu sao chép (origin): đây là trình tự
nucleotide đặc hiệu trên mạch ADN được phức hệ khởi
đầu sao chép nhận ra
• Các loại protein tham gia: DnaA, DnaB, DnaC, Rep, IFH
& FIS là nhóm các protein cần thiết để nhận ra vùng
origin. Còn có SSB có vai trò gắn với sợi đơn giúp giãn
xoắn
• Các nucleotide: dATP, dGTP, dCTP, dTTP
• Các enzyme với các loại chính tham gia

35. 35
Các enzyme chính tham gia vào
sao chép ADN ở E. coli
• Gyrase: là enzym Topoisomerase II, có vai trò tháo
xoắn, chuẩn bị cho hoạt động giãn xoắn hoàn toàn của
helicase
• Helicase: làm giãn xoắn hoàn toàn ADN
• ARN primase: cần thiết cho tổng hợp ARN mồi
• Các enzyme ADN polymerase thực hiện phản ứng
tổng hợp ADN
• DNA ligase: nối các đoạn Okazaki nằm kề nhau bằng
xúc tác hình thành liên kết phosphodieste

36. Chạc sao chép ADN
36

37. 37
• Ở sợi khuôn 3 ’ - 5 ’ : sợi mới được tổng hợp liên tục,
gọi là sợi dẫn đầu (leading strADN)
• Ở sợi khuôn 5 ’ - 3 : sợi mới được tổng hợp gián đoạn
gọi là sợi ra chậm (lagging strADN), gồm những phân
đoạn Okazaki theo chiều 5’ --> 3’, kích thước 1000 -
2000 Nu.
- Mỗi phân đoạn Okazaki được bắt đầu bởi một
đoạn mồi ARN khoảng 10rNu
- Enzyme có hoạt tính exonuclease sửa chữa các rNu ở
đoạn mồi
- Ligase nối các phân đoạn lại với nhau
Quá trình sao chép ADN

38. Ở bước khởi đầu: do ADN polymerase chỉ có thể kéo dài chuỗi mà không có chức
năng bắt đầu tái bản, nên sự tái bản ADN ở cả hai sợi khuôn đều cần đoạn mồiARN
Tổng hợp ADN được xúc tác bởi ADN polymerase
38

39. 39
Tóm tắt lại mô hình sao chép
ADN sợi kép
• ADN được sao chép theo mô hình (kiểu) bán
bảo toàn
• Hai mạch đơn ADN sợi kép tổng hợp mới
được tiến hành theo hai phương thức khác
nhau:
– sợi 3’ ->5’ được tổng hợp liên tục;
– sợi 5’ ->3’ được tổng hợp gián đoạn

40. Thuyết trung tâm
Biểu hiện gen: quá trình phiên mã và dịch mã
40

41. Phiên mã (Transcription) từ ADN đến ARN
41
41
RNA polymerase thực hiện quá trình phiên mã
Promoters là vùng trình tự ADN chứa tín hiệu cho ARN polymerase
bắt đầu phiên mã.
ARN polymerase thêm các nucleotides vào theo chiều 5’->3’
• Tạo thành liên kết Phosphodiester sử dụng ribonucleotide
triphosphates (ATP, CTP, GTP, and UTP)
• Thủy phân liên kết ở trong các ribonucleotide triphosphates cung
cấp năng lượng cho quá trình phiên mã.
Terminators là vùng trình tự ARN cung cấp tín hiệu để ARN
polymerase dừng quá trình phiên mã

42. 10 trình tự promoters của 10 gen khác nhau
của vi khuẩn
Phần lớn promotor nằm ở phía trước của điểm khởi đầu
RNA polymerase tạo liên kết chặt với vùng -10 và -35
Fig. 8.12
42
42
Các promoter mạnh (E. coli)

43. Phiên mã ở tế bào vi khuẩn
Bắt đầu: khởi đầu quá trình phiên mã
ARN polymerase gắn với vùng trình tự promoter (nằm gần trước
trình tự của gen mã hóa)
• Nhân tố Sigma (s) gắn với RNA polymerase (  holoenzyme)
• Vùng trình tự DNA được tháo xoắn để tạo nên tổ hợp phức hợp
• Liên kết phosphodiester tạo thành từ các nucleotide
43
4433

44. Phiên mã ở tế bào vi khuẩn
Kéo dài: ARN là bản sao của 1 gene
Nhân tố sigma tách khỏi RNA polymerase (  core enzyme)
Core RNA polymerase mất độ liên kết với promotor chuyển về theo
hướng 3’-5’ trên sợi khuôn
Ở trong bóng phiên mã NTPs được bổ sung vào đầu 3’ end của phân tử
mRNA Fig. 8.11b
44
44

45. Phiên mã ở tế bào vi khuẩn
Kết thúc: Terminators
Terminators là trình tự trên RNA mà tín hiệu cho việc kết
thúc phiên mã
• Có 2 dạng terminator ở vi khuẩn: Cần nhân tố Rho và không
cần nhân tố Rho hay nhân tố khác
• Thường thì có dạng hình kẹp tóc (intramolecular H-bonding)
Fig. 8.11c
45
45

46. Sản phẩm của quá trình phiên mã là sợi đơn
ARN là bản sao của ADN
Fig. 8.11d
46
46

47. Enzym ARN polymerase tham gia Phiên mã
47
Tế bào tiền nhân: một loại ARNpolymerase
Tế bào nhân thật: có 3 loại ARN polymerase khácnhau
• ARN polymerase I: tạo tiền thân của rARN (18S, 28S, 5.8S)
• ARN polymerase II: tạo tiền thân của mARN
• ARN polymerase III: tạo tiền thân của tARN và rARN 5S

48. Cấu trúc của mũ methyl hóa ở đầu cuối
5’ ở sinh vật nhân thực
Enzyme gắn mũ gắng một bazơ G vào vị trí điểm đầu tiên
Transcribed
bases
Fig. 8.13
Methylated cap –
not transcribed
48
48
Triphosphate bridge

49. Quá trình thêm vào đuôi polyA ở mARN
ở tế bào nhân thực
Fig. 8.14
49
49

50. Nối ghép ARN để loại bỏ đoạn introns
50
50
Exons – là vùng được tìm thấy ở trong một gen ADN và
phân tử mARN trưởng thành
Introns – là vùng tìm thấy ở ADN nhưng không thấy trên
phân tử mARN trưởng thành
Một số sinh vật nhân thực thì có nhiều trình tự intron.

51. So sánh sự khác nhau về Phiên mã giữa
tế bào tiền nhân và tế bào nhân thật
Tế bào tiền nhân
• Chỉ 1 loại ARN polymerase(có
chứa 5 tiểu đơn vị)
• Tiền thân mARN không trải qua
quá trình phân cắt, có đầu 5’
triphosphate và không có đuôi 3’
polyA.
• Quá trình tham gia phiên mã chỉ
bao gồm các thành phần đơn giản
Tế bào nhân thật
• Có nhiều loại ARN polymerase(có
hơn 10 tiểu đơn vị cấu thành)
• Tiền thân mARN trải qua quá trình
thay đổi: Gắn mũ có đầu 5’ methyl
hóa và gắn đuôi 3’ polyA và quá
trình phân cắt intron
• Quá trình phiên mã phức tạp, có
thêm nhiều nhân tố tham gia phiên
mã như yếu tố tăng cường (cis),
nhân tố phiên mã (trans)
51
51

52. Biểu hiện gen: dòng thông tin di truyền từ
ADN đến protein thông qua mARN
RNA polymerase phiên mã
ADN để tạo nên bản sao ARN
Các Ribosome dịch mã các
trình tự trên mARN để tổng
hợp các phân tử polypeptide
Dịch mã sử dụng các mã di
truyền
52
VNU-University of Science – Đ.N.Thái

53. • ADN được cấu thành từ 4 loại nucleotide là A, T, G, C
• Protein được cấu thành từ 20 loại axit amin
• Nếu như 1 nucleotide quy định 1 loại axit amin thì chỉ
có 4 loại axit amin, không đúng với thực tế.
• Nếu như 2 nucleotide kết hợp để mã hóa cho 1 loại axit
amin thì có 4*4 = 16 loại axit amine , không đúng với
thực tế.
• Nếu như 3 nucleotide kết hợp để mã hóa cho 1 loại axit
amin thì có 4*4*4 = 64 tổ hợp cho 20 loại axit amin,
có thể đúng với thực tế.
Suy luận lý thuyết về mã di truyền
53

54. Các mã bộ ba của các ribonucleotide
nằm trên mARN
54
61 mã bộ ba mã hóa 20
amino axit
3 mã bộ ba là tín hiệu
dừng lại của dịch mã

55. Tổng kết lại về mã di truyền
55
Mã di truyền là mã bộ ba
Các bộ ba này không chồng lấn lên nhau
Có 3 mã bộ ba không mã cho amino axit nào cả, đó là
các tín hiệu dừng dịch mã. UAA, UAG and UGA
Mã di truyền có tính thoái hóa (nhiều mã bộ ba mã 1 a.a)
Khung đọc được qui định từ 1 điểm mở đầu đặc biệt. Mã
mở đầu trong dịch mã là AUG.
Đột biến có thể được tạo ra bằng các cách: chuyển dịch
khung đọc, bắt cặp sai và mã vô nghĩa
55

56. Dịch mã (Translation) từ mARN đến protein
56
RNAs vận chuyển (tRNAs) trung gian dịch mã từ các mã trong
mARN sang các amino axit
Dịch mã ở trong tế bào chất, trên ribosome với sự tham gia của
nhiều nhân tố trong đó có tARN mang các axit amin đặc trưng
tRNAs là đoạn ARN đơn dài từ 74 – 95 nucleotide
• Mỗi tRNA có một đối mã (anticodon) mà bổ sung hoàn toàn với một
mã bộ ba trên mRNA
• tARN liên kết cặp cộng hóa trị với axit amin đặc trưng (tRNAđã
nạp axit amin)
• Cặp bazơ giữa một mã bộ ba ở mRNA và một đối mã của phân tử
tRNA đã nạp axit amin sẽ hướng amino acid liên kết với một chuỗi
polypeptide
VNU-University of Science – Đ.N.Thái 56

57. Ba cấp độ cấu trúc của tARN
57
57

58. Phức hệ Aminoacyl-tRNA synthetases sẽ xúc
tác để gắn axit amin với từng tARN đặc trưng
tARN được nạp axit amin
58
58

59. Một ribosome có 2 tiểu đơn vị được tạo thành
bởi ARN và protein
59
59

60. Cơ chế dịch mã
Giai đoạn khởi đầu – mã mở đầu là AUG ở đầu cuối 5’ của mRNA,
cần các nhân tố khởi đầu dịch mã (Initiation Factor, IF)
Giai đoạn kéo dài – axit amine được thêm vào để kéo dài đoạn
polypeptit, nhờ sự hoạt động của enzym peptidyl transferase
• Ribosomes chuyển động theo hướng 5’-đến-3’dọc theo mRNA
• 2-15 axit amino được thêm vào ở đầu C trong 1 giây
Giai đoạn kết thúc – sự tổng hợp polypeptide dừng lại ở đầu cuối 3'
của khung đọc
• Nhận biết mã kết thúc
•Sinh tổng hợp Polypeptide bị ngừng lại bởi các nhân tố rời gắn với mã kết
thúc
• Giải phóng ribosomes, polypeptide, and mRNA
60
60

61. 1. Khởi đầu
2. Kéo dài
3. Kết thúc
61

62. Polyribosomes chứa nhiều ribosomes cùng
dịch trên một phân tử mRNA
Tổng hợp đồng thời nhiều bản sao polypetide từ một phân tử
mRNA tạo nên polyribosome
62
62

63. Các biến đổi sau dịch mã có thể thay đổi cấu
trúc xủa Polypeptide
(a) Phân cắt amino axit
63
63
(b) Phân cắt thành nhiều đoạn polypeptide nhỏ
(c) Biến đổi hóa học và làm protein
thành dạng hoạt động,…

64. So sánh sự khác nhau cơ bản về biểu hiện gen
giữa tế bào tiền nhân và tế bào nhân thật
Tế bào tiền nhân (Prokaryotes)
1. Không có nhân. Phiên mã và dịch
mã diễn ra đồng thời trong tế bào
chất, thường là liên kết với nhau.
2. Các gen không có đoạn intron mà
toàn exon (đoạn mã hóa).
Tế bào nhân thật (Eukaryotes)
1. Nhân ngăn cách với Tế bào chất bằng màng
nhân. Phiên mã diễn ra ở nhân và dịch mã
diễn ra ở tế bào chất, sự kết hợp đồng thời hai
quá trình này thường là không thể xẩy ra.
2. Các gen chứa các exon xen giữa bởi các đoạn
intron, sau phiên mã diễn ra quá trình phân cắt
intron và ghép nối các exon lại với nhau.
64
64

65. So sánh sự khác nhau cơ bản về Phiên mã
giữa tế bào tiền nhân và tế bào nhân thật
Tế bào tiền nhân (Prokaryotes)
1. Chỉ 1 loại ARN polymerase(có
chứa 5 tiểu đơn vị)
2. Tiền thân mARN không trải qua
quá trình phân cắt, có đầu 5’
triphosphate và không có đuôi 3’
polyA.
3. Quá trình tham gia phiên mã chỉ
bao gồm các thành phần đơn giản
Tế bào nhân thật
1. Có nhiều loại ARN polymerase (cóhơn
10 tiểu đơn vị cấu thành)
2. Tiền thân mARN trải qua quá trình thay
đổi: Gắn mũ có đầu 5’ methyl hóa vàgắn
đuôi 3’ polyA và quá trình phân cắt
intron
3. Quá trình phiên mã phức tạp, có thêm
nhiều nhân tố tham gia phiên mã như yếu
tố tăng cường (cis), nhân tố phiên mã
(trans)
65
65

66. So sánh sự khác nhau cơ bản về Dịch mã
giữa tế bào tiền nhân và tế bào nhân thật
Tế bào tiền nhân (Prokaryotes)
1. tARN vận chuyển mở đầu mang
Methionin formyl hóa
2. mARN có nhiều vị trí gắn với
ribosome nên có thể kiểm soát sự
tổng hợp của nhiều polypeptide
khác nhau
3. Tiểu đơn vị ribosome gắn ngay với
mARN tại vị trí gắn ribosome
Tế bào nhân thật (Eukaryotes)
1. tARN vận chuyển mở đầu mang Methionine
2. Các mARN có một vị trí gắn với ribosome nên
có thể kiểm soát sự tổng hợp một loại
polypeptide
3. Tiểu đơn vị ribosome gắn đầu tiên với mũ
methyl hóa ở đầu 5’ của mARN trưởng thành
rồi dịch chuyển để tìm vị trí gắn ribosome theo
chiều 5’=>3’
66
66

67. • Thành phần chất nhiễm sắc
Mỗi nhiễm sắc thể nhân chuẩn chứa một phân tử ADN
dài, cuộn xoắn.
• Cấu trúc siêu hiển vi của nhiễm sắc thể
Tổ chức phân tử của nhiễm sắc thể
67

68. • Chất nhiễm sắc (chromatin) gồm: ADN liên kết với protein histone và
non-histone
• Hàm lượng ADN ở các loài là khá khác nhau, không tương quan với
mức độ phức tạp và tiến hóa của chúng.
VD: bộ NST người có 46 cái nhưng ở ngựa là 64, chó là 78.
Thành phần chất nhiễm sắc
68

69. • Protein histone gồm 5 loại khác nhau: H1, H2A,
H2B, H3 và
H4: liên kết ADN
• Protein non-histone: duy trì cấu trúc xoắn kép
của NST, tham gia vào sự điều hòa hoạt động gen:
ADN polymerase,...

70. 70
1. Vì sao phải đóng gói DNA?
- Để nén chặt phân tử DNA vào thể tích hạn chế
của nhân (DNA người có thể dài đến 1m)
2. Đường kính các cấp độ xoắn của DNA:
- DNA: 2nm
- Dạng xâu chuỗi của nhiễm sắc chất
(nucleosome): 11nm
- nucleosome đóng gói: 30nm
- solenoid (nhiều nucleosome tham gia cuộn
xoắn): 300nm
- Sợi nhiễm sắc (chromatin): 700nm
- Nhiễm sắc thể (chromosome) ở trung kỳ:
1400nm
Sự đóng gói DNA trong NST

71. Các mức độ kế tiếp của sự đóng gói NST
71

72. • 2.1 Phân loại biến dị
• 2.2 Biến dị tổ hợp
• 2.3 Đột biến gen
• 2.4 Đột biến nhiễm sắc thể
II. Biến dị di truyền
72

73. Đột biến nhiễm sắc thể
Đột biến cấu trúc
nhiễm sắc thể
Đột biến số lượng
nhiễm sắc thể
Đột biến gen
Biến dị
Biến dị không di truyền
(thường biến)
Biến dị di truyền
Biến dị tổ hợp Đột biến
2.1. Phân loại biến dị
72

74. 74
2.2 Biến dị tổ hợp
• Biến dị tổ hợp là những biến đổi kiểu hình liên
quan tới sự biểu hiện của các tổ hợp gen NST mới
giữa các thế hệ và giữa các cá thể trong mỗi thế hệ
• Biến dị tổ hợp hình thành qua
hai quá trình:
– Sự phân ly độc lập của các
NST ko tương đồng trong
giảm phân và sự kết hợp
ngẫu nhiên của chúng khi thụ
tinh
– Sự trao đổi chéo và tái tổ
hợp của các gen nằm trên
các cặp NST tương đồng

75. 75
2.3 Đột biến gen
• Là những biến đổi đột ngột xảy ra trong
phân tử ADN (gen) tại một hoặc một số
nucleotide (đột biến điểm).

76. Các dạng đột biến gen
Kiểu biến đổi củaADN
Mất đi Nu Thêm Nu vào Thay thế cặp Nu Đảo vị trí cặp Nu
Đồng hoán
(transition)
Dị hoán
(transversion)
Loại tế bào bị đột biến
Đột biến soma Đột biến tế bào mầm
76

77. 77
• Đột biến tự phát/gây tạo
– Tác nhân vật lý, hóa học, sinh học
Các dạng đột biến gen

78. 78
Cơ chế đột biến gen
• Cơ chế gây đột biến ngẫu nhiên:
– Những sai sót trong quá trình tái bản gen
– Sự tổn thương tự phát của ADN (mất nhóm amin
hoặc cả gốc guanin)
– Các tác nhân sinh học gây đột biến: transposon, trình
tự xen, phage mu...

79. Các quá trình tự nhiên có thể thay đổi
thông tin chứa trong ADN
• Sự thủy phân của bazơ
purin, A or G, xẩy ra1000
lần/giờ ở các tế bào.
• Khử nhóm amin có thể thay đổi
C thành U, sẽ dẫn đến sự thay
thế bằng cặp A-T sau khi nhân
đôi.
79

80. • c) Tia X rays làm
vỡ cấu trúc
khung ADN.
• d) Tia UV
làm cho hai
bazơ T liền
kề nhau tạo
thành dimer.
Các quá trình tự nhiên có thể thay
đổi thông tin chứa trong ADN
80

81. • Chiếu xạ gây ra các gốc tự do (ví dụ như oxygen hoạt hóa) sẽ làm
thay đổi các bazơ của ADN
– Guanin tạo thành 8-oxodG, sẽ bắt cặp với A, thay vì C, kết quả
là từ cặp G-C  chuyển thành cặp A-T sau vài lần nhân đôi
Các quá trình tự nhiên có thể thay
đổi thông tin chứa trong ADN
81

82. 82
• Cơ chế gây đột biến nhân tạo:
– Các tác nhân vật lý: tác nhân ion hóa (tia X, , ,
) tia UV, nhiệt độ, ...
– Các tác nhân hóa học:
Các dạng tương tự với các bazơ: 2-aminopurine,
5-bromouracine (5BU)
Các tác nhân làm biến đổi ADN
• Các tác nhân alkyl hóa
• Nhóm oxi hóa khử, các gốc tự do
• Hydroxylamin (NH2OH)
• Các loại thuốc nhuộm acridin (proflavin)
* Chất cảm ứng với bazơ: tebromin...
Cơ chế đột biến gen

83. 83

84. 84

85. 85
2.4 Đột biến nhiễm sắc thể
• Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể
– Mất đoạn
– Lặp đoạn
– Đảo đoạn
– Chuyển đoạn
• Đột biến số lượng nhiễm sắc thể
– Đa bội (tự đa bội, dị đa bội: tam bội, tứ bội...)
– Lệch bội (thể một nhiễm, tam nhiễm, không nhiễm)

86. Mất đoạn
Lặp đoạn
86
Đảo đoạn
Chuyển đoạn
Các dạng đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể

87. Hội chứng Down hình thành trong những đứa trẻ của bố hoặc mẹ mang nhiễm sắc
thể bất thường do một dạng chuyển đoạn đặc biệt, được gọi là chuyển đoạn
Robertson, trong đó cánh dài của hai nhiễm sắc thể tâm lệch nối lại với nhau.
Chuyển đoạn Robertson đặc hiệu hình thành hội chứng Down là giữa nhiễm sắc thể
21 và nhiễm sắc thể 14. 86

88. Sự hình thành các giao tử lệch bội do
nhiễm sắc thể kép không phân ly ở lần giảm phân I hoặc II
Đột biến số lượng nhiễm sắc thể
87

89. Thể dị đa bội (18R+18B) do lai giữa hai
loài cải củ (2n=18R) và cải bắp (2n=18B)
89

90. Thể tam bội cho chất lượng tốt, không hạt
90

91. Các hạt phấn (đơn bội) được xử lý để chúng có thể sinh trưởng và cấy lến đĩa thạch
chứa các hormon thực vật nhất định.
Trong điều kiện này, các phôi đơn bội mọc thành cây đơn bội. Sau khi được chuyển
sang môi trường chứa các hormon thực vật khác nhau, các cây con này sẽ sinh trưởng
thành cây trưởng thành đơn bội có đủ rễ, thân, lá và hoa.
Tạo các cây đơn bội bằng nuôi cấy mô
90