1. CHƯƠNG 4.
QUÁ TRÌNH TÁI BẢN VÀ SỬA
CHỮA ADN

2. I. Quá trình tái bản DNA ở Prokaryota
1. Đặc điểm
 Theo cơ chế bán bảo tồn: pt
ADN mới gồm 1 mạch cũ và 1
mạch được tổng hợp mới.
 Thành phần tgia:
 AND khuôn
 dNTP: 8 loại
 ADN helicaza: cắt liên kết
hydro giữa 2 mạch đơn
 Pr SSB: giữ cho sợi đơn ở
dạng thẳng
 ADN polymeraza (I +III): tổng
hợp và sửa chữa AND
 ADN ligaza: nối hoàn thiện
ADN
 ADN topoisomeraza: mở
xoắn ptu AND
 ARN polymeaza, primeaza:
tổng hợp đoạn ARN mồi.

3. Bảng 5 - 1. Các protein và gen liên quan đến tái bản DNA ở E.coli

4. I. Quá trình tái bản DNA ở Prokaryota
2. Diễn biến: 3gđ
2.1. Giai đoạn mở xoắn:
 Enzyme topoisomeraza tham gia
mở xoắn, 2 loại:
 Topoisomeraza I: tháo xoắn
dạng ADN siêu xoắn -> gắn
vào ADN -> cắt một trong 2
sợi -> tạo sợi ADN tháo xoắn
sau đó nối chỗ đứt lại
 Topoisomeraza II: cắt cả 2
mạch của phân tử DNA
(gyraza của E.coli)
 Liên kết Hydro giữa 2 sợi đơn bị
bẻ gãy nhờ E helicaza.
 Hai sợi tách nhau tạo chạc tái
bản có cấu trúc chữ Y.
 Protein SSB gắn vào chuỗi đơn
DNA  ổn định trạng thái sợi đơn
DNA (tránh chuỗi xoắn trở lại).

5. I. Quá trình tái bản DNA ở Prokaryota
2. Diễn biến (tiếp)
2.1. Giai đoạn mở xoắn (tiếp)
 QT tái bản bđ từ 1 điểm
(điểm khởi đầu sao chép –
origin) sau đó lan ra theo 2
hướng đến khi đụng vào
nhau ở điểm nối đối diện,
tạo thành 2 NST vòng xoắn.
 Vị trí đứt khởi đầu tái bản
thường nằm ở những vùng
ADN có chứa nhiều trình tự
AT, dài từ 100 - 200bp.
 Vi khuẩn chỉ có một đơn tái
bản (replicon).

7. I. Quá trình tái bản DNA ở Prokaryota
2. Diễn biến (tiếp)
2.2. Giai đoạn kéo dài
- Tổng hợp đoạn RNA mồi: nhờ ARN pol
và primeaza: tổng hợp đoạn ARN ngắn
(8 – 12 Nu)
• Enzym ADN pol III tổng hợp mạch bổ
sung từ đầu 3’OH tự do của mồi ARN.
• Mạch khuôn được sd đến đâu các Pr
SSB được giải phóng ra đến đó.
• Chiều tổng hợp DNA từ 5’->3’ -> mạch
đơn mới được tông hợp theo 2 hướng
ngược nhau:
• Trên mạch khuôn hướng 3’-5’: mạch
đơn mới được tổng hợp theo chiều
cùng hướng với hướng tháo xoắn,
mạch này được tổng hợp liên tục ->
mạch tiến.
• Trên mạch khuôn 5’-3’: mạch đơn mới
được tổng hợp theo hướng ngược với
hướng tháo xoắn, xảy ra không liên tục
mà thành những đoạn ngắn - đoạn
Okazaki (1000 - 2000 bp) -> mạch chậm

8. I. Quá trình tái bản DNA ở Prokaryota
2. Diễn biến (tiếp)
2.3. Giai đoạn hoàn chỉnh sợi
mới tổng hợp
• Sau khi tái bản kết thúc, các
mồi RNA bị phân rã bởi hoạt
tính 5’ – 3’ exonucleaza của
DNA pol I -> tạo lỗ hổng ->
được lấp đầy nhờ chính
enzyme DNA pol I
• Enzyme ligaza sẽ nối tất cả
các chỗ gián đoạn trên mạch
mới.
-> Kết quả: tạo 2 chuỗi DNA xoắn
kép mới. Tại mỗi chuỗi mới có
1 mạch DNA của DNA mẹ ban
đầu. Mạch còn lại mới được
tổng hợp thêm.
• Các enzim tác động rời khỏi
phân tử DNA ra môi trường .

10. II. Quá trình tái bản ở Sinh vật Eukaryota
1. Đặc điểm
• Cơ chế tái bản ở sinh vật nhân chuẩn cũng giống như sinh vật tiền nhân
theo cơ chế bán bảo thủ.Tuy nhiên có một số điểm khác biệt:
• Có nhiều loại ADN polymeraza tham gia vào QT sao chép:
– Polymerase α/primase: tổng hợp mồi RNA cho mạch chậm , không có
khả năng sửa sai (exonuclease) do đó không phải là thành phần duy
nhất tham gia vào quá trình tái bản.
– Polymerase β: cn giống DNA polymerase I ở sinh vật tiền nhân (vừa
tổng hợp vừa sửa chữa và hoàn chỉnh sợi đơn DNA sau khi mồi RNA
được loại bỏ).
– Polymerase γ được tìm thấy ở ty thể có chức năng chưa rõ.
– Polymerase δ: có cn gần với DNA polymerase III ở sinh vật tiền nhân.
– Polymerase ε mới được phát hiện gần đây có vai trò chưa rõ.
• Có sự tham gia của nhiều Pr chuyên biệt (VD: Nhân tố kết gắn nhiễm sắc
CAF-1)
• Đoạn khởi đầu tái bản dài (từ hàng chục ngàn đến hàng trăm ngàn bp - giầu
AT); có nhiều điểm khởi đầu trên một nhiễm sắc thể và trong genome.

11. II. Quá trình tái bản ở Eukaryota
2. Mô hình tái bản:
• Đầu tiên, phức hợp nhận biết vùng khởi đầu tái bản (ORC)
bọc lấy những điểm khởi đầu, dưới tác dụng của enzyme
topoisomerase và nhân tố tái bản (RF-A) làm DNA được
tháo xoắn.
• Trên mạch chậm, polymerase α/primase tương tác với RF-A
để tổng hợp lên các mồi RNA dài độ 10 nucleotide, mồi này
sau đó được nối dài thêm 20 dN nữa nhờ enzyme
polymerase α kết hợp với nhân tố sao chép C (RF-C). Khi
đó phức hợp PCNA-ATP đã chặn polymerase α lại, để cho
phép enzyme polymerase σ gắn vào chuỗi và tổng hợp đoạn
Okazaki.
• Enzyme polymerase α sau khi được giải phóng sẽ chuyển
đến mạch đối diện và tổng hợp liên tục mạch tiến.
• Các phtử DNA ngay sau khi được sao chép đã tổ chức lại
ngay thành các nucleosome.

12. II. Quá trình tái bản ở Eukaryota
3. Kết thúc tổng hợp tại đầu telomere của mỗi NST
• Ở mạch tiến: sợi đơn mới được kéo dài từ điểm khởi đầu
đến hết đầu mút NST
• Mạch lùi: còn một đọan kết thúc trống chưa chạm đến đầu
mút 3’
-> Enzyme telomerase gắn thêm những đoạn 3’ AACCCCAAC
5’ vào đầu 3’ của DNA telomere.
• Enzyme telomerase RNA di chuyển dọc theo phân tử DNA
(sang phải) -> đầu 3’ tiếp tục được kéo dài.
• Enzyme primase tạo mồi 3’AAC 5’; DNA polymerase sử
dụng đầu 3’ rất dài này làm nguyên bản để lấp đầy đầu cuối
cho mạch đơn DNA kia.
-> Mồi bị loại bỏ và ligase sẽ nối chỗ trống lại. Kết quả giữ
nguyên được chiều dài của NST qua mỗi lần tái bản.

14. II. Quá trình tái bản ở Eukaryota
4. Cơ chế bảo vệ đầu telomere của NST
• Để tránh mất vật liệu di truyền sau mỗi lần tái bản, telomere
cần phải kết hợp với một số protein để hình thành lên mũ bảo
vệ.
• Cấu tạo của mũ bảo vệ telomere: gồm 3 protein là TRF1, TRF2
và WRN, chúng liên kết với nhau rồi bọc lấy những trình tự lặp
lại ở telomere, ẩn dấu đầu cheo 3’ (dài đến 100 bp).
• Vai trò của mũ bvệ ở telomere:
• Ngăn cản không cho enzyme deoxyribonuclease phân giải
đầu mut cua phân tử DNA
• Ngăn cản không cho các nhiễm sắc thể trong nhân dính vào
nhau.
• Tạo sự ổn định trong quá trình tái bản DNA ở phần cuối
NST.
• Nếu không có mũ bảo vệ telomere thì đầu cuối sợi NST sẽ bị
gẫy làm NST không ổn định và dần ngắn lại qua mỗi lần tái
bản, là nguyên nhân gây ra bệnh ung thư và nhiều bệnh khác
liên quan đến quá trình già hoá.

15. III. Sửa chữa và bảo vệ DNA
 Là hoạt động khắc phục sai hỏng trên DNA, do các tác
nhân gây đột biến vật lý và hóa học của môi trường
trong quá trình tái bản.
 DNA là phân tử duy nhất trong tế bào có khả năng được
sửa chữa khi bị biến đổi hay phá hỏng  ổn định di
truyền .
 Sai sót thường gặp:
 Khoảng 5000base/ ngày bị mất (khử nhóm amin)
 Khoảng 1000base/genome/ngày biến đổi CU
 Tuy nhiên tần số đột biến về trật tự aa thấp, tỷ lệ đột
biến 10-9
/thế hệ  do cơ chế sửa sai DNA rất nghiêm
ngặt và được thực hiện thường xuyên.
 Quá trình sửa sai trên DNA liên quan chặt chẽ với quá
trình tái bản và tái tổ hợp DNA  chứng tỏ luôn có sự
phối hợp chặt chẽ giữa nhiều cơ chế di truyền

16. III. Sửa chữa và bảo vệ DNA
1. Sửa chữa tức thời trong sao chép (cơ chế đọc sửa)
• Các sai sót trong QT tái bản AND
(bắt cặp sai) được nhận biết và
sửa chữa nhờ các ADN
polymerase
• Enzyme AND pol có hoạt tính
polymerase (tổng hợp) và hoạt tính
3’ exonuclease (phân hủy ADN từ
đầu 3’).
• Trước khi Nu mới được gắn vào
DNA pol dò lại cặp base cuối
nếu chúng không bắt cặp phản
ứng polymer hóa sẽ dừng lại 
Cặp nucleotide sai cuối đầu 3’ bị
loại nhờ enzim DNA polymerase
(Exonuclease). Sau khi sự bắt cặp
của sợi kép đã đúng polymer
hóa được tiếp tục.

17. 2. Các cơ chế sửa sai của tế bào
Tóm tắt một số cơ chế sửa
chữa DNA như sau:
Các phương thức sửa chữa và phục hồi khác nhau loại bỏ sai hỏng

18. 2.1. Quang tái hoạt hóa
- Kiểu sửa chữa trực tiếp loại bỏ đơn giản và phục
hồi các sai hỏng.
- Nhờ các enzim phụ thuộc ánh sáng (light
dependent enzime) khôi phục lại các liên kết
cộng hóa trị.
- Sai hỏng trên DNA do tia tử ngoại gây ra 
biến dạng cấu trúc xoắn của DNA  được sửa
và phục hồi nhờ enzim photolyase
- Enzim photolyase sử dụng ánh sáng  thay
đổi liên kết hóa học  Nu trở lại bình thường.
- Phổ biến ở thực vật, procaryota và eucaryota .
Tuy nhiên chưa thấy ở động vật có vú và người.

20. 2.2. Sửa chữa sự ghép đôi lệch giữa các sợi DNA
Sửa chữa được tiến hành khi phát hiện bắt cặp
sai của baseN
- Phương thức sửa chữa: cắt bỏ nhờ một
enzim nhận biết base sai hỏng thực sự hoặc
thay đổi chiều hướng trong không gian.
- Phương thức này phát hiện ở E.coli, nấm
men và tế bào động vật có vú.. Trên E.coli có
3 hệ thống enzime khác nhau được sử dụng
sửa chữa các sai lệch

22. 2.3. Sửa chữa bằng phương pháp cắt bỏ
2 hệ thống
a. Hệ thống trực tiếp cắt base sai hỏng thay thế nó trong
phân tử DNA.
Các bước:
- E N glycosinlase nhận biết base bị biến đổi, hay mất gốc
amin, hoặc biến dạng cấu trúc xoắn do sai lệch.
- Cắt bỏ base ra khỏi phân tử nhờ thủy phân liên kết giữa
base – đường.
- Enzime DNA polymerase đưa các nucleotid bổ sung vào
chỗ trống –>nối đầu 3’-OH của nucleotid trước.
- Enzime lygase nối N mới với N sau – nối với đầu 5’ – PO4
-
.
- Chú ý: Mỗi base được một loại N- glycosylase nhận biết
riêng
+ Uraxin - glycosylase + Adenin – glycosylase.
+ Guanin – glycosylase + Cytozin – glycosylase
+ Thymin – glycosylase.

23. Phương thức
Cắt bỏ base N

24. b. Hệ thống sửa chữa cắt bỏ nucleotid
- Cắt bỏ một trình tự có base sai hỏng tổng hợp
đoạn nucleotid mới. Phổ biến ở hầu hết các sinh vật.
- Có sự tham gia của nhiều E để kiểm soát E
DNA polymerase tìm ra sai hỏng.
- Khi phát hiện được sai hỏng E helicase
(endonuclease) sẽ cắt 2 phía của sợi đơn mang lỗi.
- E Exonuclease loại bỏ đoạn hỏng ra khỏi DNA.
- E DNA polymerase sẽ tổng hợp đoạn DNA mới theo
NTBS
- E ligase nối đoạn mới được tổng hợp với đoạn cũ.
 Phân tử DNA được hoàn chỉnh

25. Sửa chữa
Cắt bỏ nucleotid

26. 2.4. Hệ thống sửa chữa sai sót trong tái tổ hợp
- Các vị trí sai hỏng trong DNA được phục hồi bằng
phương pháp tái tổ hợp.
=> thu được một bản sao khác của trình tự từ một
nguồn không bị sai hỏng.
- Một bản sao mới từ nguồn không bị sai hỏng sẽ thành
khuôn để tái tổ hợp sợi mới. Bản sao sau đó được
dùng để sửa chữa vị trí hỏng trên sợi bị hỏng.
- Khi DNA polymerase gặp một số sai lệch trên sợi
DNA, có 2 khả năng xảy ra:
+ Nucleotid được lấp đầy chỗ trống không theo
khuôn mẫu do tái tổ hợp  vượt qua chỗ sai . Sai sót
vẫn tồn tại
+ Polymerase dừng lại và huy động khoảng 1000
nucleotid , lấp đầy những chỗ trống bị gián đoạn
tạo sợi bổ sung từ sợi chị em do tái tổ hợp  sai sót
ít hơn nhưng vẫn còn.
- Trong hai khả năng trên số sai lệch vẫn còn và sẽ
được cắt bỏ sau đó bởi sửa sai trực tiếp hay cắt bỏ.

27. Sửa sai nhờ
Tái tổ hợp và tái bản

28. 2.5.Hệ thống sửa sai SOS- sửa sai ngẫu nhiên
- Hệ thống SOS: chứa khoảng 30 gen không liên kết bị ức
chế bởi protein LexA.
- Khi tế bào bị nhiều tác nhân gây đột biến  sai hỏng
nghiêm trọngSOS sẽ phục hồi tái bản theo cơ chế
ngẫu nhiên” error-prone”
Ví dụ: phân tử DNA bị sai hỏng nặng nề do chiếu tia tử
ngoại hoặc tác nhân ung thư2 sợi DNA đều bị đứt,
gẫy thông tin di truyền mất hoàn toàn không có
khuôn tái bảnDNA được sửa sai “ngẫu nhiên” duy
trì được hoạt động, DNA đột biến.
- Hoạt động protein LexA chịu sự kiểm soát của gen recA.
+ Khi gen recA bị kiểm soát không hoạt động 
protein LexA hoạt động ức chế hệ thống SOS.
+ Khi gen recA bị hoạt hóa gây phản ứng phân giải
LexALexA bị kích thích  thay đổi cấu hình, tự cắt
mất hoạt tính ức chế  gen của hệ thống SOS được
mở.

29. Cơ chế tác động
của protein
LexA- recA