Thông tin về tái bản ADN

1. Chương 4
Tái bản của DNA

2. • Sinh sản: sự liên tục của tính kế thừa, đòi hỏi tái
bản chính xác của vật liệu DT
• Mô hình tái bản phân tử DNA tìm thấy trong tế
bào E.coli
• Vật chất di truyền ở các cơ thể sống là DNA sợi
kép (virus không được coi là dạng sống có cấu
trúc tế bào)
• Hai sợi của DNA được tổng hợp theo 2 cách
khác nhau: một sợi được tổng hợp liên tục, còn
sợi kia tổng hợp gián đọan (tổng hợp các đọan
Okazaki, sau đó các đọan này nối lại với nhau.

3. 4.1 Các mô hình tái bản DNA: bảo
toàn, bán bảo toàn và phân tán
• Mô hình chuỗi xoắn kép của Watson và
Crick là chìa khóa để giải thích khả năng
tái bản và tái bản chinh xác của DNA
• Nguyên tắc bổ sung cho 2 sợi đơn là mấu
chốt của quá trình tái bản
• Vấn đề là sự phân bố phân tử mẹ trong
phân tử con

4. 4.1.1 Mô hình bán bảo toàn (Semiconservative):
tất cả các phân tử của phân tử DNA mẹ thành
một sợi DNA con mà không bị sắp xếp lại và sợi
DNA tạo ra hòan tòan mới
4.1.2 Mô hình bảo toàn (Conservative): hai sợi của
phân tử DNA mẹ làm khuôn mẫu cho 2 sợi phân
tử con và đi đôi với nhau
4.1.3 Mô hình phân tán (Dispersive): phân tử của
DNA đều có mặt trong phân tử con nhưng ở
dạng các đọan nằm rải rác trong phân tử con

5. Figure 20.1

6. Thí nghiệm của Meselson và Stahl
Meselson và Stahl dùng kỹ thuật ly tâm
gradient nồng độ (dung dịch CsCl2)
Ly tâm với tốc độ cao, các phân tử bị đẩy tới
vùng chênh lệch nồng độ bởi lực ly tâm

7. Figure 20.2

9. 4.2 Các thành phần cần thiết cho
tái bản DNA ở prokaryot
1. Phân tử DNA khuôn
2. Điểm khởi đầu
3. Các protein
4. Các nucleotide
5. Các enzym

10. 4.2.1 DNA khuôn
• Quá trình tổng hợp các sợi DNA mới cần
có các sợi DNA gốc là khuôn
• Các nucleotide lựa chọn phù hợp các
nucleotide trên sợi khuôn
• Thông tin trên sợi DNA gốc dùng để tạo
thông tin trên sợi bổ sung

11. 4.2.2 Điểm khởi đầu
• Điểm khởi đầu tái bản: 245 bp
• Khởi đầu tái bản trải qua 3 bước: 1/ Nhận
biết đoạn khởi đầu, 2/ phá vỡ liên kết
hydrogen, 3/ gắn enzym helicase

12. 4.2.3 Protein
• AdnA: nhận biết và bám vào đoạn khởi
đầu tái bản
• Phức hợp AdnB và AdnC điều khiển bởi
AdnA
• SSB có vai trò giữ cho 2 sợi đơn tách
nhau.

13. Protein machinery for DNA replication

14. 4.2.4 Nucleotide
- 4 loại nucleotide: dATP, dGTP, dCTP và dTTP:
hợp chất cao năng
- Để tổng hợp các nucleotide cao năng cần 2 hệ
thống phản ứng enzym.
- Nucleotide có 3 vai trò:
+ Đơn vị cấu trúc
+ trật tự của nó là nội dung thông tin di truyền
+ là nguồn năng lượng cho họat động tổng hợp

15. 4.2.5 Enzym
• Gyrase: làm giảm sức căng bằng phá vỡ không
liên tục các lk phosphodiester. Thường có
khoảng 10 Nu thì 1 lk bị phá vỡ
• Helicase: hoạt tính của helicase là đặc tính của
protein AdnB và protein Rep, sự kết hợp của 2
protein này được gọi là enzym helicase. Các
protein cùng với protein SSB tách rời hai sợi của
phân tử DNA bằng phá vỡ lk hydrogen

16. The Role of DNA Gyrase
Helicase

17. Vai trò của DNA Gyrase
Helicase
Supercoiled DNA
Gyrase

18. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

19. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

20. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

21. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

22. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

23. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

24. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

25. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

26. The Role of DNA Gyrase
Gyrase

27. • RNA polymerase và primase: tổng hợp đoạn
RNA ngắn gọi là mồi
• DNA polymerase III: một trong 2 enzym giữ vai
trò tái bản.
• DNA polymerase I: có 3 hoạt tính:
+ Tạo chuỗi DNA
+ Cắt chuỗi DNA theo chiều 5’-3’
+ Cắt chuỗi DNA theo chiều 3’-5’ đọc và sửa
• Ligase: nối các đoạn DNA trong quá trình tái
bản, sửa chữa và tái tổ hợp

28. Structures of DNA polymerase during polymerizing and editing
E: exonucleolytic; P: polymerization

29. 3
Polymerase III
Leading strand
base pairs
5’
5’
3’
3’
Supercoiled DNA relaxed by gyrase & unwound by helicase + proteins:
Helicase
+
Initiator Proteins
ATP
SSB Proteins
RNA Primer
primase
2
Polymerase III
Lagging strand
Okazaki Fragments
1
RNA primer replaced by polymerase I
& gap is sealed by ligase

30. DNA ligase seals the gaps between Okazaki fragments with a
phosphodiester bond (Fig. 3.7)

31. 4.3 Tái bản DNA sợi kép ở
prokaryot
Tái bản DNA của E.coli được điều khiển chặt chẽ
và chỉ xảy ra một lần cho mỗi kỳ phân bào
1. Thời gian tái bản liên quan với các điều kiện
sinh lý, sinh hóa trong phân chia tế bào
2. Thời gian điều khiển sao cho DNA chỉ nhân đôi
một lân trong quá trình phân chia
3. Khởi đầu cho tái bản chỉ xảy ra cho điều kiện
thuận lợi của sự phát triển tế bào

32. 4.3.1 Tái bản DNA nửa gián đoạn
a, Khởi đầu tái bản
B, Sự hình thành primosome
C, Tổng hợp sợi dẫn đầu (Leading strand)
D, Tổng hợp sợi theo sau (Lagging strand)

33. DNA replication Fork

34. Lagging strand synthesis

35. MCM
proteins
PCNA
RPC
Topoisomerase

36. Khởi đầu tái bản

37. Sự hình thành primosome

38. SSBs
DNA
Polymerase III
Primase
Primer
DNA Pol
III Lagging
Strand
DNA
Polymerase I
Leading Strand
DNA Ligase
Helicase

39. 4.3.2 Tổng hợp DNA theo hai chiều
a/ DNA Virus dạng
thẳng
b/ Plasmid
c/ Phần lớn các cơ thể
sống

40. Replication of Bacterial DNA from a Single Origin
Single replication origin in bacteria.

41. Tóm tắt quá
trình tái bản ở vi
khuẩn

42. A Summary of
DNA
Replication in
Bacteria

43. 4.4 Tái bản DNA ở Eukaryot
1. Eukaryot có kích thước và số lượng lớn hơn
2. Thời gian cần tái bản 6-8h, ở E.coli – 40 phút
3. Có nhiều điểm khởi đầu tái bản trên NST, cách nhau
20 kb
4. Tái bản 2 chiều bắt đầu tại 1 điểm và tiếp tục khi 2
chạc tái bản của 2 điểm khởi đầu kế nhau nhập làm
một
5. Tốc độ t/b 10-100 Nu/s, ở prokaryot – 1.500 Nu/s
6. Trong phase G1
7. DNA nhân đôi trong phase S của chu kỳ tb
8. Có 5 DNA polymerase

45. Multiple Replicons in Eukaryotic
DNA
• Replicon: each region
served by one origin.
• Several thousand
replicon in large
eukaryotic cells.
• 50-300 kb each

46. 4.5 Tính chính xác của quá trình tái
bản
• 1 sai sót trong 1 tỷ cặp base ở E.coli, hay
1 sai sót/1.000 tế bào
• Hai cơ chế: tránh sai sót và sửa sai sót