MENU

Gốc > Bài viết > KIẾN THỨC SINH HỌC > DI TRUYỀN HỌC >

Những cấu trúc chứa DNA trong tế bào

1. Những đoạn DNA chứa thông tin di truyền

Đại  phân  tử  DNA   do  polynucleotide  tạo  thành,  được  chia  làm nhiều đoạn. Mỗi đoạn là mt đơn vị chức năng, gọi là gen

Gen được định nghĩa trong di truyền học:

+ Mendel là người đầu tiên nêu lên khái niệm nhân tố di truyn

+   J. Morgan cụ thể hóa khái niệm về gen: gen nằm trên nhiễm sắc thể chiếm một locus nhất định. Gen là đơn vị chức năng xác định một tính trạng.

+ Sau khi học thuyết trung tâm ra đời: gen là đoạn DNA trên nhim sắc thể không những mã hóa cho các loại protein mà cả các loại RNA.

+ Cuối những năm 70, sau khi phát hiện ra gen gn đon: gen là mt đon DNA đm bo cho việc tạo ra mt polypeptid nó bao gồm cvùng tc

và sau vùng mã hóa cho protein và cnhững đon không mã a xen gia c đon mã a.

Hiện nay có thể định nghiã tổng quát như sau: gen là đơn vị chức năng cơ sở của bộ máy di truyn chiếm một locus nhất định trên NST và xác định một tính trạng nhất định. Các gen là những đoạn vật chất di truyn mã hóa cho những sản phẩm riêng lẻ như các RNA được sử dụng trực tiếp cho tổng hợp các enzym, các protein cấu trúc hay các mạch polypeptid để gắn lại tạo ra các protein có hoạt tính sinh học.

Toàn  bộ  những  gen  khác  nhau  của   thể,  gọi   Idiotype.  Ở Eukaryote nó bao gồm các gen trên nhiễm sắc thể (chromotype) và các gen ngoài nhân (plasmotype). Ở prokaryote, nó bao gồm bộ gen và plasmid.

2. Virus chứa DNA và virus chứa RNA

Virus gây bệnh đốm thuốc lá (mosaic tobacco virus - MTV) là virus chứa RNA sợi đơn. Nó là một hạt hình que dài 300 nm, có đường kính 18 nm. Bên ngoài có một vỏ chứa 2130 phân tử và một vòng xoắn RNA ở bên trong. Chiều cao vòng xoắn: 23Ao,  khối lượng phân tử = 2.106  đvC.

 

Một số virus chứa DNA sợi đôi như các thực khuẩn thể T2, T4, T6 chứa DNA mch đôi thẳng, dài. Có chứa 2.105  đôi nucleotide, khối lượng phân tử: 130.10 đvC. Khi lực thm thấu của môi trường thay đổi đột ngột, phân  tử  DNA  này  thoát  ra  khỏi  vỏ  protein,  người  ta  chụp  ảnh  được  ảnh DNA của tjực khuẩn thể T2 với chiều dài 0,05 mm (50mm), phân tử này xếp gọn ở phần đầu của thực khuẩn thể. Tất cả thực khuẩn thể T số chẵn chứa DNA với mạch polynucleotide giống nhau, nên khi trộn lẫn các DNA mch đơn  đã  bị  biến  tính  của  chúng  với  nhau  thì  các  mch  đơn  này   thể  tạo thành phân tử lai.  Phân tử DNA  của T3,  T7   không thể hình thành phân tử DNA lai với DNA của T số chẵn. Còn virus FX174 có chứa DNA sợi đơn gồm 5400 nucleotide với khoảng 9 gen.

3. Nhiễm sắc thể chính và plasmid của vi khuẩn

DNA của vi khuẩn làm thành thể nhân, tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất, không có màng nhân làm giới hạn. DNA của thể nhân là DNA mạch vòng, xoắn kép

 dụ:  DNA  E.coli   đường  kính  350  µm,  gồm  4.106   đôi  nucleotide  và chứa khoảng 500 gen xếp nối tiếp nhau thành chuỗi dài chi phối tất cả các hoạt động chức năng của sự sống.

Plasmid cũng là phân tử DNA mạch kép, dạng vòng ở bên cạnh thể nhân. Khối lượng phân tử trung bình khoảng 1% DNA của thể nhân.

Các plasmid có thể gắn tạm thời hoặc vĩnh viễn ở trên NST chính của vi khuẩn. Có thể tham gia sự tự nhân đôi và tham gia tiếp hợp khác như là mt phần của NST chính.

4. Nhiễm sắc thể Eukaryota.

4.1 Các trình tự lặp lại và đơn độc DNA được cắt thành từng đoạn nhỏ, cho biến tính, sau đó hồi tinh thì các đoạn có trình tự bổ sung dễ tái tổ hợp với nhau hơn các đoạn khác. Nhờ vậy có thể nhận biết được các trình tự lặp lại. Dựa vào đó phân DNA thành ba loại:

+ DNA đơn độc (tái hợp rất chậm)

+ DNA lặp lại trung bình (tái hợp nhanh vừa)

+ DNA lặp lại cao (tái hợp rất nhanh)

Mặc dù DNA mang thông tin mã hóa cho các protein nhưng trong thực tế chỉ có khoảng 10% trong số 3 tỷ cặp nucleotide trong genome của người thực sự làm chức năng này. Căn cứ vào đặc đim cấu trúc và phân, chia DNA thành các loại sau:

- DNA đơn độc (Single copy DNA)

Đây   loại  phổ  biến  nhất,  chiếm  khoảng  75%  genome.  Các  đoạn DNA  này  chỉ  thấy  1  lần  (hoặc  vài  lần)  trong  genome.  Một  phần  nhỏ  của DNA loại này là các gen mã hóa cho protein. Hẫu hết các DNA đơn độc là các intron hoặc là các đoạn nằm xen giữa các gen.

- DNA lặp lại (repetitive DNA)

Chiểm 25% còn lại của genome, đây là các đoạn DNA được lặp đi lặp lại hàng ngàn lần trong genome. DNA lặp lại gồm 2 loại:

+ DNA vệ tinh (satellite DNA): loại DNA tập trung ở 1 số vùng nhất định  trên  NST,   đó  chúng  xếp  đuôi  nhau,  cái  này  tiếp  cái  kia.  Loại  này chiếm 10% bộ gen.

+ DNA lặp  lại rãi rác: loại  DNA này chiếm khoảng 15%  genome, gồm 2 loại:

Các  yếu  tố  rãi  rác   kích  thước  ngắn  SINEs  (short  interspersed repetitive elements): kích thước từ 90-500 bp. Trong nhóm này có loại DNA lặp lại tên Alu với kích thước khoảng 300 bp, mang đoạn DNA có thể bị enzyme  hạn  chế  Alu  I  cắt  ây   enzyme   nguồn  gốc  từ  vi  khuẩn Arthrobacter luteus). Đoạn lặp Alu là 1 họ bao gồm các đoạn DNA có độ giống nhau cao, phân bố rãi rác khắp hệ gen với khoảng 300.000 bản sao, chiếm khoảng 2-3% toàn bộ DNA của người, chúng được xem như là các yếu tố vận động. Ở 2 đầu mỗi đoạn Alu có các đoạn lặp cùng chiều ngắn khoảng  7-10  bp.  Bên  trong  đoạn  Alu   các  đoạn  lặp  dài  khoảng  40  bp. Điểm đặc biệt của các đoạn lặp DNA này là có thể tạo ra bản sao của mình và có thể cài vào các phần khác của bộ gen. Hiện tượng này đôi khi có thể làm gián đoạn một gen mã hóa cho protein nào đó và gây ra tình trạng bệnh lý di truyn.

Vai trò của các  trình tự Alu đến nay chưa rõ. Một điều đáng kinh ngạc là có sự tương đồng (homologus) từ 80-100% giữa phần 3' của Alu với đầu mút 5' và 3' của RNA 7SL, là phần tương tác với các tín hiệu peptid trước khi vận chuyn ra tế bào chất. Việc xác định trình tự nucleotide của Alu cho thy có ít nhất 6 nhóm phụ và tất cả đều bắt nguồn từ DNA mã hóa cho RNA 7SL.

Các  yếu  tố  rãi  rác   kích  thước  dài  LINEs  (long  interspersed repetitive elements): bao gồm các họ LINE 1 (hay Kpn 1) và THE 1. Các trình  tự  LINE   chiều  dài  khoảng  6000-7000  bp  với  gần  5.000  bản  sao nguyên vẹn và 100.000 bản sao từng phần rãi rác khắp bộ gen người. Chúng

là những trình tự lặp lại không mã hóa dài nhất và thường ở vùng giàu AT. Các  bản  phiên   trình  tự  LINE  gắn  với  protein  tạo  thành  phức  hợp ribonucleoprotein. Ở một dòng tế bào người bị ung thư (teratocarcinome), người ta quan sát thấy có các ribonucleoprotein này. Sự xen đoạn LINE vào các vị trí khác nhau có thể gây hậu quả nhất định, như trong một trường hợp bệnh máu không đông A (hemophilia).

4.2. Nhim sắc thể của Eukaryota

Nhim  sắc  thể  chứa  một  phân  tử  DNA  thẳng,  mạch  kép.  NST Eukaryote gồm DNA và protein, trong số đó histon là protein cốt lõi trong việc cuộn lại và điều hòa hoạt tính  của DNA.

Sự hình thành NST kỳ giữa từ chuỗi xoắn kép DNA qua hệ thống các bậc cấu trúc sau:

+ Nucleosome là đơn vị cấu trúc của NST được tạo nên do sợi DNA dài quấn quanh các protein histon thành sợi 11nm. Đơn vị này là phức hợp gồm  146  cặp  nucleotide  của  DNA  quấn  quanh  8  phân  tử  histon:  2H2A,

2H2B, 2H3  ,2H4. Các nucleosome kề nhau được nối qua một phân tử histon trung gian H1.

+ Sợi chromatin dày 30nm: các nucleosome xếp sít nhau tạo thành phức hợp nucleoprotein.

+ Vùng xếp cuộn dày 300 nm do sợi chromatin sau nhiều lần xoắn uốn khúc tạo nên.

+ Chất dị nhiễm sắc 700 nm

+ Kỳ giữa 1400nm.

  chromosome structure

 

4.3. Trình tự CEN: trình tự lặp lại cao CEN là của các tâm động.

4.4. Trình tự TEL: thuộc các telomer (đầu mút của NST) với nhiều vai trò khác nhau: bảo vệ đầu mút NST khỏi bị cắt bởi nuclease, giữ chiều dài của NST khi sao chép, gắn với màng nhân và kìm hãm sự biểu hiện của các gen ở đầu mút. Các trình tự TEL có tính bảo tồn cao trong tiến hóa. Chúng có số lần lặp lại cao, giàu A và C.

(Nếu bạn sử dụng bài viết của thư viện sinh học, hãy ghi rõ nguồn, xin cảm ơn)

TOP

 

 


Nhắn tin cho tác giả
Bùi Đình Đường @ 07:42 26/05/2009
Số lượt xem: 1851
Số lượt thích: 0 người
 
Gửi ý kiến