Nhân đôi ADN (tái bản, tái sinh, tổng hợp ADN)

zsinhhoc.blogspot.com Nhân đôi ADN (tái bản, tái sinh, tổng hợp ADN) Quá trình tái bản ADN Một trong những chức năng quan trọng của ADN là lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác. Thực hiện được chức năng đó là nhờ vào khả năng tái sinh của ADN. Tái sinh ADN là quá trình tổng hợp ra 2 phân tử ADN con từ 1 phân tử ADN mẹ. Hai phân tử ADN được tạo ra giống nhau và giống phân tử ADN mẹ. Bằng phương pháp dùng đồng vị phóng xạ N15 trong NH4Cl dùng để nuôi cấy vi khuẩn làm nguồn cung cấp nguyên liệu cho sự tái sinh ADN sau khi vi khuẩn nuôi trong môi trường chứa N thường (N14). Dùng phương pháp ly tâm phân đoạn với CsCl để so sánh tỷ trọng của các thế hệ ADN được tạo ra trong quá trình tái sinh Frank và Matheu Meselson đã xác định được hình thức tái sinh bán bảo toàn của ADN. 1. Các thành phần tham gia tái sinh ADN Tham gia vào quá trình tái sinh ADN có các thành phần: - ADN mẹ dùng làm khuôn. - Nguyên liệu: các nucleotide - Tri - photphat (dATP, dGTP, cDTP và dTTP). Các nucleotide - Tri P vừa có chức năng làm nguyên liệu vừa làm chức năng cung cấp năng lượng. Khi tiến hành gắn nucleotide vào chuỗi, liên kết cao năng được giải phóng để cung cấp năng lượng cho phản ứng tạo liên kết ester kéo dài chuỗi: dATP → dAMP + H3PO4 ΔG' = - 7,3 Kcalo/M - Enzyme tham gia tái sinh ADN có nhiều loại: + AND - polymerase làm nhiệm vụ xúc tác quá trình kéo dài chuỗi poly nucleotide theo chiều 5' → 3'. Có 3 loại AND - polymerase khác nhau. + Topoizomerase làm nhiệm vụ mở xoắn của ADN làm cho phân tử ADN duỗi thẳng ra. + Helicase làm nhiệm vụ phân huỷ các liên kết hydro để tách 2 chuỗi polynucleotide rời nhau ra. + AND - ligase làm nhiệm vụ nối các đoạn AND - okasaki lại. + ARN - polymerase (primase) xúc tác tổng hợp đoạn ARN mồi. - Các loại protein: tham gia tái sinh ADN có nhiều loại protein đặc hiệu như protein SSB, protein Dna .... 2. Cơ chế tái bản ADN Quá trình tái sinh ADN ở procariote (sinh vật nhân sơ) xảy ra qua ba giai đoạn: mở đầu, kéo dài, kết thúc. * Giai đoạn mở đầu: topoizomerase tháo xoắn làm duỗi thẳng phân tử ADN. Helicase phân huỷ các liên kết hydro tách 2 chuỗi đơn của ADN, các phân tử protein SSB đến gắn vào chạc tái sinh. Primase xúc tác sự tạo đoạn ARN mới bổ sung vào mạch khuôn 3' - 5' của ADN. * Giai đoạn kéo dài: giai đoạn kéo trên mạch dài diễn ra trên 2 chuỗi có khác nhau: - Tổng hợp chuỗi sớm: khuôn 3' - 5' của ADN, sau khi tạo đoạn ARN mồi, các nucleotide tự do tiếp tục đến gắn vào đầu 3' - OH của chuỗi theo nguyên tắc bổ sung với chuỗi làm khuôn nhờ ADN - polymerase III. - Tổng hợp chuỗi muộn: trên mạch khuôn 5' - 3' của ADN, do chiều tháo xoắn và chiều tổng hợp chuỗi polynucleotide ngược nhau cho nên quá trình tổng hợp không diễn ra liên tục mà tạo ra các đoạn okaseki ngược chiều với chiều phát triển của chạc tái sinh. Mỗi đoạn okasaki có ARN mồi riêng được được tổng hợp nhờ primase. Tháo xoắn 1 đoạn vài trăm nucleotide nhờ primase xúc tác sẽ tổng hợp đoạn ARN mồi với chiều kéo dài chuỗi ngược chiều tháo xoắn. Sau đó, nhờ AND - polymerase tổng hợp bổ sung đoạn còn lại tạo nên đoạn AND -okasaki. Nhờ đoạn okasaki mới được hoàn chỉnh ARN mới được tách ra nhờ AND - polymerase I sau đó thay vào bởi đoạn ADN tương ứng. Quá trình lại cứ tiếp diễn theo chu kỳ như vậy cho các đoạn okasaki tiếp theo. Có trường hợp ở E.coli xảy ra quá trình tổng hợp 2 chuỗi xảy ra đồng thời và cùng chiều nhờ sự xoắn của chuỗi 5' - 3' vào enzyme làm đổi chiều của chuỗi. * Giai đoạn kết thúc: quá trình kéo dài cứ tiếp diễn cho đến hết phân tử ADN. Kết quả các ARN mồi được cắt bỏ nhờ ARN - polymerase I và được thay thế bằng các đoạn ADN tương ứng. Từ 1 phân tử ADN tạo ra 2 phân tử ADN hoàn toàn giống ADN mẹ. Ở tế bào eucariote, quá trình tái sinh ADN cơ bản giống cơ chế tái sinh ở procariote, nhưng cũng có một số sai khác ở procariote. Cơ chế tái sinh diễn ra đồng thời ở nhiều điểm, thực hiện trên từng đơn vị sao chép. Mỗi đơn vị sao chép có điểm mở đầu, điểm kết thúc riêng. Tại mỗi điểm khởi đầu, quá trình tái sinh diễn ra theo 2 hướng tạo ra 2 chạc tái bản đối diện nhau. Các đơn vị tái bản phát triển theo hai hướng cho đến khi gặp nhau tạo thành hai phân tử ADN con. Quá trình tái sinh có vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện quá trình truyền đạt thông tin di truyền ở cấp độ phân tử. Nhờ tái sinh ADN tạo ra 2 ADN con hoàn toàn giống ADN mẹ giúp cho cơ chế truyền thông tin di truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác. Video: Theo GTTBH DOWNLOAD: