Bài giảng Sinh học phân tử - Chương 2: Các đại phân tử sinh học Acid nucleic và Protein

CHƯƠNG 2: 
CÁC ĐẠI PHÂN TỬ SINH HỌC 
Acid nucleic và Protein 
5’ 3’
5’3’
Function
Dòng thông tin di truyền trong tế bào 
Acid nucleic mang thông tin di truyền 
•  Thông tin di truyền được mã hóa bởi các phân tử 
DNA và RNA. 
•  DNA là vật chất di truyền của vi khuẩn 
•  DNA là vật chất di truyền của virus, một số loại virus 
có bản chất RNA thì thông tin di truyền được mã hóa 
bởi các phân tử RNA. 
Acid nucleic mang thông tin di truyền 
•  Thí nghiệm chứng minh acid nucleic mang 
thông tin di truyền 
–  1928, Griffith – thí nghiệm biến nạp 
–  1944, Avery et al. – tác nhân biến nạp là DNA 
–  1952, Hershey –Chase – thí nghiệm thực 
khuẩn thể xâm nhiễm E.coli 
•  Từ 3 thí nghiệm trên chứng minh acid 
nucleic là vật chất mang thông tin di 
truyền 
Phế cầu khuẩn Streptococcus Pneumoniae 
Chủng S: Độc, tế bào có vỏ polysaccharide, khuẩn lạc trơn (smooth) 
Chủng R: chủng lành, tế bào không có vỏ polysaccharide, khuẩn lạc nhăn (Rough 
1928, Thí nghiệm Griffith 
Hai loại nucleic acid DNA và RNA 
•  DNA: 
DeoxyRiboNucleic 
Acid 
•  RNA: 
•  RiboNucleic Acid 
Acid deoxyribonucleic - DNA 
DNA là phân tử trùng phân, mạch thẳng được hình thành từ 
các đơn phân là nucleotide 
Nucleotide bao gồm 3 thành phần: 
•  Gốc phosphate: PO43- 
•  Đường (deoxyribose): C5H10O4 
•  Bazơ nitơ (nitrogenous bases): 
 A (Adenine) T(Thymine), 
 G (Guamine) C (Cytosine) 
I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA DNA 
•  Nhóm phosphat và 
phân tử đường hình 
thành nên “bộ 
khung” (backbone) 
của phân tử DNA, 
base ni tơ liên kết 
với phân tử đường 
tạo nhánh phía ngoài 
của chuỗi DNA. 
Cấu trúc phân tử DNA 
Base
P
5’
3’Base
P
5’
3’Base
P
5’
3’
OH 3’
5’
Base
P
5’
3’ Base
P
5’
3’ Base
P
5’
3’
OH3’
5’
Sợi kép (Double strand DNA) 
Thành phần đường của RNA và DNA 
•  Thành phần đường của RNA là ribose 
•  Thành phần đường của DNA là 
deoxyribose 
Bazo Nito – Purine 
•  Purine gồm 
–  Adenin (A) 
–  Guanine (G) 
Pyrimidine 
Pyrimidine 
–  Uracil (U) 
–  Thymine (T) 
–  Cytosine (C) 
Dạng biểu diễn của nucleotide (RNA & DNA) 
Molecular Biology Understanding the Genetic Revolution 
CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA DNA 
Nucleoside: Là liên kết giữa một base nito và một phân tử 
đường 
Nucleotide : Là liên kết giữa một nucleoside và một nhóm 
phosphat 
Các nucleotid thường được gọi theo tên của các base nito và 
viết tắt là A, G, C, T, U, đôi khi viết tắt bằng ade, gua 
Chữ N được sử dụng làm đại diện cho tất cả các base nito 
nucleotide 
•  Nucleoside = base + sugar 
•  Nucleotide = base + sugar + phosphate 
16 
Nucleoside 
O
Base
H
H
H
H
O
CH2
H
O
PO
O
O-
17 
O
Base
H
H
H
H
O
CH2
H
O
PO
O
O-
Phosphate group 
of next nucleotide
Mô hình xoắn kép của Watson-Crick 
-  2 mạch đơn xoắn quanh 1 trục 
-  Chiều xoắn: phải 
-  Chiều 2 mạch đơn: 5’ – 3’, 
ngược nhau 
-  1 chu kỳ xoắn gồm 10 cặp 
nucleotide, cao 34Ao 
-  Đường kính vòng xoắn: 20 Ao 
-  Bộ khung của liên kết đường ribo 
– gốc photphat 
-  Cấu trúc 2 mạch xoắn kép song 
song tạo nên do liên kết hidro 
giữa các nucleotide bổ xung 
Tại sao 1 purine lại liên kết với 1 pyrimidine? 
CÁC LOẠI LIÊN KẾT CỦA DNA 
•  Loại liên kết nào nối các nucleotid với 
nhau? 
Liên kết giữa các 
nucleotide 
Molecular Biology Understanding the Genetic Revolution 
•  Liên kết giữa P ở đầu 
5’ và O ở đầu 3. 
•  Đọc trình tự của base 
từ 5’ đến 3’’ 
•  Liên kết giữa các nucleotid trong sợi DNA là 
liên kết giữa 5’-P và O-3’ làm cho sợi DNA có 
một gốc Phosphat tự do ở đầu 5’ và một gốc 
hydroxyl ở đầu 3’ là nguyên nhân dẫn đến việc 
phân cực của DNA. 
Điện tích của DNA? Nguyên nhân dẫn 
đến việc tích điện của DNA? 
A liên kết T 
bằng 2H. 
G liên kết C 
bằng 
Liên kết Hydro giữa các base 
Quy tắc Chargaff 
•  Chargaff’s rule: Tổng số A+G = Tổng sốC+T. 
•  Cặp base chứa một purine và một pyrimidine. 
•  A-T; G-C. 
25 
Guanine Cytosine 
 Essential Biochemistry 3rd Ed John Wiley & Sons, Inc.	
  
DNA kép 
không xoắn 
DNA xoắn 
kép mạch 
vòng DNA mạch 
đơn, thẳng 
DNA mạch 
đơn, vòng 
II. CẤU TRÚC CỦA DNA 
Dạng thẳng Dạng xoắn kép 
Hai sợi DNA liên 
kết bổ sung với 
nhau hình thành 
nên cấu trúc xoắn 
kép – the Double 
Helix 
Liên kết bổ sung giữa 2 mạch đơn 
Cấu trúc hóa học của DNA 
•  DNA là một chuỗi xoắn kép gồm 2 sợi polynucleotid 
kết hợp với nhau theo nguyên tắc bổ sung 
(complementation) 
–  A=T 
–  G=C 
•  Trong phân tử DNA sợi kép, các base nito trên mỗi 
mạch hướng vào phía trung tâm chuỗi xoắn kép và 
bắt cặp với các base của sợi kia bằng các liên kết 
hydro. Hai mạch DNA gọi là hai mạch đối song song 
•  Mỗi cặp liên kết gồm 1 base nito lớn là purin liên kết 
với base nhỏ hơn là pyrimydine nên tất cả các cặp 
base ghép đôi có cùng chiều rộng. 
CÁC DẠNG CẤU TRÚC CHUỖI 
XOẮN KÉP DNA 
•  Chuỗi DNA được tồn 
tại dưới 3 dạng chủ yếu 
tương đối khác nhau A, 
B, Z 
•  Dạng B là dạng phổ 
biến nhất trong tế bào – 
được mô tả bởi Watson 
và Crick 
–  Rộng 2nm 
–  Dài 3,4nm/10Nu 
–  Xoắn 3600 cho mỗi 10,6 
Nu / Bước xoắn 10,6 Nu 
•  Chuỗi xoắn kép được làm bền bởi các liên kết hydro 
và các vòng thơm của bazo nito chồng lên nhau ở 
tâm của chuỗi double helix. 
•  Các dạng xoắn được chia làm xoắn phải hoặc xoắn 
trái 
•  Chuỗi xoắn phải là các sợi xoắn cùng chiều kim đồng 
hồ so với trục xoắn. 
•  Dạng B là dạng xoắn phải 
DNA dạng A và Z 
•  DNA dạng A và Z khác so với dạng B ở hình dạng và kích 
thước. Dạng A thường xuất hiện trong các DNA mất nước 
(dùng trong các thí nghiệm tinh thể hóa) hay ở dạng lai 
DNA – RNA 
•  Dạng Z thường là DNA được mythyl hóa 
Mô hình các dạng DNA 
Dạng A Dạng B Dạng Z 
MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CÁC DẠNG DNA 
Dạng hình học Dạng A Dạng B Dạng Z 
Chiều xoắn phải phải trái 
Đơn vị lặp lại 1 bp 1 bp 2 bp 
Góc quay/bp 33,6° 35,9° 60°/2 
Số bp trung 
bình/vòng xoay 10,7 10,0 12 
Độ nghiêng 
của bp so với 
trục 
+19° -1.2° -9° 
Độ dài dốc/bp 
dọc theo trục 0,23 nm 0.332 n