Bài giảng Các đại phân tử sinh học và liên kết hóa học yếu

Ch­¬ng II CÁC ĐẠI PHÂN TỬ SINH HỌC vµ liªn kÕt hãa häc yÕu C¸c ®¹i ph©n tö 1. Néi dung và nhiệm vụ Nghiên cứu về cấu trúc, đặc tính và chức năng của các đại phân tử sinh học như DNA, RNA, protein, các đường, tinh bột, chất béo, các chất thơm... là những thành phần không thể thiếu được trong cơ thể sống. Đặc điểm chung của các đại phân tử là chúng thường được hình thành từ những phân tử nhỏ cùng loại (monomer) liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị như protein, axit nucleic, polysacharide. Mçi ph©n tö cã mét chøc n¨ng nhÊt ®Þnh vµ sự tương tác giữa các phân tử sinh học với nhau sẽ quy định vai trò của từng thành phÇn trong một tæng thể thống nhất, hài hòa của mét cơ thể sống. Những phân tử trong tế bào được chia thành 2 nhóm: Kích thước phân tử nhỏ như đường đơn, axit amin, axit béo, có khoảng 750 loại phân tử nhỏ khác nhau tìm thấy trong tế bào sinh vật. Nhóm đại phân tử trong đó axit nucleic, chÊt mang th«ng tin di truyÒn vµ protein, s¶n phÈm ®­îc h×nh thµnh tõ th«ng tin di truyÒn có vai trò quan trọng nhất. Hiện các nhà khoa học phán đoán đang tồn tại hơn 200 loại đại phân tử. Nhờ phản ứng sinh hóa xúc tác bởi enzyme chúng ta có thể: Cắt nhỏ các đại phân tử thành các tiểu phân tử tách rời, rồi sau đó có thể lắp ghép lại để tạo thành một đại phân tử mới. Quá trình phản ứng giải phóng năng lượng hoặc tạo ra những phân tử mới có năng lượng cao hơn nhiều. Tổng hợp lên khối phân tử nhỏ là thành phần của đại phân tử tế bào. Lắp ghép các khối phân tử đơn thành đại phân tử mong muốn theo nhu cầu và giai đoạn phát triển của mô. 2. Axit nucleic a. §iÓm l¹i nh÷ng nghiªn cøu ph¸t hiÖn vÒ gen vµ DNA tr­íc Watson vµ Crick - Theo Mendel, gen lµ nh©n tè di truyÒn quy ®Þnh nh÷ng tÝnh tr¹ng ®Æc thï, nh­ng b¶n chÊt nh­ thÕ nµo th× vÉn ch­a râ. T­¬ng tù nh­ vËy, ®ét biÕn lµm thay ®æi chøc n¨ng cña gen nh­ng chÝnh x¸c lµ do c¬ chÕ nµo th× kh«ng râ. - ThuyÕt mét gen-mét protein ®· m« h×nh ho¸ viÖc gen quy ®Þnh cÊu tróc cña protein. - Gen ®­îc ph¸t hiÖn n»m trªn nhiÔm s¾c thÓ. - NhiÔm s¾c thÓ chøa DNA vµ protein (c¸c histon). - Hµng lo¹t c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vµo nh÷ng n¨m 1920, chøng minh r»ng DNA lµ vËt chÊt mang th«ng tin di truyÒn. - ThÝ nghiÖm ph¸t hiÖn hiÖn t­îng biÕn n¹p (transformation) cña phÕ cÇu khuÈn Streptococcus pneumoniae g©y bÖnh viªm phæi ë ng­êi vµ lµm cho cho chuét chÕt do Frederick Griffith, ng­êi Anh, tiÕn hµnh vµo n¨m 1928. Cã thÓ tãm t¾t nh­ sau: phÕ cÇu khuÈn cã 2 d¹ng S vµ R, d¹ng S cã vá bao tÕ bµo b»ng pol‎ysaccharit nªn c¶n trë b¹ch cÇu ph¸ vì tÕ bµo vi khuÈn, nªn g©y chuét chÕt, cßn d¹ng R do kh«ng cã vá bao nªn bÞ b¹ch cÇu tiªu diÖt nªn kh«ng g©y bÖnh. D¹ng S khi ®­îc nu«i cÊy sÏ cho khuÈn l¹c nh½n, cßn d¹ng R cho khuÈn l¹c r¸p. ThÝ nghiÖm tiÕn hµnh nh­ sau: + Tiªm vi khuÈn S sèng g©y bÖnh cho chuét th× chuét chÕt. + Tiªm vi khuÈn R sèng kh«ng g©y bÖnh th× chuét sèng. + Tiªm vi khuÈn S bÞ ®un chÕt cho chuét th× chuét sèng. + Tiªm hçn hîp vi khuÈn S bÞ ®un chÕt víi R sèng cho chuét th× chuét chÕt. Trong x¸c chuét chÕt t×m thÊy cã c¶ vi khuÈn S vµ R. KÕt qu¶ trªn chøng tá DNA cña S ®· truyÒn sang R vµ nhê protein cßn sèng cña R ho¹t ho¸ gen t¹o ra thÓ vi khuÈn S vµ g©y bÖnh lµm chuét chÕt. - N¨m 1944, Oswald Avery vµ 2 ®ång nghiÖp kh¸c lµ Colin MacLeod vµ Maclyn McCarty ®· x¸c ®Þnh t¸c nh©n g©y biÕn n¹p chÝnh lµ DNA v× sau khi xö lÝ vi khuÈn S sèng b»ng protease, enzym ph©n huû protein, hoÆc b»ng RNase, enzyme ph©n huû RNA th× kh¶ n¨ng biÕn n¹p vÉn cßn. Nh­ng nÕu xö lÝ b»ng DNase, enzyme ph©n huû DNA th× ho¹t tÝnh biÕn n¹p kh«ng cßn, chøng tá DNA chÝnh lµ nh©n tè g©y biÕn n¹p. - ThÝ nghiÖm nghiªn cøu sù x©m nhiÔm cña DNA virut vµo tÕ bµo vi khuÈn th«ng qua ph­¬ng ph¸p ®¸nh dÊu ®ång vÞ phãng x¹ S35 vµ P32 cña Alfred Hershey vµ Martha Chase tiÕn hµnh vµo n¨m 1952 chøng minh khi thùc khuÈn x©m nhËp vµo tÕ bµo vi khuÈn th× chØ cã DNA ®­îc ®­a vµo trong tÕ bµo cßn protein cña thùc khuÈn thÎ n»m bªn ngoµi tÕ bµo vi khuÈn. Ngµy nay ng­êi ta ®· kh¼ng ®Þnh ë ®©u cã DNA, mét Ýt tr­êng hîp lµ RNA(virut) th× ë ®ã chøa gen mang th«ng tin di truyÒn qui ®Þnh vµ cã thÓ t¹o lªn tÝnh tr¹ng. b. CÊu tróc DNA §Æc tÝnh cña vËt chÊt di truyÒn Tr­íc khi ph¸t hiÖn ra cÊu tróc DNA, th× ®· cã nhiÒu tranh c·i vÒ vËt chÊt di truyÒn lµ gi, protein, acid nh©n hay mét chÊt nµo kh¸c. Cuèi cïng ®Òu thèng nhÊt lµ vËt chÊt di truyÒn cÇn ph¶i cã 3 ®Æc tÝnh c¬ b¶n sau: Mäi tÕ bµo soma trong mét c¬ thÓ sinh vËt cÇn ph¶i cã cïng mét cÊu tróc di truyÒn, vËt chÊt di truyÒn ph¶i ®­îc t¸i b¶n mét c¸ch chÝnh x¸c qua mçi lÇn ph©n chia tÕ bµo. VËt chÊt di truyÒn ph¶i tµng chøa nh÷ng th«ng tin di truyÒn quy ®Þnh viÖc t¹o ra c¸c protein cã chøc n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh h×nh thµnh tÝnh tr¹ng. Ph¶i cã kh¶ n¨ng ®ét biÕn vµ di truyÒn l¹i ®Ó lµm c¬ së cho tiÕn ho¸ sinh vËt. DNA cã ®ñ c¸c ®Æc tÝnh trªn ngoµi ra nã cßn cã c¶ tiÒm n¨ng tù söa sai ®Ó b¶o toµn tÝnh nguyªn vÑn. CÊu tróc DNA theo Watson vµ Crick - Thµnh phÇn ho¸ häc DNA là phân tử trùng phân, mạch thẳng không phân nhánh, bao gồm 2 mạch đơn, mỗi mạch hình thành do liên kết trùng phân giữa 4 nucleotide tạo nên chuỗi phân tử dài hàng trăm, ngàn thậm chí hàng triệu nucleotide. C¸c ®ång ph©n cña Purine CÊu t¹o ho¸ häc cña Purine CÊu t¹o ho¸ häc cña Pyrimidine Mỗi nucleotide bao gồm: + Đường 2’ deoxyribose, là đường pentose chứa 5 nguyên tử cacbon vµ cacbon ë vi trí số 2’ chøa nhóm H thay bằng nhóm OH cña ®­êng ribose trong RNA . + Bazơ nitơ có 4 loại là A, T, C và G, chia thành 2 nhóm là bazơ purine (bazơ to, có 2 vòng thơm) gồm Adenine và Guanine, còn nhóm pyrimidine (bazơ nhỏ chứa 1 vòng thơm) gồm Thymine và Cytosine). Liên kết gi÷a cacbon số 1 của đường pentose với nitro số 1 của bazơ nhóm pyrimidine hoặc nitơ số 9 của bazơ purine sÏ t¹o thµnh mét nucleoside. + Nucleoside gồm đường liên kết với bazơ nitơ, khi thêm gốc phosphate sẽ thành nucleotide. Trong tế bào chứa cả 3 loại là dNMP, dNDP và dNTP nhưng chỉ dNTP là được sử dụng để tổng hợp DNA. Tên đầy đủ của 4 dNTP là: 2’-deoxyadenosine 5’-triphosphate, 2’-deoxycytidine 5’-triphosphate, 2’-deoxyguanosine 5’-triphosphate, 2’-deoxythymidine 5’-triphosphate. + Nhóm phosphate có thể gồm 1, 2 hoặc 3 gốc phosphate gắn vào vị trí cacbon số 5 của đường, theo thứ tự lần lượt là α, β và γ. + Chuỗi polynucleotide được tạo thành do các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết phosphodiester giữa nhóm OH của bazơ trước với gốc phosphate ở vị trí cacbon số 5 của nucleotide tiếp theo tạo thành, quá trình này liên quan đến việc loại bỏ 2 gốc phosphate bªn ngoài (β và γ) của nucleotide tới. Hai đầu của chuỗi polynucleotide có cấu tạo hoá học xác định, đầu 5’ chứa 1 hoÆc 3 gốc phosphate (5’-P terminus) không hoạt động, còn đầu kia 3’ (cacbon số 3) chứa nhóm OH. Điều này có nghĩa rằng phân tử DNA có hướng hoá học 5’→3’ hoặc 3’→5’, nhưng hướng tổng hợp của tất cả các DNA polymerase đều theo chiều 5’→3’. Hình 1.2. Cấu trúc hóa học vµ chuçi xo¾n kÐp phân tử DNA - Quy t¾c Chargaff vÒ thµnh phÇn c¸c nucleotide trong mét ph©n tö DNA +Tæng sè ph©n tö pyrimidine (T + C) lu«n b»ng tæng sè ph©n tö purine (A + G). + Sè ph©n tö nu T lu«n lu«n b»ng sè ph©n tö nu A vµ sè ph©n tö nu C lu«n lu«n b»ng sè ph©n tö nu G. Nh­ng tæng sè nu A + T kh«ng cÇn thiÕt ph¶i b»ng C + G. Tû sè nµy biÕn ®éng theo loµi sinh vËt nh­ng gièng nhau ë c¸c m« kh¸c nhau trong cïng mét c¬ thÓ sinh vËt . - Chuỗi soắn kép DNA + DNA là một ®¹i phân tử gồm 2 chuỗi polynucleotide đơn xoắn vào nhau (dsDNA). Watson và Crick năm 1953 đã phát minh ra cấu trúc này. Mỗi mạch có các cặp bazơ đối xứng nhau theo quy luật A luôn liên kết với T bằng 2 liên kết hydro, còn C luôn liên kết với G bằng 3 liên kết hydro. Các nucleotit của 2 mạch luôn luôn đối xứng nhau. Một đặc tính nữa của chuỗi xoắn kép DNA sự tương tác liên kết hyđro giữa các cặp bazơ lân cận làm cho phân tử DNA khi ở trạng thái xoắn kép sẽ bền vững hơn. Hướng xoắn của 2 mạch đơn ngược chiều nhau nên gọi chúng là hai mạch đối xứng song song. Mỗi mạch đơn (ssDNA) mang trình tự các bazơ khác nhau, cho nên mỗi mạch mang thông tin di truyền khác so với mạch kia. Hai mạch đơn liên kết với nhau bởi liªn kÕt hydro gi÷a c¸c bz¬ bổ sung trªn 2 m¹ch, do vậy trong quá trình tự sao chép sẽ tuân thủ theo nguyên tắc bán bảo thủ. + Khi viÕt tr×nh tù mét ph©n tö DNA, ng­êi ta th­êng chØ viÕt tr×nh tù mét sîi ®¬n h­íng 5' – 3', ®Çu 5' ë bªn tr¸i cßn ®Çu 3' ë bªn ph¶i. + ChiÒu dµi ph©n tö DNA ®­îc ®o b»ng sè cÆp baz¬ (bp, Kb vµ Mb). §Æc tÝnh cña DNA + Đặc tính biến tính là khả năng sợi kép DNA trong điều kiện nhiệt độ cao gần điểm sôi hoặc pH<3 hay trên 10 có thể sÏ tách rời thành 2 sợi đơn và ngược lại, nếu điều kiện trên quay lại trạng thái ban đầu một cách từ từ th× 2 sîi đơn này lại có thể ghép bổ sung thành sợi kép ban đầu. Người ta lợi dụng đặc tính này trong phương pháp lai DNA vµ PCR. + DNA mang điện âm còn những protein histon lại tích điện dương, làm trung hòa điện tích của DNA trong nhiÔm s¾c thÓ. + DNA nằm chủ yếu ở trong nhân tế bào, trong nhiÔm s¾c thÓ chiếm đến 98 - 99%, mçi nhiÔm s¾c thÓ cã mét sîi DNA, ngoài ra còn nằm ở ty thể, lạp thể, virut, viroid gây bệnh hoặc vi sinh vật khác sống ký sinh trong tế bào nh­ vi khuÈn wolbachia sèng trong tÐ bµo sinh s¶n cña c«n trïng ch©n ®èt cã t¸c dung lµm thay ®æi giíi tÝnh. + DNA cña sinh vật nhân thật có cấu tạo dạng thẳng, còn cña sinh vËt tiền nhân có cấu tạo dạng vòng (vi khuẩn vµ virut), tuy nhiên chúng đều cuộn chặt thành một phức hợp gọi là nhiễm sắc thể. + DNA thường có kích thước rất lớn ví dụ ở người có sợi DNA có thể dài đến 1mm, như vậy nó phải nén chặt tùy theo mức độ, thấp là ở thÓ nucleosome và cao là nhiễm sắc thể. Sợi nhiễm sắc có kích thước khoảng 100Ao nhiều khi đạt tới 300Ao, trong khi đường kính DNA chỉ đạt 20Ao. + Sợi có đường kính 100Ao là chuỗi gồm nhiều nucleosome, 1 nucleosome chứa 1 sợi DNA quấn quanh 1 lõi gồm 8 phân tử histon. Các sợi 100Ao lại tổ chức thành một cấu trúc phức tạp và lớn hơn có đường kính 300Ao gọi là các solenoid. + Trong nhân tế bào, các sợi solenoid kết hợp chặt chẽ với nhiều protein và cả RNA tạo thành nhiễm sắc chất, khi đạt độ nén cực đại sẽ tạo thành nhiễm sắc thể. - Chu kỳ sống của tế bào gồm 4 pha: + G1: Chuẩn bị cho quá trình sinh tổng hợp DNA + S: Tổng hợp DNA và histon + G2: chuẩn bị phân đôi + M: phân chia (4 kỳ). Chu kỳ ngừng phân chia tiếp tục, tế bào bước vào Go hoÆc chuyển sang giai đoạn phân hoá. - Kích thước DNA của Eukaryote hoàn toàn không có mối liên quan gì đến kích thước và mức độ tiến hoá của sinh vật. Thí dụ ë một số thực vật và động vật lưỡng thê, genome của chúng có thể có kích thước DNA lớn gấp trăm lần ở người. - Toµn bé DNA của gen sinh vật tiền nhân đều mang thông tin di truyền mã hóa cho các protein, còn DNA sinh vật nhân thật gồm trình tự mã hóa exon và không mã hóa intron xen nhau. Ở người, bộ genome chứa 3.109bp trong đó chứa từ 30.000 – 40.000 gen víi tæng l­¬ng DNA chỉ chiếm 5% tổng sè trong genome. - Cấu trúc DNA trong genome gồm: + Trình tự lặp lại nhiều lần chiếm 10-15% bộ gen động vật có vú. Đây là những trình tự ngắn (10-200kb) không mã hóa nằm ở tâm động và đầu các nhiễm sắc thể (vị trí tel), chức năng chưa rõ, nhưng tham gia vào quá trình di chuyển sợi nhiễm sắc tử khi phân bào. + Trình tự lặp lại trung bình chiếm từ 25-40%, trong bộ gen người, kích thước từ 100-1000 kb, đa dạng hơn và không tập trung ở tâm động và tel. mà nằm rải rác trong genome, có thể không và gồm cả trình tự mã hóa chủ yếu tạo thành rRNA, tRNA và RNA 5S. + Trình tự duy nhất là các gen mã hóa các protein đặc trưng cho từng gen. c. RNA §iÓm kh¸c biÖt víi DNA Cấu trúc RNA có 4 điểm khác so với DNA là: - RNA th­êng lµ mét chuỗi nucleotide m¹ch đơn, kh«ng xo¾n kÐp nh­ DNA. Do vËy RNA dÔ linh ®éng h¬n vµ cã thÓ h×nh thµnh ®­îc nhiÒu h×nh d¹ng ph©n tö cã kh«ng gian 3 chiÒu. Nã cã thÓ gËp l¹i nhê ghÐp cÆp gi÷a c¸c baz¬ víi nhau t¹o lªn nh÷ng h×nh thÓ nhÊt ®Þnh. - RNA chøa đường ribose trong c¸c nucleotide, ®­êng nµy kh¸c ®­êng deoxyribose ë nhãm OH thay b»ng H t¹i vÞ trÝ carbon sè 2. - Nucleotide cña RNA gåm A, G vµ C, cßn thymine ®­îc thay bằng uracine. Uracil cã kh¶ n¨ng ghÐp cÆp víi G vµ A, vµ U víi G chØ ghÐp cÆp ®­îc khi nã cuén l¹i chø kh«ng ghÐp cÆp khi phiªn m·. 2 liªn kÕt hydro gi÷a U vµ G nµy yÕu h¬n gi÷a U vµ A. Kh¶ n¨ng ghÐp cÆp gi÷a U vµ G ®· gióp RNA t¹o ®­îc nh÷ng cÊu tróc phøc t¹p, ®ãng vai trß quan träng trong mét sè qu¸ tr×nh sinh häc. - RNA gièng víi protein chø kh«ng gièng DNA lµ cã thÓ xóc t¸c cho nh÷ng ph¶n øng sinh häc, v× thÕ cã thÓ gäi lµ ribozyme. Có 3 loại RNA là mRNA, tRNA và rRNA. mRNA - Lµ bản sao của DNA, đối mã với sợi đơn hướng 3’- 5’ của DNA gen. §ãng vai trò trung gian chuyển thông tin mã hóa từ phân tử DNA đến bộ máy giải mã thành protein. - Các mRNA có cấu trúc đa dạng thường ngắn hơn đoạn gen DNA mà nó được mã hóa, mỗi mRNA gồm thêm 1 hoặc vài protein. Tuỳ mỗi lượng, mRNA thường chiếm khoảng 2 - 5% tổng RNA trong tế bào. - Sơ đồ mối quan hệ giữa DNA và RNA như sau: Sao chép (DNA) à Phiên mã (RNA) à Dịch mã (Protein). - mRNA sinh vật nhân thật thường có đầu 3’ là polyA, đuôi này đính vào mạch ngay sau khi tæng hợp xong mRNA, còn đầu 5’ đính 7 methyl-Gppp, mũ này đính vào mạch mRNA trong quá trình tổng hợp, có vai trò điều khiển quá trình dÞch mã chính xác từ codon khởi đầu AUG qua ribosome. - mRNA của sinh vật nhân thật thường ®­îc sinh ra từ 1 gen phiên mã trong nhân, sau khi thành thục sẽ chuyÓn ra tế bào chất. mRNA của sinh vật tiền nhân th­êng là mét chuỗi phiên mã của nhiều gen ví dụ như c¸c gen cÊu tróc cña Lac operon. RNA chức năng - RNA vËn chuyÓn (tRNA) + Vận chuyển chÝnh x¸c axit amin ®Õn mRNA trong qu¸ tr×nh dÞch m· t¹o protein. + Cấu trúc dưới dạng 3 chạc, ổn định nhờ 1 số đoạn có liên kết bổ sung. + Có 2 vị trí không có liên kết bổ sung, một là anticodon (bộ 3 nu bổ sung với bộ 3 nucleotit codon của mRNA), cßn đầu kia có trình tự CCA nối cộng hóa trị với một axit amin tương ứng. - Các RNA của ribosome(rRNA) + Lµ thµnh phÇn chÝnh cña ribosome, gióp mRNA vµ tRNA kÕt g¾n c¸c amino axit t¹o thµnh chuçi protein. + Chiếm 80% tổng RNA của tế bào nằm chủ yếu ở tế bào chất + Các rRNA kết hợp với các protein chuyên biệt tạo thành các ribosome. + Tùy theo hệ số lắng S, mà rRNA của sinh vật nhân thật chia thành nhiều loại: 28S, 18S, 5,8S và 5S. + rRNA của mọi tế bào đều gồm 1 tiều phần lớn và 1 tiểu phần nhỏ khác nhau bởi mang nhiều hay ít protein và kích thước hai rRNA cấu thành cũng khác nhau. + Nhiều rRNA còn có chức năng xúc tác như 1 protein enzyme. + rRNA được trưởng thành từ một phân tử tiền thân, thường cần xúc tác của enzym, trường hợp không cần xúc tác thì có trình tự intron trong nội phân tử RNA sẽ tự xúc tác cho quá trình đó. + Gần đây nhóm RNA xúc tác được phát hiện trong quá trình trưởng thành của tRNA và chu kỳ sống của một số viroid thực vật. - Viroid là một nhân tố gây bệnh thực vật, có cấu tạo gồm những phân tử RNA sợi đơn, dài từ 270 đến 380 nu nhỏ hơn hàng ngàn lần so với loại virus nhỏ bé nhất, nó không có vỏ protein, không trải qua giai đoạn DNA trong chu kỳ sống, tái bản trực tiếp tạo RNA và không kết gắn vào genome của ký chủ, gây bệnh nhờ có chứa đoạn bổ sung với 7S RNA của ký chủ, tác dụng như một antigen RNA ngăn cản việc hình thành và tạo ra chức năng của cấu tử nhận biết tín hiệu, làm rụt đỉnh sinh trưởng, ví dụ như viroid cà chua. - Trong nhân, RNA tập trung thành một số hạt đậm đặc đính vào các nhiễm sắc thể. + Ribosome là những hạt Ribonucleoprotein có đường kính từ 10 - 20mm, là nơi dịch mã. Ribosome gồm 2 cấu tử (subunit) kích thước không bằng nhau, được ràng buộc với nhau bằng ion Mg2+, mỗi cấu tử được tạo bởi những phần tương ứng nhau của RNA và protein. Mỗi cấu tử ribosome được lắp ghép bởi một phân tử RNA liên kết với từ 20 –30 protein có khối lượng phân tử nhỏ để hình thành 1 khối cuộn chắc + Ở sinh vật nhân chuẩn, các RNA ribosome trong tế bào chất được tạo ra từ các cistron (các đoạn DNA tạo ra RNA) nằm ở vùng nhiễm sắc thể gắn giầu RNA. Ít nhất có 4 loại ribosome khác nhau bởi hệ số lắng. Ở Ribosome động vật có chứa 2 tiểu cấu tử là 5,8S liên kết hydro với 28S, cả 2 cùng được sinh ra từ tiểu cấu tử 28S ban đầu. + Gen mã hóa sinh ra RNA ribosome nằm trong những đơn vị lặp lại kế tiếp nhau của vùng nhiễm sắc thể gắn giầu RNA. Mỗi đơn vị cách nhau bởi một khoảng cách, phần này không phiên mã và chứa 3 cistron mã hóa tạo thành 3 ribosome là: 18S, 5,8S và 28S, theo thứ tự đoạn này từ đầu 5’ là 18S đến 5,8S rồi đến 28S ở đầu 3’. Những gen tạo RNA được ký hiệu là rDNA. + Nucleolus organizer (tổ chức nucleolus) là một thể hình cầu, giàu RNA, ở cây ngô thể này nằm cạnh và đính vào nhiễm sắc thể số 6, thể này xuất hiện ở tiền kỳ, và chứa những gen tổng hợp RNA ribosome. + Nucleolus được hợp thành bởi sản phẩm ban đầu của những gen tạo ribosome, một số protein và nhiều enzyme như RNA polymerase, RNA methylase và RNA endonuclease. - C¸c RNA nhá ë trong nh©n(small nuclear RNAs, snRNA), lµ thµnh phÇn cña hÖ thèng tham gia vµo qu¸ tr×nh phiªn m· ë sinh vËt nh©n chuÈn. + Mét sè snRNA kÕt hîp víi cÊu tö protein ®Ó h×nh thµnh nªn ribonucleoprotein nh­ spliceosome cã nhiÖm vô c¾t bá c¸c intron ra khái mRNA. NhiÒu gen trong genome phiªn m· t¹o ra RNA chøc n¨ng tham gia vµo qu¸ tr×nh ®iÒu hoµ møc ®é ho¹t ®éng cña gen + C¸c tiÓu RNA (MicroRNAs, miRNA), ®­îc tæng hîp bëi nhiÒu gen trong genome, cã vai trß lín trong viÖc ®iÒu hoµ hµm l­îng protein tõ nhiÒu gen trong sinh vËt nh©n chuÈn. + RNA nhá can thiÖp (small interfering RNAs), gióp thùc, ®éng vËt b¶o vÖ tÝnh toµn vÑn cña genome, b»ng c¸ch øc chÕ sù sinh s¶n vµ x©m nhËp cña virut, ng¨n ngõa sù di chuyÓn của nh÷ng yÕu tè di ®éng ®Õn vÞ trÝ locus kh¸c trªn nhiÔm s¾c thÓ. 3. Protein a. Cấu trúc, thµnh phÇn H2N-CH-COOH R - Đơn vị cơ bản tạo nên cấu trúc protein là axit amin, giới sinh vật bao gồm cả thẩy có 20 axit amin, với công thức gåm c¸c axit amin liªn kÕt v¬Ý nhau b»ng liªn kÕt peptide. Liªn kÕt peptide lµ sù kÕt hîp gi÷a nhãm amine cña mét amino acid víi nhãm carboxyl cña amino acid kÕ tiÕp. Ph¶n øng kÕt hîp này tạo thành một liên kết peptide và gi¶i phãng ra mét ph©n tö n­íc. Peptide là một phức hợp được tạo thành từ 2 ®Õn 30 axit amin, cßn nếu dài hơn thì gọi là polypeptide - CÊu t¹o hãa häc cña 20 axit amin, c¸c gèc R vµ ch÷ viÕt t¾t. - Có 4 nhóm axit amin: + Nhóm kiềm, ở pH tế bào, gốc amin ở nhánh bên bị ion hóa thành NH3+ mang điện tích dương. + Nhóm axit, ở pH tế bào, gốc COOH nhánh bên bị ion hoá sẽ mang điện tích âm COO -. + Nhóm trung tính kỵ nước ở nhánh bên sẽ không mang điện tích. + Nhóm trung tính phân cực thì nhánh bên thường mang nhóm OH. + Tất cả các chuỗi polypeptide đều có 2 axit amin ở 2 đầu tận cùng một đính nhóm amin, còn đầu kia đính gốc COOH tự do vµ được tổng hợp từ trái sang phải, bắt đầu từ a.amin chứa đầu amin và kết thúc là a.amin chứa đầu cacboxin. + C¸c protein kh¸c nhau cã tr×nh tù vµ thµnh phÇn c¸c axit amin kh¸c nhau, trình tự và thành phần các acid amin quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt vµ chÊt l­îng cña protein. - Protein là chỉ 1 đơn vị chức năng gồm không chỉ là trình tự các axit amin trong chuỗi mà còn bao gồm cả cấu trúc không gian phức tạp, một protein có thể được tạo thành từ nhiều polypeptide. Có 4 kiểu cấu trúc protein (4 bậc): + Cấu trúc bậc 1 là trình tự sắp xếp của các axit amin trong chuỗi protein, cả thẩy có 20 a.amin cấu tạo nên protein. Các a. amin đều có 3 nhóm gốc giống nhau là amin (-NH2), cacboxin (-COOH) và hydro (-H) còn gốc R thì khác nhau và quy định tính chất khác biệt giữa các a.amin. Liên kết peptit (-CO-NH-) là liên kết đồng hoá trị hình thành giữa nhóm amin của a.amin này với nhóm cacboxin của a.amin bên cạnh. Phản ứng trùng hợp thường được gọi là phản ứng trùng hợp mất nước. + Cấu trúc bậc 1 quy định tính đặc thù của phân tử protein, đồng thời còn quy định cấu trúc không gian của phân tử protein. Nếu chuỗi protein bị mất, thừa hoặc thay đổi trình tự dù chỉ một a. amin cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi tính đặc thù và tính chất của protein. + Trong chuỗi polypeptide có chứa các a.amin đặc thù, quy định vùng hoạt động chứ