Năm 1968, Frederich Miescher (Thụy Điển) phát hiện ra trong nhân tế bào bạch cầu một
chất không phải là protein và gọi là nuclein. Về sau thấy chất này có tính acid nên gọi là acid
nucleic. Acid nucleic có 2 loại là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA).
Năm 1914, R. Feulgen (nhà hóa học người Đức) tìm ra phương pháp nhuộm màu đặc hiệu
đối với DNA. Sau đó các nghiên cứu cho thấy DNA của nhân giới hạn trong NST. Nhiều sự kiện
cho gián tiếp cho thấy DNA là chất di truyền. Mãi đến năm 1944 vai trò mang thông tin di truyền
của DNA mới được chứng minh và đến năm 1952 mới được công nhận.
103 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 1597 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng điện tử Môn: Di truyền học, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài giảng điện tử
Môn: Di truyền học (45 tiết)
Trương Thị Bích Phượng
Khoa Sinh học, Trường đại học Khoa học, Đại học Huế
Chương 1.
Bản chất của vật chất di truyền
Mục tiêu của chương
Giới thiệu bản chất của vật chất di truyền là DNA, thành phần, cấu trúc của phân tử DNA,
dạng DNA khác nhau trong tế bào.
Số tiết: 6
Nội dung
I. DNA là vật chất di truyền
Năm 1968, Frederich Miescher (Thụy Điển) phát hiện ra trong nhân tế bào bạch cầu một
chất không phải là protein và gọi là nuclein. Về sau thấy chất này có tính acid nên gọi là acid
nucleic. Acid nucleic có 2 loại là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA).
Năm 1914, R. Feulgen (nhà hóa học người Đức) tìm ra phương pháp nhuộm màu đặc hiệu
đối với DNA. Sau đó các nghiên cứu cho thấy DNA của nhân giới hạn trong NST. Nhiều sự kiện
cho gián tiếp cho thấy DNA là chất di truyền. Mãi đến năm 1944 vai trò mang thông tin di truyền
của DNA mới được chứng minh và đến năm 1952 mới được công nhận.
1. Các chứng minh gián tiếp
Nhiều số liệu cho thấy có mối quan hệ giữa DNA và chất di truyền
- DNA có trong tế bào của tất cả các vi sinh vật, thực vật, động vật chỉ giới hạn ở trong
nhân và là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể. Đó là một cấu trúc mang nhiều gen xếp theo
đường thẳng.
- Tất cả các tế bào dinh dưỡng của bất kỳ một loại sinh vật nào đều chứa một lượng DNA
rất ổn định, không phụ thuộc vào sự phân hóa chức năng hoặc trạng thái trao đổi chất. Ngược lại,
số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh lý của tế bào.
- Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể của tế bào. Ở tế bào sinh dục đơn bội (n) số
lượng DNA là 1, thì tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có số lượng DNA gấp đôi.
- Tia tử ngoại (UV) có hiệu quả gây đột biến cao nhất ở bước sóng 260nm. Đây chính là
bước sóng DNA hấp thu tia tử ngoại nhiều nhất.
Tuy nhiên trong các số liệu trên, thành phần cấu tạo của NST ngoài DNA còn có các
protein. Do đó cần có các chứng minh trực tiếp mới khẳng định vai trò vật chất di truyền của
DNA.
2. Thí nghiệm biến nạp DNA (Transformation)
Hiện tượng biến nạp do Griffith phát hiện vào năm 1928 ở vi khuẩn Diplococcus
pneumoniae (gây sưng phổi ở động vật có vú). Vi khuẩn này có hai dạng:
- Dạng S (gây bệnh): có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid, ngăn cản bạch cầu phá vỡ tế
bào. Dạng này tạo khuẩn lạc láng trên môi trường agar.
- Dạng R (không gây bệnh) không có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid, tạo khuẩn lạc
nhăn.
Thí nghiệm được tiến hành như sau:
a. Tiêm vi khuẩn dạng S sống gây bệnh cho chuột, sau một thời gian nhiễm bệnh, chuột
chết
b. Tiêm vi khuẩn dạng R sống không gây bệnh cho chuột, chuột sống
c. Tiêm vi khuẩn dạng S bị đun chết cho chuột, chuột chết
d. Tiêm hỗn hợp vi khuẩn dạng S bị đun chết trộn với vi khuẩn R sống cho chuột, chuột
chết. Trong xác chuột chết có vi khuẩn S và R.
Hình 1.1 Thí nghiệm biến nạp ở chuột
Hiện tượng trên cho thấy vi khuẩn S không thể tự sống lại được sau khi bị đun chết, nhưng
các tế bào chết này đã truyền tính gây bệnh cho tế bào R. Hiện tượng này gọi là biến nạp.
Đến 1944, ba nhà khoa học T. Avery, Mc Leod, Mc Carty đã tiến hành thí nghiệm xác
định rõ tác nhân gây biến nạp. Nếu tế bào S bị xử lý bởi protease hoặc RNAase. thì hoạt tính biến
nạp vẫn còn, cứng tỏ RNA và protein không phải là tác nhân gây bệnh. Nhưng nếu tế bào chết S
bị xử lý bằng DNAase thì hoạt tính biến nạp không còn nữa, chứng tỏ DNA là nhân tố biến nạp.
Kết quả thí nghiệm được tóm tắc như sau:
DNA của S + tế bào R sống chuột chết (có S, R )
Kết luận: hiện tượng biến nạp là một chứng minh sinh hóa xác nhận rằng DNA mang tín
hiệu di truyền. Nhưng vai trò của DNA vẫn chưa được công nhận vì cho rằng trong các thí nghiệm
vẫn còn một ít protein.
Hình 1.2 Vật chất di truyền của phage là DNA
3. Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩn
Năm 1952, A. Hershey và M. Chase đã tiến hành thí nghiệm với bacteriophage T2 xâm
nhập vi khuẩn E.coli.
Phage T2 cấu tạo gồm vỏ protein bên ngoài và ruột DNA bên trong. Thí nghiệm này nhằm
xác định xem phage nhiễm vi khuẩn đã bơm chất nào vào tế bào vi khuẩn: chỉ DNA, chỉ protein
hay cả hai.
Vì DNA chứa nhiều phosphor, không có lưu huỳnh; còn protein chứa lưu huỳnh nhưng
không chứa phosphor nên có thể phân biệt giữa DNA và protein nhờ đồng vị phóng xạ. Phage
được nuôi trên vi khuẩn mọc trên môi trường chứa các đồng vị phóng xạ P32 và S35. S35 xâm nhập
vào protein và P32 xâm nhập vào DNA của phage
Thí nghiệm: phage T2 nhiễm phóng xạ được tách ra và đem nhiễm vào các vi khuẩn không
nhiễm phóng xạ, chúng sẽ gắn lên mặt ngoài của tế bào vi khuẩn. Cho phage nhiễm trong một
khoảng thời gian đủ để bám vào vách tế bào vi khuẩn và bơm chất nào đó vào tế bào vi khuẩn.
Dung dịch được lắc mạnh và ly tâm để tách rời tế bào vi khuẩn khỏi phần phage bám bên ngoài
vách tế bào. Phân tích phần trong tế bào vi khuẩn thấy chứa nhiều P32 (70%) và rất ít S35, phần
bên ngoài tế bào vi khuẩn chứa nhiều S35 và rất ít P32. Thế hệ mới của phage chứa khoảng 30%
P32 ban đầu
Thí nghiệm này đã được chứng minh trực tiếp rằng DNA của phage T2 đã xâm nhập vào tế
bào vi khuẩn và sinh sản để tạo ra thế hệ phage mới mang tính di truyền có khả năng đến nhiễm
vào các vi khuẩn khác.
Hình 1.3 Sự xâm nhập DNA của virus vào vi khuẩn
II. Thành phần và cấu tạo hóa học của acid nucleic
DNA và RNA là những hợp chất cao phân tử. Các đơn phân là các nucleotide.
Mỗi nucleotide gồm ba thành phần
- H3PO4
- Đường desoxyribose (DNA ), ribose ( RNA)
- Nitrogenous base
DNA RNA
+ Purin Adenin (A) Adenin (A)
Guanin (G) Guanin (G)
+ Pyrimidin Cytosin (C) Cytosin (C)
Timin (T) Uracin (U)
(a)
(b) (c)
Hình 1.4 Thành phần đường và base của nucleotide
(a) Base purin và pyrimidin
(b) Đường ribose và deoxyribose
(c) Sự khác nhau giữa Thymine và Uracil
Trong nucleotide, base purin sẽ gắn với C1 của đường ỏ N9. Nếu là pyrimidin thì sẽ gắn
với C1 của đường ở N3. C5 của đường gắn với nhóm phosphate.
Trong mạch, 2 nucleotide nối với nhau nhờ mối liên kết giữa nhóm 3 -OH của đường với
nhóm -OH của H3PO4, cùng nhau mất đi một phân tử nước.
Nếu phân tử chỉ gồm đường và nitrogenous base gọi là nucleoside.
1. DNA
1.1. Cấu tạo hóa học của DNA
Hình 1.5 Sự bắt cặp bổ sung của các base của hai mạch đơn
Trên cơ sở các nghiên cứu của mình, Chargaff (1951) đã đưa ra kết luận:
+ Số lượng A = T, G = C
+ Tỉ số đặc trưng cho mỗi loài sinh vật.
Các base căn bản của acid nucleic bắt cặp bổ sung
Cũng trong thời gian này, Wilkins và Franklin (người Anh) nghiên cứu, phân tích tán xạ
bằng tia rơnghen, kết luận:
+ Các purin và pyrimidin có cấu trúc phẳng, mặt phẳng của chúng được xếp vuông góc với
trục dài của mạch polynucleotide cái này xếp chồng lên cái kia, khoảng cách trung tâm giữa hai
mặt phẳng kề nhau là 3,4Ao
+ Mạch polynucleotide xoắn thành lò xo quanh trục giữa, mỗi bước xoắn là 34Ao (ứng với
10 nu)
+ Việc so sánh nồng độ DNA đo được với các số liệu tính toán trên cơ sở sắp không gian
của các nguyên tử cho thấy DNA có nhiều hơn một mạch polynucleotide.
Năm 1951, J. Watson và F. Crick: tổng hợp các số liệu phân tích hóa học và tán xạ của tia
X, để xây dựng nên mô hình cấu trúc phân tử DNA. Theo mô hình này, phân tử DNA có những
đặc trưng chủ yếu trong cấu trúc không gian như sau:
Hình 1.6. Mối liên kết hydro giữa A-T và G-C
1. Phân tử DNA gồm hai chuỗi polynucleotide xoắn song song ngược chiều quanh một
trục chung.
2. Các gốc base quay vào phía trong của vòng xoắn, còn các gốc H3PO4, pentose quay ra
ngoài tạo phần mặt của hình trụ. Các mặt phẳng của phân tử đường nằm về phía phải của các
base. Còn các base thì xếp trên những mặt phẳng song song với nhau và thẳng góc với trục phân
tử. Khoảng cách giữa các cặp base là 3,4 Ao. Chúng lệch nhau một góc 360 nên cứ 10 gốc (10
nucleotide) tạo nên một vòng quay.
Hình 1.7 Chuỗi xoắn kép DNA
3. Chiều cao của mỗi vòng xoắn là 34 Ao, gồm 10 bậc thang do 10 cặp base tạo nên.
Đường kính của vòng xoắn là 20 Ao.
4. Hai chuỗi polynucleotide gắn với nhau qua liên kết hydro được hình thành giữa các cặp
base đứng đối diện nhau theo nguyên tắc bổ sung cặp đôi nghiêm ngặt: A luôn luôn liên kết với T
bằng 2 mối liên kết hydro, G liên kết với X bằng 3 mối liên kết hydro. Do đó trong phân tử DNA
tổng số base loại pirimidin luôn bằng tổng số các base loại purin (quy luật Chargaff).
+ Khoảng cách giữa hai mạch polynucleotide luôn xác định, không thay đổi. Khoảng cách
này bằng kích thước của một base loại purin cộng với kích thước của một base loại pirimidin.
+ A luôn luôn đi với T là vì giữa 2 base này chỉ có khả năng hình thành nên hai liên kết
hydrro ở các vị trí N6 - O6 và N1 - N1.
G luôn luôn đi với X vì giữa 2 base này có thể tạo ra 3 liên kết hydro ở các vị trí N6 - O6, N1 -N1
và N2 - O2.
Vì vậy mà A chỉ liên kết với T và G chỉ liên kết với C.
5. Tính chất bổ sung giữa các cặp base dẫn đến tính chất bổ sung giữa hai chuỗi
polynucleotide của DNA. Do đó biết thành phần, trật tự sắp xếp của các nucleotide trên chuỗi này
sẽ suy ra thành phần, trật tự sắp xếp của các nucleotide trên chuỗi kia. Đặc điểm quan trọng nhất
của mô hình là đối song song (antiparallel). Để các bazơ tương ứng đối diện nhau, hai mạch cần
phải bố trí: đầu của sợi này đối diện với đuôi của sợi kia. Mô hình Watson-Crick ra đời từ năm
1953 và trong vòng 25 năm tiếp theo nó được công nhận và sử dụng rộng rãi.
Mãi đến những năm 70, nhờ dùng các phân tích chính xác nhiều dạng DNA đã được phát
hiện, dạng thường gặp là dạng B theo mô hình của Watson-Crick, đây là cấu trúc phổ biến cho
hầu hết sinh vật. Mỗi dạng DNA là một dòng họ các phân tử có kích thước dao động quanh các trị
số trung bình
Hai chỉ số được dùng để đánh giá DNA
- Chỉ số h: là chiều cao giữa hai nu kề nhau.
- Chỉ số n: số nucleotide của một vòng xoắn
Ngoài DNA dạng B, còn nhiều dạng xoắn phải khác (A, C, D ...) chúng phân biệt với
DNA dạng B về khoảng cách giữa các base cũng như độ nghiêng của chúng so với trục và sự
phân bố trên chuỗi kép.
Gần đây, người ta còn phát hiện ra một dạng DNA có bộ khung zigzag và đóng xoắn theo
chiều trái, gọi là DNA xoắn trái hay DNA Z, trên mỗi vòng xoắn có tới 12 cặp base. Giải thích sự
tồn tại của DNA Z có nhiều quan niệm khác nhau: Theo Watson, chỉ trong những điều kiện đặc
biệt, như nồng độ muối cao thì các vùng chứa trình tự ...GCGCGC... chuyển sang cấu hình Z,
ngược lại ở nồng độ muối thấp chúng quay trở lại dạng B. Điều đó chứng tỏ DNA Z có thể đóng
vai trò giảm sức căng cục bộ trong phân tử DNA siêu xoắn hoặc có thể tương tác đặc thù với các
protein điều hòa. Tuy nhiên A. Rich cho rằng DNA Z xảy ra trong tự nhiên mà bằng chứng là có
mặt trong ruồi giấm bình thường. Có thể là vùng DNA Z nằm xen kẻ với vùng DNA B và chúng
có thể xoay hình dáng thành dạng B khi xảy ra các biến đổi hóa học nào đó làm cho DNA Z trở
nên không ổn định. Rich còn gợi ý rằng những gen nằm ở các vùng bị xoay như thế thì có thể tháo
xoắn sau đó và bắt đầu phiên mã. Nhờ vậy mà protein có thể được tổng hợp. Mặc dù đây mới chỉ
là giả thiết song khám phá này đã cung cấp một công cụ tiềm năng cho nghiên cứu về hoạt động
của các gen và DNA.Việc phát hiện các dạng DNA cho thấy DNA trong tế bào không đơn điệu.
tùy trạng thái sinh lý mà DNA ở dạng này hoặc dạng khác.
Hình 1.8 DNA dạng xoắn kép Z
a. Mô hình dạng B của Watson-Crick, là dạng xoắn phải với trục đều
b. Mô hình dạng Z, là dạng xoắn trái với trục không đều
1.2. DNA cuộn lại trong tế bào
Hầu hết trong cơ thể sinh vật, DNA có chiều dài dài hơn rất nhiều lần so với chiều dài của
tế bào.
Ví dụ: phage T2 có chiều dài tế bào khoảng 0,16 m, trong khi chiêu dài ADN của chúng khoảng
50 m.
Hình 1.9 Các dạng thẳng, vòng tròn và xiêu xoắn của DNA
Do đó DNA ở trong tế bào phải cuộn xoắn. Sự cuộn xoắn này rất tinh vi vì trong quá trình
tồn tại, các gen phải hoạt động, như vậy nó phải là một chất có hoạt tính thường xuyên
Người ta thấy DNA có thể ở 3 dạng cấu trúc:
- Dạng siêu xoắn: mạch kép vặn xoắn lại thành hình số 8. Đây là dang tự nhiên ở vi khuẩn.
- Dạng vòng tròn: sợi DNA căng tròn có được do DNA siêu xoắn bị cắt đứt 1 trong hai
mạch kép.
- Dạng thẳng: khi DNA bị cắt đứt cả hai mạch.
Mô hình về bộ gen của E .coli
Ở E. coli, chiều dài DNA được rút ngắn đáng kể, sự cuộn lại được thực hiện nhờ vào các
RNA nối. Khi các RNA nối bị cắt thì các DNA bung dài ra, thuận lợi cho sự sao chép DNA. Nếu
mạch DNA bị cắt, DNA được tháo xoắn, căng ra thuận lợi cho sự tổng hợp protein.
Hình 1.10 Mô hình cấu trúc nhiễm sắc thể (bộ gen) của E. coli
(Theo Pettijohn và Hecht, 1974)
Hình 1.11 Sự tháo xoắn DNA trong tế bào vi khuẩn
2. RNA
Ở các sinh vật như: thực khuẩn thể, virus của động vật, virus của thực vật... thì vật liệu di
truyền là RNA. Ở các sinh vật bậc cao có RNA là bản sao mã của DNA.
RNA có cấu tạo từ các đơn phân là các ribonucleotide. Giống với nucleotide, mỗi
ribonucleotide gồm ba thành phần: đường ribose, H3PO4, bazơnitric (T được thay bằng U). Trong
tế bào có ba loại RNA:
2.1. RNA riboxom (ribosomal RNA-rRNA)
rRNA cùng với protein cấu tạo nên ribosome. rRNA chiếm tỷ lệ cao trong tế bào có thể
đến 75% của tổng RNA. Ở các ribosome khác nhau có các rRNA khác nhau, chúng được đặc
trưng bởi hằng số lắng S:
- Eukaryote : ribosome có hệ số lắng khi ly tâm là 80S, gồm hai đơn vị:
+ Đơn vị lớn ( 60S) có rRNA 28S; 5,8S; 5S
+ Đơn vị nhỏ (40S) có rRNA 18S
- Prokaryote và lục lạp, ty thể có hệ số lắng khi ly tâm là 70S, gồm 2 đơn vị:
+ Đơn vị lớn (50S): có loại rRNA 23S; 5S
+ Đơn vị nhỏ (30S): có rRNA 16S
RNA ribosom có cấu trúc bậc I (mạch thẳng) và cấu trúc bậc hai. Trong ribosome, các
rRNA tồn tại ở dạng cấu trúc bậc hai. RNA ribosom có cấu tạo là một sợi xoắn có nhiều vùng liên
kết đôi theo nguyên tắc bổ sung A liên kết với U, G liên kết với X và có khi G liên kết với U.
Trong tế bào rRNA chiếm tỷ lệ cao có thể lên đến 75-80% tổng số RNA
Hình 1.12 rRNA cấu tạo nên ribosom
2.2. RNA vận chuyển (Transfer RNA - tRNA)
Mỗi tRNA gắn với một phân tử amino acid, mang đến ribosome để tham gia tổng hợp
protein. Mỗi tRNA đặc hiệu cho một loại amino acid. Có hơn 20 loại tRNA khác nhau tương ứng
với hơn 20 loại amino acid. Trong thực tế, người ta thấy số lượng tRNA lớn hơn rất nhiều so với
số lượng amino acid vì một amino acid có nhiều bộ ba mã hóa. Đồng thời cùng một bộ ba mã hóa,
vẫn có thể có nhiều tRNA do hiện tượng biến đổi của các nucleotide trong tRNA tạo nên các loại
tRNA mới và trong quá trình tổng hợp tRNA, sau khi hình thành chuỗi polynucleotide còn chịu sự
tác động của các yếu tố của môi trường nội và ngoại bào làm các nucleotide bị biến đổi, tạo ra các
tRNA mới.
Các tRNA cùng tham gia vận chuyển một acid amin là các izoaceptor. Số lượng izoaceptor
thay đổi tùy acid amin.
Cấu trúc bậc I của tRNA: tRNA vận chuyển có phân tử lượng nhỏ: 25.000-30.000, gồm
75-90 nucleotide, có hằng số lắng 4S. Trong thành phần cấu trúc của tRNA có khoảng 10% các
nucleotide hiếm với khoảng 30 loại khác nhau. Mọi cấu trúc của tRNA đều có 2 đầu 5' và 3' giống
nhau: đầu 5' luôn chứa G với gốc P tự do, còn đầu 3' luôn có 3 nucleotide là CCA 3'-OH. Nhóm
3'-OH của A có thể liên kết với acid amin để tạo phức hợp tRNA-aminoacyl.
Chuỗi polynucleotide cuộn lại có những đoạn tạo mạch xoắn kép, hình thành cấu trúc bậc
hai của tRNA.
Hình 1.13 Cấu trúc của tRNA
Enzyme aminoacyl tRNA synthetase gắn amino acid với tRNA tương ứng. Mỗi enzyme
đặc hiệu cho một loại amino acid riêng biệt và xúc tác phản ứng gắn với tRNA của nó nhờ năng
lượng ATP tạo ra aminoacyl tRNA. Phức hợp aminoacyl tRNA đến ribosome gắn với mRNA
bằng nhờ các bộ ba đối mã (anticodon) trên tRNA bắt cặp bổ sung với các bộ ba mã hóa (codon)
trên mRNA.
Các tRNA có một số đặc tính cấu trúc chung: chiều dài khoảng 73-93 nucleotide, cấu trúc
gồm một mach cuộn lại như hình lá chẻ ba nhờ bắt cặp bên trong phân tử. Đầu mút 3 có trình tự
kết thúc là CCA, amino acid luôn gắn vào đầu này. Đầu 5 chứa gốc phosphate của G.
Mỗi tRNA có có 4-5 vùng với chức năng khác nhau:
- Vòng DHU: có chứa nucleotide dihydrouridin, vùng này có chức năng nhận biết
aminoacyl tRNA synthetase
- Vòng anticodon: đọc mã trên mRNA theo nguyên t ắc kết cặp anticodon codon.
- Vòng phụ: có thể không có ở một số RNA.
- Vòng TφC: có chứa nucleotide pseudouridin, vùng này có chức năng nhận biết ribosom
để vào đúng vị trí tiếp nhận aminoacyl tRNA (vị trí A)
- Đ ấu 3 CCA: vị trí gắn với acid amin.
tRNA chiểm khoảng 15% tổng số RNA của tế bào
2.3. RNA thông tin (messenger RNA mRNA)
RNA thông tin làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin di truyền từ DNA đến protein. mRNA
chiểm khoảng 5% tổng số RNA tế bào.
Cấu trúc của mRNA:
DNA polymerase khởi sự phiên mã ở đoạn nằm ngay trước vùng mã hóa được gọi là đoạn
5 không mã hóa (5 -non coding). Do đó mRNA có đoạn đầu mang các tín hiệu cho ribosome
nhận biết để gắn vào dịch mã. Ở đuôi 3 sau dấu kết thúc có đoạn 3 không mã hóa là nới gắn
poly-A.
Các mRNA của prokaryote có nữa thời gian (half life) tồn tại ngắn trung bình 2 phút. Các
mRNA của Eukaryote có nữa thời gian tồn tại khoảng 30 phút - 24 giờ.
Hình 1.14 mRNA ở Prokaryote
Hình 1.15 mRNA ở eukaryote
2.4. Ribozym và self- splicing
Vào 1981, phát minh về vai trò xúc tác của một số phân tử RNA đã làm đảo lộn quan điểm
về chất này.
Các phân tử rRNA của các loài nguyên sinh động vật, lúc đầu được tổng hợp với một số
lượng lớn tiền chất, từ số các rRNA này sẽ có một được tạo ra bằng cách tự cắt nối (self -
splicing). Quá trình cắt nối này có thể xảy ra ở in vitro trong sự vắng mặt của protein. Điều đó cho
thấy rằng các trình tự intron tự nó có hoạt tính xúc tác tương tự enzyme. Phản ứng self-splicing
trong đó trình tự intron tự xúc tác quá trình tự cắt rời khỏi phân tử rRNA ở loài Tetrahymena qua
2 bước:
+ phản ứng được bắt đầu khi nucleotide G gắn vào trình tự intron, đồng thời cắt mạch
RNA.
+ Đầu 3 của RNA mới vừa được tạo ra gắn vào đầu bên kia của intron hoàn thành phản
ứng nối liền
Hình 1.16 Hoạt động cắt intron và nối exon trên mRNA
Trình tự intron dài 400 nucleotide đã được tổng hợp trong ống nghiệm và nó cuộn lại tạo
phức hợp bề mặt có hoạt tính tương tự enzyme trong các phản ứng với các RNA khác. Mặc dù
splicing phần lớn không được thực hiện tự động như ở Tetrahymena nhưng hiện tượng này cũng
được phát hiện ở những sinh vật khác, cả ở nấm và vi khuẩn.
Các RNA có khả năng tự xúc tác được gọi là ribozyme. Phát hiện này có ý nghĩa quan
trọng trong việc tìm hiểu cơ chế và nguồn gốc sự sống.
Hình 1.17 Phản ứng self-splicing của RNA
III Các tính chất của DNA
1. Biến tính (denaturation) và hồi tính (renaturation)
Hai mạch đơn của phân tử AND gắn với nhau nhờ các liên kết hydro.Khi đun nóng DNA
từ từ, vượt quá nhiệt độ sinh lý (khoảng 80-95oC), các liên kết hydro giữa 2 mạch bị đứt và chúng
tách rời nhau. Trước tiên các mối liên kết A-T, khi nhiệt độ > 90oC các liên kết G -C bị đứt. Đó là
hiện tượng biến tính của DNA.
Nhiệt độ mà ở đó 2 mạch DNA tách rời nhau được gọi là điểm chảy melting poin) của
DNA: Tm. Nhiệt độ này đặc trưng cho mỗi loại DNA, phụ thuộc vào số lượng các liên kết hydro.
DNA có tỷ lệ G-C cao sẽ có điểm chảy cao. DNA có 60% G-C thì điểm chảy là 95oC.
Hình 1.18 Sự biến tính và hồi tính của DNA
Ngoài nhiệt độ, người ta còn dùng chất formanide (NH2 -CH = 0) làm biến chất DNA ở
40oC
Các DNA bị biến chất được hạ nhiệt độ từ từ, ở 60o -700C các nucleotide sẽ gắn lại với
nhau để tạo nên DNA mạch kép. Hiện tượng này gọi là hồi tính.
Có thể biết được DNA bị biến tính hoặc chưa nhờ vào sự gia tăng hấp thụ tia cực tím khi
bị biến tính và sự giảm hấp thu tia cực tím khi hồi tính. Giá trị mật độ quang tăng lên khi phân tử
mạch đôi chuyển thành mạch đơn, điều này x ảy ra do hiệu ứng siêu s ắc (hyperchromic
ef