Cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử

NỘI DUNG ÔN THI MÔN DI TRUYỀN HỌC LỚP DSI 1081 Chương II: CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ *** I. ACID NUCLEIC LÀ VẬT CHẤT DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ 1. Tiêu chuẩn của Vật chất di truyền ( VCDT ) VCDT phải có đủ 3 tính chất: 1/ Mang thông tin DT đặc trưng cho loài Vật chất di truyền có khả năng mã hóa mọi thông tin di truyền của thế hệ trước chuyển giao cho thế hệ sau: gen cấu trúc quy định cấu trúc chuỗi polypeptide và một hệ thống các gen chuyên trách ngoài gen cấu trúc đảm nhiệm việc điều hòa biểu hiện gen. 2/ Có khả năng tái bản: VCDT phải có khả năng hình thành các bản sao, chứa đầy đủ thông tin DT Prokaryote: phân bào trực phân =>mỗi tế bào con nhận được một bản sao vật chất nhân giống hệt tế bào mẹ Eukaryote: phân bào gián phân + Qua nguyên phân , mỗi tế bào con nhận được một bản sao chứa toàn bộ thông tin di truyền trong nhân + Qua giảm phân , mỗi tế bào đơn bội chỉ nhận được của một nửa VCDT trong nhân Akaryote: nhân lên hàng loạt trong TB ký chủ, gđ tổng hợp bao hàm sự tái bản VCDT cho thế hệ sau. 3/ Có khả năng biến đổi - Đột biến , hiện tượng tái tổ hợp , và các yếu tố di truyền vận động làm biến đổi VCDT của các sinh vật tạo nguyên liệu cho tiến hóa 2. Chứng minh acid nucleic là VC mang TTDT a/ Hiện thương Biến nạp (transformation) Frederick Griffith quan sát thấy một hiện tượng bí ẩn khi tiến hành các thí nghiệm trên VK Streptococcus pneumoniae Griffith dùng 2 chủng vi khuẩn (khác nhau về hình dạng khuẩn lạc và độc tính): Chủng S (mooth): độc, khuẩn lạc nhẵn, láng (vỏ nhày= polysaccharide) Chủng R (rough), không độc, khuẩn lạc sần, không vỏ nhày. Lần lượt tiêm các trường hợp sau vào chuột, ta thu được kết quả: Thí nghiệm trên chuột Kết quả 1. Tiêm R Chuột Sống 2. Tiêm S sống ‘’ Chết 3. Tiêm S chết ‘’ Sống 4. Tiêm S chết và R sống ‘’Chết * Nhận xét: Ở TH 4, những mảnh vỡ TB từ chủng S bị đun sôi đã biến đổi các VK R sống trở thành các VK S sống. Hiện tượng này gọi là Biến nạp. Thí nghiệm của Oswald Avery, C. M. MacLeod và M. McCarty xác định bản chất của hiện tượng biến nạp: Loại bỏ lipid và carbohydrate khỏi 3 ống nghiệm chứa tế bào S chết. Ống 1: Thêm enzyme proteinase à loại bỏ protein à thêm tế bào R sống à xuất hiện tế bào S è có biến nạp Ống 2: Thêm enzyme ribonuclease à loại bỏ ARN à thêm tế bào R sống à xuất hiện tế bào S è có biến nạp Ống 3: Thêm enzyme deoxyribonuclease à loại bỏ ADN à thêm tế bào R sống à không xuất hiện tế bào S à không có biến nạp Nhận xét: Bản thân các polysaccharide không gây biến nạp TB R. Vỏ nhày chỉ là 1 biểu hiện kiểu hình của độc tính. DNA chính là yêu tố xác định đặc tính vỏ polysaccharide, từ đó xác định đặc tính gây bệnh (hoặc tham khảo sách Di truyền học – Phạm Thành Hổ - Trang 138, đoạn 2) b/ Thí nghiệm của Hershey - Chase 32P đánh dấu DNA của 1 nhóm phage T2. 35S đánh dấu protein của 1 nhóm phage T2 khác. Dùng 2 nhóm phage này cho nhiễm riêng rẽ vào E. coli với số lượng virus lớn. Sau đó, dùng lực khuấy để tách vỏ virus, sử dụng pp ly tâm để tách riêng vỏ virus với TB VK rồi phân tích phóng xạ. * Kết quả: Nhóm phage đánh dấu = 32P: trong TB VK có chứa chất phóng xạà chứng tỏ: DNA của phage đã vào trong VK Nhóm phage đánh dấu = 35S: chất phóng xạ nằm trong phần vỏ virus bỏ lại bên ngoài. è Protein vỏ của phage không xâm nhập TB VK mà chỉ có DNA của phage được nạp vào. Phân tử DNA này giúp sinh sản ra thế hệ phage mới. Như vậy, DNA chính là vật liệu DT của phage. c/ RNA cũng là VCDT Cấu tạo chính của phần lớn virus ký sinh thực vật gồm: vỏ bằng protein và phần lõi RNA. VD: virus khảm thuốc lá TMV, HRV,… xâm nhập vào TB lá khiến diệp lục tố bị phân hủy, gây ra những đốm màu trên lá. * Thí nghiệm của Fraenkel – Conrat chứng minh RNA là VCDT của HRV : Dùng RNA của HRV kết hợp với protein của TMV tạo ra virus ghép, cấy vào trong cây thuốc lá lành thấy cây bị nhiễm bệnh với triệu chứng bệnh của HRV Phân lập từ cây bệnh này được các HRV hoàn chỉnh. (có thể trình bày TN ngược lại làm đối chứng) Th í nghi ệm ng ư ợc : (Dùng RNA của TMV kết hợp với protein của HRV tạo ra virus ghép, cấy vào trong cây thuốc lá lành thấy cây bị nhiễm bệnh với triệu chứng bệnh của HRV ) è RNA chính là CSVT của sự DT, còn protein chỉ đóng vai trò vỏ bọc hỗ trợ. II. THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CẤU TRÚC CỦA ACID NUCLEIC 1. Thành phần hóa học của acid nucleic a/ Nucleic – đơn phân của acid nucleic * Bazo Các bazo của DNA và RNA có cấu trúc dị vòng thơm. Các purin có cấu trúc 2 vòng, gồm adenine (A) và guanine (G). Các pyrimidine có cấu trúc 1 vòng, gồm cytosine (C), thymine (T) và uracil (U) Trong RNA, T thay = U. Thymine = 5-methyluracil * Nucleoside Trong các acid nucleic, nucleoside được tạo thành bởi: bazo (purin ở N9, pyrimidine ở N1) liên kết hóa trị với đường pentose ở vị trí C1. Ở RNA, đường pentose là ribose, ở DNA là 2’-deoxyribose. Liên kết giữa bazo và đường gọi là liên kết glycosyl (hay glycosid). * Nucleotide Một nucleotide: một nucleoside cùng với 1 hay nhiều nhóm photphate nối ở vị trí 3’, 5’ hoặc 2’ ( 2’ chỉ có ở đường ribose). * Liên kết phosphodiester Mỗi photphate liên kết hóa trị với một pentose ở vị trí 5’ và một pentose kế tiếp ở vị trí 3’ tạo thành liên kết 3’,5’-phosphodiester. Ở pH trung tính, mỗi phosphate đều chức điện tích âmè acid nucleic là nhưng polymer mang điện tích âm. * Trình tự DNA/RNA : Mỗi chuỗi nucleotide (trừ chuỗi nucleotide dạng vòng) đều có : + Một đầu 5’ tự do có thể gắn hoặc không gắn các nhóm phosphate + Một đầu 3’ tự do có một nhóm hydroxyl + Định hướng của mỗi chuỗi nucleotide là 5’ -> 3’ 2. Cấu trúc không gian của acid nucleic : 2.1 Chuỗi xoắn kép DNA 2.1.1 Cấu trúc chuỗi xoắn kép : Cấu trúc phổ biến nhất của DNA là cấu trúc chuỗi xoắn kép + Phân tử DNA là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch đơn xoắn đều quanh một trục , mỗi mạch đơn là một chuỗi nucleotide + Mỗi chuỗi có định hướng 5’ -> 3’ ; hướng của hai mạch ngược chiều nhau nên ta gọi là hai mạch đối song song + Mỗi chu kỳ xoắn của DNA gồm 10 bp ( cặp base ) dài khoảng 3,4 nm , đường kính vòng xoắn khoảng 2 nm + Sườn phosphate – đường của mỗi mạch đơn hướng ra ngoài , còn các base của chuỗi xoắn kép hướng vào trong + Hai mạch đơn kết hợp với nhau nhờ các lien kết hydro hình thành giữa các cặp base bổ sung nằm trên hai mạch ( A- T có hai liên kết( lk ) hydro , G- X có ba lk hydro ) (Tham khảo bảng 2.1: Một số dạng cấu trúc của DNA / Sách DT trang 21) Từ các dữ kiện về cấu trúc chuỗi xoắn kép của DNA cho ta hai khái niệm cơ bản : + Mỗi mạch đơn là một trình tự base khác nhau -> mỗi mạch đơn mang thông tin khác với mạch kia + Hai mạch đơn lk với nhau bởi một quan hệ bổ sung - > giải thích được cấu trúc chặt chẽ của phân tử DNA , phương cách tự tái bản để tạo ra hai phân tử con giống hệt nhau từ một phân tử mẹ ban đầu (tham khảo) 2.1.2 ý nghĩa của cấu trúc chuỗi xoắn kép : Phân tử DNA thường có cấu trúc chuỗi xoắn kép. Cấu trúc này là một cấu trúc ổn định: + Trong chuỗi xoắn kép, các đường pentose và các nhóm phosphate xoay ra ngoài, hình thành lk hydro với nước đảm bảo tính ổn định cho phân tử + Chuỗi xoắn kép cho phép các base purine và pyrimidine có cấu trúc phẳng xếp chồng khít lên nhau bên trong phân tử DNA , hạn chế sự tiếp xúc của chúng với nước + Mỗi phân tử DNA có một số lượng liên kết hydro rất lớn nên dù chuyển động của nhiệt có phá vỡ lk nằm ở hai bên đầu thì vẫn còn lk ở các vùng giữa . 2.2 Cấu trúc thứ cấp của RNA : + RNA trong tb thường tồn tại ở dạng phân tử mạch đơn -> tạo nên vùng xoắn kép cục bộ do sự hình thành lk hydro giữa hai đoạn trình tự bổ sung nào đó . + RNA trong tế bào có nhiều dạng cấu trúc thứ cấp ứng với những chức năng riêng. Có ba loại RNA chính là: RNA thông tin (mRNA) , RNA vận chuyển (tRNA), RNA của ribosome ( rRNA ) Phân tích rõ các loại RNA, kể cả của virus để xem loại nào có cấu trúc xoắn kép cục bộ (Chỉ có mARN không có nguyên tắc bổ sung. Còn tARN, rARN đều có cấu trúc xoắn kép cục bộ. Ngoài ra snARN (ARN nhân nhỏ) tham gia vào quá trình ghép nối trong quá trình trưởng thành của mARN cũng có cấu trúc xoắn kép cục bộ.) Chưa biết (sách Di truyền học – Dự án – Trang 92 / Sách cô – Trang 53) III. TÁI BẢN DNA 1. Các nguyên tắc và đặc điểm chung của tái bản DNA a/ Sự tái bản DNA theo cơ chế bán bảo tồn Trong chuỗi xoắn kép DNA, 2 mạch đơn liên kết với nhau bằng 1 quan hệ bổ sung. Trong quá trình tái bản, nếu 2 mạch đơn tách rời nhau và mỗi mạch đơn được dùng làm khuôn để tổng hợp nên một mạch mới theo nguyên tắc bổ sung thì kết quả là: từ 1 phân tử DNA ban đầu đã tạo được 2 phân tử mới giống hệt nhau. Vì trong mỗi phân tử DNA con đều mang một mạch cũ và một mạch mới nên kiểu tái bản này được gọi là bán bảo tồn * Thí nghiệm chứng minh cơ chế bán bảo tồn (E. coli) Nuôi E. coli trong môi trường có nguồn N15, TB sử dụng N15 để tổng hợp DNA cho đến khi DNA của VK đều mang đồng vị nặng N15. Sau đó các tế bào được chuyển sang môi trường có chứa N14. Cách khoảng thời gian đều đặn tương ứng với mỗi đợt phân bào, lấy các TB đem chiết tách DNA. Bằng pp ly tâm trong gradient tỉ trọng CsCl, các loại DNA nặng (N15-N15), nhẹ (N14-N14) và lai (N14-N15) được tách ra, kết quả phân tích phù hợp với kiểu tái bản bán bảo tồn (vẽ hình minh họa thêm) b/ Cơ chế phân tử của quá trình tái bản DNA (THUỘC) Các liên kết H ổn định cấu trúc xoắn và liên kết 2 mạch đơn với nhau phải được phá vỡ để tách rời 2 mạch. Phải có đoạn mồi (primer) (đoạn DNA/RNA ngắn) bắt cặp bổ sung với mạch khuôn để tạo đầu 3’OH tự do. Nguyên liệu tổng hợp DNA là các desoxynucleosid 5’-triphosphate (dNTPs):dATP, dGTP, dCTP, dTTP. Mạch khuôn luôn được đọc theo chiều 3’-5’ trong khi mạch mới được tổng hợp theo chiều 5’-3’. Mỗi nucleotide mới được gắn vào đầu 3’OH của mạch đang kéo dài = liên kết phosphodiester. Mỗi bước được thực hiện một cách nhanh chóng , chính xác dưới sự điều khiển của enzyme đặc hiệu. c/ Đơn vị tái bản, điểm khởi đầu và điểm kết thúc tái bản Mỗi đoạn DNA được tái bản như một đơn vị riêng lẻ được gọi là một đơn vị tái bản. ( replicon ) Các DNA vòng của prokaryote hay Akaryote, kích thước nhỏ chỉ gồm một đơn vị tái bản duy nhất. Sự tái bản khởi đầu từ một điểm được gọi là điểm khởi đầu sao chép (Ori)và lan ra theo 2 hướng, hình thành 2 chạc ba tái bản cho đến khi gặp nhau tại điểm kết thúc (T). Điểm khởi đầu tái bản có khuynh hướng giàu A-T để dễ dàng khởi đầu tách rời 2 mạch đơn. Ở Eukaryote, mỗi phân tử DNA mạch thẳng bao gồm nhiều đơn vị tái bản à tế bào hữu nhũ điển hình có từ 50000- 100000 đơn vị tái bản , mỗi đơn vị tái bản có kích thước khoảng 40 – 200 kp Tái bản ntn, khi nào kết thúc? (Mỗi đơn vị tái bản có điểm khởi đầu riêng và sự tái bản cũng lan theo hai hướng. Khi các chạc ba tái bản gặp nhau thì sự tái bản ADN được hoàn thành) (Sách cô – Trang 34) d/ Sự tổng hợp mạch mới của DNA xảy ra liên tục trên một mạch và gián đoạn trên mạch kia ( - Tái bản bán gián đoạn ) Cơ chế tái bản DNA chỉ cho phép sự tổng hợp theo hướng 5’-3’, vì thế trên 2 mạch khuôn có hướng ngược nhau, sự tổng hợp mạch mới không diễn tiến giống nhau. Từ điểm khởi đầu tái bản, trên mạch khuôn 3’-5’ sự tổng hợp mạch mới diễn ra một cách liên tục theo chiều 5’-3’ cùng chiêu với hướng tháo xoắn. Mạch này được gọi là mạch tới. Trong khi đó trên mạch khuôn 5’-3’, sự tổng hợp mạch mới cũng diễn ra theo hướng 5’-3’ nhưng ngược với hướng tháo xoắn. Do đó, sự tổng hợp mạch mới không xảy ra liên tục mà dưới dạng những đoạn ngắn gọi là đoạn Okazaki (1000-2000 bp ở proka, 100-200 ở euka). Mạch này được gọi là mạch chậm. Trên thực tế, sự tổng hợp 2 mạch theo cùng hướng vì mạch khuôn chậm được uốn vòng để quay 180o tại chạc ba tái bản, cùng hướng với mạch khuôn tới. e/ Mồi RNA Mạch tới và tất cả những đoạn Okazaki của mạch chậm chỉ có thể được tổng hợp = cách kéo dài một mồi đã bắt cặp sẵn trên mạch khuôn. Mồi là một đoạn RNA ngắn, dược tổng hợp bởi 1 phức hợp protein gọi là primosome, primome gồm nhiều protein và 1 enzyme primase. Các mồi RNA sau đó bị phân hủy bởi Rnase và được thay = trình tự DNA nhờ DNA polymerase. Enzyme ligase sẽ nối các đoạn DNA trên mạch chậm lại với nhau. 2. Tái bản DNA prokaryote Giai đoạn Diễn biến Enzyme Khởi đầu 1. Tháo xoắn phân tử Enzyme topoisomerase loại I tháo dạng siêu xoắn Enzyme topoisomerase loại II tháo các nút nảy sinh do các biến đổi cấu trúc của chuỗi xoắn 2. Tách rời 2 mạch khuôn tại điểm khởi đầu tái bản - phá vỡ liên kết H giữa các bazo, tách rời 2 mạch đơn tại Ori - Các mạch tách rời sẽ được ổn định dưới dạng mạch đơn . protein Dna A. DnaC và Dna B . DnaB là 1 DNA helicase nằm trong phức hợp primose. nhờ các protein SSB Mạch khuôn được sử dụng đến đâu thì các protein SSB được giải phóng khỏi khuôn đến đó. Kéo dài 1. Tổng hợp mồi RNA - enzyme primase trong phức hợp primose 2. Tổng hợp mạch mới (kiểu bán gián đoạn, kéo dài mồi RNA) - DNA polymerase III gắn vào mạch, lắp nucleotide bổ sung vào vị trí tương ứng, kéo dài mồi RNA từ đầu 3’OH tự do - Nếu gặp chỗ lắp sai, DNA polymerase III dùng hoạt tính exonuclease 3’-5’ cắt lùi lại để bỏ nucleotide sai, lắp cái đúng vào rồi tiếp tục tái bản - DNA polymerase III là phức hợp dimer. Gồm nhiều đơn vị gắn với nhau, tổng hợp 1 mạch đơn DNA + Đơn vị a: hoạt tính polymerase thực sự. + Đơn vị e: chức năng đọc sửa nhờ hoạt tính exonuclease 3’-5’. + Đơn vị b: gắn polymerase vào DNA. - Đây là nhân tố duy trì quy định độ dài của DNA được tổng hợp ở mạch tới khác với mạch chậm. 3. Hoàn chỉnh sợi mới tổng hợp - mồi RNA được dời đi và bị phân hủy. - chỗ trống mà mồi để lại thay bằng trình tự DNA nhờ hoạt tính polymerase 5’-3’ và exonuclease 3’-5’ của DNA polymerase I . - nối đoạn DNA trên mạch mới tổng hợp lại. - DNA polymerase I: Loại mồi RNA (hoạt tính exonuclease 5’-3’), lắp trình tự DNA - Rnase H: phân hủy mồi RNA. -Enzyme ligase: nối đoạn DNA lại với nhau Giai đoạn kết thúc tái bản và phân chia TB - 2 chạc ba tái bản gặp nhau ở khoảng 1800 đối diện OriC. Quanh vùng kết thúc có vài điểm làm dừng lại sự tái bản bằng cách gắn với 1 sản phẩm của gen tus - 2 phân tử DNA vòng dính vào nhau. - 2 NST con được phân phối vào 2 TB con. - gen tus: là 1 nhân tố kìm hãm hoạt động helicase của Dna B. - topoisomerase IV tách 2 phân tử DNA IV. PHIÊN MÃ 1. Những nguyên tắc và đặc điểm chung của quá trình phiên mã (THUỘC) Quá trình chuyển thông tin di truyền từ DNA sang RNA được gọi là sự phiên mã. RNA được tổng hợp nhờ tác dụng của hệ enzyme RNA polymerase. Sự phiên mã được thực hiện theo các nguyên tắc sau: Vùng DNA chứa gen cần phiên mã phải mở xoắn cục bộ và chỉ 1 trong 2 mạch của phân tử DNA được dùng làm khuôn tổng hợp RNA. Nguyên liệu cho sự tổng hợp là 4 loại ribonucleosid 5’ triphosphate: ATP, GTP, CTP và UTP. Phản ứng trùng hợp RNA diễn ra theo nguyên tắc bổ sung. Sợi RNA được kéo dài theo chiều 5’-3’, ngược với chiều của mạch khuôn. Sự sinh tổng hợp RNA không cần đến mồi. Sản phẩm phiên mã là các RNA sợi đơn. Sự khởi đầu và kết thúc phiên mã phụ thuộc vào các trình tự DNA chuyên biệt nằm ở trước và nằm sau vùng mã hóa. Ở mức độ từng gen riêng biệt, RNA polymerase quyết định việc chọn mạch khuôn bằng cách gắn với phân tử DNA tại một trình tự đặc biệt trên mạch khuôn gọi là promoter. Như vậy, trên phân tử DNA xoắn kép, cả 2 mạch đều có khả năng được chọn làm mạch khuôn cho sự phiên mã, tùy từng gen. 2. Sự phiên mã ở prokaryote a/ RNA polymerase của prokaryote Đọc để hiểu và vận dụng Ở prokaryote, RNA polymerase có cấu trúc bậc 4 rất phức tạp, gồm nhiều đơn vị nối với nhau bởi các liên kết yếu. Một holoenzyme RNA polymeraee của E. coli gồm 2 hợp phần: Nhân tố s Enzyme lõi 2 đơn vị a 1 đơn vị b 1 đơn vị b’ 1 đơn vị w Nhân tố s: Là một hợp phần tách biệt với enzyme lõi Với cấu trúc đặc trưng, nhân tố s giúp cho enzyme lõi nhận biết và gắn đúng với promoter để khởi đầu phiên mã tại vị trí chính xác. Nhiều thí nghiệm cho thấy, nếu thiếu nhân tố s, enzyme lõi sẽ khởi đầu phiên mã một cách tùy tiện tại những vị trí không đặc hiệu. Khi sự phiên mã tiến hành được khoảng 8-9 nt thì nhân tố s được giải phóng khỏi enzyme lõi. Enzyme lõi: đóng vai trò chủ chốt trong việc heo dài phiên mã. Trong đó: Đơn vị a: liên quan đến việc gắn với promoter. Đơn vị b: chịu trách nhiệm khởi đầu và kéo dài phiên mã. Đơn vị b’:liên quan đến việc gắn với khuôn DNA. b/ Các trình tự khởi đầu và kết thúc phiên mã ở prokaryote Đó là những trình tự đặc biệt nằm trên DNA, báo hiệu cho sự khởi đầu và kết thúc phiên mã. Các trình tự được dẫn dưới đây là của sợi đối khuôn (sợi ý nghĩa) 5’-3’ có trình tự giống như trình tự bản mã phiên, chỉ thay đổi T với U. Trình tự khởi đầu Tín hiệu khởi đầu phiên mã là vùng promoter có chứa 2 vị trí đặc hiệu, cho phép RNA polymerase nhận biết, bám vào và khởi đầu phiên mã. Kích thước promoter khoảng trên 40 bp, trong đó có 2 trình tự 6 bp được bảo tồn, quyết định chức năng khởi đầu. Trình tự -35 (trình tự nhận biết) nằm cách điểm khởi đầu phiên mã khoảng 35 nt về trước, thường có trình tự 5’TTGACA3’. Trình tự thứ hai nằm ở vị trí -10 (hộp “TATA” hay “hộp Pribnow”), có trình tự 5’TATAAT3’hoặc tương tự. Điểm khởi đầu phiên , có vị trí +1, hầu như luôn là 1 purine , G phổ biến hơn A. Trình tự kết thúc Tín hiệu kết thúc phiên mã trên DNA là 1 đoạn trình tự đặc biệt nằm sau gen cấu trúc, bao gồm 2 trình tự đối xứng bổ sung giàu GC và 1 loạt 6 cặp AT. Ngay khi được hình thành trên RNA, 2 trình tự đối xứng bổ xung có khả năng tự bắt cặp. hình thành cấu trúc “kẹp tóc”, đình chỉ hoạt động phiên mã. Vùng giàu A-T gồm 6T trên mạch đối khuôn sẽ phiên mã thành 6U nằm ở vùng đuôi RNA. Với một số gen, ngoài trình tự kết thúc, đòi hỏi sự có mặt của 1 protein gọi là nhân tố r. Nhân tố r gồm 6 tiểu đơn vị, gắn với những vị trí đặc hiệu trên sợi đơn RNA. Nhân tố r gắn với một đoạn khoảng 72 nt trên RNA, thủy phân ATP và di chuyển dọc RNA, hướng về phía phức hợp phiên mã. Chức năng của nhân tố r: tách rời enzyme và sợi RNA ra khỏi khuôn DNA. 3. Các giai đoạn của quá trinh phiên mã ở prokaryote Giai đoạn Diễn biến Enzyme Khởi đầu (tháo xoắn, tách mạch) - Nhân tố s kết hợp với enzyme lõi, giúp cho RNA polymerase nhận biết và gắn vào promoter để khởi đầu phiên mã. + Enzyme nhận biết và gắn lỏng lẻo vào trình tự -35, hình thành “phức hợp đóng”. + Sự gắn kết này trở nên chặc chẽ hơn, “phức hợp đóng” chuyển thành “phức hợp mở”. Một vùng DNA kích thước 17 bp, bắt đầu từ trình tự -10 sẽ được enzyme tháo xoắn và phơi ra sợi đơn DNA dưới dạng tự do để làm khuôn cho sự tổng hợp RNA. - RNA polymerase. Kéo dài - Sau khi RNA polymerase tiến hành phiên mã được 8-9 nt thì nhân tố s tách khỏi phức hợp để có thể tham gia vào một quá trình phiên mã khác. - Sự tách rời nhân tố s là cần thiết cho gđ kéo dài vì sự có mặt của nó sẽ gắn chặt phức hợp enzyme vào promoter khiến enzyme không thể trượt dài theo khuôn DNA để tiến hành sinh tổng hợp. - RNA polymerase lõi tạo thành 1 phức hợp mới gồm 3 hợp phần là polymerase-DNA-RNA mới tổng hợp. - Trong quá trình sinh tổng hợp, RNA polymerase di chuyển và tháo xoắn phân tử DNA 1 cách liên tục trên 1chiều dài khoảng 17 bp, đồng thời tiên hành phản ứng trùng hợp để kéo dài sợi RNA dọc theo sợi khuôn 3’-5’. - Sợi RNA được tổng hợp đến đâu sẽ được tách dần khỏi mạch khuôn DNA đến đó, trừ 1 đoạn khoảng 12 nt bắt đầu từ điểm tăng trưởng vẫn liên kết với DNA. Vùng DNA đã được phiên mã sẽ được RNA polymerase xoắn trở lại sau đó. - RNA polymerase. Kết thúc - Khi quá trình phiên mã diễn ra qua vùng giàu GC và AT thì ngừng lại. - Cấu trúc “kẹp tóc” của RNA với phần thân giàu GC bắt cặp ổn địnhlà tín hiệu dừng của enzyme polymerase. - Theo sau cấu trúc này là 1 trình tự khoảng 6U bắt cặp với các A mạch khuôn 1 cách yếu hơn tạo thuận lợi cho sự giải phóng RNA khỏi phức hợp. - Mạch khuôn DNA trở nên tự do, tái bắt cặp với mạch DNA còn lại và enzyme lõi được tách khỏi DNA. - Với 1 số gen, cần phải có nhân tố s, gần đây, người ta còn cho răng, protein nusA cũng là 1 nhân tố tham gia vào gđ kết thúc. - RNA polymeras