4
Chương 1: Cấu trúc và tái bản vật chất di truyền
ở mức độ phân tử, tế bào

Mở đầu: ADN là vật chất mang thông tin di truyền.
Thực nghiệm trực tiếp chứng minh vật chất di truyền là ADN.
a. Hiện tượng biến nạp
Thí nghiệm của Griffith (1928): thí nghiệm trên vi khuẩn diplococcus pneumococcus.
Gồm: + dạng có vỏ polysacarit độc, gây bệnh (S)
+ dạng không có vỏ bọc, lành (R)
Tiêm cho chuột : + dòng R hoặc dòng S bị chết do nhiệt -> chuột không nhiễm bệnh.
+ dòng R + dòng S bị chết do nhiệt -> chuột chết.
-> Kết kuận: tế bào vi khuẩn nòi R đã nhận được đặc tính tạo vỏ ở nòi S.
- 1994, Oswald Avery, Colin Malead và Maclyn MC Carti đã tách ADN từ nòi S đưa vào
môi trường nuôi cấy nòi R -> xuất hiện nòi S-> ADN nòi S đã biến nạp vào nòi R -> Rb
có tính tạo vỏ.
Kết luận : ADN là vật chất di truyền
b. Các chứng minh trên thực khuẩn thể
- 1952, Alfred Hershey và Martha Chase:
- 2 mẫu virus: + một mẫu trên ADN được đánh dấu bằng
32
P
+ mẫu kia trên protein được đánh dấu bằng
35
S
Sau 1 chu kỳ sinh sản khi cho E. coli phát triển trên môi trường đồng vị phóng xạ
32
P và
35
S được dùng làm chất đánh dấu đặc thù để phân biệt ADN và protein.
1 dòng E. coli được lây nhiễm phage đánh dấu

’.
Có 4 loại
nucleotit:
+ Dẫn xuất của purin:
• Adenin (A)
• Guanin (G)
+ Dẫn xuất của pyrimidin:
• Timin (T)
• Xytodin (X)
Các nucleotit được nối với nhau thành chuỗI polypeptit. Nhóm photphat liên kết với C
số 5
’
ở 1 đường tiếp theo (liên kết photphodieste) -> đầu 5
’
(5
’
– P) và đầu 3
’
(3
’
– OH).
(Hình 2.3 – tr51)
- [A] + [G] = [T] + [C]
- [A] = [T] ; [G] = [C]
- Tỷ lệ A+T - 1 chỉ số đặc trưng của loài (tỷ số bazơ)
G+C
*Cấu trúc không gian

(Hình 2.4 - tr 52)
-1953, James Watson và Fransis Cric:

- ADN có các trật tự lặp lại với bội số trung và cao.
+ Trung bình: số bản sao 20-50
+ Cao: số bản sao 250 –6000 hoặc 10
5

- ADN có các trật tự lặp lại với bội số rất cao :10
6
bản
- Ý nghĩa: Tham gia vào quá trình tiếp hợp của đôi NST tương đồng, tham gia vào quá
trình trao đổi chéo gen, quá trình tái cấu trúc của NST và quá trình hoạt hoá gen. Ngoài
ra còn bảo vệ các gen qua trọng, bảo toàn khối liên kết gen
1.3. Tái bản ADN
1.3.1. Nguyên lý bản bảo toàn
- Trong cơ chế tái bản bán bảo toàn, chuỗi xoắn kép được tách ra 2 mạch đơn, mỗi
mạch đơn của ADN gốc được dùng làm khuôn cho tổng hợp 1 mạch mới. Kết quả 2
chuỗi kép được hình thành, mỗi một trong chúng chứa một mạch gốc và một mạch mới.
7
- Thí nghiệm của Meselson – Stahl (1957):
Dựa vào hiệu lực của đồng vị phóng xạ nặng
15
N và kỹ thuật tách các đại phân tử trên
cơ sở trọng lượng:
(Hình 2.7 – tr55)

+ Nuôi E. coli qua một số thế hệ với nguồn độc nhất chứa
15
N.
+ Đặt một mẫu các tế bào vi khuẩn chứa
15
N trong môi trường

hợp.
T
ế bào nhân chuẩn
* ADN - polymerase α: 120.000 – 300.000 dalton
Chức năng : tái bản ADN của nhân
* ADN - polymerase β:30.000-50.000 dalton
Chức năng : sửa đổi ADN * ADN - polymerase γ: 150.000 –300.000 dalton.
Chức năng: tái bản hệ gen ty thể.

8

b. Cơ chế tái bản ADN theo Okazaki (tái bản nửa gián đoạn)
- Quá trình tái bản ở vi khuẩn và tế bào nhân chuẩn là tương tự nhau. Tuy nhiên ở tế
bào nhân chuẩn xảy ra phức tạp hơn.
- Quá trình tháo xoán chuỗi kép:
+ Enzim topoizomerase tham gia vào sự cắt ADN ở 1 sợi và nhanh chóng khôi phục khía
đứt.
+ ADN helicase tham gia vào tháo duỗi xoắn của chuỗi kép -> tạo mạch đơn.
+ Protêin tham gia vào việc căng, ổn định đoạn ADN có cấu trúc mạch đơn (SSB- single
Stand binding). Mỗi SSB bám vào 8 bazơ của sợi đơn ADN.
Chặc tái bản:
- Vi khuẩn
(Hình 2.8 – tr56)
- T
ế bào nhân chuẩn :
(Hình 2.11 – tr58)


tổng hợp không liên tục, dùng khuôn cũ, chiều 5
’
–3
’
.
Sợi kia được tổng hợp liên tục, dựa trên khuôn sợi cũ, chiều 3
’
–5
’
(chiều mở của chạc
ba) gọi là sợi dẫn đầu, đây là sợi mang đoạn mồi.
-> Đó là kiểu tái bản nửa gián đoạn.
+ Nối các đoạn okazaki nhờ enzim nối ligase:
ADN polymerase III vừa hoàn thành tổng hợp đoạn mới, sẽ tách khỏi ADN và ADN -
polymerase I sẽ thế chỗ, tiếp tục tổng hợp phân đoạn mồi theo chiều 5
’
–3
’
, đồng thời do
hoạt tính exonuclease, nó loại bỏ đoạn mồi của đoạn okazaki trước đó theo chiều 5
’
–3
’
.
Khi ADN polymerase I kết thúc, tồn tại khe hở giữa 2 đoạn okazaki liền nhau mới hình
thành. Khe hở được lấp kín bởi xúc tác của enzim nối (ADN ligase).
(Hình 2.10- tr57)
-> Ở nhân chuẩn khác vi khuẩn:
- Hệ thống các yếu tố tham gia vào quá trình tái bản ở tế bào nhân chuẩn phức tạp hơn
nhiều.

của NST.
- Ngoài NST chính, vi khuẩn còn có các plasmid mang ADN vòng, kép có khả năng tự
sao độc lập với NST.
1.4.2. Đặc điểm cấu trúc nhân của tế bào nhân chuẩn
- Tế bào có cấu trúc nhân hoàn chỉnh – nhân có màng bao bọc, có từ 2 NST trở lên.
- ADN mạch thẳng.
(Hình 1.2-tr16)

- Nhân tế bào: + Màng nhân
+ Dịch nhân
+ Chất nhiễm sắc
- Tiểu hạch:
Phương thức truyền đạt vật chất di truyền cho thế hệ sau:
Phương thức hoạt động chính xác của các NST trong nguyên phân và giảm phân với các
cơ chế sinh học chặt chẽ như cơ chế tự nhân đôi, phân ly và tổ hợp của các NST.
Có khối lượng nhiều loại protêin khác nhau kết hợp với ADN trong NST (80%):
+ Protêin histon (protêin bazơ).
+ Protêin không có histon (proêin axít).
1.5.Cấu trúc trên phân t
ử của sợi nhiễm sắc
1.5.1. Thành phần hoá học của sợi nhiễm sắc
- ADN dài: + protêin histon (chứa các ARN - - ARN nhân)
+ Protêin không histon
+ Ion kim loại (Mg
2+
, Ca
2+
, Na
+
…)

: H
2B
: H
3
: H
4
– 1:2:2:2:2
1.5.2. Cấu trúc cơ bản (bậc 1) của sợi nhiễm sắc
(Hình 1.8-1.9 –tr25)
- Mức đơn giản nhất là nuclesome: cấu tạo từ 8 phân tử histon (octamer), được cuộn
quang bởi ADN:
+ 2 phân tử H
3
và 2 phân tử H
4
liên kết ở vùng trung tâm.
+ 2 phân tử H
2A
và 2 phân tử H
2B
liên kết phía ngoài
Trong mỗi nucleosome, octamer histon được quấn bởi 1 ¾ vòng sợi ADN, mỗi vòng dài
80 cặp Nu, làm thành vòng quấn 140 cặp Nu của ADN quấn quanh 8 phân tử histon.
Mỗi nucleosome có điều kiện 100A
0
-> sợi ADN cuộn tròn, quấn quanh histon được
giảm chiều dài theo hệ số 7.
Nucleosome này nối với nucleosome kia bằng ADN nối (15 - 100 cặp Nu)
-> Sợi cơ bản của NST (100A
o

(Hình 1.4- tr19)
- Dạng kép (do có sự nhân đôi sợi NS).
- Kích thước lớn nhất.
- Hình thái:
* Tâm động:
+ Là khối ADN – protêin bền vững.
+ Là nơi đính vào của các sợi tơ vô sắc.
+ Thường mỗi NST có 1 tâm động. Vị trí của tâm động -> quyết định hình dáng NST.
* Vai NST
* Eo thắt

* Thể kèm
: vai trò trong tổng hợp ARN riboxom của tế bào.
- Các dạng NST:
+ Dạng cân + Nhiều tâm
+ Dạng lệch + Không tâm
+ Tâm mút
- Giải phẫu
+ Vỏ protêin + Chất đệm
+ Sợi NS co xoắn nhiều cấp. + Hệ khung: làm cho NST chắc chắn khi xoắn lại.
(Hình 1.11 – tr27)
- Ý nghĩa:
+ Vân động để phân chia về hai cực của tế bào.
1.6.2. Kiểu nhân
- Khái niệm: Bộ NST đầy đủ các đặc điểm về hình thái và số lượng cụ thể gọi là kiểu
nhân của loài đó.
- Ví dụ: Bộ NST (2n) ở một số loài sinh vật : (Tr20)
13
1.6.3. Chất nguyên nhiễm sắc, chất dị nhiễm sắc, phân lập các NST
- Chất nhiễm sắc: ADN với protêin histon và protêin không histon.

14
+ Tổng hợp ADN -> nhân đôi ADN -> 2 sợi.
+ Một số gen tiếp tục tổng hợp histon.
+ Kết tạo sợi nhiễm sắc, tái bản.
+ Chuẩn bị các cơ sở vật chất để phân chia.
1.7.2. Phân chia nguyên nhiễm. Cơ chế và ý nghĩa
(Hình 1.13 – tr29)
- Tiền kỳ - Hậu kỳ
- Trung kỳ - Mạt kỳ
- Ý nghĩa của nguyên nhiễm:
+ Xây dựng lên cơ thể đa bào từ tế bào ban đầu.
+ Các TTDT được truyền nguyên vẹn -> mọi tế bào của cơ thể đa bào có bộ máy di
truyền như nhau.
+ Các gen khác nhau hoạt động ở các nhóm tế bào - tế bào phân hóa chức năng do có
cơ chế hoạt hóa diễn ra trong quá trình phát triển cá thể
+ Qua phân bào gen mới hoạt hóa.
1.7.3. Kiểm tra di truyền của chu kỳ phân bào
- Những nghiên cứu ở các đột biến theo các gen kiểm tra chu kỳ phân bào cho thấy có
hai vị trí mà ở đó tế bào bắt đầu một pha tiếp theo trong chu kỳ của mình:
+ Vị trí một (start) - cuối pha G
1
( bắt đầu pha S).
+ Vị trí hai - bắt đầu sự co xoắn NST (khởi đầu pha M).
- Hiệu quả khởi động vị trí một và hai là do tương tác của hai dạng protêin gây nên:
+ Dạng protêin kinase đặc trưng (pp-34).
+ Protêin cyclin.
- Kết luận:
+ Trong chu kỳ tế bào sợi NS được tái tạo lại hoàn toàn cấu trúc.
+ Nó gồm các pha khác nhau, tế bào trải qua tuần tự trong đó có hai ngưỡng quan
trọng: từ G