Tiểu luận sinh học phân tử
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
TIỂU LUẬN SINH HỌC PHÂN TỬ
Đề tài:
LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
Giáo viên hướng dẫn: PGS –TS Nguyễn Bá Lộc
Học viên thực hiện: Trần Thị Hoàng Anh
Lớp: Lý luận và Phương pháp K19
Huế, 01 năm 2011
Trần Thị Hoàng Anh 1
Tiểu luận sinh học phân tử
MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài:
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
III. Phương pháp nghiên cứu:
PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
I. Khái niệm
II. Nội dung của luận thuyết trung tâm
2.1. Quá trình tái bản AND
2.1.1. Các hình thức tái bản AND:
2.1.2. Tái bản bán bảo thủ ở Prokaryote:
2.1.3. Tái bản bảo thủ ở Eukariote:
2.1.4. Sữa chữa sai sót trong tái bản:
2.1.5. Vai trò tái bản:
2.1.6. Các vấn đề chú ý:
2.2. Quá trình phiên mã:
2.2.1. Thành phần tham gia:
2.2.2. Cơ chế phiên mã ở Prokaryote:

Như vậy, thông tin di truyền được chuyển hóa phân tử ADN đến protein nhờ
những quá trình nào? Có những ngoại lệ nào lien quan đến học thuyết trung tâm?
Và hiện nay có những hiểu biết sai lệch về luận thuyết trung tâm. Để làm rõ
những vấn đề trên, tôi chọn vấn đề: “Luận thuyết trung tâm”
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Luận thuyết trung tâm
Phạm vi nghiên cứu: chỉ tập trung nghiên cứu quá trình:
- Tái bản, sao mã và dịch mã
- Quá trình điều hoà gen
- Quá trình phiên mã ngược
- Và các ngoại lệ lien quan đến luận thuyết trung tâm
III. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu đề tài là phương pháp tổng hợp các tài liệu được
lấy từ các nguồn thông tin như thư viện, báo đài, internet. Dựa vào sự phân tích,
tổng hợp, so sánh, đối chiếu các tài liệu để thực hiện đề tài.
Trần Thị Hoàng Anh 4
Tiểu luận sinh học phân tử
PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
I. Khái niệm
Luận thuyết trung tâm (Central dogma) của sinh học phân tử được đề xướng
bởi Francis Crick vào năm 1958 và định nghĩa chính xác là:
Luận thuyết trung tâm của sinh học phân tử quan tâm đến việc vận chuyển
từng phần một cách chi tiết của thông tin trình tự. Nó khẳng định rằng những
thông tin đó không thể được vận chuyển từ protein đến protein hay nucleic acid
khác
Đường đi của dòng thông tin chuẩn có thể được tóm tắt một cách vắn tắt và
đơn giản hóa là DNA hay vật chất di truyền nói chung đều có khả năng tự sao
chép một cách chính xác bản thân nó trong một quá trình gọi là tái bản
(replication) - cơ sở của sự tự nhân đôi nhiễm sắc thể và, do đó, là cơ sở của sự

+ AND polymerase
Ở E.coli, người ta tìm thấy có 3 loại ADN-polymeraza tham gia vào quá
trình tái sinh ADN:
•ADN-polymeraza I: có vai trò loại bỏ ARN mồi và thay vào đó bằng đoạn
ADN tương ứng.
•ADN-polymeraza II: có thể thám gia vào quá trình sữa chữa, chức năng này
chưa được rõ.
•ADN-polymeraza III: làm nhiệm vụ tổng hợp chuỗi polynucleotid bổ sung
chuỗi khuôn theo chiều 5
’
-3
’
.
+ Tôpoiizomerase: tháo xoắn sơ cấp
Trần Thị Hoàng Anh 6
Tiểu luận sinh học phân tử
+ ARNpolymerase: tổng hợp đoạn ARN mồi
+ Ligase: nối các đoạn Okazaki với nhau
- Protein:
+ SSB: làm nhiêm vụ bám sợi đơn của ADN sau khi đã được tháo xoắn để
ổn định trạng thái tháo xoắn. Nhờ protein SSB mà hai sợi đơn sau khi tháo xoắn
không tái liên kết với nhau và cũng không gấp khúc lại tạo nên các cấu trúc vòng
do hình thành sự bổ sung.
+ Protein gắn với AND: kích hoạt 2 enzym AND polymeraseII, III.
- Helicaza: mở xoắn kép ADN thành hai chuỗi đơn bằng cách cắt các liên kết
hydro.
b.Cơ chế:
- Giai đoạn mở đầu:
+ Enzim helicaza mở xoắn ADN, phân hủy các liên kết hydro giữa hai sợi
đơn để tách rời hai sợi đơn ở vùng tái sinh tạo nên chạc tái sinh.

’
-OH quay ngược lại.
+ Tổng hợp chuỗi muộn:
Trần Thị Hoàng Anh 7
Tiểu luận sinh học phân tử
Trên mạch khuôn 5
’
-3
’
của ADN chiều tháo xoắn và chiều tổng hợp ngược
nhau nên quá trình tổng hợp không diễn ra liên tục mà tạo ra các đoạn okazaki
ngược chiều với chiều phát triển của chạc tái sinh.
Mỗi đoạn okazaki có ARN mồi riêng được tổng hợp nhờ primaza. Mồi được
tổng hợp bổ sung với chuỗi khuôn 5
’
-3
’
và ngược chiều tháo xoắn, tức là tháo
xoắn một đoạn mới tổng hợp theo chiều ngược lại. Xúc tác cho sự tổng hợp chuỗi
muộn là phức hợp protein có tên là primosom. Primosom di chuyển trên chuỗi
khuôn 5
’
- 3
’
.
Trong quá trình di chuyển, primosom tiến hành tổng hợp các đoạn ARN mồi
nhờ pimaza, sau đó chuỗi bổ sung của ADN được kéo dài nhờ ADN-polymeraza
tạo ra đoạn okazaki.
Khi đoạn okazaki mới được hoàn chỉnh, ARN mồi tách ra nhờ ADN –
polymeraza I, sau đó đoạn ARN mồi được thay thể bằng đoạn ADN tương ứng

+ Chuỗi sớm tổng hợp liên tục.
+ Chuỗi muộn tổng hợp thành từng đoạn okazaki.
- Cần có ARN mồi hay ADN mồi.
Tuy nhiên tái bản ADN ở Eukariote cũng có những đặc điểm riêng:
- Trên một phân tử ADN khuôn quá trình tổng hợp ADN xảy ra đồng thời ở
nhiều điểm, trên ADN khuôn có nhiều điểm khởi đầu và điểm kết thúc.
- Vận tốc tổng ADN ở Eukariote chậm hơn ở Prokariote.
- Ở Eukariote có bốn loại enzim tham gia: ADN-polymeraza α, β, γ, δ. (ở
Prokariote chỉ có ba loại: I, II, III)
Trên ADN của Eukariote quá trình tổng hợp được tái sinh trên từng đơn vị
sao chép. Mỗi đơn vị sao chép có điểm khởi đầu, điểm kết thúc. Tại mỗi điểm
khởi đầu quá trình tái bản phát triển theo hai hướng, tạo ra hai chạc tái bản đối
diện nhau. Các đơn vị tái bản phát triển theo hai hướng cho đến khi gặp nhau tạo
thành hai phân tử ADN con.
2.1.4. Sữa chữa sai sót trong tái bản:
Sữa chữa ADN là đặc tính thiết yếu của tế bào sống, nhằm phục hồi cấu trúc
ADN bị tổn thương do các tác nhân lý – hóa hoặc tự phát trong quá trình tái bản
ADN. Có nhiều hệ thống sữa sai trong tế bào: đọc sữa trong lúc tái bản nhờ một
số ADN-polymeraza, quang phục hoạt, cắt bỏ bazơ hoặc nucleotid. Nhờ có sữa
chữa mà tỷ lệ đột biến đã thấp hơn rất nhiều (từ 10
-5
chỉ còn 10
-9
).
Nhờ ADN-polymeraza I, III vừa có khả năng tổng hợp vừa có khả năng phân
hủy (cắt liên kết photphodiester), khi tiến hành tái bản nếu có sai sót trước đó thì
ADN-polymeraza III quay ngược lại để sữa chữa. Sau khi tổng hợp hoàn thiện,
ARN mồi được thay bằng ADN tương ứng thì ADN-polmeraza I đồng thời sữa
chữa sai sót.
Sữa chữa bằng quang phục hoạt được xúc tác bởi ADN photolyase. Hình

AND mẹ, còn mạch gián đoạn được tổng hợp ngược chiều.
* Điểm khác biệt trong cơ chế nhân đôi của Prokaryote và Eukaryote?
Prokaryote Eukaryote
- Chỉ có một điểm sao chép duy nhất - Có nhiều điểm sao chép (Nấm men có
500 điểm)
Trần Thị Hoàng Anh 10
Tiểu luận sinh học phân tử
- Sự hoàn tất quá trình sao chép diễn ra
nhanh(E.coli 40’)
- Tốc độ sao chép nhanh: 850 – 1500
cặp nu/s
-Số enzime tham gia ít hơn
- Quá trình sao chép diễn ra trong suốt
pha S(68 giờ)
- Tốc độ sao chép chậm: 10 – 100 cặp
nu/s
- Số enzime tham gia nhiều hơn vì ti thể
có enzime.
* Vì sao AND có khả năng tái bản chính xác?
- Quá trình sao chép chính xác của AND mẹ được thực hiện theo NTBS,
khuôn mẫu và bán bảo toàn.
- Quá trình tái bản chính xác của AND mẹ nhờ sự hoạt động của enzime
AND polimerasa
* Lai phân tử là gì? Lai phân tử dựa trên đặc tính nào của AND? Vai trò?
- Lai phân tử là phép lai giữa các phân tử AND của các loài hoặc phép lai
giữa AND – ARN, ARN – ARN.
- Đặc tính: biến tính và hồi tính.
- Vai trò:
+ Cho phép xác định vị trí của gen trên NST hay trên AND
+ Xác định mối quan hệ họ hàng giữa các loài với nhau căn cứ vào tỉ lệ bắt

được chọn nối vào với nucleotid liền trước đó; nhận biết tín hiệu kết thúc trên
ADN để dừng quá trình tổng hợp; cùng với các protein hoạt hóa và kìm hãm để
điều hòa vận tốc sao mã.
+ Các enzim cắt nối: tham gia vào quá trình hoàn thiện ARN
m
(Enzim có bản chất là protein, do gen – một đoạn ADN quy định).
- Các yếu tố tham gia hỗ trợ: yếu tố ρ và phức hợp spepolixom (SnARN +Pr)
2.2.2. Cơ chế phiên mã ở Prokaryote:
- Giai đoạn mở đầu:
+ Phân tử ADN được tháo xoắn nhờ Topoiizomeraza (tháo xoắn sơ cấp) và
Helicaza (thóa xoắn thứ cấp).
+ ARN-polymeraza tách làm hai tiểu đơn vị: lõi enzim và yếu tố δ. Lõi
enzim tiến hành mở xoắn chuỗi ADN. Yếu tố δ nhận biết chuỗi làm khuôn và
điểm mở đầu nhờ các tín hiệu trên promoter.
+ Helicase tháo xoắn một đoạn khoảng 30 nucleotid tạo nên bóng sao mã.
Tại một điểm mở đầu A trên bóng sao mã liên kết với UTP để bắt đầu tổng hợp.
Trần Thị Hoàng Anh 12
Tiểu luận sinh học phân tử
- Giai đoạn kéo dài:
+ Tổng hợp đoạn phân tử dài 12 cặp nucleotid: Nhờ lõi enzim các nucleotid
trong môi trường đến tạo liên kết photphodiester với nucleotid cuối chuỗi đang
kéo dài về phía 3
’
và tạo liên kết bổ sung với nucleotid trên chuỗi ADN khuôn tạo
phân tử lai ARN-ADN với chiều dài 12 cặp nucleotid.
+ Kéo dài chuỗi theo chu kì:
Tháo xoắn ADN khuôn, thêm một nucleotid về phía đầu 5
’
làm cho bóng sao
mã dài ra thành 31 nucleotid.

Sản phẩm của quá trình sao mã là các loại ARN, trong đó ARNm là loại
ARN quan trọng nhất, nó là yếu tố truyền đạt thông tin về cấu trúc protein theo
mã di truyền quy định từ một đoạn sợi ADN để đến riboxom tổng hợp protein.
2.2.5. Các vấn đề cần chú ý:
*Sự khác nhau giữa cơ chế nhân đôi với phiên mã ở sinh vật nhân sơ?
Nhân đôi Phiên mã
- Nguyên liệu: Cần 8 loại(4 loại Nu cho
AND con và 4 loại rNu cho ARN mồi)
- Mạch khuôn: Sử dụng cả hai mạch
đơn của ADN
- Hoạt động của enzime: Sử dụng cả
phức hệ enzime để nhận biết điểm sao
chép, tách mạch, bám mạch, tháo xoắn,
tổng hợp đoạn mồi, tổng hợp mạch mới,
tổng hợp ADN thay thế, nối kín các
đoạn mạch.
- Nguyên liệu: Cần 4 loại rNu tổng hợp
ARN
- Mạch khuôn: Một đoạn mạch đơn
tương ứng với một nhóm gen cấu trúc
- Hoạt động của enzime: Chỉ có ARN
polimerase tự tháo xoắn, dãn mạch, tách
mạch, xúc tác tổng hợp ARN
Trần Thị Hoàng Anh 14
Tiểu luận sinh học phân tử
- Nguyên tắc: NTBS, khuôn mẫu, bán
bảo toàn
- Kết quả: 1 AND mẹ cho ra 2 AND
con giống hệt nhau
- Nguyên tắc: NTBS, khuôn mẫu

chuổi polipeptit.
2.3. Quá trình dịch mã:
2.3.1. Thành phần tham gia:
- Các acid nucleotid : ADN, ARNm, ARNt, ARNr.
- Enzim:
Tham gia xúc tác quá trình tổng hợp protein có nhiều loại enzim, mỗi loại
thực hiện những chức năng đặc trưng.
+ Aminoacyl- ARNt-Sintetaza: hoạt hóa acid amin
Trần Thị Hoàng Anh 15
Tiểu luận sinh học phân tử
+ Peptidyl-Transferaza: xúc tác phản ứng cắt liên kết peptid giữa acid amin
với ARNt ở vị trí P của ribosom và dich chuyển acid amin từ vị trí này sang vị trí
khác.
+ Locase-Transferaza: thay đổi vị trí giữa riboxom với ARNm, giúp riboxom
trượt trên ARNm.
+ Peptidaza: cắt acid amin mở đầu
Ngoài ra còn có sự tham gia của riboxom, năng lượng và các yếu tố hỗ trợ.
2.3.2. Cơ chế dịch mã:
a. Giai đoạn hoạt hóa acid amin:
- Tạo aminoacyl-adenilat nhờ năng lượng của liên kết cao năng do ATP cung
cấp.
- Chuyển acid amin đã được hoạt hóa sang cho ARNt tương ứng hình thành
phức hợp ARN
t
Aa
.
b. Giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptid tại roibosom:
- Giai đoạn mở đầu:
ARNt mang acid amin mở đầu là Met (Eukariote) hoặc f-Met (Prokariote)
(cả hai acid amin này được mã hóa bởi AUG) với bộ ba đối mã của nó là UAC,

Trần Thị Hoàng Anh 16
Tiểu luận sinh học phân tử
Quá trình cứ diễn ra như vậy để kéo dài chuỗi polypeptide, cho đến khi gặp
bộ ba kết thúc thì dừng lại.
- Giai đoạn kết thúc:
Quá trình tổng hợp dừng lại khi bộ ba kết thúc nằm ở vị trí A. Các bộ ba kết
thúc UAG, UAA, UGA không có acid amin tương ứng nên không có ARNt mang
acid amin đến gắn vào vị trí A, quá trình kéo dài chuỗi bị gián đoạn nên sẽ kết
thúc. Sau đó liên kết giữa acid amin cuối cùng và ARNt bị cắt đứt, chuỗi được
giải phóng. Sau khi kết thúc, riboxom được tách ra làm hai để thực hiện quá trình
mới. Chuỗi polypeptid sau khi được tổng hợp sẽ hoàn thiện để hình thành các
phân tử protein trưởng thành.
2.3.3. Vai trò của quá trình dịch mã:
Dịch mã là khâu cuối cùng trong quá trình truyền đạt thông tin di truyền
được mã hóa trong ADN sang phân tử protein, dưới tác động của môi trường kiểu
gen được biểu hiện thành kiểu hình cụ thể.
Thông qua quá trình phiên mã, dịch mã cho thấy các gen khác nhau quy định
cấu trúc các phân tử protein khác nhau, điều đó thể hiện tính đa dạng của gen
(thực chất là một đoạn phân tử ADN)
2.3.4. Một số vấn đề cần lưu ý:
* Sự khác nhau cơ bản trong cơ chế phiên mã, dịch mã ở sinh vật nhân sơ và
sinh vật nhân thực?
Sinh vật nhân sơ Sinh vật nhân thực
- Gen cấu trúc tồn tại thành từng nhóm
tạo thành đơn vị phiên mã để tổng hợp
mARN
- Chưa có nhân chính thức, chưa có
màng nhân nên quá trình PM, DM diễn
ra đồng thời tại cùng không gian và thời
gian.

- Cơ chế của sự điều hòa này được thực hiện thông qua các operon, operon
kìm hãm và operon cảm ứng. Mỗi operon bao gồm hai trình tự: các trình tự chỉ
huy và điều hòa phiên mã; một loạt các trình tự mã hóa cho các protein tham gia
vào một quá trình chuyển hóa (các trình tự này cũng chịu sự chỉ huy và điều hòa
của nhóm trình tự thứ nhất). Ở đây, sự điều hòa thể hiện chủ yếu trong giai đoạn
phiên mã.
2.4.2. Ở Eukariote:
- Mục tiêu lại nhằm hướng tế bào vào một chương trình phát triển chung của
toàn cơ thể.
- Cơ chế điều hòa ở đây rất đa dạng và thể hiện ở nhiều mức độ: biến đổi cấu
trúc nhiễm sắc thể- chất tạo thuận lợi cho sự phiên mã của một số trình tự; trong
giai đoạn phiên mã thông qua sự tương tác ADN-protein và protein- protein; ở các
giai đoạn sau phiên mã qua hiện tượng “ghép nối” khác biệt; trong giai đoạn dịch
mã và sau dịch mã.
Bộ gen của sinh vật có số lượng gen rất lớn. Tuy nhiên, chỉ một phần trong
số đó được sử dụng trong mỗi loại tế bào. Việc gen nào được biểu hiện (tức là,
Trần Thị Hoàng Anh 18
Tiểu luận sinh học phân tử
việc quản lý sự tổng hợp của các protein mới) được kiểm soát bởi bộ máy sao
chép ADN sang mRN. Tuy nhiên, quá trình phiên mã cũng bị điều khiển bởi
nhiều nhân tố khác. Những nguyên tắc căn bản của quá trình điều hòa sự biểu hiện
gene đã được nhận biết cách đây hơn 40 năm bởi hai nhà khoa học người Pháp là
François Jacob và Jacques Monod. Ngày nay, chúng ta biết rằng các nguyên tắc
tương tự cũng đã và đang diễn ra trong suốt quá trình tiến hóa từ vi khuẩn đến con
người. Chính những nguyên tắc này đã hình thành nên nền tảng cho kỹ thuật gen,
đó là việc đưa một trình tự ADN vào tế bào để hình thành một tế bào mới.
2.5. Mối quan hệ giữa AND, ARN và Protein.
Phân tử ADN là vật chất mang thông tin di truyền và thông tin di truyền
được di truyền từ thế hệ bố mẹ sang thế hệ con cái thông qua sự tái bản ADN và
phân ly ADN về các tế bào con qua phân bào. Ở mỗi cơ thể nhất định, thông tin di

chiết xuất từ E.Coli có chứa ribosomes, nhưng không phải trong môi trường tế
bào. Các phân mảnh của tế bào này có thể biểu hiện ra thành một protein từ một
DNA template ngoại lai và neomycin là chất kháng sinh được xem là hỗ trợ quá
trình này.
3.3. Prions
Prion là loại protein có khả năng làm thay đổi cấu trúc 3D của các phân tử
protein cùng loại. Điều này làm thay đổi chức năng của protein. Trong nấm, nó có
thể truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, tức là có sự truyền tải di truyền từ
protein → protein. Mặc dù đây cũng là một biểu hiện của sự truyền tải thông tin,
nhưng nó không được xem là một ngoại lệ của luận thuyết trung tâm vì cấu trúc
chuỗi trong protein vẫn được giữ nguyên. Nhưng nếu xem DNA là trung tâm của
Trần Thị Hoàng Anh 20
Tiểu luận sinh học phân tử
luận thuyết thì đây lại được xem là 1 ngoại lệ vì trong luận thuyết trung tâm,
protein chỉ có thể được tổng hợp, không thể được nhân từ một protein khác.
Trần Thị Hoàng Anh 21
Tiểu luận sinh học phân tử
PHẦN 3: KẾT LUẬN
Như vậy, luận thuyết trung tâm (Central dogma) của sinh học phân tử
được đề xướng bởi Francis Crick vào năm 1958 cũng đã ảnh hưởng rất to lớn
đến sinh học phân tử và di truyền học. Học thuyết đã khẳng định rằng những
thông tin di truyền không thể được vận chuyển từ protein đến protein hay
nucleic acid khác mà đi theo con đường chung là DNA → RNA → protein.
Quá trình này vì thế được tách làm 3 giai đoạn: phiên mã, dịch mã, và tái tạo.
Nhưng ba quá trình này diễn ra trong tế bào luôn luôn phải thích ứng với môi
trường mà môi trường thì luôn luôn phải thay đổi. Vậy sự biểu hiện của gen
phải được điều hòa để phù hợp với sự biến đổi của môi trường. ngoài ra, những
ngoại lệ của Luận thuyết trung tâm về phiên mã ngược, nhân đôi ARN, dịch
mã trực tiếp từ AND sang Protein, và Prions đã làm cho luận thuyết của
Francis Crick them phong phú