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)

32
P đánh dấu DNA của 1 nhóm phage T2.

35
S 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 =
32
P: trong TB VK có chứa chất phóng xạ chứng
tỏ: DNA của phage đã vào trong VK
• Nhóm phage đánh dấu =
35
S: chất phóng xạ nằm trong phần vỏ virus bỏ lại
bên ngoài.
 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

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 âm 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

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 N
15
, TB sử dụng N
15
để tổng
hợp DNA cho đến khi DNA của VK đều mang đồng vị nặng N
15
.
 Sau đó các tế bào được chuyển sang môi trường có chứa N
14
.
 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 (N
15

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  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

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
’

-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 180
0
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