[pdf]https://server1.vnkienthuc.com/files/3/FILEPDF/c2-SAO_CHEP_ADN.pdf[/pdf]
Sao chép DNA
Mục tiêu của chương
Giới thiệu về sao chép DNA, nguyên tắc của sao chép và các nhân tố
tham gia vào quá trình sao chép DNA, các hệ thống sửa sai DNA nhằm duy
trì tính chính xác của thông tin di truyền qua các thế hệ.
Số tiết: 3
Nội dung
I. Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ
1. DNA bị biến đổi ngay cả không sao chép
Hình 2.1 Sự mất amin của các base (desamination)
DNA là những phân tử rất dài, nhưng mảnh (đường kính: 20 A
o
), lại
thường xuyên chịu tác động môi trường bên trong và bên ngoài tế bào nên
dễ có những đứt gãy, biến đổi ngay cả khi không có sao chép.
31Người ta tính ra rằng DNA của tế bào người mỗi ngày mất 5000
purin do quá trình mất purin (depurination): dưới tác dụng của nhiệt liên kết
N-glycosil bị thủy phân.
Quá trình biến đổi làm mất amin (desamination): biến cytosin thành
uracin. Mỗi ngày tế bào người có khoảng 100 biến đổi như vậy.
Con người cũng thường xuyên chịu tác động của tia tử ngoại làm tạo
ra các dimer thymine.
Hình 2.2 Sự hình thành dimer thymine dưới tác dụng của tia tử ngoại
2. Trình tự nucleotid được duy trì với mức chính xác rất cao qua nhiều thế
hệ
Dùng các nucleotid và các enzyme DNA polymerse để tổng hợp
DNA in vitro. Sai sót trong trường hợp này là 10
-5
. Như vậy sao chép trong
ống nghiệm có mức chính xác cao, nhưng đối chiếu lên các sinh vật thì mức
sai sót này hãy còn quá lớn.
32Bằng cách đánh giá tần số các đột biến mới xuất hiện trong quần thể
lớn và theo dõi biến đổi enzyme nào đó trong nuôi cấy mô tế bào, người ta
tính được rằng trong cơ thể sinh vật sai sót trong khi sao chép in vivo là
1.10
-9
.
Đánh giá tốc độ biến đổi trong tiến hóa cũng khẳng định mức chính
xác rất cao trong sao chép in vitro.
3. Các hệ thống bảo vệ DNA
Trong tế bào có một loạt hệ thống để bảo vệ DNA:
- Các sinh vật tiền nhân và nhân thực đều chứa các enzyme có nhiệm
vụ methyl hóa ở những điểm nhất định. Các enzyme cắt hạn chế của mỗi
dòng vi khuẩn không cắt DNA của chúng vì đã được methyl hóa ở những
điểm cần thiết, còn DNA ngoại lai vì không được methyl hóa ở những điểm
nhất định nên bị cắt.
Tế bào còn có các hệ thống sửa sai (repair system):
+ Sửa sai bắng cách cắt bỏ rồi tổng hợp sợi mới
Các enzyme DNA polymerase I, II, III đều có hoạt tính polymerase hóa, còn
có hoạt tính exonuclease theo hướng 5-3.
Hình 2.3 Sửa sai bằng cắt bỏ và tổng hợp lại đoạn bị hỏng
33+ Sửa sai nhờ cơ chế tái tổ hợp
Ngay cả khi không có sao chép vẫn có hệ thống bảo vệ: do DNA có
hai mạch, khi sai hỏng trên một mạch, có thể dựa vào mạch còn lại để tổng
hợp đoạn sai hỏng.
Một số enzyme đặc hiệu phát hiện sự bắt cặp sai, như trong trường
hợp mất purin. Có khoảng 50 enzyme chuyên phát hiện và sửa các sai hỏng
trên phân tử DNA.
Hình 2.4. Sửa sai nhờ enzyme
4. Sửa sai do phục quang hồi
Dưới tác dụng của tia tử ngoại, làm các timin đứng gần nhau sẽ gắn
lại tạo thành dimertimin.
Khi trở lại ánh sáng, ánh sáng sẽ kích thích một enzyme cắt bỏ
dimerthymin tạo timin bình thường. Hiện tượng ánh sáng kích thích một
enzyme cắt bỏ dimerthymin gọi là quang phục hồi
