Transcript Chương 5 Bản chất của Gen

Chương 5
Bản chất của Gen
• Bản chất chính xác của gen là gì ?
• Có phải tất cả các gen đều giống nhau
hay có các loại gen khác nhau ?
5.1 Định nghĩa về gen
• Gen là đơn vị di truyền mang thông tin cho một
chuỗi polypeptide hoặc một phân tử RNA
• Có hai loại gen: gen cấu trúc và gen điều hòa
+ Gen cấu trúc: mã hóa cho chuỗi polypeptide hay
phân tử RNA phục vụ cho hoạt động trao đổi
chất thông thường
+ Gen điều hòa: mã hóa cho các polypeptide để
tạo các protein có chức năng điều hòa sự biểu
hiện của gen
What is a gene?
4
• Gen thường nằm trên một vùng nhất định
của NST và có quan hệ trạng thái sinh lý
của cơ thể sống
• Gen tự nó không tạo ra hay sinh ra bất cứ
gì
• Một tập hợp gen hoàn chỉnh của tế bào
sống gọi là bộ gen (genome)
5.2 Kích thước của gen
• Kích thước gen được x/đ dựa trên bản đồ
di truyền và tần số trao đổi chéo
• Trung bình mổi gen của prokaryot có từ
800-1500 bp
Table 2.4
Organism
# bp
#genes
X174
5386
9
4,600,000
4288
13,000,000
5885
Caenorhabditis elegans
~100,000,000
~14,000
Arabidopsis thaliana
~120,000,000
~10,000
Drosophila melanogastor
~180,000,000
~12,000
~3,400,000,000
~25,000
Escherichia coli
Saccharomyces cerevisiae
Homo sapiens
5.3 Nghịch lý của giá trị C
• Thông thường một cơ thể càng phức tạp thì lượng thông
tin tăng, có nghĩa cần nhiều DNA.
• Tuy nhiên có những số liệu không tuân theo giả thuyết
trên. Người ta gọi nghịch lý của giá trị C (content).
• Giá trị C là lượng DNA (picogram – 10-12 gam) trong bộ
gen đơn bội của loài
• Có sự tương quan giữa lượng DNA và độ phức tạp của
tổ chức sống. Tuy nhiên ở một số lòai có lượng DNA
nhiều hơn cần thiết
• Lượng DNA thừa giữ vai trò điều hòa họat động của gen
5.4 Thông tin trong gen
1.
2.
Trong các nucleotide thành phần base là thông tin
Chuỗi các base coi là điển hình như chính thông tin di
truyền
Trình tự của nucleotide cung cấp 2 loại thông tin trong tổng
hợp protein
1. Các acid amin quy định trong gen là 3 chữ cái
2. Vị trí aa trong protein tạo nên cấu trúc cơ bản
Đoạn điều hòa: các đoạn nucleotide phản ứng với các dấu
hiệu hóa học trong và ngoài tế bào
5.5 Gen cấu trúc
• Gen cấu trúc ở các tổ chức sống khác
nhau không có sự giống nhau về nội dung
thông tin và cả độ ổn định ở vị trí nhất định
trên phân tử DNA
5.5.1 Gen ở prokaryot
• Hầu hết các gen của prokaryot được cấu
tạo bởi các đoạn nucleotide không bị ngắt
quảng bởi các đoạn không mã hóa.
• Gen cấu trúc của prokaryot thường được
hoạt hóa từng nhóm, gọi là đơn vị phiên
mã đa cistron
• Đơn vị phiên mã: đoạn dẫn đầu, đoạn
khởi động, đoạn mã hóa, đoạn kết thúc
5.5.2 Gen ở eukaryot
• Ở eukaryot, đơn vị phiên mã là đơn
cistron
• Gen ở eukaryot đôi khi gọi là gen phân
mảng, thông tin nằm rải rác dọc theo phân
tử DNA
5.5.3 Exon và intron
• Exon (từ expressed): mã hóa aa, intron (từ
intervening) không mã hóa cho aa nào.
• Intron thường có mặt ở vị trí nhất định
• Intron tách ra khỏi mRNA ngay khi được
tổng hợp
Figure 14.2
Figure 14.4
5.5.4 Gen gối nhau
• Tìm thấy ở virus như ΦX 174, phage MS,
virus động vật SV40
• Ở eukaryot tìm thấy gen gối nhau: gen mã
hóa cho yếu tố VIII (protein đông máu)
5.5.5 Gen nhảy (Transposon)
• Năm 1953 Barbara McClintock đã phát
hiện ra yếu tố di truyền vận động
• Transposon có khả năng gây ra sự sắp
xếp các đoạn nucleotide
Types of transposable elements
• DNA vs. RNA
• viral vs. nonviral
• replicative mechanism vs. excision
mechanism
transposon
transposon
insertion mutation
5.6 Các yếu tố điều hòa
• Còn gọi là đoạn điều hòa, đơn vị điều hòa, hay
đơn vị điều khiển
• Chúng nằm ở đầu gen cấu trúc (promoter,
operator), giữa promoter và gen cấu trúc
(attennuator)
• Upstream và downstream: vị trí của đọan gen so
với vị trí đối chứng
• Chúng tương tác với các phân tử protein hoặc
các phân tử protein cộng với phân tử đi kèm
Gene Technology
What is a gene?
23
5.6.1 Promoter (vùng khởi động): đoạn nucleotide
nhận biết bởi RNA polymerase, có khỏang 20 –
200 bp
- Ở vi khuẩn có hai đọan nucleotide gần giống
nhau hộp Pribnow
- Ở eukaryot: hộp Hogness, có trình tự TATAAA,
vị trí 19 - 27
5.6.2 Operator (vùng chỉ huy): đoạn nucleotide
nằm giữa promoter và gen cấu trúc, nơi bám
của protein ức chế
Transcription -> Promoter
Prokaryotic promoter
25
Transcription -> Promoter
E. coli promoters
26
RNA polymerase
Transcription – Initiation -> Recognition of Promoter by RNA Polymerase
27
Transcription – Eukaryotic Promoters
28
Gene Technology
Transcription – Eukaryotic Promoters
29
5.6.3 Attenuator (vùng suy giảm): tìm thấy
trong nhóm gen mã hóa cho enzym sinh
tổng hợp acid amin
5.6.4 Enhancer (vùng tăng cường): làm tăng
số lượng phân tử RNA polymerase để
phiên mã gen cấu trúc
5.7 Gen mã hóa các protein và
RNA
• “Một gen – một chuỗi polypeptide”
• Ở eukaryot có ba loại RNA polymerase
khác nhau
32
Chức năng của các RNA
33
Gene Technology
34