Sai hỏng trao đổi chất bẩm sinh trong chu trình phenylalanine
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.43 MB, 161 trang )
• Bệnh được phát hiện đầu tiên là
ancaptonuria, người bệnh có nước tiểu bò
tích tụ nhiều acid homogentisic chất này
bò đen lại khi gặp không khí nên nước
tiểu màu đen. Bệnh có sự di truyền do
một gen lặn. Năm 1914 phát hiện thêm
ở người bò bệnh này thiếu hoạt tính
enzyme oxydase của acid homogentisic.
Đến nay chu trình phenylalanine được
tìm ra và các sai hỏng gây bệnh di truyền
biết được như sau:
• Mỗi bệnh trên đây liên quan đến sai
hỏng của một phản ứng sinh học do
hậu quả của một enzyme bò mất
hoạt tính và sự di truyền của mỗi
bệnh đều do một gen lặn. Thường
enzyme mất hoạt tính làm chất
phản ứng bò tích tụ lại nên dư thừa.
b. Giả thuyết 1 gen-1 enzyme.
• Năm 1941 G.Beadle và Tatum đã sử dụng
mốc vàng bánh mì Neurospora crassa để
chứng minh gen kiểm tra các phản ứng sinh
hóa. Loài hoang dại của mốc này mọc được
trên môi trường tối thiểu gồm nước, muối
khoáng (NPK), glucose và biotin, vì từ các
chất đơn giản này sợi nấm mốc tổng hợp được
tất cả các chất phức tạp khác cần thiết cho sự
sống như các amino acid, các nucleotide,
đường và lipid...
• ... Dùng các tia phóng xạ và tử ngoại có thể
gây tạo ra các đột biến sinh hóa mất khả
năng tổng hợp chất này hay chất nọ và được
gọi là các đột biến khuyết dưỡng
(auxotroph). Các đột biến này chỉ mọc được
trên môi trường tối thiểu khi có thêm vào
chất mà đột biến không tổng hợp được. Ví
dụ các đột biến mất khả năng tổng hợp
amino acid arginine được ký hiệu arg- không
mọc được trên môi trường tối thiểu vì tự nó
không tổng hợp được chất này; nhưng
chúng mọc được khi có thêm vào arginine.
• Các đột biến khuyết dưỡng này đa số có sự di
truyền của một gen. Từ kết quả nghiên cứu
của mình, Beadle và Tatum nêu ra giả thuyết
1 gen - 1 enzyme, về sau được cụ thể hóa hơn
1 gen - 1 protein rồi 1 gen - 1 polypeptide, và
cuối cùng là 1 gen - 1 đại phân tử sinh học
(vì có gen chỉ tổng hợp RNA).
• Giả thuyết 1 gen - 1 enzyme có ý nghóa
lớn, nó cụ thể hóa được các bước
trung gian từ gen đến tính trạng diễn
ra như thế nào. Do đó hai ông Beadle
và Tatum đã nhận được giải Nobel về
công trình này.
2. Học thuyết trung tâm (Central
dogma).
a. Sự liên quan đồng tuyến tính giữa DNA và protein
Mãi đến năm 1953, mô hình cấu trúc DNA của
•
Watson - Crick được nêu lên và cũng năm này Sanger lần
đầu tiên tìm ra trình tự các amino acid của một protein có
phân tử không lớn là insulin (chỉ có 51 amino acid). Các
nghiên cứu tiếp theo đã làm sáng tỏ mối quan hệ genprotein.
• Như chương II đã nêu, các mức cấu trúc không gian
khác nhau của phân tử protein được xác đònh một cách tự
động bởi trình tự sắp xếp của các amino acid theo đường
thẳng tức cấu trúc bậc một. Như vậy, việc xác đònh di
truyền phân tử protein ở trạng thái tự nhiên có đầy đủ
hoạt tính sinh học quy lại ở xác đònh cấu trúc bậc một là
đủ. Mặt khác, bốn loại nucleotide của DNA cũng xếp
theo đường thẳng và trình tự sắp xếp của chúng cũng
phản ánh một thông tin nhất đònh
• Việc nghiên cứu các đột biến
hemoglobine liên quan đến các bệnh
thiếu máu làm sáng tỏ mối quan hệ
DNA - protein. Nghiên cứu hàng trăm
đột biến loại này cho thấy mỗi đột
biến liên quan với một thay đổi amino
acid nhất đònh trên mạch polypeptide
của hemoglobine.
• Ví dụ: ở bệnh thiếu máu hồng cầu hình
liềm, người bệnh do đột biến làm thay đổi
amino acid ở vò trí thứ 6 của mạch như sau:
Vò trí: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 ---• Hemoglobine bình thường:
• Hemoglobine người bệnh:
Glu
Val
• Giữa DNA và protein rõ ràng có sự liên quan đồng tuyến
tính (tức sự thay đổi các nucleotide trên mạch thẳng của
DNA dẫn đến các thay đổi amino acid trên mạch thẳng
của phân tử protein).
