Sự sao mã
Một trong những tính chất căn bản của DNA là khả năng tự sao chép (replication) hay là tự nhân đôi (self duplication). Nghĩa là từ một phân tử DNA mẹ sao chép tạo ra hai phân tử DNA con giống y như phân tử DNA mẹ ban đầu. Sự tái bản DNA là một trong ...
Một trong những tính chất căn bản của DNA là khả năng tự sao chép (replication) hay là tự nhân đôi (self duplication). Nghĩa là từ một phân tử DNA mẹ sao chép tạo ra hai phân tử DNA con giống y như phân tử DNA mẹ ban đầu.
Sự tái bản DNA là một trong những tính chất quan trọng, nhờ đó mà thông tin di truyền được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác.
Giả thuyết của Watson - Crick
Sau khi xây dựng mô hình cấu trúc của phân tử DNA, Watson và Crick đã thấy rằng, nếu hai sợi DNA tách rời ra thì một sợi sẽ làm khuôn để tổng hợp một sợi mới vì do các bazơ nitơ luôn có xu hướng bắt cặp với nhau (A với T và G với C). Theo dự đoán của Watson và Crick, quá trình tổng hợp DNA có thể tóm tắt như sau
- Đầu tiên liên kết hydrô sẽ bị đứt ra để tạo hai mạch đơn làm khuôn.
- Các bazơ nitơ mới sẽ bắt cặp bổ sung với các bazơ nitơ trên sợi làm khuôn theo qui tắc A đối diện với T và G đối diện với C.
- Kết thúc quá trình sao mã, từ một sợi DNA xoắn kép mẹ sẽ tạo hai sợi xoắn kép con. Mỗi sợi xoắn kép con có một sợi mới tổng hợp và một sợi sẽ làm khuôn.
Ngay sau khi mô hình được nêu ra, nhiều thí nghiệm chứng minh đã được tiến hành để xác nhận dự đoán.
Thí nghiệm chứng minh của Meselson - Stahl (1958)
Thí nghiệm này nhằm mục đích chứng minh kiểu tổng hợp theo khuôn của DNA như dự đoán của Watson và Crick. Thí nghiệm được thực hiện trên E. Coli. Vi khuẩn được nuôi cấy qua nhiều thế hệ trên môi trường có chứa nitơ đồng vị nặng N15 và nitơ thường N14 .
Nguyên tắc của thí nghiệm là dựa trên khả năng phân biệt tỉ trọng của hai đồng vị N15 và N14 có mặt trong các loại DNA khi li tâm trên thang nồng độ CsCl2 . Quá trình thí nghiệm được tiến hành như sau
- Thế hệ đầu (gọi là thế hệ 0): vi khuẩn được nuôi trên môi trường chứa N15 như vậy ở thế hệ này, các nguyên tử nitơ trong DNA của vi khuẩn sẽ là N15 . Sau khi nuôi tiến hành tách DNA và đem li tâm trên thang nồng độ CsCl2, nhận thấy
+ Ở thế hệ 0: chỉ chứa 1 giải đơn có tỉ trọng cao. Như vậy tất cả DNA của thế hệ cha mẹ đều chứa 2 sợi với nitơ nặng.
- Thế hệ 1: Chuyển vi khuẩn ở thế hệ 0 sang nuôi trên môi trường chứa N14. Thời gian và điều kiện nuôi tuơng tự như ở thế hệ 0. Sau khi tách DNA và đem li tâm như ở thế hệ 0, thì thấy
+ Ở thế hệ 1 chỉ chứa 1 giải đơn có tỉ trọng trung bình. Như vậy mỗi phân tử con ở thế hệ 1 có 1 sợi chứa nitơ nặng của bố mẹ và 1 sợi bổ sung mới tổng hợp có cấu tạo từ nitơ nhẹ N14, gọi là sợi DNA lai.
- Thế hệ 2: Tiếp tục chuyển vi khuẩn của thế hệ 1 sang thế hệ 2 và cũng nuôi trên môi trường chứa N14. Quá trình thí nghiệm tiến hành tương tự như ở các thế hệ trên. Sau khi li tâm, quan sát thấy có một nửa số lượng phân tử DNA là phân tử lai giống thế hệ 1 và một nửa số lượng còn lại là phân tử DNA với cả hai sợi đều mang N14
Mô hình thí nghiệm của Meselson-Stah
Thí nghiệm trên là một bằng chứng chứng minh giả thuyết của Watson và Crick là đúng. Quá trình tổng hợp DNA phải thực hiện theo khuôn, hai mạch ban đầu được tách ra, mỗi cái làm khuôn để tổng hợp mạch mới. Kết quả là, mỗi phân tử con đều mang một mạch cũ và một mạch mới. Kiểu sao mã như vậy gọi là “sao mã bán bảo tồn” (semi-conservative).
Thí nghiệm chứng minh của Arthur và Kornberg
Cũng trong năm này (1958), Arthur và Kornberg tại trường Đại học Washington đã tinh sạch một loại enzyme từ E. Coli, gọi là DNA-polymerase. Enzyme này xúc tác tổng hợp một sợi polynucleotide từ các nucleotide-3- phosphat.
Nguyên liệu dùng cho thí nghiệm gồm
- Bốn loại nucleotide dạng triphosphat: dATP, dTTP, dGTP, dCTP.
- Enzyme DNA-polymerase chiết từ vi khuẩn E.Coli.
- Ion Mg+2 là cofactor của enzyme, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của enzyme.
Tiến trình thí nghiệm có thể mô tả như sau
Thí nghiệm thứ nhất được tiến hành với đầy đủ các nguyên liệu như đã giới thiệu ở trên, trong các điều kiện thuận lợi cho sự tổng hợp sợi DNA mới, nhưng không có sợi làm khuôn.
Thí nghiệm thứ hai cũng được tiến hành tương tự như thí nghiệm 1 nhưng có một sợi DNA làm khuôn. Sợi làm khuôn được thu nhận bằng cách làm biến tính và tách mạch, sau đó đưa vào thí nghiệm.
Họ thấy rằng, ở thí nghiệm thứ nhất, enzyme DNA-polymerase không thể tổng hợp sợi DNA từ các nguyên liệu khi không có mặt của sợi khuôn, việc tổng hợp sợi DNA mới chỉ xảy ra ở thí nghiệm thứ hai, khi có mặt DNA khuôn. Điều đó khẳng định rằng giả thuyết của Watson và Crick là đúng. DNA được tổng hợp chỉ khi có một sợi làm khuôn.
Các enzyme và protein đặc hiệu tham gia sao mã
Đây là một quá trình phức tạp, để thực hiện sao mã cần thiết phải có mặt của các enzyme, các protein đặc hiệu và các điều kiện cần thiết sau đây:
- Liên kết hydro giữa 2 mạch bổ sung của sợi DNA mẹ phải bị phá vỡ và tách rời từng bước làm 2 mạch để làm khuôn.
- Phải có đoạn mồi (primer), tức đoạn RNA mạch đơn ngắn bắt cặp với mạch đơn DNA khuôn từ vị trí bắt đầu của mỗi đoạn sao chép.
- Có đủ 4 loại nucleotide ở dạng triphosphat (dATP, dTTP, dGTP, dCTP) để bắt cặp bổ sung với các nucleotide mạch khuôn.
- Mạch mới được tổng hợp theo hướng 5’−P → 3’−OH.
- Mỗi bước được điều khiển bởi enzyme đặc hiệu và được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác.
- Có mặt của ion Mg+2 làm cofactor của enzyme.
- Trong quá trình sao chép, ngoài các enzyme đặc hiệu còn có các protein đặc hiệu.
Các enzyme và protein đặc hiệu tham gia sao chép gồm có
- Enzyme topoisomerase, làm nhiệm vụ tháo xoắn về hai phía trên sợi DNA kép
- Enzyme helicase, sử dụng năng lượng ATP để làm đứt liên kết hydrô giữa các bazơ nitơ của hai mạch khuôn.
- DNA-polymerase I, -II, -III làm nhiệm vụ tổng hợp sợi mới và sửa sai.
- RNA-polymerase, làm nhiệm vụ tổng hợp đoạn mồi.
- Enzyme primase, làm nhiệm vụ gắn mồi.
- Enzyme ligase, làm nhiệm vụ nối hai nucleotide đứng cạnh nhau bằng liên kết phosphodiester để tạo mạch polynucleotide.
- Enzyme ribonuclease (RNase) làm nhiệm vụ cắt bỏ mồi sau khi tổng hợp xong mạch mới.
Sao chép theo quy luật bổ sung
Các protein tham gia sao mã gồm có
- Protein B, nhận biết điểm khởi đầu (origin) sao chép trên sợi DNA kép.
- Protein SSB (Single Strand Buiding), làm nhiệm vụ giữ hai mạch của sợi DNA không cho chập vào nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sao chép.
Quá trình sao mã
Nhận biết điểm khởi sự và tháo xoắn DNA
Quá trình sao mã được nghiên cứu khá kỹ ở tế bào vi khuẩn E.Coli. bắt đầu khi protein B đặc hiệu nhận biết điểm khởi sự sao mã (replication origine) và gắn vào trình tự đặc hiệu đó. Tiếp theo, enzyme topoisomerase thực hiện tháo xoắn phân tử DNA từ điểm khởi sự.
Enzyme helicase sử dụng năng lượng ATP cắt đứt các liên kết hydro giữa các bazơ bắt cặp của hai mạch phân tử, tách hai mạch để tạo thành chạc ba hình chữ Y, gọi là chạc ba sao mã (replication fork). Có nhiều loại enzyme helicase: có loại gắn trên mạch, di chuyển và cắt liên kết hydro theo chiều từ đầu 3' đến đầu 5'; có loại gắn lên mạch, di chuyển và cắt liên kết hydro theo chiều 5' → 3'. Sau khi tách rời, hai mạch đơn sẽ được protein làm căng mạch SSB giữ không cho chập lại, làm cho trạng thái mở xoắn được bền vững. Mỗi phân tử protein SSB bám vào 8 nucleotide trên mạch đơn, mỗi chạc ba sao mã có khoảng 250 phân tử protein SSB hoạt động. Mạch khuôn được sử dụng đến đâu, các phân tử protein SSB sẽ được giải phóng đến đó.
Tổng hợp mồi
Enzyme DNA-polymerase chỉ có khả năng tổng hợp sợi DNA mới bằng cách nối dài đầu 3'−OH tự do của một đoạn mồi đã bắt cặp sẵn trên khuôn theo chiều 3'−OH đến đầu 5'−P. Mồi là một đoạn RNA nhỏ chừng 10 nucleotide, được tổng hợp từ khuôn của sợi DNA. Phức hợp enzyme primase- RNA-polymerase bám vào mạch đơn của chạc sao mã tổng hợp đoạn RNA mồi tạo đầu 3'−OH tự do của đoạn mồi. Enzyme DNA-polymerase III xúc tác tổng hợp mạch bổ sung từ đầu 3'−OH tự do của mồi, kéo dài mạch. Sự tổng hợp các mạch đơn DNA mới, vì vậy, chỉ đi theo một chiều xác định từ đầu 5' đến đầu 3' (5'→3').
Sự tổng hợp mạch DNA mới xảy ra một cách liên tục trên mạch khuôn có chiều 3'→ 5' và gián đoạn trên mạch khuôn có chiều 5'→ 3'
Trên mạch khuôn có chiều 3'→5', mạch mới được tổng hợp theo chiều 5'→3' một cách liên tục, cùng hướng tháo xoắn của phân tử DNA. Đoạn mồi sẽ được tổng hợp từ điểm khởi sự sao mã. Khi xuất hiện đầu 3'−OH tự do của đoạn mồi thì enzyme DNA-polymerase III gắn vào và tổng hợp ngay mạch bổ’ sung theo chiều 5'→3' một cách liên tục cho đến điểm kết thúc sao mã. Mạch này được tổng hợp nhanh hơn nên người ta thường gọi là mạch nhanh (leading strand). Như vậy, để tổng hợp được sợi DNA mới bổ sung cho sợi làm khuôn này, enzyme DNA-polymerase chỉ cần có một đoạn mồi
Sơ đồ biểu diễn cách sao chép gián đoạn và liên tục trên 2 sợi DNA khuôn
Trên mạch khuôn có chiều từ đầu 5'→3', việc tổng hợp mạch mới phức tạp hơn, do qui luật tổng hợp sợi DNA mới bổ sung luôn thực hiện theo chiều từ đầu 5'→3'. Mạch mới bổ sung cho mạch khuôn này được tổng hợp dưới dạng từng đoạn ngắn gọi là okazaki. Mỗi một okazaki có một đoạn mồi. Ở vi khuẩn, độ dài một okazaki khoảng 1.000 đến 2.000 nucleotide, còn ở tế bào eucaryote, số lượng nucleotide trong một okazaki ngắn hơn so với ở vi khuẩn. Hướng di chuyển để tổng hợp sợi mới của DNA-polymerase III ngược với hướng tháo xoắn của phân tử DNA mẹ.
Sợi con thứ hai này được tổng hợp một cách chậm hơn nên thường gọi là mạch chậm hay mạch sau (lagging strand). Các đoạn RNA mồi sau đó sẽ bị enzyme ribonuclease phân huỷ. Các lỗ trống xuất hiện sau khi các đoạn mồi mất đi sẽ được lấp đầy nhờ hoạt động của enzyme DNA-polymerase I. Cuối cùng, enzyme DNA-lygase nối các liên kết phosphodiester giữa các đoạn, tạo nên mạch DNA con hoàn chỉnh.
Ngoài chức năng tổng hợp sợi DNA mới theo chiều từ đầu 5'→3', enzyme DNA-polymerase III còn có khả năng sửa sai nhờ hoạt tính exonuclease. Trên đường di chuyển để tổng hợp, nếu nó gặp chỗ mà nucleotide mới bắt cặp sai, nó sẽ lùi lại cắt bỏ nucleotide sai và lắp nucleotide đúng vào.
Kết quả, sau quá trình sao mã, hai phân tử DNA con được hình thành có cấu tạo giống y như phân tử DNA mẹ ban đầu, đảm bảo thông tin di truyền được truyền từ thế hệ này qua thế hệ khác một cách chính xác.
Sao mã theo kiểu hình mắt
Sơ đồ tổng hợp DNA dạng vòng ở vi khuẩn
DNA của tế bào procaryote thường có dạng xoắn kép hình tròn. Quá trình tổng hợp cũng được thực hiện từ một điểm khởi đầu (replication origine) gọi là điểm xuất phát và triển khai ra cả hai phía chạc ba sao mã và lan dần về hai phía, cuối cùng tạo ra hai phân tử DNA lai. Có trường hợp sự tổng hợp chỉ xảy ra về một phía của điểm khởi đầu. Khi DNA dạng vòng tròn đang sao chép, quan sát thấy có dạng hình con mắt (eye replication).
Một đơn vị sao mã thống nhất (từ một điểm xuất phát) gọi là replicon.
Bộ gen của các sinh vật procaryote chỉ có một replicon. Tốc độ tổng hợp DNA của E. Coli có thể đạt 50.000 nucleotide/phút, chu kỳ sao mã kéo dài khoảng 20 phút
Sao mã kiểu hình tròn xoay
Sao mã theo kiểu hình tròn xoay
Ngoài kiểu sao mã có dạng hình con mắt như trên, ở một số vi khuẩn và virus còn có kiểu tổng hợp khác gọi là sao mã hình tròn xoay. Quá trình tổng hợp bắt đầu bằng sự cắt liên kết phosphodiester tại một điểm xác định trên một sợi DNA tròn kép tạo ra hai đầu mút, một đầu kết thúc bằng nhóm 3'−OH và đầu kia là đầu 5'−phosphat. Sự tổng hợp một mạch mới một cách liên tục bằng cách kéo dài mạch từ đầu 3'−OH đồng thời dịch chuyển theo dạng xoay tròn, đầu 5'−P được xoay ra ngoài và một mạch mới khác được tổng hợp gián đoạn theo okazaki, sau khi kết thúc, hai phân tử DNA con được hình thành
Ở tế bào eucaryote có nhiều nhiễm sắc thể, đa dạng, mỗi nhiễm sắc thể là một phân tử DNA nằm liên kết với protein, nên quá trình sao mã phức tạp. Nhiều điểm sao mã xảy ra đồng thời, hay nói cách khác là trong cùng một thời điểm có nhiều đơn vị sao mã (replicon). Ví dụ như ở nấm men bánh mỳ S. Cerevisiae có 500 replicon.
Sao mã ở tế bào eucaryote
Quá trình tổng hợp DNA ở tế bào eucaryote phức tạp hơn và tốc độ chậm hơn (3.000 nucleotide/phút).
Đặc điểm quan trọng trong quá trình sao mã ở tế bào eucaryote là có nhiều đơn vị sao mã xảy ra, đồng thời, trên một phân tử DNA và tế bào có cơ chế kiểm soát nghiêm ngặt quá trình này. Điểm nào đã sao qua một lần rồi thì không lặp lại trước khi toàn bộ phân tử DNA được tái tạo hoàn toàn.
Sau khi sao mã, các DNA con có cấu tạo giống y như DNA mẹ ban đầu được phân chia đều đặn về mỗi tế bào con trong quá trình phân bào.
Sửa sai trong sao mã
Sửa chữa những sai sót trên DNA nhằm khôi phục lại cấu trúc ban đầu là một đặc tính của mọi tế bào sống. Trong quá trình sao mã, các bazơ nittơ cũng có thể bắt cặp sai. Sự bắt cặp sai thường xảy ra là A bắt cặp sai với C (A...C) và G bắt cặp sai với T (G...T). Sở dĩ có sự bắt cặp sai như vậy là do trạng thái tồn tại của các bazơ có những thay đổi, dẫn đến sự nhận biết sai.
Nhờ cơ chế tổng hợp DNA luôn luôn khởi động từ đầu 5’→ 3’, nên việc sao mã được kiểm soát và sửa chữa một cách chính xác. Các enzyme DNA-polymerase I và III vừa làm chức năng polymer hóa vừa có hoạt tính exonuclease theo hướng 5’→ 3’ và 3’→ 5’. Nếu trên đường di chuyển bắt gặp một nucleotide lắp sai, chúng sẽ lùi lại để cắt bỏ và lắp nucleotide đúng vào.
Khi hệ thống kiểm tra phát hiện có sai sót, các enzyme endonuclease sẽ cắt bỏ đoạn sai, sau đó, enzyme DNA-polymerase I sẽ tổng hợp lại cho đúng và enzyme DNA-ligase sẽ nối lại để phục hồi trạng thái bình thường. Khi tổng hợp nhân tạo phân tử DNA (invitro) người ta ước tính sai sót là 10−5 , nghĩa là, trong 105 nucleotide được tổng hợp thì có 1 nucleotide sai. Ví dụ DNA trong tế bào E. Coli có 3x106 nucleotide, như vậy cứ sau mỗi lần sao mã thì có 30 nucleotide sai, hay các nhiễm sắc thể ở người có 3x109 nucleotide, như vậy cứ sau mỗi lần sao mã thì có 30.000 nucleotide sai. Nếu với tần xuất sai này thì số lượng đột biến sẽ rất lớn. Qua thực tế nghiên cứu cho thấy tần xuất đột biến trong các quần thể sinh vật là nhỏ hơn rất nhiều.
Bằng cách đánh giá tần số đột biến xuất hiện trong các quần thể, người ta ước tính sự sai sót trong sao mã nằm trong khoảng 10−9. Tuy nhiên, trong thực tế, tỉ lệ sai sót còn thấp hơn nhiều, vào khoảng 10−10 đến 10−11, điều này chứng tỏ sự tồn tại một hệ thống kiểm tra và sửa sai rất hiệu quả của tế bào.
Sửa sai sau khi sao mã
Môi trường sống và cơ thể sống có mối quan hệ mật thiết với nhau. Các biến động của môi trường sống luôn tác động đến các sinh vật. Những thay đổi của môi trường bên ngoài có tác động trực tiếp đến bộ máy di truyền, làm biến đổi nó.
Các tác nhân có thể làm thương tổn DNA trong quá trình tồn tại
- Các tia vũ trụ và các tia phóng xạ có năng lượng cao có thể làm biến đổi các bazơ nitơ như gắn thêm các nhóm chức khác vào mạch vòng hay làm đứt vòng, làm đứt các liên kết hydro giữa hai mạch hay làm cắt mạch của DNA,...
- Các tia cực tím trong ánh sáng mặt trời thường gây nên sự dimer hóa các bazơ thymine, hình thành liên kết giữa hai bazơ thymine nằm kề nhau, làm chúng mất khả năng liên kết với bazơ adenine của mạch bổ sung.
- Tác động của các thành phần trong nội bào.
Sự tổn thương phân tử DNA có thể gây ra do quá trình trao đổi chất bất bình thường gây ra các chất độc hại và các gốc tự do bất lợi, hay do hoạt động của các enzyme không đồng bộ làm tồn đọng những sản phẩm trung gian bất lợi.
Ngoài ra, còn có nhiều tác nhân hóa học khác của môi trường bên ngoài cũng gây nên sự biến đổi có thể xảy ra trên DNA.
Một số khả năng gây biến đổi trên phân tử DNA
- Gãy mạch hay đứt mạch: Do sợi DNA rất mảnh, bản thân nó lại xoắn cuộn nhiều lần nên rất dễ bị gãy hay đứt mạch do tác động bên ngoài hay khi tháo xoắn.
- Mất các bazơ bổ sung, nghĩa là làm cho bazơ tương ứng không có cặp (như mất bazơ purine).
- Biến bazơ nitơ này thành bazơ khác, gây nên sự bắt cặp sai, như: Khi mất nhóm amin, cytosine sẽ biến nó thành uracil hoặc 5-metyl-cytosine-desamin bị nhận nhầm là thymine.
- Các bazơ nitơ có thể tồn tại dưới 2 dạng ceton và enol nên dẫn dến bắt cặp sai.
- Gắn thêm nhóm −CH3 , −C2H5: Khi gắn thêm nhóm ankyl sẽ làm thay đổi tính chất của các bazơ nitơ dẫn đến bắt cặp sai.
Cơ chế phòng ngừa và sửa sai
Để bảo vệ và thích nghi với những biến đổi, tế bào có cơ chế phòng ngừa và sửa sai. Các cơ chế phòng ngừa của tế bào như hệ thống enzyme khử độc, loại bỏ các độc tố, hệ thống điều hoà cân bằng cần thiết cho tế bào, hệ thống enzyme tham gia sửa sai. Ví dụ sau cho thấy hệ thống sửa sai và phòng ngừa của tế bào
- Enzyme Superoxide Dismutase (SOD) làm nhiệm vụ giảm độc: Enzyme SOD được phát hiện năm 1968, có mã số EC.1.15.1.1 , có mặt trong tất cả các tế bào có chuyển hóa oxy. Chúng xúc tác phản ứng phân huỷ gốc superoxyt O2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}− trong tế bào theo sơ đồ phản ứng sau
2 O2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}− + 2H+ H2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}O2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}+ O2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}
H2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}O2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {} sẽ được enzyme catalase hoặc peroxydase chuyển hóa. Do đó, SOD cùng với catalase được xem là nhân tố quan trọng có thể giải độc, bảo vệ và chống lão hóa cho tế bào. Gốc O2− được sinh ra liên tục và cũng bị phân huỷ không ngừng bởi hoạt động của SOD, do đó, khi SOD có hoạt độ càng cao thì nồng độ O2 size 12{ {} rSub { size 8{2} } } {}− càng thấp.
-Hệ thống sửa sai trong tế bào rất đa dạng và có hiệu quả với sự tham gia của các enzyme, như photolyase, DNA-metyl-transfersase, hệ thống enzyme mã hóa trong hệ thống gen SOS.
Ở vi khuẩn E.Coli, do tác động của tia tử ngoại làm xuất hiện các thymine dimer (T=T) trên DNA. Khi có ánh sáng, enzyme photolyase sẽ được hoạt hóa và cắt bỏ liên kết T=T, chuyển về trạng thái bình thường và ổn định.
Hệ thống enzyme nuclease có thể cắt bỏ chỗ sai hỏng bằng nhiều cách và tổng hợp lại cho đúng. Enzyme DNA-metyl-transferase có khả năng loại bỏ gốc metyl trong trường hợp các bazơ bị metyl hóa. Tóm lại, tế bào có cơ chế kiểm tra và sửa những sai sót nếu có. Ngoài ra, tế bào còn có hệ thống SOS (cấp cứu): Hệ thống này hoạt động khi tế bào bị tác động mạnh bởi các tác nhân gây đột biến, tạo nhiều sai hỏng trên DNA. Trong trường hợp cấp bách có nhiều sai hỏng cần cấp cứu, các gen SOS được mở ra. Nếu sửa sai không kịp, tế bào phải chấp nhận hoặc bị đột biến hoặc chết.
Trong tế bào còn có hệ thống điều hoà cân bằng axit-bazơ, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động trao đổi chất làm giảm khả năng tạo các chất độc hại.
Ở sinh vật đa bào, việc khử độc và loại bỏ nhiều hóa chất gây độc được đảm bảo bởi gan và thận.
