Đề bài: A. ADN-polimeraza. B. restrictaza. C. ADN-ligaza. D. ARN-polimeraza. D
I. PHIÊN MÃ 1. Khái niệm - Là quá trình truyền thông tin di truyền từ ADN mạch kép sang ARN mạch đơn. - Trong nhân tế bào gen mang mật mã di truyền nhưng lại nằm cố định trên NST không thể di chuyển được. Để giúp gen làm nhiệm vụ truyền thông tin và điều khiển quá trình dịch mã phải nhờ đến một cấu trúc khác đó là mARN – bản sao của gen. - Sau khi mARN được tổng hợp xong sẽ di chuyển ra ngoài tế bào chất với vai trò là bản sao của gen để điều khiển quá trình dịch mã tổng hợp chuỗi pôlipeptit. 2. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN - ARN thông tin (mARN): là phiên bản của gen, mang các bộ 3 mã sao, làm nhiệm vụ khuôn mẫu cho dịch mã ở ribôxôm. - ARN vận chuyển (tARN): có chức năng vận chuyển axit amin và mang bộ 3 đối mã tới ribôxôm để dịch mã. Trong tế bào có nhiều loại tARN khác nhau, mỗi loại tARN vận chuyển một loại axit amin tương ứng. - ARN ribôxôm (rARN): kết hợp với prôtêin tạo thành ribôxôm là nơi tổng hợp chuỗi pôlipeptit. 3. Cơ chế phiên mã - Quá trình phiên mã được bắt đầu khi enzim ARN pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn, ARN pôlimeraza di chuyển dọc theo mạch khuôn giúp cho các ribônuclêôtit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nu trên mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A - U, G - X) tạo nên phân tử mARN theo chiều 5’ → 3’. - Đối với sinh vật nhân thực khi toàn bộ gen được phiên mã thì mARN sơ khai được cắt bỏ intron và nối các êxôn với nhau thành mARN trưởng thành. 4. So sánh giữa tự nhân đôi ADN và phiên mã: a) Khác nhau - Tự nhân đôi ADN: + Chịu sự điều khiển của enzim ADN pôlimeraza. + Thực hiện trên cả 2 mạch (mạch gốc tổng hợp liên tục, mạch bổ sung tổng hợp gián đoạn). + 4 loại nu sử dụng từ môi trường là A, T, G, X. + Sản phẩm tạo thành là ADN mạch kép. - Phiên mã: + Chịu sự điều khiển của enzim ARN pôlimeraza. + Chỉ thực hiện trên mạch gốc (vì ARN chỉ có 1 mạch đơn). + 4 loại nu sử dụng từ môi trường là A, U, G, X. + Sản phẩm tạo thành là ARN mạch đơn. b) Giống nhau - Khi thực hiện tự nhân đôi hoặc phiên mã thì NST chứa ADN phải ở trạng thái tháo xoắn. - Đều được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung và khuôn mẫu. - Được thực hiện trong nhân tế bào với khuôn mẫu là ADN. - Mạch mới luôn được tổng hợp theo chiều 5’ → 3’. II. CƠ CHẾ DỊCH MÃ 1. Khái niệm - Là quá trình chuyển mã di truyền chứa trong mARN thành trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit của prôtêin. 2. Diễn biến a) Hoạt hóa axit amin (aa) - Nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các aa được hoạt hóa và gắn với tARN tạo nên phức hợp aa - tARN. b) Tổng hợp chuỗi pôlipeptit - Giai đoạn mở đầu: + tARN mang aa mở đầu tiến vào vị trí côđon mở đầu sao cho anticôđon trên tARN của nó khớp bổ sung với côđon mở đầu trên mARN. - Giai đoạn kéo dài chuỗi pôlipeptit: + tARN mang aa thứ nhất đến côđon thứ nhất sao cho anticôđon của nó khớp bổ sung với côđon thứ nhất trên mARN. Enzim xúc tác tạo liên kết peptit giữa aa1 và aa mở đầu. + Ribôxôm dịch chuyển đi 1 bộ ba đồng thời tARN mang aa mở đầu rời khỏi ribôxôm. + tARN mang aa thứ hai đến côđon thứ hai sao cho anticôđon của nó khớp bổ sung với côđon thứ hai trên mARN. Enzim xúc tác tạo liên kết peptit giữa aa2 và aa1. + Sự dịch chuyển của ribôxôm lại tiếp tục theo từng bộ ba trên mARN. - Giai đoạn kết thúc chuỗi pôlipeptit: + Quá trình dịch mã tiếp diễn cho đến khi ribôxôm gặp côđon kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã dừng lại. + Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi pôlipeptit được giải phóng, aa mở đầu cũng rời khỏi chuỗi pôlipeptit để trở thành prôtêin hoàn chỉnh. 3. Pôliribôxôm (pôlixôm) - Trên mỗi phân tử mARN thường có một số ribôxôm cùng hoạt động được gọi là pôliribôxôm. Như vậy, mỗi một phân tử mARN có thể tổng hợp được từ 1 đến nhiều chuỗi pôlipeptit cùng loại rồi tự hủy. - Ribôxôm có tuổi thọ lâu hơn và đa năng hơn. 4. Mối liên hệ ADN - mARN - prôtêin - tính trạng: - Cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử: ADN → (Nhân đôi) ADN → (Phiên mã) mARN → (Dịch mã) Prôtêin → Tính trạng
+ Thông tin di truyền trong ADN của mỗi tế bào được truyền đạt cho thế hệ tế bào con thông qua cơ chế nhân đôi. + Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua các cơ chế phiên mã và dịch mã. Page 2 SureLRN
Bài 2. Phiên mã và dịch mãA. ARN và quá trình phiên mãI. ARN 1. Cấu tạo hóa học của ARN Tương tự như phân tử ADN thì ARN là đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các ribônuclêôtit. Mỗi đơn phân (ribônuclêôtit) gồm 3 thành phần: 1 gốc bazơ nitơ (A, U, G, X) khác ở phân tử ADN là không có T. 1 gốc đường ribôzơ (C5H10O5), ở ADN có gốc đường đêôxiribôzơ (C5H10O4) 1 gốc axit phôtphoric (H3PO4). ARN có cấu trúc chỉ gồm một chuỗi poliribônuclêôtit. Số ribônuclêôtit trong ARN bằng một nửa nuclêôtit trong phân tử ADN tổng hợp ra nó. 2. Các loại ARN và chức năng Có 3 loại ARN là mARN, tARN và rARN thực hiện các chức năng khác nhau. mARN cấu tạo từ một chuỗi poliribônuclêôtit dưới dạng mạch thẳng, mARN có chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ mạch gốc trên ADN đến chuỗi polipeptit. Các chuỗi polipeptit sẽ tạo thành prôtêin. tARN có cấu trúc với 3 thuỳ, trong đó có một thuỳ mang bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với 1 bộ ba mã hóa axit amin trên phân tử mARN, tARN có chức năng vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên chuỗi polipetit. rARN có cấu trúc mạch đơn nhưng nhiều vùng các nuclêôtit liên kết bổ sung với nhau tạo các vùng xoắn kép cục bộ. rARN liên kết với các protein tạo nên các riboxom. rARN là loại ARN có cấu trúc có nhiếu liên kết hidro trong phân tử nhất và chiếm số lượng lớn nhất trong tế bào. II. Phiên mã 1. Khái niệm Phiên mã là quá trình tổng hợp phân tử ARN từ mạch mã gôc của gen. Bản chất của quá trình phiên mã là truyền đạt thông tin trên mạch mã gốc sang phân tử ARN. Quá trình này diễn ra trong nhân, ở kì trung gian của tế bào giữa 2 lần phân bào, lúc NST đang giãn xoắn. 2. Cơ chế phiên mã a) Các thành phần tham gia vào quá trình phiên mã Mạch mã gốc của genmang thông tin tổng hợp phân tử ARN Nguyên liệu để tổng hợp mạch là các ribonucleotit tự do trong môi trường (U, A,G,X) ARN polimeaza nhận biết điểm khởi đầu phiên mã trên mạch mã gốc, bám vào và liên kết với mạch mã gốc, tháo xoắn phân tử ADN → lộ ra mạch mã gốc, tổng hợp nên mạch ARN mới. b) Diễn biến Quá trình phiên mã diễn ra theo các bước: Bước 1. Khởi đầu: Enzym ARN pôlimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch gốc có chiều 3’→ 5’ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu. Bước 2. Kéo dài chuỗi ARN: Enzym ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch gốc trên gen có chiều 3’ → 5’ và gắn các nuclêôtit trong môi trường nội bào liên kết với các nuclêôtit trên mạch gốc theo nguyên tắc bổ sung: Agốc- Umôi trường, Tgốc- Amôi trường, Ggốc– Xmôi trường, Xgốc– Gmôi trường, để tổng hợp nên mARN theo chiều 5’ → 3’. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn của gen đóng xoắn ngay lại. Bước 3.Kết thúc: Khi enzym di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại, phân tử ARN được giải phóng. Do gen ởsinh vật nhân sơcó vùng mã hóa liên tục nên mARN sau phiên mã được dùng trực tiếp làm khuôn tổng hợp prôtêin. Ởsinh vật nhân thực,do vùng mã hóa của gen không liên tục nên mARN sau phiên mã phải cắt bỏ các đoạn intron, nối các đoạn êxôn tạo mARN trưởng thành rồi đi qua màng nhân ra tế bào chất làm khuôn tổng hợp chuỗi polipeptit. Kết quả: 1 lần phiên mã 1 gen tổng hợp nên 1 phân tử ARN, có trình tự giống với mARN bổ sung nhưng thay T bằng U. Ý nghĩa:hình thành các loại ARN tham gia trực tiếp vào quá trình sinh tổng hợp prôtêin quy định tính trạng. B. Dịch mã1. KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÀNH PHẦN THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ Quá trình dịch mã (giải mã) là quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit (prôtêin) diễn ra trong tế bào chất. Các thành phần tham gia: Mạch khuôn mARN mang thông tin mã hóa axit amin (a.a). Nguyên liệu gồm 20 loại a.a tham gia vào quá trình trổng hợp chuỗi polipeptit. tARN và riboxom hoàn chỉnh (tiểu phần bé, tiểu phấn lớn liên kết với nhau). Các loại enzyme hình thành liên kết gắn a.a với nhau và a.a với tARN. 2. DIẾN BIẾN QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ Quá trình dịch mã có thể chia ra làm hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Hoạt hoá axit amin Dưới tác động của 1 số enzim, các a.a tự do trong môi trường nội bào được hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất ATP: a.a + ATP → a.a hoạt hoá Nhờ tác dụng của enzim đặc hiệu, a.a được hoạt hoá liên kết với tARN tương ứng→ phức hợp a.a – tARN: a.a hoạt hoá + tARN → Phức hợp a.a - tARN Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi pôlipeptit Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn ra theo ba bước: Bước 1. Mở đầu Tiểu đơn vị bé của ribôxômgắn vớimARNở vị trí nhận biết đặc hiệu (gần bộ ba mở đầu) và di chuyển đến bộ ba mở đầu (AUG). Ở sinh vật nhân thực bộ ba AUG mã hóa cho a.a Methionin còn ở sinh vật nhân sơ mã AUG mã hóa cho a.a foocmin Methionin. a. a mở đầu - tARNtiến vào bộ ba mở đầu (đối mã của nó – UAX- khớp với mã mở đầu – AUG – trên mARN theo nguyên tắc bổ sung), sau đótiểu phần lớngắn vào tạo ribôxôm hoàn chỉnh. Bước 2. Kéo dài chuỗi polipeptit Phức hợpaa1- tARNvào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với côđon tiếp sau mã mở đầu trên mARN,1 liên kết peptitđược hình thành giữaaa mở đầu và aa1. Ribôxôm dịch chuyển qua côđon tiếp theo,tARN mở đầurời khỏi ribôxôm, phức hợpaa2- tARNvào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với côđon đó, 1 liên kết peptit nữa được hình thành giữaaa1và aa2. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (UGA, UAG hay UAA). Bước 3. Kết thúc Khiribôxômchuyển dịch sangbộ ba kết thúc(UAA, UAG, UGA) thì quá trìnhdịch mã ngừng lại,2 tiểu phần của ribôxôm tách nhau ra. Một enzim đặc hiệu loại bỏ axit amin mở đầuvà giải phóng chuỗi pôlipeptit, quá trình dịch mã hoàn tất. Kết quả: Từ một phân tử mARN trưởng thành có 1 riboxom trượt qua sẽ tạo thành một chuỗi polipeptit cấu trúc bậc 1 hoàn chỉnh. Chuỗi polipeptit sau khi được tổng hợp thì tiếp tục biến đổi để hình thành các cấu trúc bậc 2, 3, 4 để thực hiện các chức năng sinh học. Chú ý:Trong dịch mã, mARN thường không gắn với từng riboxom riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm ribôxôm (pôliribôxôm hay pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp. Ý nghĩa Từ trình tự sắp xếp các nucleotit trên mARN được chuyển đổi thành trình tự sắp xếp các a.a trong chuỗi polipeptit. Từ thông tin di truyền trong nhân được biểu hiện thành các tính trạng ở bên ngoài kiểu hình.
|
