Bài 2: Phiên mã và dịch mã
I. Phiên mã
Phiên mã là quá trình truyền thông tin di truyền từ phân tử AND mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn.
1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN
1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN
2. Cơ chế phiên mã
* Thời điểm: xảy ra trước khi tế bào tổng hợp prôtêin
* Diễn biến:
- Đầu tiên ARN-polimeraza bám vào vùng điều hoà của gen à gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3’- 5’ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu
- Sau đó ARN-polimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen à tổng hợp nên mARN (theo chiều 5’-3’) theo nguyên tắc bổ sung (A-U; G-X)
- Khi enzim di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn của gen xoắn ngay lại.
* Thời điểm: xảy ra trước khi tế bào tổng hợp prôtêin
* Diễn biến:
- Đầu tiên ARN-polimeraza bám vào vùng điều hoà của gen à gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3’- 5’ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu
- Sau đó ARN-polimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen à tổng hợp nên mARN (theo chiều 5’-3’) theo nguyên tắc bổ sung (A-U; G-X)
- Khi enzim di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn của gen xoắn ngay lại.
* Ở sinh vật nhân sơ: mARN sau phiên mã được sử dụng trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp prôtêin.
* Ở TB nhân thực: mARN sau phiên mã phải được chế biến lại bằng cách loại bỏ các đoạn không mã hoá (intrôn), nối các đoạn mã hoá (êxon) tạo ra mARN trưởng thành.
* Ở TB nhân thực: mARN sau phiên mã phải được chế biến lại bằng cách loại bỏ các đoạn không mã hoá (intrôn), nối các đoạn mã hoá (êxon) tạo ra mARN trưởng thành.
II. Dịch mã
1. Hoạt hoá a.a
Axit amin + ATP + tARN ---> aa-tARN
2. Tổng hợp chuỗi pôlipeptit
* Mở đầu:
- Tiểu đơn vị bé gắn với đầu 5’ trên mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu gần côđon mở đầu.
- Anticôđon của phức hợp mở đầu Met - tARN là UAX bổ sung với côđon mở đầu trên mARN là AUG.
- Tiểu đơn vị lớn kết hợp với phức hợp Met - tARN tương ứng ở vị trí P, tạo ribôxôm hoàn chỉnh sẵn sàng dịch mã.
Axit amin + ATP + tARN ---> aa-tARN
2. Tổng hợp chuỗi pôlipeptit
* Mở đầu:
- Tiểu đơn vị bé gắn với đầu 5’ trên mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu gần côđon mở đầu.
- Anticôđon của phức hợp mở đầu Met - tARN là UAX bổ sung với côđon mở đầu trên mARN là AUG.
- Tiểu đơn vị lớn kết hợp với phức hợp Met - tARN tương ứng ở vị trí P, tạo ribôxôm hoàn chỉnh sẵn sàng dịch mã.
* Kéo dài:
- Anticôđon của phức hợp aa1 - tARN bổ sung với côđon thứ nhất của mARN tương ứng ở vị trí A bên cạnh.
- Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa aa mở đầu và aa1.
- Ribôxôm dịch một côđon theo chiều 5’->3’ trên mARN, tARN rời khỏi ribôxôm và aa1 - tARN chuyển sang vị trí P.
- Anticôđon của phức hợp aa2 - tARN bổ sung với côđon thứ hai của mARN tương ứng ở vị trí A bên cạnh. Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa aa1 và aa2.
- Ribôxôm dịch một côđon trên mARN và chu kì trên được lặp lại.
- Anticôđon của phức hợp aa1 - tARN bổ sung với côđon thứ nhất của mARN tương ứng ở vị trí A bên cạnh.
- Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa aa mở đầu và aa1.
- Ribôxôm dịch một côđon theo chiều 5’->3’ trên mARN, tARN rời khỏi ribôxôm và aa1 - tARN chuyển sang vị trí P.
- Anticôđon của phức hợp aa2 - tARN bổ sung với côđon thứ hai của mARN tương ứng ở vị trí A bên cạnh. Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa aa1 và aa2.
- Ribôxôm dịch một côđon trên mARN và chu kì trên được lặp lại.
* Kết thúc:
- Khi ribôxôm tiếp xúc mã kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã hoàn tất.
- Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi pôlipeptit được giải phóng.
- Enzim đặc hiệu cắt axit amin mở đầu chuỗi pôlipeptit.
- Chuỗi pôlipeptit hình thành cấu trúc bậc cao hơn thành prôtêin có hoạt tính sinh học.
- Khi ribôxôm tiếp xúc mã kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã hoàn tất.
- Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi pôlipeptit được giải phóng.
- Enzim đặc hiệu cắt axit amin mở đầu chuỗi pôlipeptit.
- Chuỗi pôlipeptit hình thành cấu trúc bậc cao hơn thành prôtêin có hoạt tính sinh học.
* Chú ý:
- Ribôxôm dịch chuyển trên mARN theo chiều 5’ à 3’ theo từng nấc, mỗi nấc ứng với 1 côđon.
- Chỉ có phức hợp Met - tARN liên kết với ribôxôm ở vị trí P, còn tất cả các acid amine khác đều liên kết ở vị trí A.
- Trong quá trình dịch mã, mARN thường không gắn với từng ribôxôm riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm ribôxôm gọi là pôliribôxôm.
- Các nuclêôtit ở bộ ba đối mã trên tARN liên kết bổ sung với các nuclêôtit trên mARN theo nguyên tắc bổ sung.
3. Mối quan hệ ADN, ARN, Prôtêin
- Ribôxôm dịch chuyển trên mARN theo chiều 5’ à 3’ theo từng nấc, mỗi nấc ứng với 1 côđon.
- Chỉ có phức hợp Met - tARN liên kết với ribôxôm ở vị trí P, còn tất cả các acid amine khác đều liên kết ở vị trí A.
- Trong quá trình dịch mã, mARN thường không gắn với từng ribôxôm riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm ribôxôm gọi là pôliribôxôm.
- Các nuclêôtit ở bộ ba đối mã trên tARN liên kết bổ sung với các nuclêôtit trên mARN theo nguyên tắc bổ sung.
3. Mối quan hệ ADN, ARN, Prôtêin
3. Mối quan hệ ADN, ARN, Prôtêin