Cơ chế di truyền và biến dị - Bài 2 PHIÊN MÃ - DỊCH MÃ

BÀI 2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ
BÀI 2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ
I. CƠ CHẾ PHIÊN MÃ (sao 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 riboxom
- ARN vận chuyển (tARN): có chức năng vận chuyển axit. amin và mang bộ 3 đối mã tới riboxom để dịch mã. Trong tế bào có nhiều loại tARN khác nhau, mỗi loại tARN vận chuyển một loại axit amin tương ứng
- ARN riboxom (rARN):kết hợp với prôtêin tạo thành ribôxôm là nơi tổng hợp chuỗi pôlipeptit
3. Diễn biến của cơ chế phiên mã
- Quá trình phiên mã được bắt đầu khi enzim ARN-polimeraza bám vào vùng khởi đầu của gengen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn, ARN-polimeraza di chuyển dọc theo mạch khuôn giúp cho các ribonucleotit 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 exon với nhau thành mARN trưởng thành
- So sánh giữa tự nhân đôi ADN và phiên mã:
-Tự nhân đôi ADN
- Chịu sự điều khiển của enzyme 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 enzyme 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
- 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. DỊCH MÃ:
1. Khái niệm
Là quá trình chuyển mã di truyền chứa trong mARN thành trình tự các axit amin trong chuỗi polipeptit của prôtêin
Để chuẩn bị cho quá trình dịch mã 2 đơn vị lớn – nhỏ của ribôxôm tiến đến mARN và liên kết với nhau qua mARN
2. Diễn biến của cơ chế dịch mã
a. Hoạt hóa a. amin
- Nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các a. amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo thành phức hợp aa-tARN
b. Dịch mã và hình thành chuỗi polipeptit
- tARN mang axit amin mở đầu mêtiônin gắn vào vị trí bộ 3 mở đầu, bộ 3 đối mã (UAX) trên tARN sẽ khớp với bộ 3 mở đầu (AUG) trên mARN theo NTBS
- Tiếp theo, aa1-tARN gắn vào vị trí bên cạnh, bộ 3 đối mã của nó cũng khớp với bộ 3 của axit amin thứ nhất theo NTBS
- Enzim xúc tác tạo thành liên kết peptit giữa axit amin mở đầu và aa1 (Met-aa1). Ribôsôme dịch chuyển đi 1 bộ 3 đồng thời tARN được giải phóng khỏi ribôsôme
- Tiếp theo aa2-tARN lại tiến vào ribôsôme, quá trình cũng diễn ra như đối với aa1.
- Quá trình dịch mã cứ tiếp tục diễn ra cho đến khi gặp 1 trong 3 bộ 3 kết thúc (UAA, UAG, UGA) thì quá trình dừng lại. Ribôsôme tách khỏi mARN, giải phóng chuỗi polipeptit. Sau đó Met cũng được tách khỏi chuỗi polipetit, chuỗi pôlipeptit hoàn chỉnh được hình thành.
- Axit amin mở đầu ở sinh vật nhân sơ là fMet, ở sinh vật nhân thực là Met
* Ví dụ: Một gen có 3000 nu khi gen này tham gia phiên mã và dịch mã ta có những vấn đề lưu ý sau:
Số bộ 3 trên gen là 1000 bộ 3
Số bộ 3 trên mARN được tạo thành sau dịch mã là: 500 bộ 3 vì mARN chỉ có 1 mạch
Số a.a trong chuỗi pôlipeptit sơ khai = 499 axit amin (bộ 3 kết thúc không mã hóa a.a)
Số a.a trong chuỗi pôipeptit hoàn chỉnh = 498 axit amin (trừ Met bị cắt bỏ sau khi tổng hợp xong)
Số liên kết peptit trong chuỗi pôlipeptit = số axit amin - 1

3. Pôliribôxôm
- Trên mỗi phân tử mARN, thường có nhiều ribôxôm hoạt động cùng lúc tạo thành poliribôxôm. Như vậy mỗi phân tử mARN có thể tổng hợp nhiều chuỗi polipeptit cùng lúc
4. Mối liên hệ ADN – mARN – prôtêin – tính trạng
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