ARN và quá trình phiên mã

I. 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 ribonucleotit.

Mỗi đơn phân (ribonucleotit) gồm 3 thành phần:

1 gốc bazơ nitơ (A, U, G, X) khác ở phân tử ADN là không có T.
1 gốc đường ribolozo (C₅H₁₂O₅), ở ADN có gốc đường đêoxiribôz (C₅H₁₀O₄)
1 gốc axit photphoric (H₃PO₄).

ARN có cấu trúc chỉ gồm một chuỗi poliribonucleotit. Số ribonucleotit trong ARN bằng một nửa nucleotit 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 poliribonucleotit 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 nhiều 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 gốc 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 gen mang 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: A_gốc - U_{môi trường}, T_gốc - A_{môi trường}, G_gốc – X_{môi trường}, X_gốc – G_{môi 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 ở sinh vật nhân sơ có vùng mã hóa liên tục nên mARN sau phiên mã được dùng trực tiếp làm khuôn tổng hợp prôtêin.

Ở sinh 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.