BÀI 2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ ( tiếp theo )

BÀI 2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ ( tiếp theo )

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


       - 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

Câu 1.    Tại sao cần phải có quá trình phiên mã ?

Lời giải

-        Phiên mã 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 theo các lỗ trên màng nhân 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

Câu 2.    Một số điểm cần lưu ý về quá trình phiên mã

Lời giải

 

-        Tuy gen có 2 mạch nhưng mỗi lần phiên mã chỉ có 1mạch là mạch khuôn và chỉ tạo thành 1 phân tử mARN

-        Mạch ADN khuôn là mạch có bộ ba mở đầu là 3’ TAX 5’

-        Chiều tổng hợp mARN của ARN-pôlimeraza luôn là chiều 5’  3’

-        Bốn loại nuclêôtit mà môi trường cung cấp cho quá trình dịch mã không có loại Timin

-        Giữa mARN sơ khai và mARN trưởng thành được phiên mã từ một gen cấu trúc ở sinh vật nhân thực thì mARN có chức năng ngắn hơn. Vì sau khi mARN được tổng hợp xong tạo thành mARN sơ khai thì các đoạn intron sẽ bị cắt bỏ và nối các exon lại thành mARN chức năng.

Câu 3.    So sánh quá trình nhân đôi của ADN và quá trình giải mã tổng hợp prôtêin.

Lời giải

 

1/ Giống nhau:

- Đều có sự xúc tác của ezym và sự hoạt hoá của năng lượng

- Có sự tham gia của các nguyên liệu từ môi trường

- Đều thực hiện theo nguyên tắc bổ sung giữa các Nuclêôtít hay giữa các ribôNuclêôtít

2/ Những điểm khác nhau:

Bài 4: Hãy trình bày diễn biến và kết quả của quá trình phiên mã.

Lời giải

 

* Diễn biến

• Khi enzim ARN pôlimeraza bám vào promoter (vùng khởi đầu của gen) làm gen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn, làm lộ ra mạch khuôn (mạch gốc) (mạch có chiều 3‘ 5‘)
• Enzim ARN pôlimeraza di chuyển dọc theo mạch gốc và gắn các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nuclêôtit trên mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (U-A, A-T; G-X, X-G) tạo nên phân tử mARN theo chiều 5‘ 3‘
• Khi enzim di chuyển đến cuối gen gặp tín hiệu kết thúc thì dừng quá trình phiên mã và phân tử mARN vừa được tổng hợp được giải phóng. Vùng nào trên gen phiên mã xong thì đóng xoắn.

* Kết quả: ở tế bào nhân sơ mARN sau khi tổng hợp ở dạng trưởng thành và trực tiếp làm khuôn tổng hợp chuỗi pôlipeptit. Còn ở tế bào nhân thực mARN sau khi tổng hợp ở dạng sơ khai, sau đó được cắt bỏ các đoạn intron, nối các đoạn exon lại với nhau thành mARN trưởng thành, đi qua màng nhân ra tế bào chất làm khuôn tổng hợp chuỗi pôlipeptit.

 

Bài 5: Quá trình dịch mã tại ribôxôm diễn ra như thế nào?

Lời giải

Chia thành 2 giai đoạn:

Hoạt hóa axit amin: Trong tế bào chất, nhờ enzim đặc hiệu và ATP, mỗi axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN).

Tổng hợp chuỗi pôlipeptit. Gồm 3 giai đoạn

• Mở đầu: Tiểu đơn vị bé của ribôxôm gắn với mARN ở vị trí đặc hiệu nằm gần côđon mở đầu. Bộ ba đối mã của phức hợp mở đầu Met – tARN (UAX) khớp bổ sung với côđon mở đầu (AUG) trên mARN. Tiểu đơn vị lớn của ribôxôm kết hợp tạo ribôxôm hoàn chỉnh sẵn sàng tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
• Kéo dài chuỗi pôlipeptit: Anticôđon của phức hợp thứ 2 vào gắn bổ sung với côđon thứ 2 trên mARN, aa thứ 2 liên kết với aa Met (trước) bằng liên kết peptit. Ribôxôm lại dịch chuyển đi một côđon trên mARN và cứ tiếp tục như vậy đến cuối mARN.
• Kết thúc: Khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã hoàn tất. Nhờ enzim đặc hiệu, axit amin mở đầu được cắt khỏi chuỗi pôlipeptit vừa tổng hợp. Chuỗi pôlipeptit tiếp tục hình thành các cấu trúc bậc cao hơn, trở thành prôtêin có hoạt tính sinh học.

Trong quá trình dịch mã, mARN không gắn với từng ribôxôm riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm ribôxôm gọi là pôliribôxôm (gọi tắt là pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin.

Bài 6: Nêu vai trò của pôliribôxôm trong quá trình tổng hợp prôtêin.

Lời giải

Giúp tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin.

 

Bài 7: Một đoạn gen có trình tự các nuclêôtit như sau:

3‘ XGA GAA TTT XGA 5‘ (mạch mã gốc)

5‘ GXT XTT AAA GXT 3‘

a, Hãy xác định trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp từ đoạn gen trên.

b, Một đoạn phân tử prôtêin có trình tự axit amin như sau:

– lơxin – alanin – valin – lizin –

Hãy xác định trình tự các cặp nuclêôtit trong đoạn gen mang thông tin quy định cấu trúc đoạn prôtêin đó.

Lời giải

a, mARN có: 5‘ GXU XUU AAA GXU 3‘

trình tự axit amin trong prôtêin Ala – Leu – Lys – Ala

b, Vì có nhiều bộ ba cùng mã hóa một axit amin nên đây là một trường hợp.

trình tự axit amin trong prôtêin – lơxin – alanin – valin – lizin –

mARN UUA GXU GUU AAA

ADN 3‘ AAT XGA XAA TTT 5‘ (mạch mã gốc)

5‘ TTA GXT GTT AAA 3‘

Câu 13: Một phân tử mARN dài 1,02.10^-3 mm điều khiển tổng hợp protein. Quá trình dịch mã có 5 riboxom cùng trượt 3 lần trên mARN. Tổng số axit amin môi trường cung cấp cho quá trình sinh tổng hợp là

A. 7500        B. 7485

C. 15000        D. 14985

Lời giải

 

L_mARN = 1,02 x 10^-3 mm → N_mARN = 1,02 x 10^-3 x 10⁷/3,4 = 3000

Có 5 riboxom cùng trượt 3 lần trên mARN → có 5 x 3 = 15 chuỗi polipeptit được hình thành

→ Số axit amin mà môi trường cần cung cấp là: (3000/3 – 1) x 15 = 14985.

 

Câu 16: Một gen ở sinh vậy nhân sơ có 2025 liên kết hidro, mARN do gen đó tổng hợp có G – A = 125 nucleotit; X – U = 175 nucleotit. Được biết tất cả số nucleotit loại T của gen đều tập trung trên mạch mã gốc. Số nucleotit mỗi loại trên mARN là

A. A=225; G=350; X=175; U=0

B. A=350; G=225; X=175; U=0

C. A=175; G=225; X=350; U=0

D. U=225; G=350; X=175; A=0

Lời giải

Số liên kết hidro = 2A + 3G = 2025 (1).

mARN có: G_m – A_m = 125; X_m - U_m = 175 → X_mg – T_mg = 125 (*) và G_mg – A_mg = 175 (theo nguyên tắc bổ sung).

Do tất cả số nucleotit loại T của gen đều tập trung trên mạch mã gốc → mạch bổ sung không có T, hay mạch gốc không có A nên A_mg = 0; G_mg = 175.

Thay vào (1) ta có (0 + T_mg) + 3(175 + X_mg) = 2025 → 2T_mg + 3X_mg = 1500 (**)

Từ (*) và (**) giải ra được X_mg = 350 → T_mg = 225.

Vậy: A_m = T_mg = 225; U_m = A_mg = 0; G_m = X_mg = 350; X_m = G_mg = 175.

 

Bài viết gợi ý: