CHUYÊN ĐỀ 3: DI TRUYỀN PHÂN TỬ
PHẦN 3: PROTEIN
A. LÝ THUYẾT
1. Cấu trúc của prôtêin
Prôtêin là chất hữu cơ gồm các nguyên tố: C, H, O...
- Prôtêin thuộc loại đại phân tử.
- Prôtêin cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Đơn phân là các axit amin gồm khoảng 20 loại axit amin khác nhau.
- Vì prôtêin cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với hơn 20 loại aa khác nhau đã tạo nên tính đa dạng và đặc thù của prôtêin.
+ Tính đặc thù của prôtêin do số lượng, thành phần, trật tự sắp xếp các aa quyết định. Sự sắp xếp các aa theo những cách khác nhau tạo ra những phân tử prôtêin khác nhau
- Tính đa dạng và đặc thù của prôtêin còn thể hiện ở cấu trúc không gian:
+ Cấu trúc bậc 1: là trình tự sắp xếp các aa trong chuỗi aa.có trình tự xác định
+ Cấu trúc bậc 2: là chuỗi aa tạo các vòng xoắn lò xo.
+ Cấu trúc bậc 3: do cấu trúc bậc 2 cuộn xếp theo kiểu đặc trưng.
+ Cấu trúc bậc 4: gồm 2 hay nhiều chuỗi aa cùng loại hay khác loại kết hợp với nhau.
- Cấu trúc bậc 3 và bậc 4 còn thể hiện tính đặc trưng của prôtêin.
2. Chức năng cấu trúc của prôtêin:
- Prôtêin là thành phần quan trọng xây dựng nên các bào quan và màng sinh chất, hình thành nên các đặc điểm giải phẫu, hình thái của các mô, cơ quan, hệ cơ quan, cơ thể (tính trạng cơ thể).
3. Vai trò xúc tác quá trình trao đổi chất:
- Bản chất các enzim là tham gia các phản ứng sinh hoá.
4. vai trò điều hoà quá trình trao đổi chất:
- Các hoocmon phần lớn là prôtêin giúp điều hoà các quá trình sinh lí của cơ thể.
- Ngoài ra prôtêin là thành phần cấu tạo nên kháng thể để bảo vệ cơ thể, chức năng vận động (tạo nên các loại cơ), chức năng cung cấp năng lượng (thiếu năng lượng, prôtêin phân huỷ giải phóng năng lượng). Prôtêin liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào, biểu hiện thành các tính trạng của cơ thể.
5. Quá trình sinh tổng hợp Prôtêin/chuỗi axit amin/chuỗi pôlipeptit (quá trình dịch mã)
- Vị trí: diễn ra trong tế bào chất của tế bào
a, Diễn biến: 2 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 và liên kết với tARN tương ứng → phức hợp a.a – tARN.
* Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi pôlipeptit (3 bước)
- Bước 1. Mở đầu
+ Tiểu đơn vị bé của ribôxôm gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu (gần bộ ba mở đầu) và di chuyển đến bộ ba mở đầu (AUG).
+ aa mở đầu - tARN tiến vào bộ ba mở đầu (đối mã của nó – UAX- khớp với mã mở đầu – AUG – trên mARN theo nguyên tắc bổ sung), sau đó tiểu phần lớn gắn vào tạo ribôxôm hoàn chỉnh.
- Bước 2. Kéo dài chuỗi pôlipeptit
+ aa1 - tARN tiến vào ribôxôm (đối mã của nó khớp với mã thứ nhất trên mARN theo nguyên tắc bổ sung), một liên kết peptit được hình thành giữa axit amin mở đầu với axit amin thứ nhất.
+ Ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba thứ 2, tARN vận chuyển axit amin mở đầu được giải phóng. Tiếp theo, aa2 - tARN tiến vào ribôxôm (đối mã của nó khớp với bộ ba thứ hai trên mARN theo nguyên tắc bổ sung), hình thành liên kết peptit giữa axit amin thứ hai và axit amin thứ nhất.
+ Ribôxôm chuyển dịch đến bộ ba thứ ba, tARN vận chuyển axit amin mở đầu được giải phóng.
Quá trình cứ tiếp tục như vậy đến bộ ba tiếp giáp với bộ ba kết thúc của phân tử mARN. Như vậy, chuỗi pôlipeptit liên tục được kéo dài.
- Bước 3. Kết thúc
+ Khi ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (UAA, UAG, UGA) thì quá trình dịch mã ngừng lại, 2 tiểu phần của ribôxôm tách nhau ra. Một enzim đặc hiệu loại bỏ axit amin mở đầu và giải phóng chuỗi pôlipeptit, quá trình dịch mã hoàn tất.
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 prôtêin.
* Kết quả: một chuỗi pôlipeptit được tạo ra theo trình tự mã hóa của gen thông qua mARN.
*CÁC CÔNG THỨC THƯỜNG DÙNG
1. Số axit amin cần sử dụng là cho 1 chuỗi pôlipeptit:
2. Số axit amin ở 1 chuỗi pôlipeptit hoàn chỉnh:
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
I. Câu hỏi tự luận
Câu 1: So sánh ADN và prôtêin về cấu tạo và chức năng.
Trả lời
a. Giống nhau
- Đều là các đại phân tử hữu cơ có vai trò quan trọng có cấu tạo từ các nguyên tố cơ bản là C, H, O, N.
- Có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân.
- Đều là các thành phần cấu tạo chủ yếu của NST.
- Tính đa dạng và đặc thù được quy định bởi thành phần, số lượng và trình tự các đơn phân.
- Đều góp phần truyền đạt thông tin di truyền.
b. Khác nhau
| Đặc điểm | ADN | Prôtêin |
|---|---|---|
| Nguyên tố chính | C, H, O, N, P | C, H, O, N |
| Số mạch | Hai mạch xoắn kép | Một hoặc nhiều chuỗi pôlipeptit |
| Đơn phân | Nuclêôtit | Axit amin |
| Kích thước | Rất lớn | Nhỏ hơn ADN nhiều lần |
| Cấu tạo đơn phân | Đơn phân có cấu tạo từ 3 thành phần chính là: đường đêôxiribôzơ, axit phôtphoric, bazơ nitric. | Mỗi đơn phân có 3 thành phần: nhóm amin (NH2), nhóm cacboxyl (COOH) và 1 gốc hoá trị R. |
| Tính chất | Tính axit | Vừa có axit, vừa có tính bazơ |
Câu 2: Nêu sự giống nhau của ADN, ARN và prôtêin.
Trả lời
- Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, là các đơn phân
- Có kích thước và khối lượng lớn.
- Tham gia vào quá trình hình thành tính trạng.
Câu 3: Đơn phân cấu tạo nên prôtêin là gì? Nêu các chức năng của prôtêin.
Trả lời
* Đơn phân cấu tạo nên prôtêin là các axit amin.
* Các chức năng của protein:
- Chức năng cấu trúc:cấu tạo nên nên các bào quan, chất nguyên sinh, màng sinh chất.
- Chức năng xúc tác quá trình trao đổi chất:bản chất các enzim là Prôtêin
- Chức năng điều hoà quá trình trao đổi chất: các hoocmon phần lớn là prôtêin.
→ Prôtêin liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào, biểu hiện thành các tính trạng của cơ thể.
Câu 4: Giải thích mối liên hệ giữa gen và tính trạng trong sơ đồ sau:
Trả lời
Bản chất mối quan hệ :
+ Trình tự nuclêôtít trên ADN qui định trình tự nuclêôtít trên mARN .
+ Trình tự nuclêôtít trên mARN qui định trình tự các axit amin của phân tử Prôtêin.
+ Prôtêin tham gia vào các hoạt động của tế bào biểu hiện thành tính trạng của cơ thề.
Câu 5: Trình bày sự hình thành chuỗi axít amin ? Vì sao nói prôtêin có vai trò quan trọng đối với tế bào và cơ thể ?
Trả lời:
* Sự hình thành chuỗi axit amin :
- mARN rời khỏi nhân đến ribôxôm . t ARN mang axít amin vào ribôxôm khớp với mARN theo NTBS . Ribôxôm dịch chuyển 1 nấc trên mARN gồm 3 nuclêôtít -> 1axit amin được tổng hợp . Ribôxôm dịch chuyển hết chiều dài mARN ( khi gặp 1 trong 3 bộ ba kết thúc :UAA , UAG , UGA.) thì chuỗi axit amin tổng hợp xong .
* Prôtêin có vai trò quan trọng đối với tế bào và cơ thể vì : prôtêin có nhiều chức năng quan trọng . là thành phần cấu trúc tế bào , xúc tác và điều hoà các quá trình trao đổi chất, bảo vệ cơ thể, cung cấp năng lượng…liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào, biểu hiện thành các tính trạng của cơ thể
II. Câu hỏi trắc nghiệm
(Check đáp án ở cuối bài)
Câu 1: Đặc điểm chung về cấu tạo của ADN, ARN và prôtêin là:
A. Là đại phân tử, có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân.
B. Có kích thước và khối lượng bằng nhau
C. Đều được cấu tạo từ các nuclêôtit
D. Đều được cấu tạo từ các axit amin
Câu 2: Trong 3 cấu trúc: ADN, ARN và prôtêin thì cấu trúc có kích thước nhỏ nhất là:
A. ADN và ARN
B. Prôtêin
C. ADN và prôtêin
D. ARN
Câu 3: Đơn phân cấu tạo của prôtêin là:
A. Axit nuclêic
B. Nuclêic
C. Axit amin
D. Axit photphoric
Câu 4: Khối lượng của mỗi phân tử prôtêin (được tính bằng đơn vị cacbon) là:
A. Hàng chục
B. Hàng ngàn
C. Hàng trăm ngàn
D. Hàng triệu
Câu 5: Yếu tố tạo nên tính đa dạng và tính đặc thù của prôtêin là:
A. Thành phần, số lượng và trật tự của các axit amin
B. Thành phần, số lượng và trật tự của các nuclêôtit
C. Thành phần, số lượng của các cặp nuclêôtit trong ADN
D. Cả 3 yếu tố trên
Câu 6: Cấu trúc dưới đây thuộc loại prôtêin bậc 3 là:
A. Một chuỗi axit amin xoắn cuộn lại
B. Hai chuỗi axit min xoắn lò xo
C. Một chuỗi axit amin xoắn nhưng không cuộn lại
D. Hai chuỗi axit amin
Câu 7: Bậc cấu trúc nào sau đây có vai trò chủ yếu xác định tính đặc thù của prôtêin?
A. Cấu trúc bậc 1
B. Cấu trúc bậc 2
C. Cấu trúc bậc 3
D. Cấu trúc bậc 4
Câu 8: Prôtêin thực hiện chức năng chủ yếu ở những bậc cấu trúc nào sau đây:
A. Cấu trúc bậc 1
B. Cấu trúc bậc 1 và 2
C. Cấu trúc bậc 2 và 3
D. Cấu trúc bậc 3 và 4
Câu 9: Chất hoặc cấu trúc nào dưới đây thành phần cấu tạo có prôtêin?
A. Enzim
B. Kháng thể
C. Hoocmôn
D. Cả A, B, C đều đúng
Câu 10: Quá trình tổng hợp prôtêin xảy ra ở:
A. Trong nhân tế bào
B. Trên phân tử ADN
C. Trên màng tế bào
D. Tại ribôxôm của tế bào chất
Câu 11: Nguyên liệu trong môi trường nội bào được sử dụng trong quá trình tổng hợp prôtêin là:
A. Ribônuclêôtit
B. Axit nuclêic
C. Axit amin
D. Các nuclêôtit
Câu 12: Yếu tố nào sau đây chi phối nhiều nhất đến tính đặc thù của prôtêin?
A. Trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử prôtêin đó.
B. Cấu trúc không gian của phân tử prôtêin đó.
C. Số lượng axit amin trong phân tử prôtêin đó.
D. Thành phần axit amin trong phân tử prôtêin đó.
Câu 13: Chức năng nào sau đây không phải của prôtêin?
1. Enzim, xúc tác các phản ứng trao đổi chất.
2. Kháng thể, giúp bảo vệ cơ thể.
3. Kích tố, điều hoá trao đổi chất.
4. Chỉ huy việc tổng hợp NST.
5. Nguyên liệu oxy hoá tạo năng lượng.
6. Quy định các tính trạng của cơ thể.
Phương án đúng là:
A. 2
B. 3, 4
C. 4
D. 1, 5
Câu 14: Trâu, bò, ngựa, thỏ, … đều ăn cỏ nhưng lại có prôtêin và các tính trạng khác nhau do
A. bộ máy tiêu hoá của chúng khác nhau.
B. chúng có ADN khác nhau về trình tự sắp xếp các nuclêôtit.
C. cơ chế tổng hợp prôtêin khác nhau.
D. có quá trình trao đổi chất khác nhau.
Câu 15: Một gen có chiều dài 5100Å thì phân tử prôtêin hoàn thiện được tổng hợp từ khuôn mẫu của gen đó có bao nhiêu axit amin?
A. 497 axit amin
B. 498 axit amin.
C. 499 axit amin.
D. 500 axit amin.
ĐÁP ÁN
1A. 2B. 3C. 4D. 5A. 6A. 7A. 8D. 9D. 10D. 11C. 12A. 13C. 14B. 15B./.
