Tóm tắt lý thuyết

2.1. Phiên mã

2.1.1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN

Các loại ARN

Cấu trúc

Chức năng

mARN

Gồm 1 mạch polynuclêôtit, mạch thẳng. Đầu 5’ có trình tự nuclêôit đặc hiệu (không đuợc dịch mã) gần codon mở đầu để ribôxôm nhận biết và gắn vào

Mang thông tin di truyền  cấu trúc chuỗi pôlypeptit

tARN

Mạch đơn xẻ 3 thuỳ, thuỳ giữa mang anticôđon. Đầu 3’ mang a.a

Mang axit amin đến ribôxôm tham gia dịch mã

ARN

Là 1 mạch pôlynuclêôtit dạng mạch đơn hoặc quấn lại như tARN

Là thành phần cấu tạo ribôxôm

2.1.2. Cơ chế phiên mã

Khái niệm phiên mã: Phiên mã là quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN

Đối tượng xảy ra phiên mã: Virut có vật chất di truyền là ADN mạch kép, vi khuẩn và sinh vật nhân thực

Nơi diễn ra quá trình phiên mã​​: Quá trình phiên mã diễn ra ở trong nhân tế bào, tại kì trung gian giữa hai lần phân bào, lúc NST tháo xoắn

Diễn biến quá trình phiên mã:

 

Bước 1: ​Tháo xoắn ADN

  • Enzim ARNpolymeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn để lộ mach khuôn 3'-5'

Bước 2: Tổng hợp ARN

  • Enzim ARNpolymeraza trượt dọc theo mạch mã gốc 3'-5' tổng hợp ARN theo nguyên tắc bổ sung (A-U, G-X) cho đến khi gặp tín hiệu kết thúc

Bước 3: Giai đoạn kết thúc

  • Enzim ARNpolymeraza gặp tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại và phân tử mARN vừa tổng hợp được giải phóng

Lưu ý

  • Ở tế bào nhân sơ, mARN sau phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp protein
  • Ở tế bào nhân thực, mARN sơ khai được cắt bỏ các đoạn Intron và nối các doạn Exon lại với nhau thành mARN trưởng thành

2.2. Dịch mã

2.2.1. Khái niệm dịch mã

Dịch mã là quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit hình thành protein

2.2.2. Cơ chế dịch mã

Hoạt hoá axit amin

  • ​Nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các aa được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo thành phức hợp aa-tARN
  • Sơ đồ hóa: 

Tổng hợp chuỗi Polipeptit

Bước 1. Mở đầu

  • Đầu tiên tiểu phần bé của Riboxom tiếp xúc với mARN tại vị trí đặc hiệu có mã AUG
  • aa- tARN mang aa mở đầu metionin (ở sinh vật nhân thực), hoặc Foocminmetionin (ở sinh vật nhân sơ) tiến vào mARN bổ sung mã mở đầu theo NTBS (A-U, G-X)
  • Tiểu phần lớn của Riboxom liên kết với tiểu phần bé tạo thành Riboxom hoàn chỉnh

Bước 2. Kéo dài chuỗi Polipeptit

  • 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 trên mARN theo NTBS.
  • Enzim xúc tác tạo thành liên kết peptit giữa axit amin mở đầu và aa1 (Met-aa1). Riboxom dịch chuyển đi 1 bộ 3 đồng thời tARN được giải phóng khỏi riboxom.
  • Tiếp theo, aa2-tARN lại tiến vào riboxom, quá trình cũng diễn ra như đối với aa1
  • Quá trình cứ tiếp tục tiếp diễn cho đến cuối phân tử mARN

Bước 3. Kết thúc

  • Khi Riboxom tiếp xúc với mã kết thúc (UAA, UAG, UGA) thì quá trình dịch mã dừng lại
  • Riboxom tách khỏi mARN, giải phóng chuỗi polipeptit
  • aa mở đầu bị cắt khỏi chuỗi polipeptit tạo Pr có cấu trúc hoàn chỉnh 

​* Cơ chế phân tử của hiện tượng di truyền

Câu 1 trang 14 SGK Sinh học 12

Hãy trình bày diễn biến quá trình phiên mã và kết quả của nó.

Trả lời :

-Phiên mã tạo ra các loại ARN là rARN, tARN , mARN.

-Quá trình phiên mã gồm 3 giai đoạn: khởi đầu, kéo dài và kết thúc.

-Quá trình phiên mã được bắt đầu khi enzim ARN polimeraza bám vào promoter ( vùng khởi đầu của gen) -> gen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn làm lộ ra khuôn mach 3' -> 5' (machj có nghĩa). ARNpolimeraza di chuyển dọc theo mạch giúp các nucleotit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nucleotit trên mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung tạo nên phân tử mARN thepo chiều 5' -> 3'.

- Đối với phần lớn các gen ở các sinh vật nhân chuẩn, sau khi toàn bộ gen được phiên mã thì mARN sơ khai được sửa đổi để cắt bỏ các intron và nối các exon lại với nhau thành mạch MARN chức năng. Sau đó mARN chứ năng từ nhân ra chất tế bào tới riboxom để làm khuân tổng hợp protein.

-trong phiên mã chỉ một mạch 3' -> 5' được dùng làm khuôn .

Chiều tổng hợp mARN của enzim ARNpolimeraza là 5' -> 3'.

- Giữa mARN sơ khai và mARN chức năng được phiên mã từ 1 gen cấu trúc ở sinh vật nhân chuẩn thì mARN chức năng ngắn  hơn vì ARN polimeraza phiên mã mạch khuôn 3' -> 5'là tất cả các exon và intron theo nguyên tắc bổ sung thành mARN sơ khai. Sau đó các intron bị cắt bỏ và nối lại các intron thành mARN chức năng.

Câu 2 trang 14 SGK Sinh học 12

Quá trình dịch mã tại riboxom diễn ra như thế nào?

Trả lời :

Quá trình dịch mã tại ribôxôm 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.

Câu 3 trang 14 SGK Sinh học 12

Nêu vai trò của poliriboxom trong quá trình tổng hợp protein?

Trả lời:

Trên mỗi phân tử mARN thường có một số riboxom cùng hoạt đọng được gọi là poliriboxom. sự hình thành poliriboxom là sau khi riboxom thứ nhất dịch chuyển được 1 đoạn thì riboxom thứ 2 liên kết vào mARN.

Tiếp theo đó là riboxom thứ 3, 4 .... Như vậy, mỗi 1 phân tử mARN có thể tổng hợp từ 1 đến nhiều chuỗi polipeptit cùng loại rồi tự hủy. Các riboxom được sử dụng qua vài thế hệ tế bào và có thể tham gia vào tổng hợp bất cứ loại protein nào.

Câu 4 trang 14 SGK Sinh học 12

Một số đoạn gen có trình tự các nucleotit 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.

Trả lời:

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 5 trang 14 SGK Sinh học 12

Hãy chọn phương án trả lời đúng nhất:

Các prôtêin được tổng hợp trong tế bào nhân thực đều

A. bắt đầu bằng axit amin Met.

B. bắt đầu bằng axit amin foocmin mêtiônin.

C. Có Met ở vị trí đầu tiên bị cắt bởi enzim.

D. Cả A và C.

Trả lời: Đáp án D đúng nhất