Bài 2. Phiên mã và dịch mã

Cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử
tiết 2 - bài 2: phiên mã và dịch mã
Cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử
Phiên mã là quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN
i. phiên mã
1. Cấu trúc và chức năng của ARN
A, U, G, X
A, T, G, X
ARN
ADN
mARN
1 mạch polinuclêôtit thẳng
gồm hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân
Bazơ Nitơ
5’
3’
Trình tự nucleotit đặc hiệu
tARN
1 mạch polinuclêôtit có những đoạn các cặp nuclêôtit liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung (A – U, G – X).
1 đầu mang axit amin, 1 đầu mang bộ ba đối mã.
Gồm 80 – 100 đơn phân.
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
GXX
Bộ ba mã sao (codon)
Liên kết hiđrô
Anticodon
(Bộ ba đối mã)
rARN
1 mạch polinuclêôtit có 70% số nuclêôtit
có liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung.
Gồm hàng trăm hàng nghìn đơn phân.
1. Cấu trúc và chức năng của ARN
2. cơ chế phiên mã
Nguyên tắc

Thành phần

Diễn biến
Mở đầu
Kéo dài
Kết thúc

Kết quả

3’
3’
5’
5’
Enzim tháo xoắn
adn
Mở đầu
A
A
T
T
A
X
X
G
G
G
T
X
T
T
A
G
A
X
X
G
A
A
T
T
U
U
X
G
G
X
A
G
A
G
U
U
A
A
G
X
G
A
A
A
A
X
X
U
U
5’
3’
5’
3’
5’
3’
ARN polimeraza
adn
arn
Kéo dài
A
A
T
T
A
X
X
G
G
G
T
X
T
T
A
G
A
X
X
G
A
A
T
T
X
G
A
A
A
X
X
U
U
A
adn
arn
3’
5’
5’
3’
5’
3’
Kết thúc
2. cơ chế phiên mã
Nguyên tắc: Nguyên tắc bổ sung ( A - U), (G - X)
Thành phần:
ADN (gen cấu trúc): Làm khuôn
Các nucleotit tự do: A, U, G, X
Enzim: Enzim tháo xoắn,
ARN polimeraza (liên kết các nucleotit ở đầu 3` của gen)
Diễn biến:
Mở đầu: ADN tháo xoắn ,enzim nhận biết mạch gốc của gen chiều 3` - 5`
Kéo dài: Enzim ARN polimeraza liên kết các nucleotit trong môi trường
với các nucleotit của mạch gốc theo nguyên tắc bổ sung tạo
mạch polinucleotit chiều 5` - 3`
Kết thúc: Enzim nhận biết tín hiệu kết thúc trên mạch gốc của gen,
quá trình phiên mã dừng lại, chuỗi poli nucleotit giải phóng,
2 mạch ADN xoắn lại
Kết quả:
Mạch gốc của gen phiên mã thành ARN mạch đơn
Tùy theo chức năng hình thành mARN. tARN, rARN
Sự khác nhau cơ bản giữa sinh vật nhân sơ
và nhân thực trong quá trình phiên mã
Nhân thực:
Phiên mã tạo mARN sơ khai (gồm cả exon và intron) sau đó cắt bỏ
intron tạo mARN trưởng thành làm khuôn tổng hợp protein

Nhân sơ:
Phiên mã tạo ngay ra mARN trưởng thành làm khuôn tổng hợp protein
Cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử
ii. dịch mã
Dịch mã là quá trình tổng hợp protein (giai đoạn kế tiếp phiên mã)
ii. dịch mã
Dịch mã là quá trình tổng hợp protein (giai đoạn kế tiếp phiên mã)
dịch mã
Hoạt hóa axit amin
Tổng hợp chuỗi poli peptit
ii. dịch mã
1. Hoạt hóa axit amin
ATP
aa
aa
Hoạt hoá
aa + ATP aa hoạt hóa
Enzim
aa hoạt hóa + tARN aa_tARN
Enzim
Phức hệ aa_tARN
ii. dịch mã
2. Tổng hợp chuỗi polipeptit

Mở đầu chuỗi

Kéo dài chuỗi

Kết thúc chuỗi
ii. dịch mã
2. Tổng hợp chuỗi polipeptit
Mở đầu chuỗi
- Riboxom tiếp xúc với mARN tại codon mở đầu (5` AUG 3`)
tARN mang aa mở đầu (Met hoặc f-Met) tới riboxom.
anticodon (3` UAX 5 `)khớp với codon (5` AUG 3`) trên mARN
theo nguyên tắc bổ sung

Phức hệ aa1_tARN tiến vào riboxom, anticodon trên tARN khớp với codon trên mARN theo nguyên tắc bổ sung

Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa aa mở đầu với aa1

Riboxom di chuyển đi 1 bộ ba trên mARN

- tARN giải phóng aa mở đầu và dời khỏi riboxom
b. Kéo dài chuỗi
Phức hệ aa2_tARN tiến vào riboxom, quá trình trên lại tiếp tục diễn ra

c. Kết thúc chuỗi
Riboxom tiếp xúc với bộ ba kết thúc (UAA, hoặc UAG hoặc UGA)
quá trình dịch mã dừng lại, chuỗi polipeptit được giải phóng
Enzim xúc tác cắt bỏ aa mở đầu
chuỗi polipeptit hình thành cấu trúc bậc cao hơn tạo protein hoàn chỉnh


Trong quá trình dịch mã có nhiều riboxom cùng tham gia gọi là
poliriboxom (polixom)
Kết quả:
1 riboxom trượt 1 lần trên mARN tổng hợp được 1 phân tử protein
Sơ đồ hoạt động của polixom
Cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử
Cấu trúc của protêin
Cấu trúc bậc 1
Cấu trúc bậc 2
Cấu trúc bậc 3
Cấu trúc bậc 4
Gấp nếp
Xoắn
Cấu trúc chung của gen cấu trúc
Vùng điều hoà
Vùng mã hoá
Vùng kết thúc
Mạch mã gốc
Mạch bổ sung
3`
5`
5`
3`
Intron
Exôn
Intron
Exôn
Intron
Exôn
Sinh vật nhân sơ
Sinh vật nhân thực
Gen không phân mảnh
(vùng mã hoá liên tục)
Gen phân mảnh
(vùng mã hoá không liên tục)
Mã hoá axit amin
Không mã hoá axit amin
2. Cấu trúc và chức năng của ARN