Bài 2: Phiên mã và dịch mã

I. PHIÊN MÃ

- Khái niệm phiên mã: quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN được gọi là quá trình phiên mã. Mặc dù gen được cấu tạo từ hai mạch nucleotit nhưng trong mỗi gen chỉ có một mạch được dùng làm khuôn (mạch mã gốc) để tổng hợp nên phân tử ARN.

1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN

2. Cơ chế phiên mã:

- Thành phần tham gia: Phân tử ADN khuôn, các nucleotit tự do, enzyme ARN polymeraza.

- Nguyên tắc:Dựa theo nguyên tắc bổ sung giữa các nucleotit trên vùng mã hóa của mạch gốc với các nucleotit tự do của môi trường cung cấp ( A_ARN – T_ADN; U_ARN – A_ADN; G_ARN – X_ADN; X_ARN – G_ADN).

- Diễn biến:

• Enzyme ARN polymeraza bám vào vùng điều hòa làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch mã gốc có chiều 3’ 5’ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu.

• ARN polymeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen có chiều 3’ 5’ để tổng hợp mARN theo nguyên tắc bổ sung.

• Khi ARN polymeraza di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã. Phân tử mARN vừa tổng hợp được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì hai mạch đơn đóng xoắn ngay lại.

- Ở tế bào nhân sơ, mARN sau phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp protein. Còn ở tế bào nhân thực, mARN sau phiên mã phải được cắt bỏ các intron, nối các exon lại với nhau thành mARN trưởng thành rồi mới tiến hành tổng hợp protein.

II. DỊCH MÃ

- Khái niệm dịch mã: quá trình tổng hợp protein.

- Thành phần tham gia: Riboxom, mARN, enzyme đặc hiệu, ATP, tARN, các axit amin tự do.

- Diễn biến (gồm 2 giai đoạn):

1. Hoạt hóa axit amin: Nhờ enzyme đặc hiệu và ATP, mỗi axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương tứng tạo phức hợp axit amin – tARN.
2. Tổng hợp chuỗi polypeptit:

• Tiểu đơn vị bé của riboxom gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Bộ ba đối mã của phức hợp mở đầu Met – tARN bổ sung chính xác với codon mở đầu. Tiểu đơn vị lớn của riboxom kết hợp tạo riboxom hoàn chỉnh, sẵn sàng tổng hợp chuỗi polypeptit.

• Riboxom dịch chuyển đi một codon, giữ phức hợp axit amin – tARN khớp mã với codon, giải phóng axit amin, cứ tiếp tục như vậy đến cuối mARN.

• Khi riboxom tiếp xúc với mã kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã hoàn tất.

- Nhờ một loại enzyme đặc hiệu, axit amin mở đầu được cắt ra khỏi chuỗi polypeptit. Chuỗi polypeptit tiếp tục hình thành các cấu trúc bậc cao hơn, trở thành protein có hoạt tính sinh học.

- Trong quá trình dịch mã, mARN thường không gắn với từng riboxom riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm riboxom (polyxom) giúp tăng hiệu suất tổng hợp protein.

- Cơ chế phân tử của hiện tượng di truyền được thể hiện theo sơ đồ sau:

1. Phiên mã: Thông tin di truyền trên mạch mã gốc của gen được phiên mã thành phân tử mARN theo nguyên tắc bổ sung.

2. Dịch mã: Là quá trình tổng hợp protein, trong đó các tARN mang các axit amin tương ứng đặt đúng vị trí trên mARN trong riboxom để tổng hợp nên chuỗi polypeptit.