I. PHIÊN MÃ
1. Định nghĩa
- 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 được cố định trên NST và không thể di chuyển. Để nhờ gen thực hiện nhiệm vụ truyền thông tin và điều khiển quá trình dịch mã, cần mARN – bản sao của gen.
- Sau khi mARN được tổng hợp, nó di chuyển ra ngoài tế bào để điều khiển quá trình dịch mã tổng hợp chuỗi polipeptit.
2. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN
- ARN thông tin (mARN) là phiên bản của gen, mang các bộ 3 mã sao và làm khuôn mẫu cho dịch mã ở ribôxôm.
- ARN vận chuyển (tARN) vận chuyển axit amin và mang bộ 3 đối mã tới ribôxôm để dịch mã. Trong tế bào có nhiều loại tARN khác nhau, mỗi loại tARN vận chuyển một loại axit amin tương ứng.
- ARN ribôxôm (rARN) kết hợp với prôtêin để tạo thành ribôxôm, nơi tổng hợp chuỗi polipeptit.
3. Cơ chế phiên mã
- Quá trình phiên mã bắt đầu khi enzim ARN pôlimeraza buộc vào vùng khởi đầu của gen, tháo xoắn và tách 2 mạch đơn. ARN pôlimeraza di chuyển dọc theo mạch khuôn và kết hợp các ribônuclêôtít tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung (A – U, G – X) để tạo phân tử mARN theo chiều 5′ → 3′.
- Đối với sinh vật nhân thực, khi gen được phiên mã hoàn toàn, mARN sơ khai bị cắt bỏ intron và các êxon được nối lại thành mARN trưởng thành.
4. So sánh tự nhân đôi ADN và phiên mã:
a) Khác nhau
- Tự nhân đôi ADN:
- Chịu sự điều khiển của enzim ADN pôlimeraza.
- Thực hiện trên cả hai mạch (mạch gốc tổng hợp liên tục, mạch bổ sung tổng hợp gián đoạn).
- Sử dụng 4 loại nuclêôtít từ môi trường là A, T, G, X.
- Sản phẩm là mạch kép ADN.
- Phiên mã:
- Chịu sự điều khiển của enzim ARN pôlimeraza.
- Chỉ thực hiện trên mạch gốc (vì ARN chỉ có một mạch đơn).
- Sử dụng 4 loại nuclêôtít từ môi trường là A, U, G, X.
- Sản phẩm là mạch đơn ARN.
b) Giống nhau
- Khi thực hiện tự nhân đôi hoặc phiên mã, NST chứa ADN phải ở trạng thái tháo xoắn.
- Cả hai quá trình đều tuân theo nguyên tắc bổ sung và khuôn mẫu.
- Thực hiện trong nhân tế bào với khuôn mẫu là ADN.
- Mạch mới luôn được tổng hợp theo chiều 5′ → 3′.
II. CƠ CHẾ DỊCH MÃ
1. Định nghĩa
- Dịch mã là quá trình chuyển mã di truyền chứa trong mARN thành trình tự các axit amin trong chuỗi polipeptit của prôtêin.
2. Diễn biến
a) Hoạt hóa axit amin (aa)
- Nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các aa được hoạt hóa và gắn với tARN tạo thành phức hợp aa – tARN.
b) Tổng hợp chuỗi polipeptit
- Giai đoạn mở đầu:
- tARN mang aa mở đầu tiến vào vị trí cố định sao cho anticodon trên tARN khớp bổ sung với codon mở đầu trên mARN.
- Giai đoạn kéo dài chuỗi polipeptit:
- tARN mang aa thứ nhất tiếp tục đến cố định sao cho anticodon của nó khớp bổ sung với codon thứ nhất trên mARN. Enzim xúc tác tạo liên kết peptit giữa aa1 và aa mở đầu.
- Ribôxôm dịch chuyển đi 1 bộ ba đồng thời tARN mang aa mở đầu rời khỏi ribôxôm.
- tARN mang aa thứ hai tiếp tục đến cố định sao cho anticodon của nó khớp bổ sung với codon thứ hai trên mARN. Enzim xúc tác tạo liên kết peptit giữa aa2 và aa1.
- Sự dịch chuyển của ribôxôm lại tiếp tục theo từng bộ ba trên mARN.
- Giai đoạn kết thúc chuỗi polipeptit:
- Quá trình dịch mã tiếp tục cho đến khi ribôxôm gặp codon kết thúc trên mARN, khi đó quá trình dịch mã dừng lại.
- Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi polipeptit được giải phóng, aa mở đầu cũng rời khỏi chuỗi polipeptit để trở thành prôtêin hoàn chỉnh.
3. Pôliribôxôm (pôlixôm)
- Mỗi phân tử mARN thường có một số ribôxôm cùng hoạt động, được gọi là pôliribôxôm. Mỗi phân tử mARN có thể tổng hợp từ 1 đến nhiều chuỗi polipeptit cùng loại rồi tự hủy.
- Ribôxôm có tuổi thọ lâu hơn và đa năng hơn.
4. Mối liên hệ ADN – mARN – prôtêin – tính trạng:
- Cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử:
ADN → (Nhân đôi) ADN → (Phiên mã) mARN → (Dịch mã) 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.
Biên tập bởi HEFC từ bài viết gốc. (Link đính kèm: HEFC)
