Phiên mã là gì? Dịch mã là gì? Cấu trúc chức năng của các loại ARN, Hoạt hóa axit amin, Tổng hợp chuỗi polipeptit - Sinh 12 bài 2

Vậy Phiên mã là gì? dịch mã là gì? diễn ra ở đâu? Cấu trúc chức năng của các loại ARN là gì? tổng hợp chuỗi polopeptit diễn ra ở đâu? quá trình hoạt hóa axit amin là gì? xảy ra ở đâu? chúng ta cùng đi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Phiên mã

- Phiên mã là gì? Phiên mã là quá trình tổng hơp ARN trên mạch khuôn ADN.

1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN

• ARN thông tin (mARN)

- Cấu trúc: Mạch đơn thẳng, đầu 5’ có trình tự nu đặc hiệu nằm gần côđôn mở đầu để ribôxôm nhận biết và gắn vào.

- Chức năng: Dùng làm khuôn cho dịch mã.

• ARN vận chuyển (tARN)

- Cấu trúc: Mạch đơn, tự xoắn, có cấu trúc 3 thùy, đầu 3’ mang axit amin có 1 bộ ba đối mã đặc hiệu.

- Chức năng: Mang axit amin tới ribôxôm, tham gia dịch thông tin di truyền.

• ARN ribôxôm (rARN)

- Cấu trúc: Mạch đơn nhưng có nhiều vùng ribôxôm liên kết với nhau tạo thành vùng xoắc cục bộ.

- Chắc năng: Kết hợp với prôtêin cấu tạo ribôxôm.

2. Cơ chế phiên mã

• Phiên mã là gì? phiên mã diễn ra ở đâu?

- Phiên mã là quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN. Quá trình phiên mã diễn ra ở trong nhân tế bào, tại kì trung gian giữa 2 lần phân bào, lúc NST tháo xoắn.

• Cơ chế phiên mã (diễn biến của quá trình phiên mã)

Quá trình phiên mã diễn ra theo các bước:

– Bước 1. Khởi đầu:

Enzym ARN pôlimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch gốc có chiều 3'→5' và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu.

– Bước 2. Tổng hợp ARN

Enzym ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen có chiều 3'→5' để tổng hợp nên phân tử mARN theo nguyên tắc bổ sung (A bắt đôi với U, T bắt đôi với A, G bắt đôi với X và ngược lại) theo chiều 5'→3' cho đến khi gặp tín hiệu hết thúc

– Bước 3. Kết thúc:

Khi enzym di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại, phân tử ARN được giải phóng. Sau đó 2 mạch của ADN liên kết lại với nhau.

II. Dịch mã

• Dịch mã là gì?

- Dịch mã là quá trình tổng hợp prôtêin. Dịch mã là giai đoạn kế tiếp sau phiên mã, diễn ra ở tế bào chất.

- Quá trình này có thể chia thành hai giai đoạn là hoạt hóa axit amin và tổng hợp chuỗi pôlipeptit.

1. Hóa hóa axit amin

- Trong tế bào chất, nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, mỗi axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo nên phức hợp axit amin - tARN (aa-tARN).

2. Tổng hợp chuỗi pôlipeptit

Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn ra theo ba 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). Ở sinh vật nhân thực bộ ba AUG mã hóa cho a.a Methionin còn ở sinh vật nhân sơ mã AUG mã hóa cho a.a foocmin Methionin.

a.a 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 polipeptit

Phức hợp aa1 – tARN vào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với côđon tiếp sau mã mở đầu trên mARN, 1 liên kết peptit được hình thành giữa aa mở đầu và aa1.

Ribôxôm dịch chuyển qua côđon tiếp theo, tARN mở đầu rời khỏi ribôxôm, phức hợp aa2 – tARN vào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với côđon đó, 1 liên kết peptit nữa được hình thành giữa aa1 và aa2.

Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (UGA, UAG hay UAA).

– 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.

Kết quả: 

- Từ một phân tử mARN trưởng thành có 1 riboxom trượt qua sẽ tạo thành một chuỗi polipeptit cấu trúc bậc 1 hoàn chỉnh.

- Chuỗi polipeptit sau khi được tổng hợp thì tiếp tục biến đổi để hình thành các cấu trúc bậc 2, 3, 4 để thực hiện các chức năng sinh học.

Sơ đồ hoạt động của poliriboxom trong quá trình dịch mã

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