Trong bài trước, chúng ta được tìm hiểu về cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử đầu tiên là quá trình nhân đôi ADN. Trong bài 2, chúng ta tìm hiểu về 2 cơ chế di truyền còn lại ở cấp độ phân tử là phiên mã và dịch mã.
A. Lý thuyết
I. Phiên mã
1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN
- ARN thông tin (mARN):
- gồm 1 mạch đơn dạng thẳng
- Đầu 5' có trình tự nhận biết và gắn riboxom.
- chứa các codon dùng làm khuôn tổng hợp protein
- ARN vận chuyển (tARN):
- gồm 1 mạch đơn, có vài vị trí các nu liên kết bổ sung với nhau
- chứa bộ ba đối mã để nhận biết và bắt đôi với codon trên mARN
- mang axit amin tới riboxom
- ARN riboxom (rARN):
- gồm 1 mạch đơn
- kết hợp với protein tạo thành riboxom (nơi tổng hợp protein)
2. Cơ chế phiên mã
Quá trình phiên mã gồm 3 bước:
- Khởi đầu: ARN polimeraza bám vào gen => tháo xoắn ADN
- Kéo dài: tổng hợp mạch mARN
- Kết thúc: hoàn thiện mARN (loại bỏ các đoạn intron ở sinh vật nhân thực)
II. Dịch mã
1. Hoạt hóa axit amin
- Mỗi axit amin được hoạt hóa nhờ ATP và enzim đặc hiệu tạo ra phức hệ a.a - tARN.
2. Tổng hợp chuỗi polipeptit
Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit gồm 3 bước:
- Mở đầu: riboxom gắn vào mARN, phức hệ Met - tARN gắn với codon mở đầu
- Kéo dài chuỗi polipeptit: Các phức hệ tương ứng gắn vào các codon tiếp theo, các a.a liên kết với nhau bằng liên kết peptit
- Kết thúc: chuỗi polipeptit cắt a.a mở đầu (Met) và tiếp tục hình thành bậc cấu trúc cao hơn
B. Bài tập và hướng dẫn giải
Câu 1: Trình bày diễn biễn và kết quả cuả quá trình phiên mã.
Câu 2: Quá trình dịch mã tại riboxom diễn ra như thế nào?
Câu 3: Nêu vai trò của poliriboxom trong quá trình tổng hợp protein.
Câu 4: Trang 14 - sgk Sinh học 9
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.
§2. PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ KIẾN THỨC cơ BẢN Ngoài kiên thức co bản trong bài học, các em cần tham khảo thêm: Sơ đồ phân tử của hiện tượng di truyền: A7Z.A 4 7-1A7 phiên mã . . , dịch mã ,, , , Nhân đôi ADN — > mARN ■■■ > prôtêin -> tính trạng GỢI Ý TRẢ LỜI CÂU HỎI SGK Hãy trình bày diễn biến và kết quả của quá trình phiên mã. (Xem Sơ đồ khái quát quá trình phiên mã ở SGK). Diễn biến:
- Trước héị enzim ARN polimeraza 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.
- Sau đó, ARN polimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen 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’ (hình dưới). Khi enzim di chuyển tới cuối gen gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã và phân tử mARN vừa tổng hợp được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn đóng xoắn ngay lại. ơ tế bào nhân sơ, mARN sau phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp prôtêin. Còn ở tế bào nhân thực, mARN sau phiên mã phải được sửa đổi, cắt bỏ các intron, nôi các êxôn lại với nhau rồi khuếch tán qua màng nhân ra tế bào châ't làm khuôn tổng hợp prôtêin. Kết quả: tổng hợp được phân tử mARN. (Xem Sơ đồ khái quát quátrình phiên mã). Quả trình dịch mã tại ribôxôm diễn ra như thê' nào? (Xem Sơ đồ cơ chế dịch mã ở SGK) Gồm hai giai đoạn: hoạt hóa axit amin và tổng hợp chuỗi pôlipeptit. Hoạt hóa axit amin: Trong tế bào chất, nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo nên các phức hợp (aa - tARN). Tổng hợp chuỗi pôlipeptit: Hình bên là ví dụ minh họa các bước chính của quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit. Mở đầu: Tiểu đơn vị bé của ribôxôm gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Vị trí này nằm gần côđon mở đầu. Bộ ba đốĩ mã của phức hợp mở đầu Met - tARN (UAX) bổ sung chính xác 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: Côđon thứ hai trên mARN (GAA) gắn bổ sung với anticodon của phức hợp Glu-tARN (XUU). Ribôxôm giữ vai trò như 1 khung đỡ mARN và phức hợp aa - tARN với nhau, đến khi 2 axit amin Met và Glu tạo nên liên kết peptit giữa chúng. Ribôxôm dịch đi 1 đoạn côđon trên mARN để đỡ phức hợp côđon - anticôđon tiếp theo cho đến khi axit amin thứ ba Arg) gắn với axit amin thứ hai (Glu) 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 (UAG) thì quá trình dịch mã hoàn tất. Nêu vai trò củapôlirìbôxôm (pôlixôm) trong quá trình tổng họp prôtêin? Pôliribôxôm giúp tăng tổng hợp prôtêin. Một đoạn gen có trình tự các nuclêôtit như sau: 3’ XGA GAA TTTXGA 5’ (mạch mã gốc) 5’ GXT XTT AAA GXT 3’ Hãy xác định trình tự các axit amin trong chuỗi pôlỉpeptit được tổng hợp từ đoạn gen trên. Một đoạn phân tử prôtêin có trình tự axit amin như sau:
- lơxin - alanin - valỉn - lizin - Hãy xác định trình tự các cặp nuclêôtit trong đoạn gen mang thông tin quy định cấu trúc đoạn prôtêin dó. 3’ XGA - GAA - TTT - XGA 5’ (mạch mã gốc) 5’ GXU - xuu - AAA - GXU 3’ (mARN) Ala. - Leu. - Lys. - Ala. (trình tự axit amin trong PRO) Có thể trả lời như sau:
- lơxin - alanin - valin - lizin (trình tự axit amin trong PRO) UUA - GXU - GUU - AAA (mARN) ADN 3’ AAT - XGA - XAA - TTT 5’ (mạch mã gốc) 5’ TTA - GXT - GTT - AAA 3’ Hãy chọn phương án trả lời đúng nhất Các prôtêin được tổng hạp trong tế bào nhân thực đều: bắt đầu bằng axit amin Met. bắt đầu bằng axit amin foocmin - Met. c. có Met ở vị trí đầu tiên bị cắt bởi enzim.
- Cả A và c Đáp án: D. Sự phiên mã xảy ra ở kì nào sau đây trong chu trình tế bào? Kì đầu nguyên phân hoặc giảm phân Kì giữa nguyên phân hoặc giảm phân Kì trung gian Kì sau nguyên phân hoặc giảm phân Đáp án: c.