I. PHIÊN MÃ
1. Khái niệm
– 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 nhưng lại nằm cố định trên NST không thể di chuyển được. Để giúp gen làm nhiệm vụ truyền thông tin và điều khiển quá trình dịch mã phải nhờ đến một cấu trúc khác đó là mARN – bản sao của gen.
– Sau khi mARN được tổng hợp xong sẽ di chuyển ra ngoài tế bào chất với vai trò là bản sao của gen để điều khiển quá trình dịch mã tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
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, làm nhiệm vụ khuôn mẫu cho dịch mã ở ribôxôm.
– ARN vận chuyển (tARN): có chức năng 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 tạo thành ribôxôm là nơi tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
3. Cơ chế phiên mã
– Quá trình phiên mã được bắt đầu khi enzim ARN pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn, ARN pôlimeraza di chuyển dọc theo mạch khuôn giúp cho các ribônuclêôtit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nu trên mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A – U, G – X) tạo nên phân tử mARN theo chiều 5’ → 3’.
– Đối với sinh vật nhân thực khi toàn bộ gen được phiên mã thì mARN sơ khai được cắt bỏ intron và nối các êxôn với nhau thành mARN trưởng thành.
4. So sánh giữa 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 2 mạch (mạch gốc tổng hợp liên tục, mạch bổ sung tổng hợp gián đoạn).
+ 4 loại nu sử dụng từ môi trường là A, T, G, X.
+ Sản phẩm tạo thành là ADN mạch kép.
– Phiên mã:
+ Chịu sự điều khiển của enzim ARN pôlimeraza.
+ Chỉ thực hiện trên mạch gốc (vì ARN chỉ có 1 mạch đơn).
+ 4 loại nu sử dụng từ môi trường là A, U, G, X.
+ Sản phẩm tạo thành là ARN mạch đơn.
b) Giống nhau
– Khi thực hiện tự nhân đôi hoặc phiên mã thì NST chứa ADN phải ở trạng thái tháo xoắn.
– Đều được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung và khuôn mẫu.
– Được 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. Khái niệm
– Là quá trình chuyển mã di truyền chứa trong mARN thành trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit 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 nên phức hợp aa – tARN.
b) Tổng hợp chuỗi pôlipeptit
– Giai đoạn mở đầu:
+ tARN mang aa mở đầu tiến vào vị trí côđon mở đầu sao cho anticôđon trên tARN của nó khớp bổ sung với côđon mở đầu trên mARN.
– Giai đoạn kéo dài chuỗi pôlipeptit:
+ tARN mang aa thứ nhất đến côđon thứ nhất sao cho anticôđon của nó khớp bổ sung với côđon 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 đến côđon thứ hai sao cho anticôđon của nó khớp bổ sung với côđon 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 pôlipeptit:
+ Quá trình dịch mã tiếp diễn cho đến khi ribôxôm gặp côđon kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã dừng lại.
+ Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi pôlipeptit được giải phóng, aa mở đầu cũng rời khỏi chuỗi pôlipeptit để trở thành prôtêin hoàn chỉnh.
3. Pôliribôxôm (pôlixôm)
– Trên mỗi phân tử mARN thường có một số ribôxôm cùng hoạt động được gọi là pôliribôxôm. Như vậy, mỗi một phân tử mARN có thể tổng hợp được từ 1 đến nhiều chuỗi pôlipeptit 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.
