Quá trình tổng hợp protein Hỗ trợ và Tải tài liệu miễn phí 24/7 tại đây: https://link1s.com/yHqvN

CHÖÔNG IX
SINH TOÅNG HÔÏP
PROTEIN
(The protein biosynthesis)

CHƯƠNG IX
SINH TỔNG HP PROTEIN
I. Học thuyết trung tâm
II. Phiên mã (Transcription)
III. Các RNA
IV. Dòch mã (Translation)
V. Các biến đổi sau dòch mã và sự di
chuyển về mục tiêu
VI. Các đột biến gen
VII. Dòng thông tin

I. HỌC THUYẾT TRUNG TÂM
(CENTRAL DOGMA).
1. Gen kiểm tra các phản ứng sinh hóa.
a. Sai hỏng trao đổi chất bẩm sinh.
Vào năm 1908, trên cơ sở nghiên cứu các bệnh
do sai hỏng trao đổi chất bẩm sinh (inborn
errors of metabolism) bác só A.Garrod, người
Anh lần đầu tiên nêu lên quan điểm rằng sai
hỏng của gen dẫn dẫn đến sai hỏng phản ứng
sinh hóa.


Sai hoûng trao
ñoåi chaát baåm

sinh trong
chu trình
phenylalanin
e

•
Bệnh được phát hiện đầu tiên là
ancaptonuria, người bệnh có nước tiểu bò
tích tụ nhiều acid homogentisic chất này
bò đen lại khi gặp không khí nên nước
tiểu màu đen. Bệnh có sự di truyền do
một gen lặn. Năm 1914 phát hiện thêm
ở người bò bệnh này thiếu hoạt tính
enzyme oxydase của acid homogentisic.
Đến nay chu trình phenylalanine được
tìm ra và các sai hỏng gây bệnh di truyền
biết được như sau:

•
Mỗi bệnh trên đây liên quan đến sai
hỏng của một phản ứng sinh học do
hậu quả của một enzyme bò mất
hoạt tính và sự di truyền của mỗi
bệnh đều do một gen lặn. Thường
enzyme mất hoạt tính làm chất
phản ứng bò tích tụ lại nên dư thừa.

b. Giả thuyết 1 gen-1 enzyme.
•
Năm 1941 G.Beadle và Tatum đã sử dụng

mốc vàng bánh mì Neurospora crassa để
chứng minh gen kiểm tra các phản ứng sinh
hóa. Loài hoang dại của mốc này mọc được
trên môi trường tối thiểu gồm nước, muối
khoáng (NPK), glucose và biotin, vì từ các
chất đơn giản này sợi nấm mốc tổng hợp được
tất cả các chất phức tạp khác cần thiết cho sự
sống như các amino acid, các nucleotide,
đường và lipid

•
Dùng các tia phóng xạ và tử ngoại có thể
gây tạo ra các đột biến sinh hóa mất khả
năng tổng hợp chất này hay chất nọ và được
gọi là các đột biến khuyết dưỡng
(auxotroph). Các đột biến này chỉ mọc được
trên môi trường tối thiểu khi có thêm vào
chất mà đột biến không tổng hợp được. Ví
dụ các đột biến mất khả năng tổng hợp
amino acid arginine được ký hiệu arg- không
mọc được trên môi trường tối thiểu vì tự nó
không tổng hợp được chất này; nhưng
chúng mọc được khi có thêm vào arginine.

•
Các đột biến khuyết dưỡng này đa số có sự di
truyền của một gen. Từ kết quả nghiên cứu
của mình, Beadle và Tatum nêu ra giả thuyết
1 gen - 1 enzyme, về sau được cụ thể hóa hơn
1 gen - 1 protein rồi 1 gen - 1 polypeptide, và

cuối cùng là 1 gen - 1 đại phân tử sinh học
(vì có gen chỉ tổng hợp RNA).

•
Giả thuyết 1 gen - 1 enzyme có ý nghóa
lớn, nó cụ thể hóa được các bước
trung gian từ gen đến tính trạng diễn
ra như thế nào. Do đó hai ông Beadle
và Tatum đã nhận được giải Nobel về
công trình này.

2. Học thuyết trung tâm (Central
dogma).
a. Sự liên quan đồng tuyến tính giữa DNA và protein
•
Mãi đến năm 1953, mô hình cấu trúc DNA của
Watson - Crick được nêu lên và cũng năm này Sanger lần
đầu tiên tìm ra trình tự các amino acid của một protein có
phân tử không lớn là insulin (chỉ có 51 amino acid). Các
nghiên cứu tiếp theo đã làm sáng tỏ mối quan hệ gen-
protein.


•
Như chương II đã nêu, các mức cấu trúc không gian
khác nhau của phân tử protein được xác đònh một cách tự
động bởi trình tự sắp xếp của các amino acid theo đường
thẳng tức cấu trúc bậc một. Như vậy, việc xác đònh di
truyền phân tử protein ở trạng thái tự nhiên có đầy đủ
hoạt tính sinh học quy lại ở xác đònh cấu trúc bậc một là

đủ. Mặt khác, bốn loại nucleotide của DNA cũng xếp
theo đường thẳng và trình tự sắp xếp của chúng cũng
phản ánh một thông tin nhất đònh

•
Việc nghiên cứu các đột biến
hemoglobine liên quan đến các bệnh
thiếu máu làm sáng tỏ mối quan hệ
DNA - protein. Nghiên cứu hàng trăm
đột biến loại này cho thấy mỗi đột
biến liên quan với một thay đổi amino
acid nhất đònh trên mạch polypeptide
của hemoglobine.

•
Ví dụ: ở bệnh thiếu máu hồng cầu hình
liềm, người bệnh do đột biến làm thay đổi
amino acid ở vò trí thứ 6 của mạch như sau:
Vò trí: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8
•
Hemoglobine bình thường: Glu
•
Hemoglobine người bệnh: Val
•
Giữa DNA và protein rõ ràng có sự liên quan đồng tuyến
tính (tức sự thay đổi các nucleotide trên mạch thẳng của
DNA dẫn đến các thay đổi amino acid trên mạch thẳng
của phân tử protein).

b. Vài đặc điểm của tổng hợp protein

Tổng hợp protein trong tế bào có các đặc điểm :
•
Các phân tử thông tin như acid nucleic và protein được
tổng hợp theo khuôn. Tính toán cho thấy hợp lý hơn cả là
dùng khuôn để trên đó xếp các amino acid theo trình tự
rồi cần một enzyme polymer hóa, nối chúng lại là đủ.
Tổng hợp theo khuôn vừa chính xác, vừa ít tốn enzyme.
•
Căn cứ hàng loạt tính chất hóa học các protein không thể
làm khuôn mẫu cho sự tổng hợp chính chúng. Vậy khuôn
để tổng hợp nên protein không phải là protein

•
Sinh tổng hợp protein tách rời về không gian
với DNA. Nhiều quan sát cho thấy tổng hợp
protein có thể xảy ra khi không có mặt DNA.
Sự kiện này biểu hiện rõ ràng nhất ở những
tế bào có nhân Eukaryotae. Trong những tế
bào này hầu như toàn bộ DNA tập trung ở
nhiễm sắc thể nằm trong nhân, còn tổng hợp
protein chủ yếu diễn ra ở tế bào chất.

Tảo xanh đơn bào Acetabularia khi bò cắt mất phần chứa
nhân vẫn tổng hợp được protein và sống vài tháng nhưng
mất khả năng sinh sản. Rõ ràng, nơi chứa DNA mang
thông tin di truyền và chỗ sinh tổng hợp protein tách rời
nhau về không gian
•
DNA cũng không phải là khuôn trực tiếp để tổng hợp
protein, do đó phải có chất trung gian chuyển thông tin từ

DNA ra tế bào chất và làm khuôn để tổng hợp protein.
Chất đó phải có cả trong nhân và tế bào chất với số
lượng phụ thuộc mức độ tổng hợp protein

•
Chất trung gian đó chính là RNA qua hàng loạt sự
kiện sau:
- Thứ nhất, RNA được tổng hợp ngay ở trong nhân
có chứa DNA, sau đó nó đi vào tế bào chất cho tổng
hợp protein.
- Thứ hai, những tế bào giàu RNA tổng hợp protein
nhiều hơn. Ví dụ: Các tế bào tổng hợp nhiều
protein như ở gan, lá lách, tuyến tơ của tằm chứa
RNA nhiều hơn so với tế bào ít tổng hợp protein như
ở thận, tim, phổi.

-
Thứ ba, về phương diện hóa học RNA giống DNA:
mạch polyribonucleotide thẳng cũng chứa 4 loại
ribonucleotide A, G, C và Uracil (U). Nó có thể nhận
được thông tin từ DNA qua bắt cặp bổ sung.
•
Trong tế bào không tìm thấy chất nào khác ngoài
RNA có thể đóng vai trò trung gian cho tổng hợp
protein. Mối quan hệ được biểu hiện như sau:
•
DNA
→
mRNA
→

protein
•
sao chép phiên mã dòch mãû

Hoïc thuyeát trung aâm.

HỌC THUYẾT TRUNG TÂM
(The central dogma)
Học thuyết trung tâm cho
rằng thông tin trên nucleic
acid có thể được tiếp nối liên
tục (sao chép) hay chuyển
tiếp (phiên mã và dòch mã),
nhưng sự chuyển dạng thông
tin thành protein là không
thuận nghòch.

•
Đây còn gọi là học thuyết trung tâm hay tiền đề cơ
sở sinh học phân tử được F.Crick nêu ra từ năm
1956 đến nay căn bản vẫn đúng.
•
Thông tin di truyền được đi từ DNA qua RNA rồi
đến protein. Vào những năm 70 phát hiện quá
trình phiên mã ngược từ RNA tổng hợp nên DNA
nhờ enzyme reverse transcriptase. Thông tin
không thể đi theo chiều ngược từ protein đến RNA.

3. DNA và mã di truyền (The
genetic code).

•
Chúng ta đã biết có sự liên quan đồng tuyến tính
giữa DNA và phân tử protein, từ đó dễ dàng dự
đoán rằng trình tự đặc hiệu của các amino acid
trên phân tử protein sẽ được mã hóa bằng nhóm
các nucleotide trên phân tử DNA. Có tất cả 4 loại
base, nếu các base có nhóm đôi tức hai cái mã hóa
cho một acid thì tất cả chỉ có 16 tổ hợp, không đủ
cho 20 amino acid. Như đơn vò mã hóa hay còn gọi
là Codon phải gồm 3 hay nhiều nucleotide hơn