chương 5 quá trình phiên mã và dịch mã

Chương 5
Chương 5
Quá trình phiên mã và dịch mã
Quá trình phiên mã và dịch mã

1.1 Sự tương ứng giữa ADN và protein
1.2 Các nguyên tắc mã di truyền
1.2.1 Mã di truyền là mã bộ ba
1.2.2 Các đặc tính của mã di truyền
1.2.3. Giải mã di truyền
1. Mã di truyền

1.1 Sự tương ứng giữa ADN và protein
-
Gen chứa thông tin cho sự tổng hợp một
chuỗi polypeptide.
-
Sự mã hóa di truyền.
-
Ở sinh vật nhân sơ: gen và protein có mối
quan hệ tuyến tính.
-
Ở sinh vật nhân chuẩn, chỉ vùng mã hóa của
gen (exon) và protein mới có mối quan hệ
tuyến tính

Cấu trúc phân đoạn của gen sinh vật nhân chuẩn
Mối quan hệ gen – protein
ở eukaryote và prokaryote

1.2 Các nguyên tắc mã di truyền
1.2 Các nguyên tắc mã di truyền
1.2.1 Mã di truyền là mã bộ ba
-
Có 20 loại axit amin khác nhau cấu tạo nên
protein; Có 4 loại Nu khác nhau
-
Tối thiểu một tổ hợp gồm 3 Nu xác định một
axit amin  số tổ hợp bộ ba có thể có là 4
3
= 64
-
Mã di truyền là mã bộ ba (codon)

Bằng chứng mã bộ ba
Bằng chứng mã bộ ba
-
Đột biến dịch khung: tác động gây đột biến của
proflavin đối với gen rIIB của phageT4
(+) đột biến thêm một bazơ
(-) đột biến mất một bazơ
(+ -), (- +): phục hồi thành dạng dại
(++), (- -): thể đột biến thêm hoặc mất hai cặp bazơ

đột biến dịch khung tương ứng
(+++), ( ): dạng dại
(++-), (+ ): thể đột biến

1.2.2 Các đặc tính của mã di truyền
1.2.2 Các đặc tính của mã di truyền


Mã bộ ba

Được đọc liên tục theo từng cụm 3 Nu

Được đọc theo một trình tự cố định, không trùm
nhau.

Mang tính phổ biến

Có tính thoái hóa (tính dư thừa)

Có các bộ ba khởi đầu và kết thúc đặc hiệu

1.2.3. Giải mã di truyền
1.2.3. Giải mã di truyền

Thực nghiệm sử dụng hệ thống tổng hợp
protein (chuỗi polypeptide)

VD: các mARN có trình tự 5’UUUUUUUUU3’
cho chuỗi polypeptide chứa toàn Phe

5’UCUCUCUCUCUCUCU3’ xác định được
bộ ba mã hóa cho serin là UCU, leucin là
CUC…

Tương tự như vậy đối với các bộ ba còn lại

Mã di truyền

Cấu trúc hóa học của ARN
Sự khác biệt thành phần hóa học giữa
Sự khác biệt thành phần hóa học giữa
ADN và ARN
ADN và ARN

2. Quá trình phiên mã
2. Quá trình phiên mã
2.1 Các yếu tố tham gia vào quá trình
phiên mã
2.2 Các nguyên tắc của sự phiên mã
2.3 Các bước trong quá trình phiên mã
2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân sơ
và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn


Thuyết trung tâm mô tả mối quan hệ giữa các
đại phân tử sinh học:
Tái bản Phiên mã Dịch mã

ADN ARN Protein

Phiên mã (sao mã): sinh tổng hợp ARN từ
khuôn ADN

mARN, tARN, rARN được phiên mã từ những
gen tương ứng

Ba quá trình truyền

thông tin di truyền:
•
Tái bản ADN
•
Phiên mã
•
Dịch mã

2.1 Các yếu tố tham gia vào quá
2.1 Các yếu tố tham gia vào quá
trình phiên mã
trình phiên mã

Phân tử ADN: một trong hai sợi đóng vai trò
làm khuôn

Ribonucleosid triphotphat: ATP, GTP, CTP và
UTP (NTP)

Enzyme, trong đó có E. dãn xoắn ADN, E.
khởi động phiên mã, ARN polymerase, …

Enzyme và các protein khác đóng vai trò kết
thúc phiên mã

Cấu trúc của mARN polymerase

2.2 Các nguyên tắc của sự phiên mã
2.2 Các nguyên tắc của sự phiên mã


ADN dãn xoắn cục bộ, một trong hai sợi
đóng vai trò làm khuôn (sợi có nghĩa)

ARN được tổng hợp là theo chiều 5’  3’

Sản phẩm của quá trình phiên mã là một
sợi đơn ARN.

Trình tự ADN bổ sung với sợi khuôn ADN từ đó nó
được tổng hợp

2.3. Các bước trong quá trình phiên mã
2.3. Các bước trong quá trình phiên mã

ARN polymerase nhận biết trình tự đặc biệt trên
promoter (TATAAT-hộp Pribnow) nhờ nhân tố σ

ARN polymerase gắn vào promoter, tạo nên các
phức hợp đóng, rồi chuyển thành phức hợp mở

Vùng ADN bắt đầu từ trình tự nhận biết được
dãn xoắn
2.3.1 Giai đoạn khởi động

Sự khởi đầu phiên mã
Phức hợp ARN
ploymerase tìm
vị trí promoter
Đã nhận biết và bám
chặt, hình thành phức

hợp đóng
ARN polymerase mở
xoắn AND, tách mạch,
tạo phức hợp mở.
Nhân tố sigma được
giải phóng

2.3.2 Giai đoạn kéo dài
2.3.2 Giai đoạn kéo dài

Theo nguyên tắc bổ sung, nucleosid triphotphat
đầu tiên được gắn vào vị trí bắt đầu

Phức hợp enzym chuyển động dọc theo phân tử
AND, nucleotit được gắn vào theo hướng 5’3’

ARN polymerase tháo xoắn liên tục phân tử
AND, chuỗi ARN mới được hình thành kéo dài
và tách khỏi AND

ARN polymerase xúc tác cho việc ADN xoắn trở
lại

ARN polymerase

2.3.3 Giai đoạn kết thúc
2.3.3 Giai đoạn kết thúc

ARN polymerase di chuyển tới vị trí có dấu hiệu
kết thúc phiên mã và ngừng quá trình tổng hợp

ARN

Tín hiệu kết thúc có thể là:
- Sự có mặt của protein (nhân tố ρ)
- Cấu trúc đặc biệt trên mạch khuôn ADN với trật
tự palindrome (dạng kẹp tóc)

Sản phẩm là sợi ARN cũng được tách ra
hoàn toàn

Cấu trúc của vị trí kết thúc phiên mã ở vi
khuẩn: dạng kẹp tóc hình thành do liên
kết giữa các rNu bổ sung trên ARN

2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân
2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân
sơ và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn
sơ và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn

Giống nhau ở các bước của quá trình

Khác nhau:
- Enzym ARN polymerase
- Các vùng kiểm soát phiên mã ở hai đầu
của gen
- Sự biến đổi của sản phẩm sau phiên mã
- mARN ở prokaryote là đa cistron
(polycistronic);
Ở eukaryote, mARN là monocistronic

(a): Sự phiên mã ở hai gen. ARN polymerase di chuyển
từ đầu 3’ của mạch gốc, tạo ra sợi ARN tăng trưởng theo
chiều 5’3’. (b) Uracil đang được gắn vào đầu 3’ của
bản mã sao từ gen 1