tiểu luận Sinh Học Phân Tử

Tiểu luận sinh học phân tử
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
TIỂU LUẬN SINH HỌC PHÂN TỬ
Đề tài:
LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
Giáo viên hướng dẫn: PGS –TS Nguyễn Bá Lộc
Học viên thực hiện: Trần Thị Hoàng Anh
Lớp: Lý luận và Phương pháp K19
Huế, 01 năm 2011
Trần Thị Hoàng Anh 1
Tiểu luận sinh học phân tử
MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài:
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
III. Phương pháp nghiên cứu:
PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
I. Khái niệm
II. Nội dung của luận thuyết trung tâm
2.1. Quá trình tái bản AND
2.1.1. Các hình thức tái bản AND:
2.1.2. Tái bản bán bảo thủ ở Prokaryote:
2.1.3. Tái bản bảo thủ ở Eukariote:
2.1.4. Sữa chữa sai sót trong tái bản:
2.1.5. Vai trò tái bản:
2.1.6. Các vấn đề chú ý:
2.2. Quá trình phiên mã:
2.2.1. Thành phần tham gia:
2.2.2. Cơ chế phiên mã ở Prokaryote:

2.2.3. Cơ chế phiên mã ở Eukaryote:
2.2.4. Vai trò của phiên mã:
2.2.5. Các vấn đề cần chú ý:
2.3. Quá trình dịch mã:
2.3.1. Thành phần tham gia:
2.3.2. Cơ chế dịch mã:
2.3.3. Vai trò của quá trình dịch mã:
2.3.4. Một số vấn đề cần lưu ý:
2.4. Sự điều hòa biểu hiện của gen:
2.5. Mối quan hệ giữa AND, ARN và Protein.
Trần Thị Hoàng Anh 2
Tiểu luận sinh học phân tử
III. Các ngoại lệ lien quan đến luận thuyết trung tâm.
3.1. Phiên mã ngược:
3.1.1.Khái niệm phiên mã ngược:
3.1.2. Cơ chế:
3.2. Dịch mã trực tiếp từ DNA sang protein
3.3.Prions
PHẦN 3: KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trần Thị Hoàng Anh 3
Tiểu luận sinh học phân tử
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I.Lý do chọn đề tài:
Như ta đã biết, phân tử ADN là vật chất mang thông tin di truyền và thông tin
di truyền được di truyền từ thế hệ bố mẹ sang thế hệ con cái. Ở mỗi cơ thể nhất
định, thông tin di truyền được thể hiện ở các tính trạng hình thái và sinh lý. Các
tính trạng đó đều do protein quy định. Mà cấu tạo đặc thù của protein được quy
định bởi cấu tạo đặc thù của ADN, hay nói cách khác mã di truyền trên phân tử
protein được quy định bởi mã di truyền trên phân tử ADN.

Như vậy, thông tin di truyền được chuyển hóa phân tử ADN đến protein nhờ
những quá trình nào? Có những ngoại lệ nào lien quan đến học thuyết trung tâm?
Và hiện nay có những hiểu biết sai lệch về luận thuyết trung tâm. Để làm rõ
những vấn đề trên, tôi chọn vấn đề: “Luận thuyết trung tâm”
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Luận thuyết trung tâm
Phạm vi nghiên cứu: chỉ tập trung nghiên cứu quá trình:
- Tái bản, sao mã và dịch mã
- Quá trình điều hoà gen
- Quá trình phiên mã ngược
- Và các ngoại lệ lien quan đến luận thuyết trung tâm
III. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu đề tài là phương pháp tổng hợp các tài liệu được
lấy từ các nguồn thông tin như thư viện, báo đài, internet. Dựa vào sự phân tích,
tổng hợp, so sánh, đối chiếu các tài liệu để thực hiện đề tài.
Trần Thị Hoàng Anh 4
Tiểu luận sinh học phân tử
PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
I. Khái niệm
Luận thuyết trung tâm (Central dogma) của sinh học phân tử được đề xướng
bởi Francis Crick vào năm 1958 và định nghĩa chính xác là:
Luận thuyết trung tâm của sinh học phân tử quan tâm đến việc vận chuyển
từng phần một cách chi tiết của thông tin trình tự. Nó khẳng định rằng những
thông tin đó không thể được vận chuyển từ protein đến protein hay nucleic acid
khác
Đường đi của dòng thông tin chuẩn có thể được tóm tắt một cách vắn tắt và
đơn giản hóa là DNA hay vật chất di truyền nói chung đều có khả năng tự sao
chép một cách chính xác bản thân nó trong một quá trình gọi là tái bản
(replication) - cơ sở của sự tự nhân đôi nhiễm sắc thể và, do đó, là cơ sở của sự

phân chia tế bào (mà thực chất là sự phân chia hay truyền đạt vật chất di truyền;
Đó còn là các quá trình hoạt động và điều hoà sự biểu hiện của các gene trong bộ
gene - phiên mã (transcription) và dịch mã (translation) - tạo ra các phân tử (RNA
và protein) tham gia vào các cấu trúc và hoạt động sống cơ sở của tế bào. Nhờ đó
mà con cái sinh ra thường giống với cha mẹ, mỗi loài duy trì sự ổn định tương đối
bộ gene của mình và, nói rộng ra là, nhờ đó mà sự sống được duy trì một cách liên
Trần Thị Hoàng Anh 5
Học thuyết trung tâm
Tiểu luận sinh học phân tử
tục kể từ khi sự sống bắt đầu hình thành trên trái đất cách đây chừng ba tỷ rưỡi
năm.
II. Nội dung của luận thuyết trung tâm
2.1. Quá trình tái bản AND
2.1.1. Các hình thức tái bản AND:
• Tái bản bảo thủ:
Từ AND khuôn cho 2 AND con với 1 mạch khuôn và 1 mạch mới được tổng
hợp
• Tái bản bán bảo thủ:
AND khuôn cho ra 2 AND con gồm 1 mạch của AND khuôn và 1 mạch mới
được tổng hợp
• Tái bản gián đoạn:
Từ AND khuôn cắt ra tạo đoạn ngắn. 1 đoạn tổng hợp theo kiểu bảo thủ, 1
đoạn tổng hợp theo kiểu bán bảo thủ
2.1.2. Tái bản bán bảo thủ ở Prokaryote:
a.Vai trò các yếu tố tham gia tái bản AND
- AND khuôn: vai trò trong toàn bộ phân tử
- Nguyên liệu: dNTP( dATP, d GTP, dCTP, dTTP)
+ Cung cấp năng lượng cho quá trình
+ Cung cấp nguyên liệu cho quá trình (dAMP, dGMP, dCMP, dTMP)
- Emzym :

+ AND polymerase
Ở E.coli, người ta tìm thấy có 3 loại ADN-polymeraza tham gia vào quá
trình tái sinh ADN:
•ADN-polymeraza I: có vai trò loại bỏ ARN mồi và thay vào đó bằng đoạn
ADN tương ứng.
•ADN-polymeraza II: có thể thám gia vào quá trình sữa chữa, chức năng này
chưa được rõ.
•ADN-polymeraza III: làm nhiệm vụ tổng hợp chuỗi polynucleotid bổ sung
chuỗi khuôn theo chiều 5
’
-3
’
.
+ Tôpoiizomerase: tháo xoắn sơ cấp
Trần Thị Hoàng Anh 6
Tiểu luận sinh học phân tử
+ ARNpolymerase: tổng hợp đoạn ARN mồi
+ Ligase: nối các đoạn Okazaki với nhau
- Protein:
+ SSB: làm nhiêm vụ bám sợi đơn của ADN sau khi đã được tháo xoắn để
ổn định trạng thái tháo xoắn. Nhờ protein SSB mà hai sợi đơn sau khi tháo xoắn
không tái liên kết với nhau và cũng không gấp khúc lại tạo nên các cấu trúc vòng
do hình thành sự bổ sung.
+ Protein gắn với AND: kích hoạt 2 enzym AND polymeraseII, III.
- Helicaza: mở xoắn kép ADN thành hai chuỗi đơn bằng cách cắt các liên kết
hydro.
b.Cơ chế:
- Giai đoạn mở đầu:
+ Enzim helicaza mở xoắn ADN, phân hủy các liên kết hydro giữa hai sợi
đơn để tách rời hai sợi đơn ở vùng tái sinh tạo nên chạc tái sinh.

+ Các protein SSB đến gắn vào chạc tái sinh, ngăn không cho hai mạch tái
xoắn lại với nhau, gyraza mở xoắn theo chiều xoắn trái.
+ Primaza xúc tác sự tạo ARN mồi bổ sung với mạch khuôn 3
’
-5
’
.
- Giai đoạn kéo dài:
+ Tổng hợp chuỗi sớm:
Trên mạch khuôn 3
’
-5
’
, sau khi primaza tổng hợp đoạn mồi, các nucleotid
tiếp tục đến gắn vào đầu 3
’
-OH của chuỗi theo nguyên tắc bổ sung với chuỗi làm
khuôn (chuỗi 3
’
-5
’
) nhờ ADN-polymeraza III.
Chuỗi sớm được tổng hợp liên tục, tháo xoắn đến đâu thì các nucleotid tự do
trong môi trường nội bào tương ứng bổ sung với các nucleotid trên mạch khuôn
lần lượt đến gắn vào đầu 3
’
-OH bằng cách tạo liên kết photphodiester với
nucleotid liền trước đó.
Có trường hợp không cần tổng hợp đoạn ARN mồi mà chuỗi khuôn của
ADN tự xoắn lại tạo đoạn mồi do đầu 3

’
-OH quay ngược lại.
+ Tổng hợp chuỗi muộn:
Trần Thị Hoàng Anh 7
Tiểu luận sinh học phân tử
Trên mạch khuôn 5
’
-3
’
của ADN chiều tháo xoắn và chiều tổng hợp ngược
nhau nên quá trình tổng hợp không diễn ra liên tục mà tạo ra các đoạn okazaki
ngược chiều với chiều phát triển của chạc tái sinh.
Mỗi đoạn okazaki có ARN mồi riêng được tổng hợp nhờ primaza. Mồi được
tổng hợp bổ sung với chuỗi khuôn 5
’
-3
’
và ngược chiều tháo xoắn, tức là tháo
xoắn một đoạn mới tổng hợp theo chiều ngược lại. Xúc tác cho sự tổng hợp chuỗi
muộn là phức hợp protein có tên là primosom. Primosom di chuyển trên chuỗi
khuôn 5
’
- 3
’
.
Trong quá trình di chuyển, primosom tiến hành tổng hợp các đoạn ARN mồi
nhờ pimaza, sau đó chuỗi bổ sung của ADN được kéo dài nhờ ADN-polymeraza
tạo ra đoạn okazaki.
Khi đoạn okazaki mới được hoàn chỉnh, ARN mồi tách ra nhờ ADN –
polymeraza I, sau đó đoạn ARN mồi được thay thể bằng đoạn ADN tương ứng

nhờ ADN-polymeraza I. Tiếp theo ligaza hàn khe hở giữa hai đoạn okazaki lại.
Cũng có trường hợp hai chuỗi được tổng hợp đồng thời và cùng chiều. Trong
trường hợp này ADN-polymeraza III gồm hai tiểu thể: Một tiểu thể xúc tác tổng
hợp chuỗi sớm, một tiểu thể xúc tác tổng hợp chuỗi muộn. Trên chuỗi ADN mẹ
làm khuôn chuỗi muộn xảy ra sự quấn một vòng quanh tiểu đơn vị phụ trách
chuỗi muộn làm đảo ngược chiều của chuỗi khuôn này. Do vậy, chiều chuỗi
khuôn đoạn quấn quanh ADN-polymeraza III là chiều 3
’
-5
’
, sự tổng hợp chuỗi bổ
sung cho nó đúng theo chiều thóa xoắn, cùng chiều với sự tổng hợp chuỗi sớm.
ADN-polymeraza di chuyển đến đâu thì đảo ngược chiều chuỗi khuôn đến đó và
quá trình tổng hợp sẽ xảy ra. Quá trình tổng hợp này vẫn tạo ra các đoạn okazaki
vì sau khi tổng hợp từng đoạn bổ sung, các đoạn này cũng được quay ngược chiều
trở lại theo sự quay của chuỗi khuôn.
- Giai đoạn kết thúc:
Quá trình kéo dài cứ tiếp diễn cho hết vòng ADN, hai chạc tái bản gặp nhau
ở phía đối diện của nhiếm sắc thể vòng của E.coli.
2.1.3. Tái bản bảo thủ ở Eukariote:
Tuy phức tạp hơn ở Prokariote nhưng về cơ bản giống ở Prokariote:
- Tái bản theo hai hướng ngược chiều.
- Tổng hợp bổ sung đối song chỉ xảy ra theo chiều 5
’
– 3
’
.
Trần Thị Hoàng Anh 8
Tiểu luận sinh học phân tử
- Xảy ra trên hai chuỗi với cơ chế khác nhau:

+ Chuỗi sớm tổng hợp liên tục.
+ Chuỗi muộn tổng hợp thành từng đoạn okazaki.
- Cần có ARN mồi hay ADN mồi.
Tuy nhiên tái bản ADN ở Eukariote cũng có những đặc điểm riêng:
- Trên một phân tử ADN khuôn quá trình tổng hợp ADN xảy ra đồng thời ở
nhiều điểm, trên ADN khuôn có nhiều điểm khởi đầu và điểm kết thúc.
- Vận tốc tổng ADN ở Eukariote chậm hơn ở Prokariote.
- Ở Eukariote có bốn loại enzim tham gia: ADN-polymeraza α, β, γ, δ. (ở
Prokariote chỉ có ba loại: I, II, III)
Trên ADN của Eukariote quá trình tổng hợp được tái sinh trên từng đơn vị
sao chép. Mỗi đơn vị sao chép có điểm khởi đầu, điểm kết thúc. Tại mỗi điểm
khởi đầu quá trình tái bản phát triển theo hai hướng, tạo ra hai chạc tái bản đối
diện nhau. Các đơn vị tái bản phát triển theo hai hướng cho đến khi gặp nhau tạo
thành hai phân tử ADN con.
2.1.4. Sữa chữa sai sót trong tái bản:
Sữa chữa ADN là đặc tính thiết yếu của tế bào sống, nhằm phục hồi cấu trúc
ADN bị tổn thương do các tác nhân lý – hóa hoặc tự phát trong quá trình tái bản
ADN. Có nhiều hệ thống sữa sai trong tế bào: đọc sữa trong lúc tái bản nhờ một
số ADN-polymeraza, quang phục hoạt, cắt bỏ bazơ hoặc nucleotid. Nhờ có sữa
chữa mà tỷ lệ đột biến đã thấp hơn rất nhiều (từ 10
-5
chỉ còn 10
-9
).
Nhờ ADN-polymeraza I, III vừa có khả năng tổng hợp vừa có khả năng phân
hủy (cắt liên kết photphodiester), khi tiến hành tái bản nếu có sai sót trước đó thì
ADN-polymeraza III quay ngược lại để sữa chữa. Sau khi tổng hợp hoàn thiện,
ARN mồi được thay bằng ADN tương ứng thì ADN-polmeraza I đồng thời sữa
chữa sai sót.
Sữa chữa bằng quang phục hoạt được xúc tác bởi ADN photolyase. Hình

thức sữa chữa này được tiến hành đối với dimmer thymine, cơ chế sữa chữa như
sau: enzim phát hiện và bám vào vị trí ADN bị tổn thương; enzim hấp thụ ánh
sáng có bước sóng 320 – 370nm và được kích hoạt để có thể cắt đứt các liên kết
Trần Thị Hoàng Anh 9
Tiểu luận sinh học phân tử
vốn tạo ra dimmer, làm phục hồi trạng thái bổ sung giữa các bazơ của hai sợi; sau
đó enzim rời khỏi ADN, sai sót được sữa chữa.
Sữa chữa bằng cắt bỏ được thực hiện bởi các enzim đặc thù và không cần
ánh sang. Sự tách bỏ vùng ADN hư hại và thay bằng ADN mới xảy ra bằng cách
cắt bỏ bazơ hoặc cắt bỏ nucleotid.
2.1.5. Vai trò tái bản:
Nhờ có quá trình tái bản làm cho ADN nhân đôi, tạo điều kiện cho nhiễm sắc
thể nhân đôi, đảm bảo cho sự ổn định bộ nhiễm sắc thể của các thế hệ tế bào và
các thế hệ của loài.
Tái bản ADN đảm bảo truyền đạt thông tin chính xác.
2.1.6. Các vấn đề chú ý:
* Vì sao mạch mới AND luôn
được tổng hợp theo chiều 5’ - 3’?
- Mỗi một nu đã bị photphoril hóa
ở đầu 5’ và chỉ có đầu 3’-OH tự do nên
chiều của nó là 5’-3’. Khi liên hệ với
các nu tiếp theo cũng theo chiều 5’ –
3’, do đó chiều của mạch đơn AND là
chiều 5’-3’.
- AND pol chỉ có thể tổng hợp
mạch mới khi nó tiếp cận với vị trí 3’-
OH rNu cuối cùng của đoạn mồi và
kéo dài mạch theo chiều 5’-3’.
- Các mạch mới luôn được tổng
hợp theo chiều 5’-3’, trong đó mạch liên tục cùng chiều với chiều tháo xoắn của

AND mẹ, còn mạch gián đoạn được tổng hợp ngược chiều.
* Điểm khác biệt trong cơ chế nhân đôi của Prokaryote và Eukaryote?
Prokaryote Eukaryote
- Chỉ có một điểm sao chép duy nhất - Có nhiều điểm sao chép (Nấm men có
500 điểm)
Trần Thị Hoàng Anh 10
Tiểu luận sinh học phân tử
- Sự hoàn tất quá trình sao chép diễn ra
nhanh(E.coli 40’)
- Tốc độ sao chép nhanh: 850 – 1500
cặp nu/s
-Số enzime tham gia ít hơn
- Quá trình sao chép diễn ra trong suốt
pha S(68 giờ)
- Tốc độ sao chép chậm: 10 – 100 cặp
nu/s
- Số enzime tham gia nhiều hơn vì ti thể
có enzime.
* Vì sao AND có khả năng tái bản chính xác?
- Quá trình sao chép chính xác của AND mẹ được thực hiện theo NTBS,
khuôn mẫu và bán bảo toàn.
- Quá trình tái bản chính xác của AND mẹ nhờ sự hoạt động của enzime
AND polimerasa
* Lai phân tử là gì? Lai phân tử dựa trên đặc tính nào của AND? Vai trò?
- Lai phân tử là phép lai giữa các phân tử AND của các loài hoặc phép lai
giữa AND – ARN, ARN – ARN.
- Đặc tính: biến tính và hồi tính.
- Vai trò:
+ Cho phép xác định vị trí của gen trên NST hay trên AND
+ Xác định mối quan hệ họ hàng giữa các loài với nhau căn cứ vào tỉ lệ bắt

cặp theo NTBS giữa AND của các loài. Nếu tỉ lệ bắt cặp càng lớn thì mqh họ
hàng càng gần và ngược lại.
+ Xác định được cấu trúc gen phân mãnh ở SV nhân thực
+ Ứng dụng trong kỹ thuật AND tái tổ hợp: Nhận biết hay phân lập AND tái
tổ hợp.
2.2. Quá trình phiên mã:
2.2.1. Thành phần tham gia:
- Khuôn:
Khuôn có thể là ADN hoặc ARN (đối với các virus chứa ARN)
Trần Thị Hoàng Anh 11
Tiểu luận sinh học phân tử
Phân tử ADN khuôn chỉ sử dụng một mạch có chiều 3
’
- 5
’
theo chiều tháo
xoắn để làm khuôn tổng hợp ARN.
Ở một số virus, thông tin di truyền chứa đựng trong ARN, nên toàn bộ phân
tử ARN đựợc dùng làm khuôn.
- Nguyên liệu:
Chủ yếu là các ribonucleotid-tri-P (ATP, GTP, CTP, UTP).
- Các enzim:
+Topoiizomeraza
+ Helicaza
+ ARN-polymeraza: là phân tử protein bậc IV có nhiều tiểu thể tham gia (lõi
enzim và yếu tố δ).
Enzim này có nhiều chức năng khác nhau: nhận biết tín hiệu khởi đầu trên
ADN để thực hiện quá trình mở đầu chuỗi; mở xoắn một đoạn trên ADN khuôn
tạo ra vùng sao mã có chiều dài khoảng 30 nucleotid; chọn các nucleotid thích
hợp để kéo dài chuỗi bằng cách hinìh thành liên kết photphodiester giữa nucleotid

được chọn nối vào với nucleotid liền trước đó; nhận biết tín hiệu kết thúc trên
ADN để dừng quá trình tổng hợp; cùng với các protein hoạt hóa và kìm hãm để
điều hòa vận tốc sao mã.
+ Các enzim cắt nối: tham gia vào quá trình hoàn thiện ARN
m
(Enzim có bản chất là protein, do gen – một đoạn ADN quy định).
- Các yếu tố tham gia hỗ trợ: yếu tố ρ và phức hợp spepolixom (SnARN +Pr)
2.2.2. Cơ chế phiên mã ở Prokaryote:
- Giai đoạn mở đầu:
+ Phân tử ADN được tháo xoắn nhờ Topoiizomeraza (tháo xoắn sơ cấp) và
Helicaza (thóa xoắn thứ cấp).
+ ARN-polymeraza tách làm hai tiểu đơn vị: lõi enzim và yếu tố δ. Lõi
enzim tiến hành mở xoắn chuỗi ADN. Yếu tố δ nhận biết chuỗi làm khuôn và
điểm mở đầu nhờ các tín hiệu trên promoter.
+ Helicase tháo xoắn một đoạn khoảng 30 nucleotid tạo nên bóng sao mã.
Tại một điểm mở đầu A trên bóng sao mã liên kết với UTP để bắt đầu tổng hợp.
Trần Thị Hoàng Anh 12
Tiểu luận sinh học phân tử
- Giai đoạn kéo dài:
+ Tổng hợp đoạn phân tử dài 12 cặp nucleotid: Nhờ lõi enzim các nucleotid
trong môi trường đến tạo liên kết photphodiester với nucleotid cuối chuỗi đang
kéo dài về phía 3
’
và tạo liên kết bổ sung với nucleotid trên chuỗi ADN khuôn tạo
phân tử lai ARN-ADN với chiều dài 12 cặp nucleotid.
+ Kéo dài chuỗi theo chu kì:
Tháo xoắn ADN khuôn, thêm một nucleotid về phía đầu 5
’
làm cho bóng sao
mã dài ra thành 31 nucleotid.

Nhờ ARN kéo dài thêm một nucleotid nên phân tử lai có 13 cặp nucleotid.
Tháo xoắn phân tử lai về phía đầu 3
’
, phân tử lai trở lại 12 cặp nucleotide.
Tạo liên kết đóng xoắn về phía đầu 3
’
của ADN thêm một nucleotid, bóng
sao mã trở lại 30 nucleotid.
- Giai đoạn kết thúc: có hai kiểu kết thúc
+ Kết thúc nhờ yếu tố ρ:
Yếu tố ρ di chuyển trên ARN mới tổng hợp và trượt vào bóng sao mã, ở đó ρ
làm nhiêm vụ tách xoắn lai ARN-ADN ra và giải phóng ARN, kết thúc quá trình
sao mã.
+ Kết thúc không nhờ yếu tố ρ:
Chỉ xảy ra ở một số ARN có cấu trúc đặc thù: cấu trúc ngược chiều. Sau đó
tạo cấu trúc “trâm cài tóc”, cấu trúc này ức chế enzim làm cho enzim không xúc
tác quá trình kéo dài.
2.2.3. Cơ chế phiên mã ở Eukaryote:
- Giai đoạn mở đầu :
Tháo xoắn cục bộ ngay tại vùng mở đầu của gen. Sau đó, yếu tố δ làm nhiệm
vụ nhận biết, lõi enzim gắn nucleotid đầu tiên ở vị trí mở đầu.
- Giai đoạn kéo dài: tương tự Prokariote
- Giai đoạn kết thúc: cơ bản giống Prokariote nhưng hình thức kết thúc nhờ
yếu tố ρ là chủ yếu.
Trần Thị Hoàng Anh 13
Tiểu luận sinh học phân tử
* Sau khi tổng hợp xong, các tiền ARNm được nối mũ và đuôi, sau đó cắt bỏ
các đoạn itron, nối các đoạn exon lại với nhau tạo thành các ARNm hoàn thiện
tham gia vào quá trình giải mã.
2.2.4. Vai trò của phiên mã:

Sản phẩm của quá trình sao mã là các loại ARN, trong đó ARNm là loại
ARN quan trọng nhất, nó là yếu tố truyền đạt thông tin về cấu trúc protein theo
mã di truyền quy định từ một đoạn sợi ADN để đến riboxom tổng hợp protein.
2.2.5. Các vấn đề cần chú ý:
*Sự khác nhau giữa cơ chế nhân đôi với phiên mã ở sinh vật nhân sơ?
Nhân đôi Phiên mã
- Nguyên liệu: Cần 8 loại(4 loại Nu cho
AND con và 4 loại rNu cho ARN mồi)
- Mạch khuôn: Sử dụng cả hai mạch
đơn của ADN
- Hoạt động của enzime: Sử dụng cả
phức hệ enzime để nhận biết điểm sao
chép, tách mạch, bám mạch, tháo xoắn,
tổng hợp đoạn mồi, tổng hợp mạch mới,
tổng hợp ADN thay thế, nối kín các
đoạn mạch.
- Nguyên liệu: Cần 4 loại rNu tổng hợp
ARN
- Mạch khuôn: Một đoạn mạch đơn
tương ứng với một nhóm gen cấu trúc
- Hoạt động của enzime: Chỉ có ARN
polimerase tự tháo xoắn, dãn mạch, tách
mạch, xúc tác tổng hợp ARN
Trần Thị Hoàng Anh 14
Tiểu luận sinh học phân tử
- Nguyên tắc: NTBS, khuôn mẫu, bán
bảo toàn
- Kết quả: 1 AND mẹ cho ra 2 AND
con giống hệt nhau
- Nguyên tắc: NTBS, khuôn mẫu

- Kết quả: Tạo ra một đến nhiều mARN
tùy theo nhu cầu tế bào.
* Sự khác nhau giữa tiền mARN và ARN trưởng thành trong quá trình phiên
mã ở sinh vật nhân thực?
Tiền Marn ARN trưởng thành
- Nằm ở trong nhân
- Kích thước dài vì gồm các Intron và
Exon xen kẽ nhau
- Không có phần đầu 5’, 3’ được cải
biến
- Thường ít khi có kích thước hoàn
chỉnh bởi vì sự cắt đoạn Intron có thể
xảy ra ngay trong khi phiên mã chưa
kết thúc
- Là sản phẩm hình thành nên ARN
trưởng thành
- Từ một tiền ARN có thể tạo nên một
số ARN tt khác nhau
-Là sản phẩm của quá trình chế biến
tiền ARNm và v/c ra TBC.
- Kích thước ngắn vì chỉ mang exon trừ
đuôi poliA
- Có mũ 7 metil G ở đầu 5’ và đuôi
poliA ở đầu 3’
- Có chiều dài hoàn chỉnh từ khi vận
chuyển trong nhân ra TBC cho đến khi
kết thúc dịch mã
- Là khuôn tổng hợp nên các sản phẩm
là các protein.
- Mỗi khuôn chỉ tổng hợp được một vài

chuổi polipeptit.
2.3. Quá trình dịch mã:
2.3.1. Thành phần tham gia:
- Các acid nucleotid : ADN, ARNm, ARNt, ARNr.
- Enzim:
Tham gia xúc tác quá trình tổng hợp protein có nhiều loại enzim, mỗi loại
thực hiện những chức năng đặc trưng.
+ Aminoacyl- ARNt-Sintetaza: hoạt hóa acid amin
Trần Thị Hoàng Anh 15
Tiểu luận sinh học phân tử
+ Peptidyl-Transferaza: xúc tác phản ứng cắt liên kết peptid giữa acid amin
với ARNt ở vị trí P của ribosom và dich chuyển acid amin từ vị trí này sang vị trí
khác.
+ Locase-Transferaza: thay đổi vị trí giữa riboxom với ARNm, giúp riboxom
trượt trên ARNm.
+ Peptidaza: cắt acid amin mở đầu
Ngoài ra còn có sự tham gia của riboxom, năng lượng và các yếu tố hỗ trợ.
2.3.2. Cơ chế dịch mã:
a. Giai đoạn hoạt hóa acid amin:
- Tạo aminoacyl-adenilat nhờ năng lượng của liên kết cao năng do ATP cung
cấp.
- Chuyển acid amin đã được hoạt hóa sang cho ARNt tương ứng hình thành
phức hợp ARN
t
Aa
.
b. Giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptid tại roibosom:
- Giai đoạn mở đầu:
ARNt mang acid amin mở đầu là Met (Eukariote) hoặc f-Met (Prokariote)
(cả hai acid amin này được mã hóa bởi AUG) với bộ ba đối mã của nó là UAC,

đồng thời hai tiểu đơn vị của riboxom tách nhau ra, tiểu đơn vị riboxom 30s kết
hợp với các yếu tố khởi đầu IF
3
, IF
2
, GTP. Phức hợp này tới liên kết với ARNm
đã được kết hợp với IF
1
, tạo thành phức hợp mới. Tiểu thể 50s kết hợp với phức
hợp trên tạo thành phức hệ mở đầu.
- Giai đoạn kéo dài chuỗi:
+ Từ phức hệ mở đầu, ARNt mang acid amin tới bổ sung vào vị trí A. Phức
hợp ARN
t
Aa
này đã được cung cấp năng lượng bởi GTP, EF
1
+ Enzim peptidyl-Transferaza xúc tác phản ứng phân hủy liên kết giữa f-Met
(hoặc Met) với ARNt, đồng thời tạo liên kết peptid giữa f-Met với acid amin trên
phức hợp ARN
t
Aa
đang ở vị trí A. Lúc này ARNt vận chuyển f-Met (Met) ở vị trí
P không có acid amin.
+ Nhờ Locaza-Transferaza, roboxom dịch chuyển trên ARNm theo chiều 3
’
-
5
’
, mỗi bước dịch chuyển tương ứng với một bộ ba.

Trần Thị Hoàng Anh 16
Tiểu luận sinh học phân tử
Quá trình cứ diễn ra như vậy để kéo dài chuỗi polypeptide, cho đến khi gặp
bộ ba kết thúc thì dừng lại.
- Giai đoạn kết thúc:
Quá trình tổng hợp dừng lại khi bộ ba kết thúc nằm ở vị trí A. Các bộ ba kết
thúc UAG, UAA, UGA không có acid amin tương ứng nên không có ARNt mang
acid amin đến gắn vào vị trí A, quá trình kéo dài chuỗi bị gián đoạn nên sẽ kết
thúc. Sau đó liên kết giữa acid amin cuối cùng và ARNt bị cắt đứt, chuỗi được
giải phóng. Sau khi kết thúc, riboxom được tách ra làm hai để thực hiện quá trình
mới. Chuỗi polypeptid sau khi được tổng hợp sẽ hoàn thiện để hình thành các
phân tử protein trưởng thành.
2.3.3. Vai trò của quá trình dịch mã:
Dịch mã là khâu cuối cùng trong quá trình truyền đạt thông tin di truyền
được mã hóa trong ADN sang phân tử protein, dưới tác động của môi trường kiểu
gen được biểu hiện thành kiểu hình cụ thể.
Thông qua quá trình phiên mã, dịch mã cho thấy các gen khác nhau quy định
cấu trúc các phân tử protein khác nhau, điều đó thể hiện tính đa dạng của gen
(thực chất là một đoạn phân tử ADN)
2.3.4. Một số vấn đề cần lưu ý:
* Sự khác nhau cơ bản trong cơ chế phiên mã, dịch mã ở sinh vật nhân sơ và
sinh vật nhân thực?
Sinh vật nhân sơ Sinh vật nhân thực
- Gen cấu trúc tồn tại thành từng nhóm
tạo thành đơn vị phiên mã để tổng hợp
mARN
- Chưa có nhân chính thức, chưa có
màng nhân nên quá trình PM, DM diễn
ra đồng thời tại cùng không gian và thời
gian.

- Cấu trúc gen không phân mãnh nên sự
PM diễn ra chỉ có một công đoạn và lập
tức DM ngay, không trải qua các quá
- Mỗi một gen là một đơn vị PM độc
lập, nên mỗi phân tử mARN tạo ra là
bản sao của một gen
- Cấu trúc tế bào đã có màng nhân và
nhân chính thức nên quá trình PM, DM
diễn ra trong không gian và thời gian
khác nhau
- Cấu trúc gen phân mãnh nên quá trình
PM diễn ra hai công đoạn liên tiếp là
tiền mARN và ARN trưởng thành tạo
Trần Thị Hoàng Anh 17
Tiểu luận sinh học phân tử
trình cải biến phức tạp nên các loại mARN khác nhau, qua đó
có thể tạo được các chuổi polipeptit
khác nhau
2.4. Sự điều hòa biểu hiện của gen:
Biểu hiện của gen phải trải qua ba quá trình thiết yếu: tái bản, phiên mã và
dịch mã. Nhưng ba quá trình này diễn ra trong tế bào luôn luôn phải thích ứng với
môi trường mà môi trường thì luôn luôn phải thay đổi. Vậy sự biểu hiện của gen
phải được điều hòa để phù hợp với sự biến đổi của môi trường. Sự điều hòa biểu
hiện của gen tức là sự điều hòa quá trình phiên mã và dịch mã đảm bảo cho hoạt
động sống hài hòa của tế bào.
Do cấu trúc tế bào và cấu trúc bộ gen ở Prokariote và Eukariote khác nhau
nên mục đích và cơ chế điều hòa ở hai nhóm này cũng có nhiều khác biệt:
2.4.1. Ở Prokariote:
- Mục tiêu của sự điều hòa biểu hiện gen là nhằm giúp tế bào đáp ứng trực
tiếp các tác nhân lí, hóa của môi trường.

- Cơ chế của sự điều hòa này được thực hiện thông qua các operon, operon
kìm hãm và operon cảm ứng. Mỗi operon bao gồm hai trình tự: các trình tự chỉ
huy và điều hòa phiên mã; một loạt các trình tự mã hóa cho các protein tham gia
vào một quá trình chuyển hóa (các trình tự này cũng chịu sự chỉ huy và điều hòa
của nhóm trình tự thứ nhất). Ở đây, sự điều hòa thể hiện chủ yếu trong giai đoạn
phiên mã.
2.4.2. Ở Eukariote:
- Mục tiêu lại nhằm hướng tế bào vào một chương trình phát triển chung của
toàn cơ thể.
- Cơ chế điều hòa ở đây rất đa dạng và thể hiện ở nhiều mức độ: biến đổi cấu
trúc nhiễm sắc thể- chất tạo thuận lợi cho sự phiên mã của một số trình tự; trong
giai đoạn phiên mã thông qua sự tương tác ADN-protein và protein- protein; ở các
giai đoạn sau phiên mã qua hiện tượng “ghép nối” khác biệt; trong giai đoạn dịch
mã và sau dịch mã.
Bộ gen của sinh vật có số lượng gen rất lớn. Tuy nhiên, chỉ một phần trong
số đó được sử dụng trong mỗi loại tế bào. Việc gen nào được biểu hiện (tức là,
Trần Thị Hoàng Anh 18
Tiểu luận sinh học phân tử
việc quản lý sự tổng hợp của các protein mới) được kiểm soát bởi bộ máy sao
chép ADN sang mRN. Tuy nhiên, quá trình phiên mã cũng bị điều khiển bởi
nhiều nhân tố khác. Những nguyên tắc căn bản của quá trình điều hòa sự biểu hiện
gene đã được nhận biết cách đây hơn 40 năm bởi hai nhà khoa học người Pháp là
François Jacob và Jacques Monod. Ngày nay, chúng ta biết rằng các nguyên tắc
tương tự cũng đã và đang diễn ra trong suốt quá trình tiến hóa từ vi khuẩn đến con
người. Chính những nguyên tắc này đã hình thành nên nền tảng cho kỹ thuật gen,
đó là việc đưa một trình tự ADN vào tế bào để hình thành một tế bào mới.
2.5. Mối quan hệ giữa AND, ARN và Protein.
Phân tử ADN là vật chất mang thông tin di truyền và thông tin di truyền
được di truyền từ thế hệ bố mẹ sang thế hệ con cái thông qua sự tái bản ADN và
phân ly ADN về các tế bào con qua phân bào. Ở mỗi cơ thể nhất định, thông tin di

truyền được thể hiện ở các tính trạng hình thái và sinh lý. Các tính trạng hình thái
như: độ lớn cơ thể, màu sắc, hình dạng, cũng như các tính trạng sinh lý và tập tính
như: trao đổi chất, trao đổi năng lượng, tính chịu nhiệt, ưa sáng v.v. đều do protein
quy định. Như vậy, những thông tin chứa đựng trong ADN được sao chép sang
ARN và sau đó được dùng để tổng hợp protein.
III. Các ngoại lệ liên quan đến luận thuyết trung tâm.
3.1. Phiên mã ngược:
Trần Thị Hoàng Anh 19
Tiểu luận sinh học phân tử
3.1.1.Khái niệm phiên mã ngược:
Phiên mã ngược (reverse transcription) là kiểu truyền thông tin từ ARN sang
ADN, chỉ xảy ra trong các tế bào động vật và người bị lây nễm bởi một số virus
mang một sợi ARN có khả năng gây khối u hoặc hai sợi ARN như trường hợp
HIV chẳng hạn.
3.1.2. Cơ chế:
Trên mỗi sợi ARN lõi của các virus này có mang một enzyme phiên mã
ngược (reverse transcriptase). Khi xâm nhập vào tế bào chủ, enzyme này sử dụng
ARN của virus làm khuôn để tổng hợp sợi ADN bổ sung (cADN - complementary
ADN). Sau đó, sợi cADN này có thể làm khuôn để tổng hợp trở lại bộ gene của
virus (cADN→ARN), hoặc tổng hợp ra sợi ADN thứ hai bổ sung với nó
(cADN→ADN) như trong trường hợp virus gây khối u mà kết quả là tạo ra một
cADN sợi kép. Phân tử ADN sợi kép được tổng hợp trước tiên trong quá trình lây
nhiễm có thể xen vào ADN của vật chủ và ở trạng thái tiền virus (provirus). Vì
vậy, provirus được truyền lại cho các tế bào con thông qua sự tái bản của ADN
vật chủ, nghĩa là các tế bào con cháu của vật chủ cũng bị chuyển sang tình trạng
có mầm bệnh ung thư. Các tế bào ung thư này mất khả năng kiểm soát sự sinh
trưởng - phân chia điển hình của tế bào bình thường; chúng tăng sinh rất nhanh và
tạo ra khối u (tumor). Đó chính là cơ chế gây ung thư bởi virus.
3.2. Dịch mã trực tiếp từ DNA sang protein
Điều này đã có thể thực hiện được trong môi trường ống nghiệm, dùng các

chiết xuất từ E.Coli có chứa ribosomes, nhưng không phải trong môi trường tế
bào. Các phân mảnh của tế bào này có thể biểu hiện ra thành một protein từ một
DNA template ngoại lai và neomycin là chất kháng sinh được xem là hỗ trợ quá
trình này.
3.3. Prions
Prion là loại protein có khả năng làm thay đổi cấu trúc 3D của các phân tử
protein cùng loại. Điều này làm thay đổi chức năng của protein. Trong nấm, nó có
thể truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, tức là có sự truyền tải di truyền từ
protein → protein. Mặc dù đây cũng là một biểu hiện của sự truyền tải thông tin,
nhưng nó không được xem là một ngoại lệ của luận thuyết trung tâm vì cấu trúc
chuỗi trong protein vẫn được giữ nguyên. Nhưng nếu xem DNA là trung tâm của
Trần Thị Hoàng Anh 20
Tiểu luận sinh học phân tử
luận thuyết thì đây lại được xem là 1 ngoại lệ vì trong luận thuyết trung tâm,
protein chỉ có thể được tổng hợp, không thể được nhân từ một protein khác.
Trần Thị Hoàng Anh 21
Tiểu luận sinh học phân tử
PHẦN 3: KẾT LUẬN
Như vậy, luận thuyết trung tâm (Central dogma) của sinh học phân tử
được đề xướng bởi Francis Crick vào năm 1958 cũng đã ảnh hưởng rất to lớn
đến sinh học phân tử và di truyền học. Học thuyết đã khẳng định rằng những
thông tin di truyền không thể được vận chuyển từ protein đến protein hay
nucleic acid khác mà đi theo con đường chung là DNA → RNA → protein.
Quá trình này vì thế được tách làm 3 giai đoạn: phiên mã, dịch mã, và tái tạo.
Nhưng ba quá trình này diễn ra trong tế bào luôn luôn phải thích ứng với môi
trường mà môi trường thì luôn luôn phải thay đổi. Vậy sự biểu hiện của gen
phải được điều hòa để phù hợp với sự biến đổi của môi trường. ngoài ra, những
ngoại lệ của Luận thuyết trung tâm về phiên mã ngược, nhân đôi ARN, dịch
mã trực tiếp từ AND sang Protein, và Prions đã làm cho luận thuyết của
Francis Crick them phong phú

Mặt khác, nhờ những hiểu biết về cấu trúc và chức năng của phân tử
ADN, công nghệ gen đã được phát triển cao, đem lại nhiều ứng dụng quý giá
trong y học
Như vậy, sự phát hiện ra luận thuyết trung tâm đã tạo nên một bước tiến
quan trọng trong sự phát triển của sinh học phân tử, đồng thời đó cũng chính là
tiền đề cơ sở và căn bản nhất cho sự ra đời của công nghệ gen, công nghệ di
truyền sau này.
Trần Thị Hoàng Anh 22
Tiểu luận sinh học phân tử
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hồ Thị Thùy Dương (1997). Sinh học phân tử. Nhà xuất bản giáo dục
2. Võ Thị Thương Lan (2007). Sinh học phân tử. Nhà xuất bản giáo
3. PGS.TS Nguyễn Hoàng Lộc (Chủ biên) TS. Trần Thị Lệ - ThS. Hà Thị Minh
Thi(2007). Giáo trình sinh học phân tử. ĐH Huế
4. PGS.TS Nguyễn Bá Lộc(2002). Bài giảng sinh học phân tử. NXB ĐH Huế
dục
5. GS.PTS Phan cự Nhân- PGS.PTS Nguyễn Minh Công – PGS.PTS Đặng Hữu
Lanh (1999). Di Truyền Học. Nhà xuất bản giáo dục
6. Hoàng Trọng Phán – Đỗ Quý Hải (2005). Giáo trình nucleic acid. ĐH Huế
7. Hoàng Trọng Phán (2005). Di truyền học. Nhà xuất bản Đà Nẵng
- http:// Wapedia.mobi/vi/sinhhocphantu
- />Trần Thị Hoàng Anh 23