Sinh tổng hợp axit amin

Sinh tổng hợp axit amin và
protein
Người thưc hiện : Đỗ Trọng Đăng
Người hướng dẫn: TS Võ Văn Toàn
Học viên cao học khóa 9

Nội dung :

Sinh tổng hợp axit amin.

Sinh tổng hợp protein.

I. Sinh tổng hợp axit amin:

Axit amin là thành phần cấu tạo của protein, hay nói cách khác
protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều
các đơn phân là các axit amin. Bởi vậy quá trình tổng hợp axit
amin là cần thiết đối với mọi dạng sống. Tuy nhiên khả năng
tổng hợp các axit amin ở các cơ thể khác nhau lại rất khác nhau
phụ thuộc vào dạng niơ mà chúng sử dụng.

Muốn tổng hợp axit amin thì cần tổng hợp bộ khung carbon và
chuyển hóa nitơ thành axit amin. Trong đó, bộ khung carbon của
axit amin chủ yếu bắt nguồn từ các sản phẩm trung gian của các
quá trình trao đổi chất như quá trình đường phân, chu trình
Canvil, Crebs,…

Nhiều axit amin rất dễ được tạo thành bằng con đường amin hóa
các cetoaxit tương ứng do tác động của các dehydrogenase
(như glutamat, alanin, aspactat). Bên cạnh đó sự tổng hợp của

một số các axit amin không theo con đường này, chúng được tạo
thành từ sự biến đổi tương hỗ từ các axit amin khác hoặc khung
carbon của chúng được tạo thành từ một số sản phẩm của sự
trao đổi saccharide (3-phosphoglycerat, pyruvat, acetyl CoA).


Axit amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin
(-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là
nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hyđro và
nhóm biến đổi R quyết định tính chất của axit amin.

Quá trình sinh tổng hợp một số loại axit amin:

II. Sinh tổng hợp protein:
1. Luận thuyết trung tâm:
Như đã biết, ở Eucaryote, ADN nằm trong nhân. Quá trình
sinh tổng hợp protein lại diễn ra ở tế bào chất. Nếu thông tin
được mã hóa trong ADN dùng để chỉ huy tổng hợp protein ở
ribosome thì thông tin đó phải được chuyển từ nhân đến
ribosome nhờ một “chất chuyển trung gian”. Khoa học đã chứng
minh mARN là “chất chuyển trung gian” đã chỉ huy gắn các axit
amin theo một trình tự nhất định, cho phép tổng hợp nên các
protein đặc thù.
Quá trình này được gọi là quá trình dịch mã. Như vậy, từ
ADN đến protein gồm 2 quá trình nối tiếp nhau: sao mã
(transcription) và dịch mã (translation):



Các vấn đề trên được Francis Crick nêu lên trong luận thuyết

trung tâm (central dogma) của sinh học phân tử công bố năm
1958. Nội dung chủ yếu của luận thuyết là:
- Thông tin di truyền được giữ trong axit nucleic (ADN hoặc ở một
số virus là ARN), có thể truyền theo hướng axit nucleic


protein, nhưng thông tin không thể truyền theo hướng ngược lại
từ protein đến axit nucleic.
- Thông tin di truyền được sao trên mARN chỉ có thể dùng để dịch
ra protein mà không thể quay lại dùng làm vật liệu tổng hợp nên
gen.

Nhưng cho đến nay người ta đã phát hiện được quá trình sao mã
ngược ở virus. Do đó năm 1970, Crick đã bổ sung cho luận
thuyết trung tâm như hình sau:
- Theo luận thuyết trung tâm của sinh học phân tử, thông tin của
gen chứa trong axit nucleic có thể truyền cho hàng loạt thế hệ.
Phổ biến cho hầu hết các tế bào là thông tin truyền theo hướng
ADN

ADN, ADN

ARN, ADN

Protein, hướng này được vẽ
bằng đường liền đậm. Còn khả năng ARN

ARN, ARN

ADN

chỉ đặc trưng cho một số virus (xảy ra trong điều kiện đặc biệt khi
tế bào nhiễm virus) thì được vẽ bằng đường không liền nét.

2. Vai trò của một số dạng axit nucleic trong quá trình
sinh tổng hợp protein:
Như đã trình bày, sinh tổng hợp cấu trúc bậc 1 protein phải trải
qua hai quá trình: sao mã và dịch mã. Để hiểu rõ về sinh tổng
hợp protein, chúng ta khảo sát vai trò và hoạt động của các
dạng axit nucleic trong các quá trình này.

ADN: chứa thông tin di truyền, và là khuôn để tổng hợp các
dạng ARN cần thiết.

mARN: là bản sao của gen, chứa thông tin cần thiết cho sự tổng
hợp protein. Theo các nghiên cứu gần đây, mARN chứa trình tự
nucleotide nhiều hơn số dùng mã hóa protein vì ngoài các
nucleotide làm nhiệm vụ mã hóa, trong mARN còn chứa các
nucleotide không mã hóa mà giữ vai trò như các tín hiệu, đồng
thời sắp xếp các phần của tiểu đơn vị ribosome để nó có thể mồi
cho sự dịch mã ứng với axit amin đầu N.
Bằng con đường thực nghiệm, Nirenberg và Ochoa (1961) đã
khám phá ra toàn bộ mật mã di truyền (genetic code). Kết quả
của công trình nghiên cứu được thu gọn trong một bảng gọi là
“từ điển mã di truyền” dưới đây:



rARN: là thành phần cấu trúc của ribosome, đồng thời có hoạt
tính xúc tác tương tự như enzyme (ribozyme)


tARN: như đã trình bày, tARN đóng vai trò là “chất thích ứng”
(adaptor) để thực hiện đồng thời hai chức năng:
nhận cả mã di truyền và axit amin phù hợp.
yeast tRNA
Phe
CCA
“H-
bond”
anticodon

3. Địa điểm sinh tổng hợp protein:

Sinh tổng hợp protein diễn ra chủ yếu ở các ribosome.
Ribosome được xem như một nhà máy nhỏ gồm 2 tiểu đơn vị.


Các tiểu đơn vị có
thể dễ dàng tách
rời và tập hợp lại
một cách nhanh
chóng.

Khi diễn ra sự tổng
hợp protein, ở
ribosome hình
thành hai khu
chức năng khác
nhau.

Khu A (aminoacyl)

nhận aminoacyl-
tARN mới đưa vào.

Khu P (peptidyl)
chứa peptidyl-
tARN mang chuỗi
polypeptide đang
được tổng hợp.