mục lục axxitnucleic và sinh tổng hợp prôtêin mục lục đặt vấn đề trang 3 nội dung trang 5 a acid nuclêic trang 5 i acid đêôxiribô nuclêic trang 5 1 thành phần và cấu trúc hóa học của adn trang 5 1 1 t

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (454.48 KB, 31 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

MỤC LỤC

Đặt vấn đề...Trang 3
Nội dung...Trang 5
A. Acid Nuclêic...Trang 5
I. Acid Đêôxiribô Nuclêic...Trang 5
1. Thành phần và cấu trúc hóa học của ADN...Trang 5
1.1. Thành phần hóa học...Trang 5
1.2 Mơ hình xoắn kép ADN của Watson-Cric...Trang 7
2. Điểm khác nhau về cấu trúc phân tử ADN của Prôcaryote và

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2></div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay chúng ta đang sống trong một thời đại, thời đại của sự phát triển
vượt bậc của các ngành khoa học công nghệ, đặc biệt là ngành cơng nghệ sinh
học. Trong đó, đáng lưu ý hơn cả là “ Sinh học phân tử ”; Sinh học phân tử là
một mơn khoa học cịn rất trẻ nhưng đã có nhiều bước tiến vượt bậc và ảnh
hưởng tới nhiều ngành khoa học khác, tới sản xuất và đời sống.

Việc cơng bố mơ hình chuỗi xoắn kép của phân tử ADN đã chính thức
đánh dấu sự ra đời của Sinh học phân tử. Vật chất sống, xem xét ở mức độ phân
tử, được cấu tạo từ nhiều đại phân tử, trong đó quan trọng nhất là axit nucleic và
protein. Nucleic axit gồm ADN và ARN đóng nhiều vai trị thiết yếu trong hệ
thống sống. ADN lưu trữ thơng tin di truyền và truyền đạt trung thực các thông
tin này cho thế hệ sau thơng qua q trình sao chép và sửa sai. Mặt khác, các
thơng tin mã hố trong ADN sẽ được biểu hiện thông qua phiên mã tạo thành
ARN; ARN sau đó được dịch mã thành protein. Các biến đổi của vật chất di
truyền xảy ra trong cả ba quá trình sao chép, phiên mã và dịch mã chính là nguồn
gốc của sự tiến hố và tính đa dạng của sinh giới. Ba quá trình sống cơ bản nói
trên chịu tác động của cơ chế điều hồ biểu hiện gen, giúp tế bào đáp ứng tốt
nhất với mơi trường hay với một chương trình phát triển định sẳn. Các hoạt động

này đều thấy ở eukaryota và prokaryota giống nhau về cơ bản, nhưng vẫn có một
số khác biệt mang tính đặc thù cho từng nhóm sinh vật

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Chính vì những lý do trên mà tơi quyết định tìm hiểu vấn đề: “Acid
Nuclêic và sinh tổng hợp prôtêin.”

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

NỘI DUNG

A. AXIT NUCLÊIC.

I. Axit ĐêôxiriboNuclêic: (ADN)

1. Thành phần và cấu trúc hóa học của ADN:
1.1. Thành phần hóa học:

ADN là một chất trùng hợp (polimer)- một polynucleotit. Nó được tạo nên
do sự nối liền nhiều đơn phân (monomer) cùng kiểu là các nucleotit. Kết quả
phân tích hóa học của AND ở những sinh vật khác nhau cho thấy sự giống
nhau

đặc biệt
giữa các
đơn chất
hợp thành
AND.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

thay cho nucleotide. Cách gọi thường là cặp base, kí hiệu bp(base pair) hay kb
(kilobase-1000 cặp base).

Tất cả sinh vật đều có chung một cấu trúc AND. Tính đặc trưng của AND của
một lồi chỉ biểu hiện ở trình tự sắp xếp các nucleotide dọc theo chiều dài và

số lượng cuả chúng.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

1.2. Mơ hình xoắn kép ADN của Watson- Crick:

Vào năm 1953, James Watson và Francis Crick đã tổng hợp các số liệu
phân tích hóa học và tán xạ tia X để xây dựng đúng đắn mơ hình cấu trúc của
phân tử AND.

Mơ hình gồm hai mạch polynucleotide bắt cặp bổ sung (complementary)
tạo thành lò xo xoắn kép mà hai mạch gồm khung đường xen kẽ với các nhóm
photphate, được gắn với nhau nhờ các liên kết hidro giữa Adenin với Thimine ở
mạch đối diện và giữa Guanine với Cytosine ở mạch đối diện. Từ năm 1953 đến
nay, mơ hình đó là trung tâm của các nghiên cứu di truyền học và sinh học phân
tử .

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Một đặc điểm của mơ hình là sự đối song song (anti parallel). Để các base
tương ứng đối diện với nhau, hai mạch cần phải bố trí đầu sợi này đối diện với
đi sợi kia. Mỗi mạch đơn có một đầu mang nhóm P tự do gắn vào C5 của
đường desoxyribose nên gióọi là đầu 5,P, cịn đầu kia có nhóm OH ở vị trí C3
nên gọi là đầu 3,OH. Như vậy đầu 5,P của mạch này đối diện với đầu 3,OH của
mạch bổ sung.

2. Điểm khác nhau về cấu trúc phân tử AND của Prokaryotae và
Eukaryote:

Đến nay, các nghiên cứu cho thấy tất cả các sinh vật có cấu tạo tế bào và ti
thể, lục lạp đều có bộ gen là ADN mạch kép.

Các virus có bộ gen đa dạng gồm ARN và ADN mạch đơn hay mạch kép.
Một điều cần lưu ý là kích thước ADN ở Eukaryotae hồn tồn khơng có

mối liên quan gì với kích thước và mức độ tiến hóa của sinh vật; một số thực
vật và lưỡng thê có ADN lớn gấp trăm lần so với ADN của người .

Mặc dù tất cả các sinh vật đều có chung cấu trúc ADN xoắn kép nhưng giữa
sinh vật Prokaryotae và Eukaryote có sự khác nhau đáng kể về thành phần cấu
tạo và tổ chức của ADN trong tế bào:

+ Bộ gen của sinh vật Prokaryotae là một phân tử ADN dạng vịng trịn và
khơng xoắn với protein để tạo phức hợp như NST của Eukaryotae.

+Tồn bộ phân tử ADN của Prokaryote đều mang thơng tin mã hóa (cho các
protein) trong khi ADN của Eukaryote bao gồm những trình tự mã hóa (các
exon) xen kẽ với những trình tự khơng mã hóa (các intron).

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

3.1. Sao chép ADN:

Một trong những tính chất căn bản của chất di truyền AND là khả năng tự
sao chép (replication) hay tự nhân đôi (self duplication).

3.1.1. Sao chép theo khuôn:

Sự sao chép của ADN được thực hiện theo kiểu bán bảo tồn(
semi-conservative).Theo kiểu mẫu này, vào đầu quá trình sao chép hai mạch của chuỗi
xoắn kép tách rời nhau, mỗi mạch đơn được dùng làm khuôn để tổng hợp mạch
mới. Kết quả là một phân tử AND ban đầu sẽ tạo ra hai phân tử con giống hệt
nhau, mỗi phân tử con được hình thành từ một mạch cũ và một mạch mới.

* Quá trình sao chép ADN:

Đây là một quá trình phức tạp, nhưng phải trải qua các cơ chế chung sau:

-Các liên kết hydro ổn định cấu trúc xoắn và gắn hai mạch với nhau phải bị
phá vỡ và tách rời hai mạch.

- Phải có đoạn mồi (primer) tức đoạn AND hay ARN mạch đơn ngắn bắt cặp
với mạch đơn khuôn .

- Đủ 4 loại nucleosid triphosphat (dATP, dGTP, dTTP và dCTP) bắt cặp bổ
sung với các nucleotide mạch khuôn.

- Mạch mới tổng hợp theo hướng 5,P 3,OH.

- Các nucleotide mới được nối lại với nhau bằng liên kết cộng hóa trị để tạo
mạch mới.

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Ở các Prokaryotae lẫn Eukaryotae, từng mạch riêng lẻ được sao chép chỉ theo
một hướng: Các enzym sao chép di chuyển dọc theo mạch mẹ từ đầu 3, đến 5, để
tạo mạch mới bổ sung theo hướng 5, đến 3,.

a. Khởi đầu:

Ở E.Coli quá trình bắt đầu khi một protein B đặc hiệu nhận biết điểm khởi sự
sao chép (ori) và gắn vào trình tự đặc biệt đó. Tiếp theo enzym gyrase cắt AND
làm tháo xoắn ở hai phía của protein B. Trong khi hai phân tử enzym gyrase
chuyển động ngược chiều nhau so với điểm ori thì hai phân tử của enzym
helicase (rep) tham gia tách mạch tạo chẻ ba sao chép. Helicase sử dụng năng
lượng của ATP làm đứt các liên kết hydro giữa hai base bắt cặp với nhau. Các
protein làm căng mạch SSB gắn vào các mạch đơn AND làm chúng cach nhau,
thẳng ra và ngăn không cho chập lại ngẫu nhiên hoặc xoắn để việc sao chép được
dễ dàng.

b. Kéo dài:

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Khi phức hợp
AND-polimerase đọc
theo mạch khuôn và
kéo các nucleotide
bổ sung vào đúng chỗ
nó gắn các nucleotide
lại làm mạch mới bổ
sung mọc dài ra. Trên
đường di chuyển để
tổng hợp AND, nếu
AND-polimerase III gặp
chỗ mà nucleotide mới
lắp sai vị trí, nó sử dụng
hoạt tính exonuclease
3, 5, cắt lùi lại bỏ

Nucleotide sai, để rồi lắp cái đúng vào tiếp tục sao chép. Các nucleotide trước
khi được gắn vào đầu 3,OH đã được hoạt hóa do ATP để thành nucleoside
triphotphate có mang năng lượng. AND-polimerase có tính đặc hiệu cao, nó chỉ
thêm nucleotide vào đầu 3,OH của mạch đang được tổng hợp .

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Mạch khn có đầu 3, được AND-polimerase gắn vào và tổng hợp ngay mạch
bổ sung 5, 3, hướng vào chẻ ba sao chép. Mạch khuôn này được gọi là mạch
khn trước, cịn mạch mới được tổng hợp gọi là mạch trước.

Trong khi đó ở mạch khn sau có đầu 5, việc tổng hợp phức tạp hơn và thực
hiện từ chẻ ba sao chép hướng ra ngoài để đảm bảo đúng hướng 5, 3,. Khi mạch
kép tách ra, ở gần chẻ ba sao chép, enzym primase gắn mồi (primer) ARN

khoảng 10 nucleotide, có trình tự bổ sung với mạch khuôn.

AND-polimerase III nối theo mồi ARN, theo hướng ngược với chẻ ba sao
chép, tổng hợp các đoạn ngắn 1000- 2000 nucleotide, được gọi là các đoạn
Okazaki. AND-polimerase nối dài đoạn Okazaki đến khi gặp ARN mồi phía
trước thì dừng lại, rồi lùi ra sau tiếp tục tổng hợp từ ARN mồi mới được tạo nên
gần chẻ ba sao chép.

Tiếp theo AND-polimerase I nhờ hoạt tính exonuclease 5, 3, cắt bỏ mồi ARN,
lắp các nucleotide của AND vào chỗ trống và thực hiện polymer hóa hướng 5, 3,.
Đoạn AND ngắn 10 nucleotide còn hở hai đầu, được nối liền chỗ hở nhờ enzym
ligase của AND. Mạch được tổng hợp từ chẻ ba sao chép hướng ra ngoài được
tổng hợp chậm hơn nên gọi là mạch sau.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Các nhân tố tham gia vào sao chép AND:

Protein M(kDa) Gen Chức năng Số bản

sao/ tế bào

Rep 65 Rep Tách mạch 50

Helicase III 75 Tách mạch

SSB Protein 74 Ssb Ổn định mạch đơn,
tham gia vào cấu trúc

của primosome

300

Primase 60 dnaG Tổng hợp mồi ARN 50

AND polymerase
III, I

760
102

Nối dài mạch AND
đang tổng hợp và kiểm

sốt sự chính xác.

AND
polymerase II

102 polA Cắt bỏ và sửa chữa sai
sót trên sợi tái bản ADN

300

Ligase 75 lig Hàn kín mạch 300

AND
Topoisomerase I

Hàn kín 1 mạch.

AND

Topoisomerase II

Hàn kín 2 mạch.

3.1.2. Sự sao chép ở Prokaryote và Eukaryote :

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

cận tiếp xúc với nhau. Còn ở các NST dạng vịng( thường thấy ở Prokaryote)thì
sự sao chép bắt đầu tại một điểm và cũng tiến triển theo hai hướng cho đến khi
các chĩa ba sao chép tiếp xúc với nhau.

3.2. Cơ chế sửa sai:

3.2.1. Sửa sai trong sao chép:

Người ta đã dùng các nucleotide và AND-polimerase để tổng hợp AND in
vitro. Sai sót trong trường hợp này là 10-5. Sai sót này cho thấy sao chép AND
trong ống nghiệm ở mức chính xác khá cao, nhưng đối chiếu lên các sinh vật thì
mức sai sót này cịn q lớn.

Bằng cách đánh giá tần số các đột biến mới xuất hiện trong quần thể lớn và
theo dõi biến đổi enzym nào đó trong ni cấy mơ tế bào, người ta thấy rằng
trong cơ thể sinh vật sai sót trong khi sao chép in vitro là 10-9.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

+ Hướng sao chép bao giờ cũng từ đầu 5, 3, để việc sửa sai chính xác.

+ Các ADN-polimerase I và III vừa polimer hóa, vừa có hoạt tính exonuclease
5, 3, và 3, 5,. Nếu trên đường di chuyển để polymer hóa , gặp nucleotide lắp sai,
ADN-polimerase sẽ lùi lại cắt bỏ theo hướng 3, 5, .

3.2.2. Sửa sai khi không sao chép:

Phân tử AND có thể bị biến đổi ngay cả khi khơng sao chép. Các biến đổi đột biến
này xảy ra với tần số khá cao. Nhờ các cơ chế sửa sai nên tần số đột biến được duy
trì ở mức thấp. Cụ thể cơ chế như sau:

Các enzym nhận biết gắn vào các trình tự sai và cắt rời đoạn sai, rồi mạch đơn
đúng làm khuôn để tổng hợp lại chỗ bị cắt cho đúng. Hàng loạt enzym đặc hiệu làm
nhiệm vụ dị tìm và sửa sai. Có khoảng 20 enzym rà sốt dọc các NST dị tìm các
base có biến đổi hóa học , mỗi enzym có chức năng chuyên biệt cho một loại sai
hỏng. Khoảng 5 enzym khác đặc hiệu cho các liên kết cộng hóa trị sai giữa các base
với các chất hóa học khác hoặc giữa các base kề nhau trên một mạch. Một số
enzym đặc hiệu khác phát hiện sự bắt cặp sai, như trường hợp mất purin.Tổng cộng
có khoảng 50 enzym chuyên phát hiện và sửa các sai hỏng trên phân tử AND.

4. Các biến đổi của ADN:
4.1. Đột biến điểm:

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

sao chép, base này cũng nhận biết như một thymine thay vì như một cytosine . Đột
biến này có tần số xuất hiện rất cao, được gọi là điểm đột biến “nóng”.

4.2. Tái tổ hợp ở E. Coli:

Quá trình này xảy ra với hai điều kiện : hai vùng AND tái tổ hợp phải có trình tự
tương đồng và một trong hai trình tự đó phải có điểm đứt trên một mạch. Trước hết,
các protein RecB và RecC làm tháo xoắn và cắt đứt một trong hai mạch AND, cắt

đứt theo trình tự chữ chi và cắt cách đó vài base. Sau đó, protein RecA gắn lên
mạch AND đứt sẽ tạo thuận lợi cho việc nhận biết trình tự tương đồng ở mạch kia
và hình thành nên phân tử lai.

Trong phân bào giảm nhiễm, tái tổ hợp có tác dụng:
+ Làm tăng số lượng bản sao của các gen lặp lại.

+ Loại bỏ các gen hỏng trong trường hợp các gen lặp lại. Hiện tượng này
đóng vai trị quan trọng trong q trình tiến hóa của sinh giới..

+ Là cơ sở cho sự điều hòa biểu hiện gen.

Tuy nhiên, q trình tái tổ hợp cũng có thể gây ra những biến đổi có hại và
hậu quả thường là những biểu hiện bệnh lí.

có ý nghĩa lớn trong q trình tiến hóa của sinh giới.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

- ARN (axit ribonucleic) là 1 loại axit nucleic (như ADN), cấu tạo từ các nguyên
tố C, H, O, N, P. ARN là 1 đại phân tử, cấu tạo theo nguyên tắc đơn phân mà các
đơn phân là các ribonucleotit (riboNu).

2. Cấu trúc cụ thể 1 riboNu:
Gồm 3 thành phần:
- Đường ribozơ .

- Nhóm photphat

- Bazơ nitơ gồm 4 loại A, U, G, X (khác với ADN)
Liên kết tạo mạch ARN giống ở ADN.

3. Các loại ARN:

Có rất nhiều loại ARN khác nhau, nhưng tiêu biểu và hay gặp là:
- mARN: ARN thơng tin: mang thơng tin mã hóa cho a.a

- tARN: ARN vận chuyển: mang
a.a tham gia quá trình dịch mã.

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

- rARN: ARN riboxom: tham gia
cấu trúc ribxom.

Ngồi ra cịn có ARN mạch đơn,
kép là vật chất di truyền ở virus, nhiều
phân tử ARN rất nhỏ có chức năng
điều hồ, ARN có chức năng như 1
enzim (ribozim).

Mỗi loại ARN có cấu trúc,
thời gian tồn tại trong tế bào khác
nhau phù hợp với chức năng.
4. Quá trình phiên mã:

4.1. Khái niệm:

Là q trình truyền thơng tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang
ARN mạch đơn .

Quá trình này có nhiều tên gọi: phiên mã, tổng hợp ARN, sao mã...

Định nghĩa như vậy khơng có nghĩa rằng tất cả các đoạn ADN đều sẽ

được phiên mã trở thành ARN. Chỉ có gen (định nghĩa phía trên) mới được phiên
mã.

Quá trình phiên mã chỉ xảy ra trên 1 mạch của gen, mạch này được gọi là mạch
gốc.

4.2. Yếu tố tham gia.

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

- Enzim: cần nhiều enzim khác nhau, và các yếu tố trợ giúp. Vai trò chính là của
ARN polimeraza (ARN pol)

- Khn: 1 mạch của ADN. Chiều tổng hợp mạch mới từ 5'-3'.

- Nguyên liệu: Các riboNu và nguồn cung cấp năng lượng (ATP, UTP, GTP...)

4.3. Diễn biến.

a. Mở đầu:

- ARN pol nhận biết điểm khởi đầu phiên mã.

Việc ARN pol nhận biết điểm khởi đầu phiên mã của 1 gen là cực kì quan
trọng đối với sự phiên mã của gen. 1 khi ARN pol đã bám vào ADN, gần như
chắc chắn nó sẽ phiên mã. ARN pol thì ln rà sốt dọc sợi ADN, trong khi gen
thì có gen được phiên mã nhiều, gen phiên mã ít. Căn bản của sự khác nhau này
là ở cái gọi là ái lực của gen đối với ARN pol. Ái lực càng cao, gen càng có
nhiều ARN pol chạy qua, càng nhiều phân tử protein được tổng hợp. Ái lực này
phụ thuộc vào hàng loạt protein, và đặc biệt là trình tự ở vùng điều hịa của gen.

- ADN tháo xoắn, tách mạch tại vị trí khởi đầu phiên mã.

- Các riboNu tới vị trí ADN tách mạch, liên kết với ADN mạch khuôn theo
nguyên tắc bổ sung, cụ thể:

A (ADN) liên kết với U môi trường (mt)
T (ADN) liên kết với A mt

G (ADN) liên kết với X mt
X (ADN) liên kết với G mt

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

b. Kéo dài:

- ARN pol di chuyển trên mạch gốc
theo chiều 3'-5', cứ như thế, các
riboNu liên kết tạo thành phân tử
ARN.

- ARN tách dần khỏi mạch ADN,
2 mạch ADN sau khi ARN pol đi
qua lại liên kết trở lại.

c. Kết thúc:

Nhờ tín hiệu kết thúc,
ARN pol kết thúc việc tổng hợp
ARN, rời khỏi ADN.

Phân tử ARN được tạo ra ở sinh vật nhân sơ, qua 1 vài sơ chế nhỏ có thể
làm khn để tổng hợp protein. Trên thực tế, ở sinh vật nhân sơ, quá trình phiên
mã (tổng hợp mARN) và quá trình dịch mã (tổng hợp protein) gần như xảy ra

đồng thời.

Còn ở sinh vật nhân thực, do gen là gen phân mảnh (có xen kẽ exon và
intron), nên phân tử ARN được tạo ra có cả đoạn tương ứng intron, exon. Phân
tử này được gọi là tiền mARN. Tiền mARN sẽ được cắt bỏ các intron để tạo
thành phân tử mARN trưởng thành. Phân tử mARN trưởng thành này mới làm
khuôn tổng hợp protein.

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

Việc cắt bỏ intron khá phức tạp. Cần có những đoạn trình tự đặc biệt để
phức hệ cắt intron có thể nhận biết được. Do vậy, nếu có đột biến xảy ra làm
thay đổi trình tự này, khiến phức hệ cắt intron khơng nhận ra intron, khơng cắt
intron, đều có thể dẫn đến thay đổi cấu trúc protein. Vì vậy, khơng hồn tồn
đúng khi nói rằng đột biến ở intron là không gây hại.

Sau khi cắt intron, việc sắp xếp lại các exon cũng là vấn đề. Sự sắp xếp
khác nhau có thể dẫn đến các phân tử mARN trưởng thành khác nhau, và đương
nhiên là quy định các protein khác nhau. Đây là 1 hiện tượng được thấy đối với
gen quy định tổng hợp kháng thể ở người. Vì vậy, chỉ 1 lượng rất nhỏ gen nhưng
có thể tổng hợp rất nhiều loại kháng thể khác nhau.

Ở sinh vật nhân thực, hệ enzim phức tạp hơn, có nhiều loại ARN pol tổng
hợp từng loại mARN, tARN, rARN.

Tóm lại:

ARNm, ARNt, ARNr, tất cả những chất này là sản phẩm của quá trình sao
mã.

Hiện nay, xuất hiện một loạt ARN mới gọi là các SmallARN, có kích
thước nhỏ bé (90 nucleotit), nó xuất hiện ở các vi sinh vật như: nấm, vi khuẩn,

động vật bậc thấp (protozoa). Thomn Cech đã phát hiện ra chúng là ARN có khả
năng cắt những ARN khác ở vị trí đặc hiệu, ơng gọi là các ribozym. Sau đó các
rybozym có khả năng tự nối các đoạn lại với nhau, đây là một phát minh lớn tìm
ra nguồn gốc tiến hóa của sự sống.

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

những ARN mới, và trải qua quá trình tiến hóa thì ARN mang thơng tin di truyền
này mới chuyển vai trò sang ADN và chuyển vai trò enzym sang prơtêin ở các
bậc tiến hóa cao hơn. Nhờ vậy, sự truyền đạt thơng tin di truyền hồn thiện hơn,
q trình tiến hóa hóa học được tiếp diễn ở mức cao hơn.

Ngày nay, ở cấp độ sống thấp ta vẫn còn thấy tồn tại ARN mang mật mã
di truyền, các ARN còn giữ vai trò enzym. Ở cấp độ cao hơn, vai trị enzym
được prơtêin thay thế, vai trị truyền đạt thông tin di truyền là ADN.

Kết luận:

Axit nuclêic bao gồm ADN và ARN chính là vật chất di truyền của sinh
vật. Trong đó, ARN là vật chất di truyền nguyên thủy còn tồn tại đến ngày nay.
ADN là vật chất di truyền thứ sinh, có ưu thế hơn được tiến hóa và phát triển
hơn, xây dựng nên tồn bộ thế giới sinh vật ngày nay.

B. Sinh tổng hợp Prôtêin.

I. Cấu trúc và chức năng của protein:
 1.Cấu trúc của protein:

Amino axit là đơn vị cơ sở cấu thành protein, có cơng thức chung:
H2N- CH- COOH

Trong đó R là nhánh bên cũng là phần khác nhau duy nhất giữa 20 loại
axit amin. Dựa vào điện tích của chúng mà chia thành 4 nhóm:

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

+ Nhóm 3: gồm các axitamin trung tính kị nước như: alanine, valine,…
+ Nhóm 4: gồm các axitamin trung tính phân cực có nhánh bên mang
nhóm OH dễ tạo các nối hydro với nước.

Các axit amin được nối với nhau bằng liên kết peptit. Liên kết này
được hình thành do sự kết hợp nhóm amin của axit amin này với nhóm
carboxyl của axit amin kế tiếp, phản ứng kết hợp giải phóng 1 phân tử H2O.
 Protein có 4 mức độ tổ chức:

 Cấu trúc bậc 1: là trình tự sắp xếp của các axit amin trong chuỗi
polipeptit, nhờ liên kết peptit.

 Cấu trúc bậc 2: chuỗi polipeptit bậc 1 xoắn α hay gấp nếp β, nhờ liên
kết hydro.

 Cấu trúc bậc 3: các chuỗi bậc 2 xoắn ba chiếu trong không gian, nhờ
liên kết disulfua hay liên kết hydro.

 Cấu trúc bậc 4: là sự tổ chúc nhiều chuỗi polipeptit thành một phân tử
protein.

2. Chức năng của protein:

Protein có chức năng rất đa dạng, có thể phân loại như sau:

 Các chất xúc tác: các enzym hay ferment là nhóm protein lớn nhất và
quan trọng nhất.(Ribonuclease, Cytocrome C, Trypsin,…)

 Các protein cấu trúc: đây là nhóm lớn thứ hai.(vỏ virus, Glycoprotein,
α- keratin,…)

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

 Các protein vận động( Myozin, Actine, …)

 Các protein bảo vệ( kháng thể, Fibrinogen, trombine,…)

 Các chất có hoạt tính sinh học: Hoocmon, nọc rắn, độc tố,…)
II. Q trình sinh tổng hợp prơtêin. (Sự dịch mã) (translation)

Sự dịch mã là sự tổng hợp protein cũng có thể xảy ra ở các pha khác
nhau cuả gian kỳ.

Trong tế bào và cơ thể sống, protein luôn được sử dụng, phân giải và
tổng hợp mới từ nguồn axit amin có trong tế bào hoặc thu nhận được từ thức
ăn. Tham gia vào sự tổng hợp protein có nhiều yếu tố, nhưng có ba yếu tố
quan trọng bậc nhất là mARN, tARN, ribosome.

1. Vai trò của các yếu tố:
1.1. Vai trò của mARN:

mARN được phiên mã từ AND và là bản sao của gen mã hóa cho
protein cần được tổng hợp, mARN được dùng làm khuôn để lắp ráp các axit
amin, bởi vì trong mARN chứa các codon quy định cho trình tự của axit
amin cần được lắp ráp thành mạch polipeptit mà gen mã hóa. Điều này rất
quan trọng cho phép chúng ta hiểu và thực hiện kỹ thuật chuyển gen để tổng

hợp cho protein đặc thù cho cơ thể mang gen đó.

1.2. Vai trị của tARN:

tARN chính là nhân tố tiếp hợp trong q trình dịch mã. Do kích thước
của codon lớn hơn nhiều so với

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

biết và gắn trực tiếp lên 1

codon trên mARN thì nó sẽ cách
quá xa axit amin tương ứng với
codon kế tiếp để có thể tạo được
1 liên kết. Như vậy, ngoài chức
năng ngoài chức năng làm trung
gian giữa các axit amin và khuôn
ARN, tARN cịn giúp giải quyết
trở ngại về khơng gian trong quá
trình dịch mã. Số lượng các

loại tARN biến động theo loài: 30-40(prokaryotae), 50(eukaryotae), nhưng
cấu trúc của chúng rất giống nhau. Một điểm đáng chú ý là 1 tARN có thể
kết hợp với hai codon khác nhau cùng mã hóa cho một axit amin.

Chức năng trung gian của tARN được thực hiện nhờ những enzym đặc
hiệu là các aminoacyl-tARN synthtase. Có 20 loại aminoacyl-tARN
synthtase tương ứng với 20 loại axit amin. Các enzym này có khả năng nhận
biết axit amin đặc hiệu và cả tARN tương ứng. Quá trìng gắn axit amin vào
tARN với sự tham gia của các enzym này là một quá trình tiêu tốn năng
lượng và trải qua hai bước:

Bước 1: Enzym nhận biết và gắn với 1 axit amin đặc hiệu :
 Enzym + axit amin + ATP  Enzym-aminoacyl-AMP + P-P.

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Bước 2: axitamin được chuyển từ phức hợp Enzym-aminoacyl sang
tARN tương ứng:

Enzym-aminoacyl-AMP + tARN tARN-aminoacyl + AMP + Ezym.
1.3. Các ribosome:

Quá trình dịch mã thực hiện trên các ribosome. Ribosome được cấu
tạo từ các rARN và hơn 50 loại protein, chúng gồm hai tiểu phần: một tiểu
phần lớn chứa một phân tử rARN lớn và một tiểu phần bé chứa một phân tử
rARN nhỏ.Khi không thực hiện tổng hợp protein, hai tiểu phần này tách rời
nhau trong tế bào chất. rARN có cấu trúc khơng gian phức tạp do có nhiều
đoạn bắt cặp với nhau nhờ có trình tự nucleotide bổ sung.

+ Ở Prokaryotae: đầu 5, của mARN gắn trước tiên vào đơn vị nhỏ và lúc
đó có khả năng gắn thêm vào đơn vị lớn. Khi đơn vị lớn gắn vào xong thì sự
dịch mã bắt đầu.

+ Ở Eukaryotae: do tế bào không có màng nhân nên q trình dịch mã
khơng tách khỏi các ribosome và bộ máy dịch mã trong tế bào chất, các
ribosome có khả năng gióắn vào một đầu mARN và dịch mã tạo protein,
trong khi đó ARN polymerase vẫn tiếp tục phiên mã từ AND.

2. Các giai đoạn của quá trình sinh tổng hợp protein:
Dịch mã ở ribosome trải qua ba giai đoạn:

2.1. Khởi động(initiation):

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

( eukaryotic IF) như eIF1, eIF2, eIF3, eIF-4A,… ở các Eukaryotae.
Dịch mã bắt đầu khi tARN

đặc biệtcho khởi sự gắn với
đơn vị nhỏ của ribosome. Ở
tất cả các sinh vật, bộ mã
khởi sự cho tổng hợp protein
là AUG mã hóa cho methionin.
E.Coli có tARN khởi sự của
methionin khác với tARN
gắn methionin ở giữa phân tử
protein. Chỉ có methionin đầu
tiên của các protein E.Coli
được gắn thêm axit formic
thành N-focmyl methionin
ở đầu amin.

Khi tARN khởi sự gắn với đơn vị nhỏ của ribosom, phức hợp sẽ bám vào
các trình tự nhận biết đặc biệt của ribosom ở đầu 5, của mARN phía trước đoạn
mã hóa cho protein. Nhờ đó, anticodon của tARN-methionin khởi sự bắt cặp với
codon xuất phát AUG trên mARN, ở điểm P(P-site). Sau đó, đơn vị lớn và đơn
vị nhỏ gắn vào nhau thành ribosom nguyên vẹn. Và sự dịch mã bắt đầu. Thông
thường, ribosom và các nhân tố IF của các prokaryotae khác nhau hồn tồn có

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

thể thay thế lẫn nhau trong quá trình dịch mã, điều này cũng đúng cho các
eukaryotae. Nhưng sự dịch mã một mARN prokaryotae bởi hệ thống dịch mã
của eukaryotae và ngược lại sẽ cho một hiệu suất rất thấp.

2.2. Kéo dài(elongation):

Là giai đoạn tương đối đơn giản, mang tính lặp lại. Sau khi axit amin đầu
tiên(Met) đã được

đặt vào vị trí,
chuỗi polipeptit
bắt đầu được tổng
hợp( kéo dài).
Amino acyl-tARN
kế tiếp sẽ đến
xếp vào đúng
vị trí trên ribosom
nhờ một trong các
nhân tố kéo dài(EF).

Ribosom di chuyển từ đầu 5, đến đầu 3, của mARN. Có hai vị trí chun
biệt trên ribosom:Vị trí A tiếp nhận Amino acyl-tARN kế tiếp và vị trí P giữ
phức hợp peptidyl-tARN, tức là chuỗi polipeptit đang được hình thành vẫn cịn
gắn vớitARN ngay trước đó. Sự tiếp xúc giữa peptidyl-tARN và Amino
acyl-tARN sẽ dẫn đến sự hình thành liên kết peptit gắn axitamin mới vào chuỗi

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

polipeptit đang hình thành. Và quá trình được lặp lại cho đến khi xuất hiện dấu
hiệu kết thúc dịch mã.

2.3. Kết thúc(termination):

Chu trình dịch mã thêm khoảng 15 axit amin một giây vào mạch
polipeptit, nó được chấm dứt khi trải qua codon kết thúc là: UAA, UAG, UGA.
Ở bước kết thúc, các mã kết thúc khơng có nticodon. Thay vào đó các
nhân tố phóng thích RF ( release factor ) làm kết thúc quá trình.

+ Ở vi khuẩn có 3 nhân tố phóng thích: RF-1( đại diện cho các codon UAA và
UAG), RF-2 (với UAA hay UGA) và RF-3 kích thích cả hai nhân tố kia.

+ Ở Eukaryotae chỉ có một nhân tố eRF(eukaryoticRF).

Mạch polipeptit có đầu –NH2 và đi –COOH hồn chỉnh thốt ra nhờ các nhân
tố phóng thích kể trên.

KẾT LUẬN

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Việc chứng minh vai trị mang thơng tin di truyền của ADN là bước tiến
quan trọng cho sinh học phân tử. Các q trình có ý nghĩa to lớn của sự truyền
đạt thông tin di truyền là tự sao, sao mã và dịch mã. Việc nghiên cứu, tìm ra các
ứng dụng của sinh học phân tử đã mang lại nhiều lợi ích cho đời sống con người.
Giữa gen và protein có sự liên quan với nhau. Mơ hình xoắn kép của ADN ra đời
đã mở ra một giai đoạn phát triển mới của sinh học phân tử. Đồng thời việc tìm
ra cơ chế di truyền cũng như đặc điểm của nó đả làm sáng tỏ nhiều vấn đề về
thơng tin di truyền trên ADN được thể hiện qua sơ đồ sau:

ADN Sao mã ARN Giải mã Prôtêin 
 Tự sao

Trên cơ sở của những hiểu biết về đại phân tử sinh học Acid nuclêic và
quá trình sinh tổng hợp protein. Chúng ta có thể vận dụng để giải thích các hiện
tượng tự nhiên cũng như những bất thường xảy ra bên trong cơ thể sinh vật.
đồng thời thông qua đó nghiên cứu vận dụng, phục vụ đời sống con người.

Tóm lại, q trình tiến hố của sinh giới trên Trái Đất luôn gắn liền với
đại phân tử sinh học là Acid nuclêic và các cơ chế truyền đạt thông tin di truyền
của chúng.