sinh tổng hợp protein

sinh tổng hợp protein

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÀI BÁO CÁO HÓA SINH THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI

SINH TỔNG HỢP PROTEIN

Lớp: HC05TP

 Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Bích Lam

 Sinh viên thực hiện: HC06TP

QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN

MỤC LỤC Trang

A- Giới thiệu chung về protein 3

B- Các chức năng của protein trong cơ thể: 3

C- Quá trình tổng hợp protein 3

I- Gốc kiềm nitơ dị vòng: (các base chứa nitơ) 4

1.Pyrimidine: 4

2 Purine: 5

II- Đường pentose: 5

III- Nucleoside: 5

IV- ADN:( Deoxyribo Nucleotide Acid) 6

1.Cấu trúc cấp I của ADN 6

2 Cấu trúc cấp II cua ADN 6

V- ARN(Ribonucleic Acid): 7

1.Ribosome và polyribosome: 8

a)Ribosome 8

b) Polyribosome 8

2.mARN (ARN thông tin): 9

a)ARN thông tin: 9

b)Bản chất mã di truyền: 9

3 tARN(ARN vận chuyển) 11

a) Cấu trúc tARN : 11

b) tARN nhận biết codon: 12

4 Aminoacyl-tARN synthetase: 13

5.Sự cản đột biến: 13

D- Quá trình sinh tổng hợp protein 14

I- Sự phiên mã 14

1 Sự phiên mã ở nhóm sơ hạch 15

2 Sự phiên mã ở nhóm chân hạch 16

3 Vai trò của ribosome thế 20

4 Vai trò của tARN 23

5 Chu kỳ giải mã .24

6 Các chất ức chế dịch mã 27

a)Kháng kháng sinh 27

b)Puromycin 28

7.Ức chế tổng hợp protein eukaryote 28

8.Việc tổng hợp protein ở các bào quan 29

II.Những sự kiện sau dịch mã của tổng hợp protein 30

1 Dạng tiền thân của protein 30

2.Tổng hợp các protein bài tiết 30

Sinh tổng hợp protein

  

A- Giới thiệu chung về protein

♦ Trong tề bào có hàng nghìn loại protêin có chức năng sinh học khác nhau và chiếm một tỉ lệ khá lớn trong chất khô của động vật.

♦ Protêin là sợi polypeptyde dài từ hàng trăm đến hàng nghìn amino acid nối nhau bằng liên kết peptyde gồm có hai loại:

♦ Protein thuần :chỉ chứa amino acid

♦ Protein tạp: ngoài amino acid còn có các thành phần khác như các ion kim loại hay các nhám ngoại.

♦ Tất cả các protein đều tạo thành từ 20 loại amino acid nhưng chính sự khác nhau về thành phần và thứ tự sắp xếp đã tạo nên sự đa dạng và quyết định tính chất cũng như hoạt tính sinh học của pritêin.

♦ Protein gồm có 4 cấu trúc chính :cấu trúc bậc 1, bậc 2, bậc 3 và bậc 4 trong đó bậc 3 và bậc 4 có chức năng sinh học.

B- Các chức năng của protein trong cơ thể:

♦ Chức năng xúc tác :là thành phần chính cấu tạo nên nhiều enzym tham gia xúc tác đa số phản ứng quan trọng tron g cơ thể.

♦ Chứ c năng vận chuyển : hêmolôbin vận chuyển oxi từ phổi đi khắp cơ thể, protein huyết tương, protein vận chuyển lypid….

♦ Chức năng dự trự: protein trong các loại hạt thực vật, trứng, sữa….

♦ Chức năng vận động: làm khung vận động cho mô cơ và rất nhiều tế bào khác

♦ Chức năng cấu trúc : làm khung và giá đỡ cho tế bào và cơ thể, cấu tạo các sợi,

tóc,móng, lông vũ….

♦ Chức năng bảo vệ : protein immunoglobumin làm nhiệm vụ tiêu diệt vi khuẩn, virus các protein gây đông máu….

♦ Chức năng điều hoà : các hoocmon điều hoà các quá trình trong cơ thể, điều hoà cơ chế tiết hoocmon…

♦ Tóm lại, protein đóng một vai trò đặt biệt quan trọng trong cơ thể, có thể nói rằng hầu hết các quá trình hay phản ứng chuyển hoá trao đổi chất đều không thể thực hiện được nếu không có sự tham gia của protein.

C- Quá trình tổng hợp protein.

♦ Định nghĩa: là quà trình hình thành một protein mới từ nhiều amino acid với thành

phần và trật tự sắp xếp được qui định theo một mã nhất định để đảm trách một nhiệm vụ tương ứng với mã đó.

♦ Các thành phần tham gia vào quá trình tổng hợp protein.

Một số thành phần tham gia:

-ADN

-ARN

+ tARN + mARN

+rARN (Ribosome) -Các enzyme đặc hiệu

-Các yếu tố bắt đầu

-GTP

-Yếu tố nối dài: EF1,EF2,…

-Yếu tố tách sợi

ADN là nơi lưu trữ mọi thông tin di truyền.Cho đến nay các nhà khoa học đều cho rằng quá trình tổng hợp protein là quá trình sao chép và dịch mã từ ADN qua ARN và cuối cùng là protein.ADN và ARN là hai thành phần quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp protein ,vì vậy trước tiên ta phải hiểu được cấu tạo cua hai thành phần quan trọng này.

ARN được tổng hợp từ ADN và giữa chúng co nhiều điểm tương đồng về thành phần cấu tạo: -Cùng chứa phosphoric acid.

-Cùng có chung 3 loại base chứa nitơ:

+Adenin.

+Guanin.

+Cytosine.

-Cùng có liên kết phosphodiester.

-Thứ tự các sắp xếp các base có trong ADN tương đồng Iot với các base có trong ARN.

I- Gốc kiềm nitơ dị vòng: (các base chứa nitơ)

Acid nucleic chứa 2 loại base: Pyrimidine và Purine

II- Đường pentose:

Trong phân tử ADN có chứa β-2 desoxiribose:

Trong phân tử ARN có chứa β- D ribose:

Cả hai loại đường này đều thuộc dạng D và β.

Một số nucleoside.

Các nucleoside được gọi là các phosphate cua nucleoside và số có dấu phẩy cho biết vị trí ester hóa trong đường robose Sự ester hóa có thể đi với di hoặc tri phosphate.

Trong đó nguyên tử P được đánh dấu là α,β và γ kể từ vị trí gần C 5 Các nguyên tử trên base được đánh dấu bằng số còn trên đường thì thêm dấu phẩy.

Khi một nucleoside tac động với một phân tử acid phosphoric sẽ tạo thành một nucleotide Ở đây cũng chia ra làm hai loại nucleotide:

-Ribonucleotide.

-Deoxyribonucleotide.

Các nucleotide thường rất acid và có khả năng tan trong nước Các nucleotide tiêu biểu được tóm tắt trong bảng sau:

Adenin Adenin 5’ monophosphat = AMP Deoxyadenosine – 5’

Phosphate = d AMP Guanin Guanosin – 5’ monophosphate = GMP Deoxyguanosine 5’

Phosphate = dGMP Urasine Uridin 5’ monophosphate = UMP Deoxyuridin 5’

Phosphate = d UMP Cytosine Cytidim 5’ monophosphate = CMP Deoxycytidin 5’

Phosphate = d CMP Thymin Thyminribosit 5 monophosphate = TMP Deoxythymidin 5’

mono Phosphate = d TMP

Các nucleotide khi bi thủy phân sẽ tạo ra các đơn phân.

-Các đơn phân tạo thành khi thủy phân bằng acid yếu:

+ Base chứa nitơ + Pentose + Phosphate -Các đơn phân tạo thành khi thủy phân bằng kiềm yếu:

+ Base chứa nitơ – pentose ( nucleoside) + Phosphate.

IV- ADN:( Deoxyribo Nucleotide Acid)

Trong ADN có các thành phần sau:

- Đường deoxyribose.

- Phosphoric acid.

- Base chứa nitơ( Adenin, Cytosine, Thymine, Guanin).

Ba thành phần cơ bản này tạo ra ADN co cấu trúc phức tạp.

1.Cấu trúc cấp I của ADN

Trong phân tử ADN, các nucleotide nối với nhau qua cầu nối phosphodiester, ở vị trí cacbon số 3 của đường pentose, và vị trí số 5 của phân tử đường pentose tiếp theo Cứ như vậy tạo ra một chuỗi dài polynucleotide

Mạch polynucleotide được cấu tạo theo thứ tự một phân tử đường, một phân tử acid phosphoric acid, tiếp đến la`đường pentose rồi lại phosphoric acid Kiểu kết cấu này có ở cả ADN, ARN Thứ tự các mononucleotide trong chuoi polynucleotide được gọi là cấu trúc cấp I của nucleic acid Chuỗi polynucleotide có hai đầu:

1 –Đầu 5’ là đầu có OH của pentose ở trạng thái tự do hoặc kết hợp với phosphoric acid.

2 – Đầu 3’ là đầu có OH của pentose ở trạng thái tự do hoặc liên kết với phosphoric acid Thứ tự các Base trong polynucleotide cũng tương tự như thứ tự các amino acid trong chuỗi polypeptid Thứ tự các Base này đóng vai trò quyết định bản chất của nucleic acid.

2 Cấu trúc cấp II cua ADN:

Do hai nhà khoa học là Crick và Watson đề xuất:

ADN được cấu tạo từ hai mạch polynucleotide quấn quanh nhau tạo thành một hình xoắn kép.

-Trong phân tử ADN có:

+Số lượng Adenin = số lượng Thymin.

+Số lượng Guanin = số lượng Cytosine.

-ADN có cấu trúc xoắn.

-Mạch Polydeoxynucleotide được duy trì nhờ liên

kết hidro.

Các Base nằm trên cùng một mặt phẳng vuông góc với

trục của hình xoắn

Khoảng cách giữa các base trong cùng một mặt phẳng là

3,4 A 0

Một bước xoắn có chiều dài là 34 A 0

Trong hình xoắn kép các Base liên kết với nhau bằng liên

kết hidro:

Giữa A và T là 2 liên kết Hidro.

Giữa G và C là 3 liêh kết Hidro.

Nhờ có số lượng lớn mối liên kết này mà tạo cho ADN có

một cấu trúc vững chắc.

V- ARN(Ribonucleic Acid):

RNA là một hợp chất được cấu tạo bởi:

-Base chứa nitơ.

-Đường pentose là ribose.

-Phosphoric acid.

Các loại ARN và chức năng của chúng:

ARN đóng vai trò trung gian trong quá trình truyền thông tin di truyền của tế bào.ARN đươc chia làm nhiều loại:

-rARN – ARN ribosome ( Ribosomal ARN).

-mARN – ARN thông tin (Messanger ARN).

-tARN – ARN vận chuyển ( transfer ARN).

Đây là 3 loại ARN chính Ngoài ra còn có một loạt các ARN khác như: Pre-xARN ( Tiền rARN), Pre-tARN ( Tiền tARN), sn- ARN ( ARN nhỏ có trong nhân).

ARN có thể tồn tại tự do hoặc liên kết với protein tạo ra phức nucleoprotein giữ nhiều vai trò quan trọng trong tế bào.

1.Ribosome và polyribosome:

a)Ribosome

♦ Vai trò

♦ Là phức hệ ribonuclein làm nhiệm vụ polymer hoá lần lượt amino acid tạo ra protein, chúng chỉ có trong bào tương và ty thể, nó là những hạt hình cầu đường kính 22 nm với số lượng rất nhiều và chiếm khoảng 20% khối lượng tế bào.

♦ Ribosome đơn là tập hợp một tiểu phần lớn và một tiểu phần nhỏ, mỗi phần đều chứa các tRNA và nhiều loại protein làm cho ribosome có kích thước và khối lượng khác nhau.

♦ Protein trong tiểu phần lớn là enzym xúc tác tạo nên liên kết peptyde trong quá trình tổng hợp protein

♦ Cấu trúc ribosome ở vi khuẩn

♦ Tiểu phần lớn 50 S có một phân tử rRNA 23S và khoảng 31 loại protein khác nhau

♦ Tiểu phần nhỏ 30S có rRNA 16S và khoảng 21 loại protein khác nhau.

♦ Chức năng rRNA là bộ khung định hướng protein và giữ bền cấu trúc, gắn mRNA với tRNA rRNA có cấu trúc bậc hai phức tạp chứa nhiều đôi base kiểu trâm cài-hình thành khi nucleic acid sợi đơn bắt cặp trong một bộ với nhau tạo nên vòng có cuông xoắn kép.

♦ Cấu trúc ribosome vi khuẩn

♦ Tổng hợp ribosome

♦ Từ rRNA ribosome của tế bào chất prokaryote và eukaryote được sao mã thành tiền thân pre- rRNA

♦ Từ tiền thân này nó bị bị cắt thành hai phân tử rRNA lớn, chúng tập hợp lại nhanh chóng và tuân thủ theo quy tắt nhất định cùng với protein được thêm vào theo một thứ tự riêng tạo nên phân tử ribosome.

b) Polyribosome

Khi việc dịch mã tiến hành ,đầu 5’ của mRNA trở nên thich nghi cho việc gắn ribosome khác

để bắt đầu cho một sợi protein nữa và tiến hành tận đầu 3’.Theo cách này 1mRNA có thể kết hợp với nhiều ribosome , nó gắn với protein mới sinh ra ở các giai đoạn dài ra khác nhau :thông tin càng dài , số lượng ribosome kết hợp với nó càng nhiều Tập hợp các ribosome nối với nhau

bởi mRNA gọi là polyribosome hay polysome.Khio xử lí bằng RNAase hoặc ở nồng độ Mg +2

thấp( do sự tạo phức chelate với EDTA)chúng bị phá vỡ.Các ribosome có đường kính khoảng 22nm và cách xa nhau từng 3nm và cứ mỗi 80 nucleotide lại có 1 ribosome trên mRNA để dịch mãmột cách rất hiệu quả Thông tin của 1 phân tử hemoglobin mã choc ho 146 amono acid thường kết hợp với 4-6 ribosome , và thông tin càng dài thì polysome càng lớn Polysome kích thước khác nhau có hệ số lắng khác nhau và có thể tách ra bằng li tâm trong gradient nồng độ saccharose Tỉ trọng các polysome gần giống nhau và lớn hơn tỉ trọng dung dịch saccharose ở

đáy gradient.Với kĩ thuật li tâm này việc tách các polysome phụ thuộc vào hệ số lắng :polysome

càng lớn nó càng lắng xuống nhanh trong gradient.

Ơû vi khuẩn , DNA nằm trong tế bào chất và việc dịch mã có thể bắt đầu trước khi việc sao mã haòn tất.mRNA vi khuẩn là polycistron, có nghĩa là nó chứa thứ tư nucleotide mã hóa cho hơn một protein Thông thường các protein này có chức năng trao đổi chất liên quan với nhau Thí dụ một mRNA chứa 10 cistron mã cho 10 protein khác nhau tham gia vào việc sinh tổng hợp histidine Nó dài khoảng 12.000 nucleotide mRNa polyscistron thường chứa cá vùng không dịch mã ở mỗi đầu và giữa vùng thông tin cho mỗi protein.Việc bắt dầu dịch mã có thể không xảy ra

ở đầu 5’, trước cistron thứ nhất mà ở mỗi codon bắt đầu nơi có thứ tự gắn ribosome.Ở

eukaryote mRNA không phải là polycistron.

2.mARN (ARN thông tin):

a)ARN thông tin:

◊ Mặc dù ribosome là bào quan chịu trách nhiệm tổng hợp protein, nhưng nó đòi hỏi phải có chương trình riêng để tạo thứ tự amono acid đặc hiệu.

Thông tin mã hóa trên mARN sẽ được dịch mã nhờ các ribosome

◊ Số lượng mARN thường chiếm số lượng không nhiều nhưng nó có ý nghĩa quyết định đến qua trình truyền thông tin ( mARN thường chiếm khoảng 5% tổng số ARN của tế bào).

mARN trượt trên ribosome và mã hóa trên cơ sở các codon cua nó.Khi xay ra quá trình tổng hợp protein các yếu tố mở đầu sẽ giúp Ribosome gắn với mARN.

Sự gắn này thường tương ứng với các codon Codon mở đầu cho quá trình là AUG mã hóa cho methyonin.Cứ như vậy việc gắn sẽ được mã hóa theo thứ tự nhất định của các codon trên mARN Thường thì mARN có đoạn đầu mang tín hiệu cho ribosome nhận biết để gắn vào dịch mã Ngoài ra ở đuôi 3’ sau dấu kết thúc (stop signal ) có đoạn 3’ không mã hóa (3’- noncoding) là nơi gắn Poly – A.

◊ Các mARN cua procaryote có cấu trúc đơn giản Thời gian tồn tại khoảng 2 phút mARN cua Eucaryote có thời gian tồn tại là 30 phút đến 14 giờ.

b)Bản chất mã di truyền:

Thứ tự amino acid được của protein được mã hóa bởi thứ tự của gene, từ đó nó được dịch mã

ra Do chi có 4 loại nucleotide trên ADN và mARN , trong khi có đến 20 loại acid amin cho nên 1 hoặc 2 base thì không đủ mã hóa cho 20 acid amin đó Tối thiểu phải có 3 base trong bộ mã codon (codon là tập hợp các nucleotide trên mADN mã đặc biệt hiệu cho 1 amino acid): Tập hợp 3 base sẽ tương ứng với 4 3 = 64 codon khac nhau.Mỗi hệ như vậy gọi là một triplet.

Mã di truyền : codon trên mARN (Đọc theo chiều 5’ 3’)

Phe Phe Leu Leu

Ser Ser Ser Ser

Tyr Tyr Stop Stop

Cys Cys Stop Trp

Leu Leu

Pro Pro Pro Pro

His His Glu Glu

Arg Arg Arg Arg

U C A G

Ile Met

Thr Thr Thr Thr

Asp Asp Lys Lys

Ser Ser Arg Arg

U C A G

Val VAl

Ala Ala Ala Ala

Asp Asp Glu Glu

Gly Gly Gly Gly

U C A G

*Ghi chú: Tìm acid amino tương ứng với codon bằng cách đọc theo chiều 5’3’ từ cột thứ 1 sang cột thứ 3

Lưu ý:

-Có 64 mã (codon) cho 20 acid amino: 61 codi\on chứa thông tin và phần lớn cácamino acid đều có nhiều hơn một codin mã cho bản thân mình Các amino acid bất thường được hình thành do quá trình cải biến sau dịch mã cua protein.

-Có sự thoái hóa nghĩa là thường có hơn 1 codon mã hóa cho 1 amino acid cụ thể Hầu hết các thay đổi xảy ra ở base thứ 3, việc này ảnh hưởng đến phương cách đối mã (anticodon) trên tARN gắn với MARN Nói chung, số luợng amino acid càng nhiều trên protein,thì số lượng codon cho nó càng lớn Một loài nhất định có khuynh hướng chỉ sử dụng một số lượng hạn chế các codon.

-Các codon UAA, UAG, UGA là các tín hiệu kết thúc gây nên sự kết thúc sợi và tách sợi polypeptid ra khoi ribosome.

-Việc bắt đầu sợi polypeptide luôn được mã hóa bởi AUG (methionine), nhưng codon này cũng mã hóa cho methionine nếu nó ở trong sợi.

-Trên mARN thông tin là một loạt các codon liên tiếp nhau, không phủ lên nhau và không cách nhau Tuy có sự thoái hóa nhưng mã thông tin vẫn không mơ hồ vì chỉ có một amino acid tương ứng với một codon Thông tin được đọc một cách liên tục, cứ 3 nucleotide một , kể từ codon bắt

đầu là AUG.Sự cắt quãng tính liên tục này do sự xen vào hoặc mất đi một base sẽ làm sai khung đọc: từ chỗ bi7 đột biến thông tin đọc theo bộ ba triplet khác, do vậy polypeptide tổng hợp sẽ có thứ tự amino acid kjhác so với thông tin ban đầu, và nó sẽ ngắn hơn nếu khung đọc tạo nên codon kết thúc Việc gắn xen hoặc mất đi của base tiếp theo có thể vẫn giữ nguyên khung đọc nguyên thủy, nhưng khi ấy sản phẩm protein sẽ có thứ tự ngắn hơn.

- đột biến bằng sự thay thế base(đột biến điểm) có thể là trung tính( không gây ra sự thay đổi amino acid vì tính thoái hóa của mã) hay bảo thủ(gây ra sự thay thế 1 amino acid này bằng 1 amino acid khác có cùng kích thước và tích điện) hoặc cơ bản( gây ra sự thay thế 1 amino acid này bằng 1 amino acid khác)

+ Nếu sự thay thế sinh ra codon stop mới(codon nonsense) thì protein sẽ bị ngắn đi và gần như không có hoạt tính.

- Thông tin được đọc theo chiều 5’ 3’ cùng chiều với việc sao mã codon đầu tiên đặc trưng cho đầu N tận cùng của protein

3 tARN(ARN vận chuyển)

Trước năm 1955 người ta vẫn chưa hiểu tại sao thông tin lại được truyền từ ADN đến protein Trong khi ADN được tổng hợp và hoạt động trong nhân, protein lại được tổng hợp ở Ribosome, ngoài nhân Như vậy phải có 1 chất nào đó làm trung gian cho quá trình này.

Năm 1955 F.Crick đã đưa giả thuyết về chất nối(adapteur) giả

thuyết này cho rằng trước khi gắn thành polypeptide các amino acid

phải được gắn qua 1 chất trung gian Chất này sẽ được bắt cặp đặc

biệt với các base trên mARN.

Năm 1957 M.Hoagland và các cộng sự đã tìm ra tARN vận

chuyển, đồng thời chứng minh rằng mỗi phân tử tARN gắn với 1 phân

tử amino acid và gắn với ribosome.

Tối thiểu mỗi acid ain phải 3 có 1 tARN đặc hiệu Mặc dù mỗi

tARN có tính đặc hiệu riêng nhưng chúng lại có 1 số đặc tính cấu trúc

chung.

a) Cấu trúc tARN :

-Mỗi một tARN có chiều dài khoảng 73-93 nucleotide với MW khoảng 25000 Dalton.

-Hình dạng của chúng có cấu trúc bậc 2 xoắn gồm một mạch cu6ọn lai như một lá chẻ ba( lá có 3 thùy) bên trong phân tử.

-Hầu hết các tARN có thành phần :

+ Guanosine ở đầu 5’ và thứ tự CCA ở đầu 3’ Amino acid qua nhóm –COOH của mình gắn với nhóm –OH củaở C-2 ribose cua adenisine tận cùng bằng cầu nối ester.

+ Nút DHU với 8-12 base đơn bao giờ cũng chứa base kiềm dihidroucracil.

+ Nút 7 base đơn chứa thứ tự T, pseudouridine, C + Nút 7 base đơn chứa anticodon.Anticodon luôn có Uridine ở đầu 5’ và purine ( thường bị methyl hóa) ở đầu 3’.

+ Một nút nhỏ kích thước thay đổi nằm giữa nút T, pseudouridine, C và nút antocodon.

-Các nút base đơn cách nhau bởi những cuống base kết đôi

-Chức năng của cuống anticodon là bắt cặp với base codon tương ứng của nó trên mARN -Các nút khác làm nhiệm vụ gắn tARN với Ribosome và nhận biết amino acid đã được enzyme hóa để gắn với nó một cách chính xác.

-Cấu trúc thưc sự của tARN còn phức tap hơn vì nút DHU và T, pseudouridine, C còn nối với nhau qua nhiều cầu nối hydrogen.

b) tARN nhận biết codon:

-Do có 61 codon cho các amino acid khác nhau, nên về mặt lý thuyết có thể nghĩ rằng cũng có từng ấy tARN khác nhau với mỗi anticodon tương ứng Thực tế, con số ấy ít hơn rất nhiều

-Đối với một số amino acid có đến 6 thụ thể đồng phân( isoaceptor) tARN, nhưng có nhiều trường hợp một tARN đơn có thề nhận biết nhiều codon khác nhau ( cho cùng một amino acid) Điều này có thề giải thích rằng sư bắt cặp giữa base thứ 3 của codon ( ở đầu 3’ ) và base thứ nhất của anticodon ( ở đầu 3’ của nó) là không đặc hiệu bằng base kia Người tagoi hiện tượng này là

sự “bắt cặp lỏng lẻo”.

Bảng các đôi base đã được phát hiện trong liên kết codon- anticodon

-Việc bắt cặp lỏng lẻo làm giảm số ARN cần thiết để gắn được với codon từ 61 xuống còn 32,mặc dù trong vài trường hợp sự phân biệt rõ ràng ở base thứ 3 của codon là cần thiết

-Gốc inosine thỉnh thoảng có trong anticodon cho phép tARN nhận biết được đến 3 codon lựa chọn.

-Trong ti thể, nơi có một số khác biệt về mã di truyền ( ribosome và ADN chứa trong ti thể nhỏ hơn ribosome cua nguyên sinh chất, có lẽ vì thế mà khả năng di truyền của nó bị hạn chế), một vài tARN có khả năng nhận biết đến 4 codon và như vậy số tARN cần thiết giảm xuống còn 22.

-Không có tARN tương ứng với codon kết thúc mà thay vào đó các codon này lại được

nhận biết bởi các protein yếu tố tách rời.

hàng loạt các dẫn xuất methyl hóa.

-Các amino acid chỉ được nhận biết và tham gia vào tổng hợp protein sau khi được hoạt

hóa ,nghĩa là gắn đồng hóa trị với tARN xác định.Việc gắn này do emzyme hoạt hóa là

aminoacyl-tARN synthetase xúc tác( enzyme này đặc hiệu với cả amino acid và aminoacyl-tARN).

-Năng lượng để hình thành liên kết ester do sự thủy phân ATP thành AMP cà pyrophosphate.Đây là phản ứng ligase đặc trưng:

Amino acid + ATP + tARN + H 2 O  Aminoacyl-tARN + AMP + 2Pi

-Phản ứng xảy ra qua trung gian gắn với aminoacyldenylate, nó là hồn hợp anhydride cua AMP cà amino acid, nhóm acyl sau đó chuyển sang tARN tạo thành cầu nối ester với adenosine đầu tận cùng 3’ Amino acid có thề gắn vào hoặc 2’ hoặc 3’ tùy thuộc vào chỗ enzyme hoạt hóa tARN Tối thiểu là 1 hay đôi khi nhiều hơn enzyme hoạt hóa cho mỗi amino acid cà emzyme này thường nhiều thụ thể đồng phân của các tARN

4 Aminoacyl-tARN synthetase:

-Aminoacyl-tARN synthetase chỉ là thành viên của hệ tổng hợp protein nhận biết các amino acid một cách trực tiếp, sau khi hoạt hóa không có cách nào để nhận biết và loại bỏ các amino acid gắn vào tARN khõng đúng.Vì vậy, các emzyme này phải có khả năng phân biệt một cách thận trọng giữa các amino acid và giữa các tARN.

-Nhiều chất tương tự amino acid ức chế Aminoacyl-tARN synthetase bằng cách cạnh tranh với cơ chất amino acid, nhưng rất hiếm trường hợp chất tương tự hoạt hóa và gắn vào protein.

5.Sự cản đột biến:

Nếu một đột biến vô nghĩa xảy ra trên gene tạo nên codon stop và gây nên việc kết thúc sơm việc dịch mã, thì sau đó một đột biến thứ 2 có thể cản trở hiệu quả này

coson đột biến và xen 1 amino acid vào (hoặc là 1 amino acid gốc hoặc là 1 amino acid khác) và vẫn giữ nguyên hoạt tính của protein đột biến

Dạng đội biến thứ 2 gọi là sự cản đột biến (suppressor mutation).

D- Sinh tổng hợp protein:

Như chúng ta đã xem ở chương trước, một phức hệ enzim tạo ra các bản sao mới ADN trong các nhiễm sắc thể và sửa chữa hầu hết các sai sĩt Nhưng tất cả trình tự baz quan trọng trong ADN khơng chỉ được sao chép và sửa chữa mà cịn phải được dùng để tạo ra các protein cấu trúc của tế bào và các enzim cho sự biến dưỡng của tế bào Trong chương này chúng ta sẽ xem xét làm thế nào thơng tin thật sự được mã hĩa ở ADN, và làm thế nào thơng tin được phiên mã thành ARN trong đĩ một số được sử dụng trực tiếp và số cịn lại được giải mã thành protein

I Sự phiên mã (transcription)

Vào đầu những năm 40, các nhà sinh học phân tử đã cho thấy tế bào tụy tạng của động vật

cĩ xương sống, nơi sự tổng hợp protein xảy ra hết sức tích cực, cĩ chứa một lượng lớn ARN Vì acid nucleic này chỉ cĩ với một lượng giới hạn trong những tế bào khơng sản xuất protein, như trong các tế bào cơ và thận nên dường như cĩ một mối liên hệ chặc chẽ giữa sự tổng hợp protein và ARN Hơn nữa, khơng giống như ADN, ARN cĩ cả trong tế bào chất cũng như trong nhân Những thí nghiệm đánh dấu bằng đồng vị phĩng xạ đã chứng minh rằng ARN được tổng hợp trong nhân và được chuyển từ nhân vào tế bào chất Tất cả những bằng chứng nầy cho thấy rằng ARN là chất liên lạc giữa ADN của nhân và ribơ thể ở tế bào chất trong sự tổng hợp protein

ARN được phiên mã từ ADN nhờ phức hệ enzim ARN polymeraz Phức hệ nầy vừa liên kết với ADN, vừa mở xoắn Giống như ADN polymeraz, phức hệ phiên mã di chuyển từ đầu 3 đến đầu

5 của ADN và tổng hợp một sợi cĩ chiều ngược lại (5 - 3) trong trường hợp nầy là một sợi gồm các ribonucleotid Ở nhĩm sơ hạch, một loại ARN polymeraz chịu trách nhiệm cho sự tổng hợp tất cả các ARN Ở nhĩm chân hạch, ARN polymeraz II chịu trách nhiệm đối với sự tổng hợp mARN Hai loại ARN polymeraz khác tổng hợp t ARN và rARN và các ARN khác sử dụng trong cấu trúc tế bào hoặc enzim

Tuy cĩ những điểm khác biệt, ADN vẫn cĩ thể dễ dàng làm khuơn cho sự tổng hợp ARN Ngày nay chúng ta biết rằng sự tổng hợp ARN xảy ra theo cách thức tương tự như sự tạo thành ADN mới : hai sợi của phân tử ADN tách rời nhau ra, ARN được tổng hợp dọc theo một trong hai sợi nhờ enzim ARN polymeraz Ứng với adenin trên sợi khuơn của ADN là uracil trên sợi ARN, với timin là adenin, với guanin là cytosin và với cytosin là guanin

Những điểm vừa mô tả trên làm nảy sinh ra một câu hỏi quan trọng : làm thế nào ARN polymeraz nhận biết nơi bắt đầu và kết thúc thông tin? Câu trả lời là những trình tự kiểm tra chuyên biệt chỉ nơi bắt đầu và kết thúc trên sợi ADN

Hình 1 Tín hiệu phiên mã ở ADN của E coli Trước tiên là vùng khởi động (promotor) Các vị trí hoạt động của ARN polymeraz gắn vào vùng mang trình tự baz của vùng này Vùng khởi động của E.coli, đọc từ trên sợi khuôn, thường bắt đầu với AACTGT hoặc một trình tự tương tự Theo sau đó là một trình tự của khoảng 17 baz với chức năng khác, rồi đến ATATAA hoặc một trình tự tương tự (Hình 1A) Enzim polymeraz nhận ra cả hai trình tự nầy trên ADN và liên kết với cả hai cùng một lúc Các trình tự

baz nầy được gọi là trình tự phổ biến (consensus sequence) ở nhóm sơ hạch, còn ở nhóm chân

hạch vùng này chưa được biết nhiều Cần lưu ý rằng trình tự vùng khởi động của phần lớn các gen

ít nhiều khác với trình tự phổ biến nầy Thí dụ có hơn 100 vùng khởi động khác nhau ở E.coli

Những sự khác nhau rất nhỏ trong trình tự vùng khởi động làm cho polymeraz gắn thiếu chặt chẽ hoặc không thường xuyên vào vùng này Vì thế một số gen được sao chép ít hơn các gen khác Một