Bài giảng sinh tổng hợp protein

nucleic Chất liệu cơ bản của sự sống Protein - tính đặc hiệu cao - quyết định tính đặc hiệu cho mỗi loại tế bào Tế bào con có những protein đặc hiệu của tế bào mẹ Tính đặc hiệu được

4 SINH TỔNG HỢP PROTEIN

4.1 Đại cương

Protein, A nucleic Chất liệu cơ bản của sự

sống

Protein - tính đặc hiệu cao - quyết định tính đặc hiệu

cho mỗi loại tế bào

Tế bào con có những

protein đặc hiệu của

tế bào mẹ

Tính đặc hiệu được truyền lại cho thế hệ sau

4.2 Luận thuyết trung tâm

Crick (1958) đưa ra luận thuyết trung tâm:

- Thông tin di truyền được lưu giữ trong ADN (hoặc ARN ở một số virus)

- Truyền theo hướng ADN qua ARN rồi tới protein và không thể truyền theo hướng ngược lại.

ADN ARN Protein

Nhân

đôi

- Phát hiện transcriptase ngược (ở một số virus gây ung thư) xúc tác sự tổng hợp ADN dựa trên khuôn là ARN virus, theo nguyên tắc bổ sung đôi base, tạo thành các ADN bổ sung

Các ADN này có thể nhân đôi và xen vào bộ gen của tế bào chủ gây ung thư

- Trong E coli cũng phát hiện ARN polymerase phụ thuộc ARN (hay ARN replicase) xúc tác sự tạo thành một ARN bổ sung với ARN virus mà nó bị nhiễm được dùng làm khuôn Crick (1970) đã bổ sung luận thuyết trung tâm như sau:

Phiên mã ngược

Phiên dịch Nhân đôi

Nhân đôi

4.3 Bộ ba mật mã (codon)

U C A G

U C A G

U C A G

U C A G

Mã mở đầu ở tế bào loài có vú và mã hóa cho Met trong phân tử protein

Ở ty thể loài có vú , AUA mã hóa cho Met

UGA mã hóa cho Trp ở

ty thể loài có vú

AGA và AGG sử dụng như codon stop ởÛ ty thể loài có vú

4.4 Các yếu tố tham gia quá trình sinh tổng hợp protein: 4.4.1 Vai trò của ADN

1 Protein  1 đoạn ADN

1 acid amin  bộ ba mononucleotid ( codon )

thứ tự các aa  thứ tự các codon

ADN có 2 hướng hoạt động

nhân đôi (tái bản) ADN ( ở nhân tế bào khi

điều khiển quá trình STH protein

STH protein = Sự phiên dịch

4.4.2 Vai trò của ARN thông tin (ARNm)

- 5% ARN của tế bào

ADN

ARN polymerase

phụ thuộc ADN

ARNm – ADN (phiên ma)õ

ARNm

Tế bào chất (Ribosom)

ARNm

4.4.3 Vai trò của ARN vận chuyển (ARNt)

- 15% ARN của tế bào

- Vận chuyển các aa một cách đặc hiệu đến Ribosom

 Có ít nhất 20 loại ARNt

Khoảng 60 loại ARNt đã xác định được cấu trúc

Liên kết ester với aa  đặc hiệu

GMP Tay DHU

Cuộn DHU

Tay T  C (Thymin, Pseudo uridin, Cytosin)

Cuộn T  C Tay đối mã

Anticodon

ARNm

Alanin UUU

A A A

U U U

4.4.4 Vai trò của ARNribosom (ARNr) và ribosom

- 8O% ARN của tế bào

Tế bào không nhân

Rãnh gắn ARNm

(Tiếp nhận

peptidyl-ARNt) (Tiếp nhận aminoacyl-ARNt)

Tế bào có nhân

4.4.5 Vai trò của enzym

+ Aminoacyl- ARNt synthetase

- tạo phức hợp aminoacyl- ARNt (aa-ARNt)

+ Peptidyl transferase

- ở tiểu đơn vị lớn của Ribosom

- xúc tác phản ứng tạo liên kết peptid

4.4.6 Vai trò của năng lượng và các ion + GTP

- gắn aa-ARNt và ARNm vào ribosom

- làm ổn định ribosom

4.4.7- Vai trò của các yếu tố khởi đầu, kéo dài và kết thúc

+ IF (Initiation factor) : gắn f-Met-ARNt (Met-ARNt)

vào Ribosom + EF (Elongation factor) : tạo phức hợp với GTP và aa-

ARNt, gắn aa-ARNt vào Ribosom + RF (Release factor) : chấm dứt STH, tách polypeptrid ra

Ribosom

4.4.8- Nguyên liệu : 20 aa

4.5 Sinh tổng hợp protein = Sự phiên dịch

4.5.1 Cơ chế

STH xảy ra ở Ribosom

4.5.1.1.Kích hoạt acid amin

Adenylat a.a.enzym

+ ARNt

aa-ARNt + AMP + Enzym

4.5.1.2 Sự sinh tổng hợp

+ ARNt vận chuyển aa chuyên biệt đến ARNm

+ aa được đặt theo 1 thứ tự ấn định bởi ARNm

+ Sự định vị của aa-ARNt thực hiện trên « P » và « A »

+ Ribosom xúc tác việc thành lập gạch nối peptid

GIAI ĐOẠN MỞ ĐẦU

H C O

Met ARNt

GIAI ĐOẠN KÉO DÀI

EF-Tu EF-Ts Peptidyl transferase

Tạo nối peptid

Hoán vị

GIAI ĐOẠN KẾT THÚC

Cấu trúc bậc I

(thứ tự các aa do

gen qui định)

Dạng có tính chất sinh lý (cấu trúc bậc II, III, IV)

Gấp dây polypeptid

Diễn tiến tự nhiên

4.5.3 Sinh tổng hợp protein ở tế bào có nhân (eukaryot) 4.5.3.1 So sánh với sinh tổng hợp ở tế bào không nhân

TB KHÔNG NHÂN

-70s = 30s và 50s

- Mã khởi đầu : AUG

- aa khởi đầu : f-Met

IF1, IF2, IF3

- aa khởi đầu : Met

- 2 ARNt cho Met

- F1, F2, F3 Sự kéo dài -Peptidyl transferase ở

60s

- T1

- T2 (80s)

4.5.3.2 Sinh tổng hợp protein ở ty thể (tế bào có nhân) Giống tế bào không nhân vì ribosom của ty thể là 70s.

4.5.4 Một số tác nhân ảnh hưởng đến sinh tổng hợp

protein

4.5.4.1 Các chất kháng sinh:

Lincomycine Clindamycine

50s 30s

Kháng sinh tác động trên sự biến

dưỡng của acid nucleic

Kháng sinh tác động do sự kết hợp với bán đơn vị

30s và gây sự tích tụ phức chất khởi đầu của sinh

tổng hợp protein do đọc sai lầm mã của ARNm và

tạo ra những polypeptid bất bình thường

Kháng sinh tác động trên chức năng của ribosom vi khuẩn gây ức chế thuận nghịch quá trình sinh tổng hợp protein.

4.5.4.2 Một số chất khác

- Emetin (alcaloid): Ức chế sự gắn acid amin-ARNt.

- Độc tố của vi khuẩn bạch hầu: khử hoạt T2 của tế bào có

nhân

ribosom ở tế bào có nhân bằng cách làm mất hoạt tính bán đơn

vị 60s và ngăn chận sự kéo dài Tuy nhiên có một số bằng chứng chứng tỏ protein thực vật này độc đối với tế bào ung thư hơn tế bào thường.

peptidyl-puromycin theo cơ chế cạnh tranh và tách rời khỏi ribosom, làm ngừng sự kéo dài chuổi polypeptid Puromycin tác động ức chế sinh tổng hợp protein ở cả tế bào có nhân và không nhân.