1. Cấu trỳc ARN
- ARN là một loại axit nuclờic, được cấu tạo từ cỏc nguyờn tố hoỏ học C, H, O, N và P
- ARN thuộc loại đại phõn tử cú kớch thước và khối lượng lớn nhưng nhỏ hơn nhiều so với ADN
- ARN được cấu tạo theo nguyờn tắc đa phõn, gồm nhiều đơn phõn. Đơn phõn là ribụnuclờụtớt, mỗi ribụnuclờụtit cú khối lượng trung bỡnh là 300 đvC và kớch thước trung bỡnh là 3,4 Ao, bao gồm 3 thành phần:
+ Một phõn tử axit phốtphoric: H3PO4 + Một phõn tử đường ribụ C5H10O5 + Một trong 4 loại bazơ nitơ: A, U, G, X
- Cỏc loại ribụnuclờụtớt liờn kết với nhau bằng liờn kết hoỏ trị giữa cỏc axit phốtphoric của ribụnuclờụtớt này với phõn tử đường của ribụnuclờụtớt kế tiếp hỡnh thành nờn chuỗi pụliribụnuclờụtớt
- Bốn loại ribụnuclờụtớt sắp xếp với thành phần, số lượng và trỡnh tự sắp xếp khỏc nhau tạo cho ARN cú tớnh đa dạng và tớnh đặc trưng
- Cú 3 loại ARN :
+ ARN thụng tin(mARN): cú cấu tạo một mạch thẳng khụng cuộn xoắn, cú khoảng 600 – 1500 đơn phõn, cú chức năng sao chộp truyền đạt thụng tin di truyền về cấu trỳc của phõn tử Prụtờin được tổng hợp từ AND tới ribụxụm trong tế bào chất
+ ARN vận chuyển(tARN): cú cấu trỳc một mạch nhưng cuộn lại ở một đầu. Trong mạch, một số đoạn cỏc cặp bazơ nitơ liờn kết với nhau theo nguyờn tắc bổ sung A – U và G – X , một số đoạn tạo thành thuỳ trũn, một trong cỏc thuỳ trũn mang bộ ba đối mĩ, đầu tự do của ARN mang axitamin, cú chức năng vận chuyển axitamin dến ribụxụm để tổng hợp prụtờin
+ ARN ribụxụm(rARN): cú cấu trỳc một mạch , cú chức năng tham gia cấu tạo của ribụxụm
2. Cơ chế tổng hợp ARN
- Quỏ trỡnh tổng hợp ARN diễn ra trong nhõn tế bào tại NST ở kỡ trung gian của quỏ trỡnh phõn bào khi NST ở trạng thỏi sợi mảnh duỗi xoắn
- Dưới tỏc dụng của enzim ARN - pụlimeraza, hai mạch đơn của ADN thỏo xoắn và tỏch dần nhau ra đồng thời cỏc ribụnuclờụtớt trong mụi trường nội bào vào liờn kết với cỏc nuclờụtớt trờn một mạch đơn làm khũn của AND theo nguyờn tắc bổ sung( A mạch gốc liờn kết với U, G mạch gốc liờn kết với X, T mạch gốc liờn kết với A, X mạch gốc liờn kết với G). Kết quả tạo ra 1 phõn tử ARN, cũn hai mạch đơn của ADN kết hợp trở lại với nhau.
+ Nếu phõn tử ARN tạo thành là loại thụng tin thỡ đi ra kỏi nhõn vào tế bào chất tới ribụxụm chuẩn bị cho quỏ trỡnh tổng hợp prụtờin
+ Nếu phõn tử ARN tạo thành là loại vận chuyển và ribụxụm thỡ được hồn thiện về mặt cấu tạo trước khi ra khỏi nhõn
* ý nghĩa:
+ Sự tổng hợp ARN đảm bảo cho gen cấu trỳc thực hiện chớnh xỏc quỏ trỡnh dịch mĩ ở tế bào chất, cung cấp cỏc prụtờin cần thiết cho tế bào
II. CÂU HỎI Lí THUYẾT
1. trỡnh bày cấu tạo của ARN. Đặc điểm và chức năng của từng loại ARN 2. So sỏnh AND và ARN về cấu tạo và chức năng?
3. Trỡnh bày cơ chế tổng hợp ARN? ARN được tổng hợp theo những nguyờn tắc nào? ý nghĩa của quỏ trỡnh này?
4. So sỏnh quỏ trỡnh tự nhõn đụi và quỏ trỡnh tổng hợp ARN?
III. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP1. Cỏc cụng thức tớnh 1. Cỏc cụng thức tớnh
Dạng 1: Tớnh số lượng , % từng loại Nu của ARN
Theo NTBS: Agốc = TARN, Tgốc = AARN , Ggốc = XARN, Xgốc = GARN rA + rT + rG + rX = rN = N2
Suy ra Agen = Tgen = rA + rU và Ggen = Xgen = rG + rX % A gen = % T gen = %A1+2%A2=%T1+%T2
2 = % rU+% rA2
% G gen = % X gen = %G1+2%G2=%X1+%X2
2 = % rG=% rX2
Dạng 2: Tớnh chiều dài số vũng xoắn và khối lượng của AND
- Tớnh chiều dài của gen
Lgen = Lmạch = LARN = N2 . 3,4 Ao ( 1 Ao = 10-4 Micrụmet) - Tớnh khối lượng:
MARN = rN . 300 đvC = N2 .300 đvC
Dạng 3: Tớnh số liờn kết hoỏ trị trong phõn tử ARN
- Tớnh số liờn kết hoỏ trị giữa đường và axit bằng tổng số nuclờụtit một mạch của gen trừ đi 1 Tổng số LKHT = N – 1
Dạng 4: Tớnh số ri bụNu do mụi trường cung cấp và số lần sao mĩ của gen
- Tổng số ribụnu do mụi trường cung cấp = K. rN = K. N2 trong đú K là số lần sao mĩ
N là số Nu của gen
- Số lượng từng loại Nu do mụI trường cung cấp rA mt = K . rA = K. Tgốc
rUmt = K . rU = K. Agốc rG mt = K . rG = K. Xgốc rX mt = K . rX = K. Ggốc
- Số lần sao mĩ của gen : K = (rN mụI trường) : (rN của 1 ARN)
Dạng 5: Tớnh số Liờn kết Hyđrụ của gen và số LK hoỏ trị của ARN trong quỏ trỡnh sao mĩ của gen
- Tổng số LK hyđrụ bị phỏ = K. H
- Tổng số LK hyđrụ được hỡnh thành = H
- Tổng số LK hoỏ trị được hỡnh thành = K.(rN – 1)
2. Bài tập vận dụng
* Bài tập 1: Một gen cú chiều dài 0,51 micrcụmet, trờn mạch 1 của gen cú A = 150, T = 450, mạch 2 cú G = 600. Tớnh số lượng và tỉ lệ % của từng loại ribụ nu của phõn tử mARN được tổng hợp nếu mạch 1 làm gốc
* Bài tập 2: Phõn tử ARN cú U = 18%, G= 34%, mạch gốc của gen cú T = 20% a. Tớnh thỉ lệ % của từng loại nuclờụtit của gen tổng hợp phõn tử ARN
b. Nếu gen đú dài 0,408 micrụmet thỡ số lượng từng loại nu của gen và số lượng từng loại ribụnu của ARN là bao nhiờu
* Bài tập 3: phõn tử mARN thụng tin cú A = 2U = 3G = 4X và cú khối lượng 27.104 đvC a. Tớnh chiều dài gen
b. tớnh số lượng từng loại ribụnu của ARN c. Tớnh số liờn kết hoỏ trị trong mARN
d. Khi gen nhõn đụI 3 lần thỡ số lượng từng loại nu mụI trường cung cấp là bao nhiờu? * Bài tập 4: Hai gen đều cú chiều dài 4080Ao
1. Gen thứ nấht cú 3120 LK hiđrụ, mạch 1 cú A = 120 và G = 480. Tớnh số lượng ribụNu mụI trường cung cấp cho gen sao mĩ 1 lần
2. Gen 2 cú A – G = 20%. Trờn mạch gốc cú A = 300, G = 210. Trong quỏ trỡnh sao mĩ của gen, mụi trường đĩ cung cấp 1800U.
b. Xỏc định số lần sao mĩ
c. Tớnh số lượng từng loại ribụnu mụi trường cung cấp để phục vụ cho qua strỡnh sao mĩ của gen
* Bài tập 5: Gen sao mĩ một số lần và đa xlấy của mụi trường 9048 ribụnu. Trong qua strỡnh đú cú 21664 LK hiđrụ bị phỏ vỡ. Trong mỗi phõn tử ARN được tổng hợp cú 2261 LK hoỏ trị. A, Tớnh số lần sao mĩ
b. Tớnh số lượng từng loại nu của gen
c. Trong cỏc phõn tử ARN được tổng hợp cú bao nhiờu LK hoỏ trị được hỡnh thành
PRễTấIN
I. CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, TÍNH ĐẶC TRƯNG VÀ ĐA DẠNG CỦA PRễTấIN -CƠ CHẾ TỔNG HỢP PRễTấIN CƠ CHẾ TỔNG HỢP PRễTấIN
1. Cấu trỳc Prụtờin
a. Cấu tạo hoỏ học:
- Là hợp chất hữu cơ gồm 4 nguyờn tố cơ bản C, H, O, N ngồi ra cũn cú thờm S và P
- Thuộc loại đại phõn tử cú kớch thước dài tới 0,1 micrụmột, khối lượng cú thể đạt tới 1,5 triệu đvC
- Được cấu tạo theo nguyen tắc đa phõn, gồm nhiều đơn phõn. Đơn phõn là axitamin, cú hơn 20 loại axitamin. Mỗi loại axitamin cú khối lượng trung bỡnh là 110 đvC, kớch thước trung bỡnh là 3 Ao và cú 3 thành phần:
+ Một nhúm amin (- NH2) + Một nhúm cacbụxil (- COOH) + Một gốc cỏcbon (- R)
- Cỏc axitamin liờn kết với nhau bằng liờn kết peptit là liờn kết giữa nhúm amin của axitamin này với nhúm cacbụxil của axitamin kế tiếp và giảI phúng ra mụI trường một phõn tử nước - Từ hơn 20 loại axitamin đĩ tạo nờn khoảng 1014 – 1015 loại prụtờin đặc trưng cho mỗi lồi, cỏc phõn tử prụtờin phõn biệt với nhau bởi số lượng, thành phần, trỡnh tự sắp xếp cỏc axitamin. b. Cấu trỳc khụng gian:
Prụtờin cú 4 bậc cấu trỳc cơ bản:
- Cấu trỳc bậc 1: là trỡnh tự sắp xếp cỏc axitamin trong chuỗi pụlipeptit - Cấu trỳc bậc 2: là chuỗi axitamin tạo cỏc vũng xoắn lũ xo đều đặn
- Cấu trỳc bậc 3: là hỡnh dạng khjụng gian 3 chiều của prụtờin do cấu trỳc bậc 2 cuộn xếp theo kiờu đặc trưng cho từng loại prụtờin
- Cấu trỳc bậc 4: là cấu trỳc của một số loại prụtờin gồm hai hay nhiều chuỗi axitamin cựng loại hay khỏc loại liờn kết với nhau
2. Chức năng của prụtờin
- Là thành phần cấu tạo chủ yếu chất nguyờn sinh hợp phần quan trọng xõy dựng nờn cỏc bào quan và màng sinh chất từ đú hỡnh thành nờn cỏc đặc điểm giải phẫu , hỡnh thỏi của cỏc mụ, cơ quan, hệ cơ quan và cơ thể
- Là chất xỳc tỏc cỏc phản ứng sinh hoỏ: Bản chất của enzim là cỏc prụtờin, mỗi loại enzim tham gia vào một phản ứng xỏc định
- Cú chức năng điều hồ cỏc quỏ trỡnh trao đổi chất trong tế bào và cơ thể; Bản chất cỏc hoocmon là cỏc prụtờin
- Hỡnh thành khỏng thể cú chức năng bảo vệ cơ thể chống lại vi khuẩn xõm nhập gõy bệnh - Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể
- Phõn giải prụtờin tạo năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào và cơ thể
3. Tớnh đặc trưng và đa dạng của Prụtờin
- Prụtờin đặc trưng bởi số lượng, thành phần, trỡnh tụe sắp xếp cỏc axitamin trong chuỗi pụlipeptit, từ hơn 20 loại axitamin đĩ tạo nờn khoảng 1014 – 1015 loại prụtờin đặc trưng và da dạng cho mỗi lồi sinh vật
- Đặc trưng bởi số lượng thành phần trỡnh tự phõn bố cỏc chuỗi pụlipeptit trong mỗi phõn tử prụtờin
- Đặc trưng bởi cỏc kiểu cấu trỳc khụng gian của cỏc loại prụttờin để thực hiện chức năng sinh học
4. Cơ chế tổng hợp prụtờin
Gồm hai giai đoạn:
* Giai đoạn I: Tổng hợp ARN (sao mĩ)
- Quỏ trỡnh tổng hợp ARN diễn ra trong nhõn tế bào tại NST ở kỡ trung gian của quỏ trỡnh phõn bào khi NST ở trạng thỏi sợi mảnh duỗi xoắn
- Dưới tỏc dụng của enzim ARN - pụlimeraza, hai mạch đơn của AND thỏo xoắn và tỏch dần nhau ra đồng thời cỏc ribụnuclờụtớt trong mụI trường nội bào vào liờn kết với cỏc nuclờụtớt trờn một mạch đơn làm khũn của AND theo nguyờn tắc bổ sung( A mạch gốc liờn kết với U, G mạch gốc liờn kết với X, T mạch gốc liờn kết với A, X mạch gốc liờn kết với G). Kết quả tạo ra 1 phõn tử ARN, cũn hai mạch đơn của AND kết hợp trở lại với nhau.
+ Nếu phõn tử ARN tạo thành là loại thụng tin thỡ đi ra kỏi nhõn vào tế bào chất tới ribụxụm chuẩn bị cho quỏ trỡnh tổng hợp prụtờin
+ Nếu phõn tử ARN tạo thành là loại vận chuyển và ribụxụm thỡ được hồn thiện về mặt cấu tạo trước khi ra khỏi nhõn
* Giai đoạn 2: Tổng hợp prụtờin (giải mĩ) - Bước 1: Hoạt hoỏ axitamin
+ Cỏc axitamin được hoạt hoỏ bằng nguồn năng lượng ATP (Ađờnụzintriphụtphat) rồi mỗi axitamin được gắn vào một tARN tạo thành phức hợp aa – tARN
- Bước 2: Tổng hợp prụtờin
+ Đầu tiờn, mARN tiếp xỳc với ribụxụm ở vị trớ mĩ mở đầu, tiếp đú tARN mang aa mở đầu vào khớp bộ ba đối mĩ với bộ ba mĩ mở đầu của mARN theo nguyờn tắc bổ sung. Sau khi khớp mĩ, õ mở đầu được gắn vào ribụxụm
+ RBX tiếp tục chuyển dịch sang bộ ba thứ nhất của mARN, tARN mở đầu rời khỏi ribụxụm, phức hệ aa1 – tARN đi vào khớp bộ ba đối mĩ với bộ ba mĩ sao thứ nhất và đặt aa1 vào đỳng vị trớ, enzim xỳc tỏc tạo liờn kết peptit giữa aa mở đầu và aa1
+ RBX tiếp tục chuyển dịch sang bộ ba thứ hai của mARN, tARN thứ nhất rời khỏi ribụxụm, phức hệ aa2 – tARN đi vào khớp bộ ba đối mĩ với bộ ba mĩ sao thứ hai và đặt aa1 vào đỳng vị trớ, enzim xỳc tỏc tạo liờn kết peptit giữa aa1 và aa2
+ Quỏ trỡnh diễn ra liờn tục tren suốt chiều dài phõn tử mARN cho đến khi ribụxụm gặp bộ ba mĩ kết thỳc. Tại mĩ cuối cựng của mARN, ribụxụm chuyển dịch và khỏi mARN, chuỗi pụlipeptit được giảI phúng
- Bước 3: Hồn thiện cấu trỳc prụtờin hồn chỉnh
+ Dưới tỏc dụng của enzim đặc hiệu aa mở đầu bị tỏch ra khỏi chuỗi pụlipeptit vừa được hỡnh thành, sau đú chuỗi pụlipeptit tiếp tục hỡnh thành cấu trỳc bậc cao hơn