3. Thí nghiệm của Hershey và Chase
1.2. Sự biểu hiện gen: phiên mã, dịch mã
Thuyết trung tâm
Tổng hợp ARN – quá trình phiên mã
mARN
tARN
rARN
– Phân tử ADN: một trong hai sợi đóng vai trò làm khuôn
– Ribonucleosid triphotphat: ATP, GTP, CTP và UTP (NTPs) – Enzyme, trong đó có E. dãn xoắn ADN, E. khởi động phiên
mã, ARN polymerase, …
– Enzyme và các protein khác đóng vai trò kết thúc phiên mã
Các yếu tố tham gia vào quá trình phiên mã
Cấu trúc của mARN polymerase
Trình tự ARN bổ sung với sợi khuôn ADN
Các nguyên tắc của sự phiên mã
ADN dãn xoắn cục bộ, một trong hai sợi đóng vai trò làm khuôn (sợi có nghĩa)
ARN được tổng hợp là theo chiều 5’ 3’
Sản phẩm của quá trình phiên mã là một sợi đơn ARN.
Các bước trong quá trình phiên mã
ARN polymerase nhận biết trình tự đặc biệt trên promoter (TATAAT-hộp Pribnow) nhờ nhân tố
ARN polymerase gắn vào promoter, tạo nên các phức hợp đóng, rồi chuyển thành phức hợp mở
Vùng ADN bắt đầu từ trình tự nhận biết được dãn xoắn
Giai đoạn khởi động
Sự khởi đầu phiên mã
Phức hợp ARN ploymerase tìm vị trí promoter
Đã nhận biết và bám chặt, hình thành phức hợp đóng
ARN polymerase mở xoắn ADN, tách mạch, tạo phức hợp mở.
Nhân tố sigma được giải phóng
Giai đoạn kéo dài
Theo nguyên tắc bổ sung, nucleosid triphotphat đầu tiên được gắn vào vị trí bắt đầu
Phức hợp enzym chuyển động dọc theo phân tử ADN, nucleotit được gắn vào theo hướng 5’3’
ARN polymerase tháo xoắn liên tục phân tử ADN, chuỗi ARN mới được hình thành kéo dài và tách khỏi ADN
ARN polymerase xúc tác cho việc ADN xoắn trở lại
ARN polymerase
Giai đoạn kết thúc
ARN polymerase di chuyển tới vị trí có dấu hiệu kết thúc phiên mã và ngừng quá trình tổng hợp ARN
Tín hiệu kết thúc có thể là:
- Sự có mặt của protein (nhân tố )
- Cấu trúc đặc biệt trên mạch khuôn ADN với trật tự palindrome (dạng kẹp tóc)
Sản phẩm là sợi ARN cũng được tách ra hoàn toàn
Cấu trúc của vị trí kết thúc phiên mã ở vi khuẩn: dạng kẹp tóc hình thành do liên
kết giữa các rNu bổ sung trên ARN
ADN được cấu thành từ 4 loại nucleotide là A, T, G, C
Protein được cấu thành từ 20 loại axit amin
Nếu như 1 nucleotide quy định 1 loại axit amin thì chỉ có 4 loại axit amin, không đúng với thực tế.
Nếu như 2 nucleotide kết hợp để mã hóa cho 1 loại axit amin thì có 4*4 = 16 loại axit amine , không đúng với thực tế.
Nếu như 3 nucleotide kết hợp để mã hóa cho 1 loại axit
Suy luận lý thuyết về mã di truyền
Bảng mã di truyền
Trên trình tự của mARN
Tổng kết lại về mã di truyền
• Mã di truyền là mã bộ ba
• Các bộ ba này không chồng lấn lên nhau
• Có 3 mã bộ ba không mã cho amino axit nào cả, đó là các tín hiệu dừng dịch mã. UAA, UAG and UGA
• Mã di truyền có tính thoái hóa (nhiều mã bộ ba mã 1 a.a)
• Khung đọc được qui định từ 1 điểm mở đầu đặc biệt. Mã mở đầu trong dịch mã là AUG.
Các thành phần của hệ thống dịch mã
mARN
Axit amin
Ribosome
ARN vận chuyển (tARN)
Enzym aminoacyl-tARN-synthetase
Các yếu tố khác: là các protein, enzyme tham gia vào quá trình khởi đầu, kéo dài và tách chuỗi polypeptide
Dịch mã: sinh tổng hợp protein
Cấu trúc của tARN:
(a) Các vùng chức năng của phân tử tARN.
Kết cặp linh hoạt:
Một số tARN có thể nhận biết nhiều hơn 1 mã bộ ba cho axit
amine mà chúng mang
Vị trí linh hoạt
Kết cặp linh hoạt:
Làm giảm đáng kể số lượng tARN cần thiết để dịch mã di truyền
Các nguyên tắc của quá trình dịch mã
ARN được dịch mã theo hướng từ 5’ 3’, bắt đầu từ một điểm xác định
Chuỗi polypeptide được tổng hợp từ đầu mút mang gốc amin đến đầu mút mang nhóm carboxyl (từ ‘N đến ‘C).
Quá trình dịch mã diễn ra theo một cơ chế chung cho tất cả các loại tế bào.
Ba giai đoạn: Khởi đầu, kéo dài, và kết thúc
Sự dịch chuyển của các ribosome và các giai đoạn
1. Khởi đầu
2. Kéo dài 3. Kết thúc
Polyribosomes chứa nhiều ribosomes cùng dịch mã trên một phân tử mRNA
Tổng hợp đồng thời nhiều bản sao polypetide từ một phân tử mRNA tạo nên polyribosome