Upload
bittercoffee
View
4.626
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Chương 5 Chương 5
Quá trình phiên mã và dịch mãQuá trình phiên mã và dịch mã
1.1 Sự tương ứng giữa ADN và protein
1.2 Các nguyên tắc mã di truyền
1.2.1 Mã di truyền là mã bộ ba
1.2.2 Các đặc tính của mã di truyền
1.2.3. Giải mã di truyền
1. Mã di truyền
1.1 Sự tương ứng giữa ADN và protein
- Gen chứa thông tin cho sự tổng hợp một
chuỗi polypeptide.
- Sự mã hóa di truyền.
- Ở sinh vật nhân sơ: gen và protein có mối
quan hệ tuyến tính.
- Ở sinh vật nhân chuẩn, chỉ vùng mã hóa của
gen (exon) và protein mới có mối quan hệ
tuyến tính
Cấu trúc phân đoạn của gen sinh vật nhân chuẩn
Mối quan hệ gen – proteinở eukaryote và prokaryote
1.2 Các nguyên tắc mã di truyền1.2 Các nguyên tắc mã di truyền
1.2.1 Mã di truyền là mã bộ ba
- Có 20 loại axit amin khác nhau cấu tạo nên
protein; Có 4 loại Nu khác nhau
-Tối thiểu một tổ hợp gồm 3 Nu xác định một
axit amin số tổ hợp bộ ba có thể có là 43 = 64
- Mã di truyền là mã bộ ba (codon)
Bằng chứng mã bộ baBằng chứng mã bộ ba
- Đột biến dịch khung: tác động gây đột biến của
proflavin đối với gen rIIB của phageT4
(+) đột biến thêm một bazơ
(-) đột biến mất một bazơ
(+ -), (- +): phục hồi thành dạng dại
(++), (- -): thể đột biến thêm hoặc mất hai cặp bazơ
đột biến dịch khung tương ứng
(+++), (---): dạng dại
(++-), (+--): thể đột biến
1.2.2 Các đặc tính của mã di truyền1.2.2 Các đặc tính của mã di truyền
Mã bộ ba
Được đọc liên tục theo từng cụm 3 Nu
Được đọc theo một trình tự cố định, không trùm
nhau.
Mang tính phổ biến
Có tính thoái hóa (tính dư thừa)
Có các bộ ba khởi đầu và kết thúc đặc hiệu
1.2.3. Giải mã di truyền1.2.3. Giải mã di truyền
Thực nghiệm sử dụng hệ thống tổng hợp
protein (chuỗi polypeptide)
VD: các mARN có trình tự 5’UUUUUUUUU3’
cho chuỗi polypeptide chứa toàn Phe
5’UCUCUCUCUCUCUCU3’ xác định được
bộ ba mã hóa cho serin là UCU, leucin là
CUC…
Tương tự như vậy đối với các bộ ba còn lại
Mã di truyền
Cấu trúc hóa học của ARN
Sự khác biệt thành phần hóa học giữa Sự khác biệt thành phần hóa học giữa ADN và ARNADN và ARN
2. Quá trình phiên mã2. Quá trình phiên mã
2.1 Các yếu tố tham gia vào quá trình phiên mã
2.2 Các nguyên tắc của sự phiên mã
2.3 Các bước trong quá trình phiên mã
2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân sơ
và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn
Thuyết trung tâm mô tả mối quan hệ giữa các
đại phân tử sinh học:
Tái bản Phiên mã Dịch mã
ADN ARN Protein
Phiên mã (sao mã): sinh tổng hợp ARN từ
khuôn ADN
mARN, tARN, rARN được phiên mã từ những
gen tương ứng
Ba quá trình truyền
thông tin di truyền: • Tái bản ADN • Phiên mã• Dịch mã
2.1 Các yếu tố tham gia vào quá 2.1 Các yếu tố tham gia vào quá trình phiên mãtrình phiên mã
Phân tử ADN: một trong hai sợi đóng vai trò
làm khuôn
Ribonucleosid triphotphat: ATP, GTP, CTP và
UTP (NTP)
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
Cấu trúc của mARN polymerase
2.2 Các nguyên tắc của sự phiên mã2.2 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.
Trình tự ADN bổ sung với sợi khuôn ADN từ đó nóđược tổng hợp
2.3. Các bước trong quá trình phiên mã2.3. 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
2.3.1 Giai đoạn khởi động
Sự khởi đầu phiên mã
Phức hợp ARNploymerase tìm vị trí promoter
Đã nhận biết và bám chặt, hình thành phứchợp đóng
ARN polymerase mởxoắn AND, tách mạch,tạo phức hợp mở.Nhân tố sigma đượcgiải phóng
2.3.2 Giai đoạn kéo dài2.3.2 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
AND, nucleotit được gắn vào theo hướng 5’3’
ARN polymerase tháo xoắn liên tục phân tử
AND, chuỗi ARN mới được hình thành kéo dài
và tách khỏi AND
ARN polymerase xúc tác cho việc ADN xoắn trở
lại
ARN polymerase
2.3.3 Giai đoạn kết thúc2.3.3 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
2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân 2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân sơ và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩnsơ và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn
Giống nhau ở các bước của quá trìnhKhác nhau:
- Enzym ARN polymerase- Các vùng kiểm soát phiên mã ở hai đầu của gen - Sự biến đổi của sản phẩm sau phiên mã - mARN ở prokaryote là đa cistron (polycistronic); Ở eukaryote, mARN là monocistronic
(a): Sự phiên mã ở hai gen. ARN polymerase di chuyển từ đầu 3’ của mạch gốc, tạo ra sợi ARN tăng trưởng theochiều 5’3’. (b) Uracil đang được gắn vào đầu 3’ của bản mã sao từ gen 1
Các hướng phiên mã dọc theo một đoạn NST vi khuẩn
Sự biểu hiện gen ở sinh vật nhân chuẩn
Sự hoàn thiện bản mã sao sơ cấp ARN
Các bước hình thành mARN trưởng thành
Tóm tắt các bước từ gen đến protein ở eukaryote và vi khuẩn
So sánh cấu trúc của các phân tử mARN ở prokaryote và eukaryote
3. Sự dịch mã3. Sự dịch mã
3.1 Các thành phần của hệ thống dịch mã
3.2 Các nguyên tắc của quá trình dịch mã
3.3 Các giai đoạn của quá trình dịch mã
3. Sự dịch mã3. Sự dịch mã
Dịch mã là quá trình sinh tổng hợp
protein từ phân tử mARN
Thông tin di truyền được mã hóa trong
trình tự ribonucleotide của mARN được
dịch thành trình tự axit amin của chuỗi
polypeptide tương ứng
3.1. Các thành phần của hệ thống dịch mã3.1. 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
Một ribosome chứa một lượng lớn các tiểu đơn vị
Tại vị trí thứ ba (ở đầu 5’) của anticodon, G có thể bám vào một trong hai vị trí, do đó nó có thể kết cặp với U hoặc C. Khả năng này có nghĩa là một loại tARN đặc thù mang một axit amin (trong hình là serine) có thể nhận biết hai bộ ba mã hóa: UCU và UCC trên mARN
Cấu trúc của tARN. (a) Các vùng chức năng của phân tử tARN. (b) Trình tự đặc thù của tARN alanine nấm men
3.2 Các nguyên tắc của quá trình dịch mã3.2 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.
3.3 Các giai đoạn của quá trình dịch mã3.3 Các giai đoạn của quá trình dịch mã
Các nhân tố mở đầu tiểu đơn vị của ribosome gắn với mã mở đầu Tạo phức
Phức aa-tARN gắn với codon khởi động qua bộ ba đối mã
Hai tiểu đơn vị của ribosome gắn với nhau Vị trí của phức met-tARNmet lúc này là tại vị trí P của
ribosome
3.2.1 Giai đoạn khởi động
Các bước khởi đầu dịch mã
Mã di truyền được dịch bởi hai tác nhân thích ứng kế tiếp: - aminoacyl-tRNA synthetase: liên kết một aa với tARN tương ứng- phân tử tARN với bộ ba đối mã kết cặp bazơ với bộ ba mã sao thích hợp trên mARN
3.2.2 Giai đoạn kéo dài3.2.2 Giai đoạn kéo dài
Các bước kéo dài chuỗi polypeptide
Gắn một axit amin vào chuỗi polypeptide đang tăng trưởng trong quá trình dịch mã mARN
3.2.3 Giai đoạn kết thúc3.2.3 Giai đoạn kết thúc
Tín hiệu kết thúc dịch mã: bộ ba kết thúc
(UAG, UAA, UGA)
Nhân tố kết thúc (RF hoặc TF)
Chuỗi polypeptide tách khỏi tARN
Ribosome cũng tách các tiểu phần ra
tARN cuối cùng được giải phóng
Các bước dẫn đến kết thúc dịch mã Sự kết thúc dịch mã
Sự dịch chuyển củacác ribosome
Khái quát về hoạt động của gen ở tế bào eukaryote. Cơ sở là dòng truyền thông tin di truyền từ ADNARNprotein
Các bước biến đổi để tạo raprotein có chức năng