Bài 2: Phiên mã và dịch mã

    - Quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN được gọi là quá trình phiên mã. Tuy gen có cấu tạo 2 mạch nucleotit nhưng trong mỗi gen chỉ có một mạch được làm khuôn (mạch mã gốc) để tổng hợp ARN. Trước hết enzim ARN polimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch mã gốc có chiều 3'→ 5' và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã).

    - Sau đó, ARN polimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc gen để tổng hợp nên phân tử mARN theo nguyên tắc bổ sung (A với U, T với A, G với X và X với G) theo chiều 5' → 3'. Khi enzim di chuyển tới cuối gen gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã và phân tử mARN vừa tổng hợp được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn đóng xoắn ngay lại.

    - Ở tế bào nhân sơ, mARN sau phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp protein. Còn ở tế bào nhân thực, mARN sau phiên mã phải được sửa đổi, cắt bỏ các intron, nối các êxôn lại với nhau rồi qua màng nhân ra tế bào chất làm khuôn tổng hợp protein.

Kết quả: thông tin di truyền trên mạch mã gốc của gen được phiên mã thành phân tử mARN theo nguyên tắc bổ sung.

    Dịch mã là quá trình tổng hợp protein. Quá trình này diễn ra như sau: gồm hai giai đoạn:

  * Hoạt hóa axit amin

    Trong tế bào chất, nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN).

  * Tổng hợp chuỗi polipeptit:

    - Mở đầu:

      Tiểu đơn vị bé của riboxom gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Vị trí này nằm gần côđon mở đầu. Bộ ba đối mã của phức hợp mở đầu Met – tARN (UAX) bổ sung chính xác với côđon mở đầu (AUG) trên mARN. Tiểu đơn vị lớn của riboxom kết hợp tạo riboxom hoàn chỉnh sẵn sàng tổng hợp chuỗi polipeptit.

    - Kéo dài chuỗi polipeptit:

      Côđon thứ hai trên mARN (GAA) gắn bổ sung với anticôđon của phức hợp Glu – tARN (XUU). Riboxom giữ vai trò như một khung đỡ mARN và phức hợp aa – tARN với nhau, đến khi hai axit amin Met và Glu tạo nên liên kết peptit giữa chúng. Riboxom dịch đi một côđon trên mARN để đỡ phức hợp côđon – anticôđon tiếp theo cho đến khi axit amin thứ ba (Arg) gắn với axit amin thứ hai (Glu) bằng liên kết peptit. Riboxom lại dịch chuyển đi một côđon trên mARN và cứ tiếp tục như vậy đến cuối mARN.

    - Kết thúc:

      Khi riboxom tiếp xúc với mã kết thúc trên mARN (UAG) thì quá trình dịch mã hoàn tất.

      Nhờ một loại enzim đặc hiệu, axit amin mở đầu (Met) được cắt khỏi chuỗi poilipeptit vừa tổng hợp. Chuỗi polipeptit tiếp tục hình thành các cấu trúc bậc cao hơn, trở thành protein có hoạt tính sinh học.

     Vai trò của poliriboxom trong quá trình tổng hợp protein:

     - Trong quá trình dịch mã mARN thường không gắn với từng riboxom riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm riboxom gọi là poliriboxom (gọi tắt là polixom) giúp tăng hiệu suất tổng hợp protein.

     - Sau khi riboxom thứ nhất dịch chuyển được 1 đoạn thì riboxom thứ 2 liên kết vào mARN theo đó là riboxom thứ 3, 4 .... Như vậy, mỗi 1 phân tử mARN có thể tổng hợp từ 1 đến nhiều chuỗi polipeptit cùng loại rồi tự hủy. Các riboxom được sử dụng qua vài thế hệ tế bào và có thể tham gia vào tổng hợp bất cứ loại protein nào.

  5' GXT     XTT     AAA     GXT 3'

  3' XGA     GAA     TTT     XGA 5' (mạch mã gốc)

  5' GXU     XUU     AAA     GXU 3' (mARN)

  Ala         Leu         Lys Ala (trình tự axit amin)

  b)Leu – Ala – Val – Lys (trình tự axit amin)

UUA       GXU       GUU       AAA (mARN) (có thể lấy ví dụ khác, do nhiều bộ ba cùng mã hóa 1 loại axit amin).

  ADN: 3' AAT XGA XAA TTT 5' (mạch mã gốc)

          5' TTA  GXT  GTT AAA 3'

 Đáp án : d.