Dịch mã - Tổng hợp prôtêin
Quá trình dịch mã để tổng hợp prôtêin là chặng cuối của quá trình truyền
đạt thông tin di truyền để từ đó biểu hiện ra tính trạng. Đây là quá trình rất
phức tạp và cũng vô cùng quan trọng nên đã được nhiều nhà khoa học tập trung
nghiên cứu.
Quá trình tổng hợp prôtêin diễn ra tại ribosome với
sự tham gia của nhiều thành phần khác nhau.
1. Các thành phần tham gia quá trình dịch mã
Có nhiều yếu tố tham gia quá trình tổng hợp prôtêin.
Mỗi yếu tố có cấu trúc và chức năng riêng tham gia vào một vài khâu của quá
trình, nhưng tất cả các yếu tố đó đều cùng phối hợp nhịp nhàng, ăn khớp nhau chặt chẽ bảo đảm cho quá trình tổng hợp prôtêin xảy ra
nhanh chóng, chính xác.
* ADN
Phân tử ADN chứa đựng thông tin cấu trúc của phân tử
prôtêin ở dạng mã hoá bởi mã bộ ba. Thành phần nucleotide của ADN quyết định
thành phần acid amin của prôtêin do nó mã hoá.
- ADN của nhân sơ gồm các nucleotide tham gia mã hoá
acid amin. Bởi vậy, ở nhân sơ, thành phần trật tự các nucleotide trên ADN
(trong 1 gen) qui định thành phần trật tự của phân tử prôtêin được gen đó mã
hoá.
- ADN của eucariote gồm có các đoạn chứa các
nucleotide mã hoá các acid amin (exon) xen kẽ các nucleotide không mã hoá acid
amin (intron). Bởi vậy, không phải tất cả các nucleotide trên ADN mã hoá phân tử
prôtêin mà chỉ có các nucleotide trong các đoạn exon mới tham gia mã hoá
prôtêin.
Chú ý: ADN chỉ tham gia gián tiếp vào quá trình dịch
mã thông qua ARN.
* mARN.
Thông tin cấu trúc của phân tử prôtêin được mã hoá
trên gen (một đoạn của ADN) được phiên mã sang phân tử mARN. Thường một phân tử
ADN chứa đựng thông tin cấu trúc cho nhiều phân tử prôtêin. Một gen mã hoá một
phân tử prôtêin. Bởi vậy, khi 1 phân tử ADN phiên mã sẽ cho nhiều mARN. Mỗi gen
cấu trúc phiên mã ra một mARN và thực hiện việc tổng hợp một phân tử prôtêin.
Trên mARN chứa dựng các mã bộ ba, đó là bộ ba mã
hoá, chúng được sao từ bộ ba mã gốc của ADN.
* tARN. Làm nhiệm vụ vận chuyển acid amin từ tế bào
chất đến ribosome, đồng thời nhận biết vị trí của bộ ba mã hoá trên mARN nhờ bộ
ba đối mã trên ARNt để đặt đúng vị trí acid amin trên chuỗi polypeptid. tARN là
cầu nối trung gian giữa mARN với polypeptid, là chìa khoá để giải mã. Mỗi acid
amin có vài loại iARN, đó là các izoaceptor tARN.
* rARN. Tham
gia cấu trúc ribosome. Trong ribosome có nhiều loại rARN khác nhau để cùng với
prôtêin cấu trúc nên các phần của ribosome, đặc biệt là tạo nên 2 vị trí A và P
trong tiểu phần lớn của ribosome để thực hiện cơ chế giải mã ở đó. Trong tiểu
phần bé của ribosome có loại rARN (như ArRN - 16S ở nhân sơ, ARNr - 28S ở
eucariote) - loại rARN này có 1 đoạn ngắn có cấu trúc bổ sung với đoạn không mã
hoá nằm trước mã mở đầu của mARN. Nhờ tính chất bổ sung của 2 loại ARN đó mà đặt
đúng vị trí mARN ở
giai đoạn mở đầu sao cho bộ ba mở đầu của mARN nằm
vào đúng vị trí P của ribosome.
* Các enzyme tham gia dịch mã:
- Aminoacyl - tARN - sintetase là loại enzyme xúc tác
quá trình hoạt hóa acid amin, gắn acid amin vào với ARNt tạo phức aminoacyl - tARN để đi đến ribosome. Mỗi acid amin có loại enzyme tương ứng xúc tác.
- Peptidyl -
transferase là enzyme xúc tác phản ứng cắt liên kết ester giữa chuỗi polypeptid
đang được tổng hợp với tARN ở vị trí P của ribosome, đồng thời vận chuyển chuỗi
polypeptid đó từ vị trí P sang vị trí A
và tổng hợp lại liên kết peptid giữa chuỗi polypeptid với acid amin đang có ở vị
trí A.
- Translocase là enzyme xúc tác sự di chuyển của
ribosome trên mARN theo chiều 5' - 3'. Mỗi lần di chuyển ribosome đi được 3
nucleotide. Sau khi ribosome di chuyển, phức hệ tARN mang chuỗi polypeptid từ vị
trí A được chuyển sang vị trí P, còn vị trí A không có acid amin nào nên sẵn
sàng tiếp nhận phức hệ tARN mang acid amin mới vào để tiếp tục quá trình tổng hợp.
* Các yếu tố tham gia dịch mã:
* Các yếu tố tham gia dịch mã:
Trong quá trình tổng hợp prôtêin có nhiều yếu tố
tham gia vào cơ chế dịch mã như vai trò của chất kích thích, chất hỗ trợ.
- Yếu tố mở đầu:
Tham gia vào giai đoạn mở đầu quá trình tổng hợp chuỗi polypeptid, có
nhiều loại yếu tố mở đầu:
+ Ở nhân sơ có IF1, IF2, IF3.
+ Ở eucariote có eIF1, eIF2, eIF3, eIF4 ....
- Yếu tố kéo dài: tham gia vào giai đoạn kéo dài chuỗi
polypeptid ở ribosome có nhiều yếu tổ kéo dài với chức năng khác nhau.
- Yếu tố kết thúc hay yếu tố giải phóng tham gia vào
giai đoạn kết thúc tổng hợp chuỗi polypeptid và giải phóng chuỗi polypeptid khỏi
ribosome.
2. Cơ chế dịch mã
b. Hoạt hóa acid amin
Tự acid amin không di chuyển được đến ribosome mà phải
nhờ tARN. Để gắn vào tARN, acid amin phải được hoạt hoá. Sự hoạt hoá acid amin
nhờ có ATP cung cấp năng lượng, enzyme amino.acyl - tARN - sintetase xúc tác.
Quá trình diễn ra qua 2 giai đoạn:
- Hoạt hoá acid amin, tạo aminoacyl - adenilat:
b. Giai đoạn mở đầu
Giai đoạn mở đầu xảy ra qua nhiều bước:
- Bước 1. Tiểu đơn vị ribosome 30S kết hợp với yếu tố
khởi đầu IF - 3. Sau đó, tiểu đơn vị 30S lại liên kết với mARN: mã mở đầu trên
mARN nằm đúng vị trí P nhờ đoạn không mã hoá của mARN nhận biết đoạn bổ sung
trên ARN16S của tiểu đơn vị và liên kết với nhau để đặt đúng mã mở đầu của mARN
vào vị trí P.
- Bước 2. mARN kết hợp với yếu tố mở đầu IF2. Qua yếu tố mở đầu, phức hệ tARN f.Met đến gắn
vào mã mở đầu ở vị trí P. tARNf.Met là phức hợp gồm ARNt mà có bộ ba
đối mã tương ứng bổ sung với bộ ba mở đầu trên mARN - đó là tARN mở đầu. tARN mở đầu này được gắn
f.Met vào. f.Met là acid amin mở đầu. Nó là loại acid amin được tạo ra từ
metionin.
- Bước 3. Phức hợp trên kết hợp với tiểu thể lớn của
ribosome (tiểu thể 50S). GTP thủy phân tạo GDP + H3PO4 để cung cấp năng lượng
và tách GDP H3PO4 ra khỏi phức hệ. IF cũng được giải
phóng. Phức hợp mở đầu được hình thành, phức hợp mở đầu gồm:
+ Ribosome, gồm cả 2 tiểu thể.
+ mARN có mã mở đầu
nằm ở vị trí P của ribosome.
+ Phức hợp tARNf.Met gắn với mã mở đầu.
c. Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptid
Giai đoạn kéo dài chuỗi xảy ra theo chu kỳ, mỗi chu
kỳ nối dài thêm một acid amin vào chuỗi polypeptid. Một chu kỳ xảy ra qua 3 bước:
- Bước 1. tARNaa mang acid amin mới vào vị
trí A đang trống của ribosome, bộ ba đối mã của tARNaa
liên kết bổ
sung với bộ ba mã hoá acid amin đang được nối vào và đặt phức hệ tARNaa
vào vị trí A của ribosome. Tùy theo bộ ba mã hoá của mARN nằm ở vị trí A mã hoá
cho acid amin nào mà phức hệ tARNtaa tương ứng tham gia vào quá
trình này.
- Bước 2. Tạo liên kết peptid nhờ enzyme peptidyl -
transferase xúc tác phân huỷ liên kết giữa acid amin với ARNt nằm ở vị trí P.
Sau đó vận chuyển chuỗi polypepptid đang tổng hợp này sang vị trí A của
ribosome. Tại vị trí A, liên kết peptid được hình thành giữa acid amin ở vị trí
A (Aa nằm trên phức hệ tARNaa mới chuyển vào) với acid amin cuối
cùng của chuỗi polypeptid đang được tổng hợp.
- Bước 3. Dịch chuyển ribosome nhờ transferase,
ribosome dịch chuyển, trên mARN theo chiều 5' - 3'. Mỗi lần di chuyển ribosome
chuyển sang phía 3' của mARN một đoạn dài 3 nucleotide - vừa trọn một bộ ba.
Năng lượng cung cấp cho sự di chuyển này là GTP. Sau khi dịch chuyển, tARN nằm
vùng P không mang acid amin sẽ được giải phóng ra tế bào chất để tiếp tục thực hiện vận chuyển acid amin tiếp
theo. Phức hợp tARN mang chuỗi polypeptid chuyển sang vị trí P, vị trí A bỏ trống.
Đến đây kết
thúc một chu kỳ kéo dài thêm một acid amin vào chuỗi polypeptid đang tổng hợp.
Tuỳ vị trí A của ribosome đang có bộ ba mã hoá nào của mARN mà phức hợp tARNaa mang
acid amin tương ứng vào tiếp tục chu kỳ tiếp theo.
d. Giai đoạn két thúc tổng hợp chuỗi
polypeptid
Quá trình kéo dài chuỗi cứ tiếp diễn đến khi có một
trong ba bộ ba kết thúc (UAG, UGA hoặc UAA) nằm
ở vị trí A của ribosome thì kết thúc quá trình tổng hợp chuỗi polypeptid
ở ribosome. Đó là vì các bộ ba này không mã hoá acid amin, nên không có phức hợp
ARNt mang acid amin vào kéo dài chuỗi, quá trình bị gián đoạn nên chuỗi polypeptid được phóng thích ra khỏi ribosome và kết thúc
quá trình tổng hợp.
Quá trình kết thúc xảy ra nhờ yếu tố kết thúc RF và
diễn ra các hoạt động:
- Thuỷ phân liên kết giữa chuỗi polypeptid với tARN để giải phóng chuỗi polypeptid ra tế bào chất. - mARN rời khỏi ribosome. Nếu
quá trình tổng hợp prôtêin diễn ra trên polyxom (poly ribosome) thì trên mỗi
ribosome tiến hành tổng hợp một chuỗi polypeptid. Các chuỗi polypeptid được tổng hợp từ một polyxom có thành phần,
trật tự các acid amin giống nhau, tức là tạo ra cùng một prôtêin bậc I như nhau
vì cùng được tổng hợp từ một bản phiên mã: mARN
e. Quá trình hoàn thiện phân tử prôtêin
Sau khi rời khỏi ribosome, chuỗi polypeptid phải trải
qua một số biến đổi để trở nên phân tử prôtêin trưởng thành đi vào các bộ phận
của tế bào để thực hiện chức năng của nó.
Ở nhân sơ, do acid amin mở đầu là formin - metionin
(f.Met) nên trước hết acid amin này được loại bỏ khỏi chuỗi polypeptid nhờ
peptidase. Ở nhân thực, nếu acid amin mở đầu là metionin thì phản ứng này có thể
không xảy ra.
Sau khi loại bỏ acid amin mở đầu, chuỗi polypeptid
trở nên phân tử prôtêin bậc I.
Từ đó trở thành liên kết hydro để tạo nên cấu trúc bậc
II, hình thành các liên kết disunfit, liên kết ion, liên kết kỵ nước... để tạo
cấu trúc bậc III theo nhu cầu của tế bào.
Phân tử prôtêin hoàn thiện sẽ được vận chuyển đến
nơi sử dụng. Để đưa các prôtêin đến đúng địa chỉ sử dụng nhờ hoạt động của một
đoạn ngắn polypeptid (dài khoảng 15 - 20 acid amin) ở đầu amin của chuỗi
polypeptid, đó là trình tự tín hiệu. Khi prôtêin đã đến nơi sử dụng, đoạn tình
tự tín hiệu vận chuyển prôtêin đến đích này sẽ bị cắt bỏ, lúc đó, prôtêin mới
trở nên prôtêin trưởng thành để thực hiện chức năng của nó do tế bào phân công.
DOWNLOAD:
Chia sẻ cho bạn bè
Quá trình dịch mã tổng hợp prôtêin
4
stars -
"Quá trình dịch mã tổng hợp prôtêin"
Dienthoaicola.com
SEO Blogspot
Review:
5 -
"Quá trình dịch mã tổng hợp prôtêin" by
Dienthoaicola.com, written on
15:56
Dịch mã - Tổng hợp prôtêin Quá trình dịch mã để tổng hợp prôtêin là chặng cuối của quá ...
Dienthoaicola.com
![]()
Average rating: 4.9, based on
89 reviews
from $0.99 to
$99