Chương 5 trình bày quá trình phiên mã và dịch mã, trong đó giải thích mã di truyền, nguyên tắc phiên mã và dịch mã. Mã di truyền là mã bộ ba xác định các axit amin, với sự khác biệt giữa sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn trong quá trình phiên mã và cấu trúc mARN. Quy trình dịch mã chuyển đổi thông tin mARN thành chuỗi polypeptide, với các giai đoạn khởi động, kéo dài và kết thúc rõ ràng.

1. Chương 5 Quá trình phiên mã và dịch mã

2. 1. Mã di truyền 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

3. 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

4. Cấu trúc phân đoạn của gen sinh vật nhân chuẩn Mối quan hệ gen – protein ở eukaryote và prokaryote

5. 1.2 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 4 3 = 64 Mã di truyền là mã bộ ba (codon)

6. Bằng 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

7. 1.2.2 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

8. 1.2.3. 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

9. Mã di truyền

10. Sự khác biệt thành phần hóa học giữa ADN và ARN Cấu trúc hóa học của ARN

11. 2. 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

12. 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

13. Ba quá trình truyền thông tin di truyền: Tái bản ADN Phiên mã Dịch mã

14. 2.1 Các yếu tố tham gia vào quá trình 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

15. Cấu trúc của mARN polymerase

16. 2.2 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.

17. Trình tự ADN bổ sung với sợi khuôn ADN từ đó nó được tổng hợp

18. 2.3. Các bước trong quá trình phiên mã ARN polymerase nhận biết trình tự đặc biệt trên promoter (TATAAT-hộp Pribno w ) 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

19. 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 AND, tách mạch, tạo phức hợp mở. Nhân tố sigma được giải phóng

20. 2.3.2 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

21. ARN polymerase

22. 2.3.3 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

23. 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

24. 2.4 So sánh sự phiên mã ở sinh vật nhân sơ và phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn Giống nhau ở các bước của quá trình Khác 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

25. ( a): Sự phiên mã ở hai gen. ARN polymerase di chuyển từ đầu 3’ của mạch gốc, tạo ra sợi ARN tăng trưởng theo chiều 5’  3’. (b) Uracil đang được gắn vào đầu 3’ của bản mã sao từ gen 1

26. Các hướng phiên mã dọc theo một đoạn NST vi khuẩn

27. Sự biểu hiện gen ở sinh vật nhân chuẩn

28. Sự hoàn thiện bản mã sao sơ cấp ARN

29. Các bước hình thành mARN trưởng thành

30. Tóm tắt các bước từ gen đến protein ở eukaryote và vi khuẩn

31. So sánh cấu trúc của các phân tử mARN ở prokaryote và eukaryote

32. 3. 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

33. 3. 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

34. 3.1. 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

35. Một ribosome chứa một lượng lớn các tiểu đơn vị

36. 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

37. Cấu trúc của tARN. (a) Các vùng chức năng của phân tử tARN. (b) Trình tự đặc thù của tARN alanine nấm men

38. 3.2 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.

39. 3.3 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-tARN met lúc này là tại vị trí P của ribosome 3.2.1 Giai đoạn khởi động

40. Các bước khởi đầu dịch mã

41. 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

42. 3.2.2 Giai đoạn kéo dài

43. Các bước kéo dài chuỗi polypeptide

44. Gắn một axit amin vào chuỗi polypeptide đang tăng trưởng trong quá trình dịch mã mARN

45. 3.2.3 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

46. Các bước dẫn đến kết thúc dịch mã Sự kết thúc dịch mã

47. Sự dịch chuyển của các ribosome

49. Khái quát về hoạt động của gen ở tế bào eukaryote. Cơ sở là dòng truyền thông tin di truyền từ ADN  ARN  protein

50. Các bước biến đổi để tạo ra protein có chức năng