Bài học cùng chủ đề
Mã di truyền, dịch mã và mối quan hệ từ gene đến tính trạng SVIP
I. Mã di truyền
Mã di truyền là trình tự nucleotide được mã hóa ở dạng mã bộ ba (codon) trên mRNA xác định trình tự amino acid trong một chuỗi polypeptide.
Các đặc điểm của mã di truyền
- Là mã bộ ba: Ba nucleotide liền nhau trên mRNA (một codon theo chiều 5’ → 3’) mã hóa một amino acid; mã được đọc kế tiếp, không gối nhau.
- Gồm 61 bộ ba mã hóa và 3 bộ ba kết thúc. Bộ ba mở đầu dịch mã: AUG → mã hóa methionine (sinh vật nhân thực) hoặc formyl methionine (sinh vật nhân sơ). Ba bộ ba kết thúc dịch mã: UAA, UAG, UGA → không mã hóa cho amino acid nào.
- Tính đặc hiệu: Mỗi bộ ba chỉ mã hóa cho một amino acid duy nhất, trừ 3 bộ ba kết thúc.
- Tính thoái hóa: Nhiều bộ ba khác nhau cùng mã hóa cho một amino acid.
- Tính phổ biến: Hầu hết sinh vật đều có chung mã di truyền (trừ một số trường hợp ngoại lệ).
II. Quá trình dịch mã
Là quá trình sinh tổng hợp protein: Thông tin trình tự nucleotide trên mRNA chuyển thành trình tự amino acid của chuỗi polypeptide.
Hai giai đoạn dịch mã: Hoạt hóa amino acid và tổng hợp chuỗi polypeptide.
- Hoạt hóa amino acid
Mỗi amino acid được liên kết vào đầu 3’ của tRNA (tRNAaa) có bộ ba đối mã tương ứng nhờ sự xúc tác đặc hiệu của enzyme aminoacyl tRNA synthetase.
- Quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide
Quá trình này bắt đầu sau khi ribosome bám vào trình tự nucleotide đặc thù phía đầu 5’ của mRNA.
Tổng hợp chuỗi polypeptide gồm 3 giai đoạn: Mở đầu, kéo dài và kết thúc. Ví dụ ở sinh vật nhân sơ:
|
Mở đầu |
|
|
| Tiểu phần nhỏ của ribosome bám vào mRNA; bộ ba đối mã của tRNAfMet bắt cặp với bộ ba mở đầu AUG trên mRNA. |
|
|
| Tiểu phần lớn của ribosome liên kết với tiểu phần nhỏ tạo thành ribosome hoàn chỉnh; tRNA gắn amino acid mở đầu ở vị trí P. |
|
Kéo dài |
|
|
| tRNAaa tiếp theo tiến đến, liên kết với ribosome ở vị trí A. Hai amino acid liên kết peptide với nhau. |
|
|
| Ribosome di chuyển qua một bộ ba hướng đầu 3'. tRNA mở đầu giải phóng fMet và rời ribosome. tRNAaa tiếp theo đi vào vị trí A. |
|
|
| Hai amino acid hình thành liên kết peptide. Ribosome trượt qua bộ ba tiếp theo, các tRNA vận chuyển amino acid đi vào ribosome và chuỗi polypeptide được kéo dài cho đến bộ ba kết thúc. |
|
Kết thúc |
|
|
| Ribosome dịch đến bộ ba kết thúc trên mRNA. Protein - yếu tố giải phóng sẽ liên kết vào vị trí A, giải phóng chuỗi polypeptide và hai tiểu phần ribosome tách nhau. Amino acid mở đầu được cắt khỏi chuỗi polypeptide mới được tổng hợp. |
Tại một thời điểm, trên mRNA có thể có nhiều ribosome tham gia dịch mã, được gọi là polyribosome (polysome).
III. Sự truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử
Thông tin di truyền được lưu giữ trên DNA (gene) dưới dạng trình tự nucleotide.
Sự mã hóa thông tin di truyền: Trình tự nucleotide trên gene quy định trình tự nucleotide của mRNA → xác định trình tự amino acid của chuỗi polypeptide cấu thành protein.
Ngoài dòng thông tin di truyền từ gene đến mRNA, quá trình truyền thông tin di truyền từ mRNA đến cDNA xảy ra theo cơ chế phiên mã ngược.
Protein có thể hình thành từ một hoặc nhiều chuỗi polypeptide giống nhau hoặc khác nhau. Cấu trúc và chức năng của protein hình thành tính trạng của sinh vật. Như vậy, thông tin di truyền trên gene quy định các tính trạng ở mỗi cá thể.
1. Mã di truyền là trình tự nucleotide trên mRNA ở dạng mã bộ ba xác định trình tự amino acid trong một chuỗi polypeptide. Mã di truyền gồm 61 bộ ba mã hóa và 3 bộ ba kết thúc. Mã di truyền được đọc kế tiếp có tính đặc hiệu, tính thoái hóa, tính phổ biến.
2. Dịch mã xảy ra tại các ribosome ở tế bào chất hình thành chuỗi polypeptide từ đơn phân là các amino acid.
3. Thông tin di truyền được truyền từ DNA (gene) qua mRNA trong phiên mã đến chuỗi polypeptide trong dịch mã, từ đó tạo thành protein và quy định tính trạng ở sinh vật.