Buzz
1. Dịch mã là gì?
Dịch mã là quá trình tổng hợp protein, trong đó tARN mang các axit amin tương ứng đến đúng vị trí trên mARN trong ribôxôm để tạo thành chuỗi polipeptit.
Các yếu tố tham gia vào quá trình dịch mã bao gồm:
- Mạch khuôn mARN chứa thông tin mã hóa axit amin (a.a).
- 20 loại a.a dùng để tổng hợp chuỗi polipeptit.
- tARN và ribôxôm hoàn chỉnh (tiểu phần nhỏ và lớn kết hợp với nhau).
- Các enzyme tạo liên kết giữa a.a với nhau và a.a với tARN.
2. Quá trình dịch mã diễn ra như thế nào
a) Địa điểm: xảy ra trong tế bào chất của tế bào
b) Diễn biến: quá trình dịch mã được chia thành 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: Kích hoạt axit amin
Trong tế bào chất, các enzyme đặc hiệu và ATP giúp kích hoạt từng axit amin, sau đó gắn chúng với tARN tương ứng để tạo thành phức hợp axit amin - tARN (aa - tARN).
Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi polipeptit
- Bắt đầu:
Tiểu đơn vị nhỏ của ribôxôm kết nối với mARN tại vị trí đặc hiệu gần côđon khởi đầu. Bộ ba đối mã của phức hợp Met - tARN (UAX) chính xác bổ sung với côđon mở đầu (AUG) trên mARN. Tiểu đơn vị lớn của ribôxôm sau đó sẵn sàng để 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). Ribôxôm đóng vai trò là khung đỡ, kết nối mARN và phức hợp aa-tARN, giúp hai axit amin Met và Glu tạo liên kết peptit. Ribôxôm di chuyển một côđon trên mARN, tiếp tục kết nối phức hợp côđon-anticôđon với axit amin tiếp theo cho đến khi axit amin thứ ba (Arg) gắn với axit amin thứ hai (Glu) bằng liên kết peptit. Quá trình này lặp lại cho đến khi kết thúc mARN.
- Kết thúc:
Khi ribôxôm tiếp cận mã kết thúc trên mARN (UAG), quá trình dịch mã kết thúc.
Một loại enzyme đặc hiệu sẽ cắt axit amin mở đầu (Met) khỏi chuỗi polipeptit vừa được tổng hợp. Chuỗi polipeptit tiếp tục hình thành các cấu trúc bậc cao hơn, cuối cùng trở thành protein có hoạt tính sinh học.
Trong quá trình dịch mã, mARN không gắn với từng ribôxôm riêng lẻ mà thường liên kết với nhiều ribôxôm cùng lúc, tạo thành nhóm ribôxôm gọi là pôliribôxôm (hay pôlixôm), điều này giúp tăng cường hiệu suất tổng hợp protein.
Tóm lại, cơ chế phân tử của hiện tượng di truyền được biểu diễn theo sơ đồ dưới đây:
Vật liệu di truyền, tức ADN, được truyền cho thế hệ sau thông qua quá trình nhân đôi ADN.
Thông tin di truyền trong ADN được thể hiện qua các đặc điểm của cơ thể nhờ cơ chế phiên mã từ ADN sang mARN, sau đó dịch mã từ mARN sang protein, và cuối cùng protein biểu hiện thành tính trạng.
3. Kết quả của quá trình dịch mã
Khi ribôxôm tiếp xúc với bộ ba mã kết thúc (UAA, UAG, UGA), quá trình dịch mã kết thúc, hai tiểu đơn vị của ribôxôm tách ra. Một enzyme đặc hiệu cắt axit amin mở đầu và giải phóng chuỗi polipeptit, hoàn tất quá trình dịch mã.
4. Ý nghĩa của quá trình dịch mã
Trình tự nucleotit trên mARN được chuyển đổi thành trình tự axit amin trong chuỗi polipeptit.
Thông tin di truyền trong nhân được biểu hiện thành các đặc điểm ngoại hình kiểu hình.
5. Công thức liên quan đến quá trình dịch mã
Đối với một chuỗi polipeptit, ta có:
Nếu có x ribôxôm hoạt động ⇔ x lần dịch mã ⇔ x chuỗi polipeptit
6. Mối quan hệ giữa ADN, ARN, Protein và tính trạng
- Trình tự nucleotit trên ADN quyết định trình tự ribonucleotit trên mARN, vì vậy mARN là bản sao của gen cấu trúc. Enzim ARN - pôlimeraza tách đôi các mạch của gen và liên kết các ribonucleotit tự do trong tế bào với các nucleotit trên mạch mã gốc của gen theo nguyên tắc bổ sung (A-U, G-X) để tạo ra mARN.
- Trình tự ribonucleotit trên mARN quy định trình tự axit amin trong protein. Ribôxôm tiếp xúc với mARN trong tế bào chất, tại mỗi bộ ba mã sao mà ribôxôm trượt qua, các phức hợp aa - tARN vào ribôxôm bổ sung theo nguyên tắc bổ sung để gắn axit amin tạo thành chuỗi polipeptit. Chuỗi polipeptit sau đó hình thành các cấu trúc bậc cao hơn để trở thành protein có hoạt tính sinh học.
- Protein thực hiện các chức năng cụ thể và biểu hiện thành các đặc điểm.
- Đột biến trong ADN có thể làm thay đổi cấu trúc mARN và protein tương ứng, từ đó ảnh hưởng đến đặc điểm của cơ thể.
7. Các dạng bài tập liên quan đến dịch mã
Câu 1: Mối liên hệ giữa số nucleotit, chiều dài của gen, số ribonucleotit của ARN và số axit amin cần thiết từ môi trường.
Chỉ có một mạch của gen hoạt động như mạch khuôn.
Mã di truyền được mã hóa theo nguyên tắc bộ ba.
Mã kết thúc không chỉ định axit amin cụ thể nào.
+ Đặt Na là số axit amin cần thiết từ môi trường để tổng hợp một phân tử protein (mỗi protein tương ứng với một chuỗi polipeptit):
Na = N2.3 - 1 (axit amin) → N = (Na + 1).3.2 (nucleotit)
Na = NmARN3 - 1 (axit amin) → NmARN = (Na + 1).3 (nucleotit)
Lưu ý: Trong protein hoàn chỉnh, số axit amin giảm một đơn vị so với chuỗi polipeptit ba đầu do axit amin mở đầu bị loại bỏ.
Câu 2: Mối liên hệ giữa số axit amin cần thiết, số liên kết peptit và số phân tử nước được giải phóng.
Số phân tử nước giải phóng = Số liên kết peptit tạo ra = Số axit amin - 1
Câu 3: Mối liên hệ giữa số lượng tARN, số lần ribôxôm và số lượng ribôxôm
Số axit amin cần cung cấp tương ứng với số lần tARN tham gia vào quá trình dịch mã.
Khi có x ribôxôm hoạt động đồng thời = x lần dịch mã = x chuỗi polipeptit được tổng hợp
Câu 5: Phát biểu nào sau đây là sai?
A. Trong quá trình dịch mã, ribôxôm di chuyển trên mARN từ đầu 3' đến đầu 5', và chuỗi polipeptit được tạo ra sẽ bắt đầu bằng nhóm amin và kết thúc bằng nhóm cacboxyl.
B. Trình tự các axit amin trong chuỗi polipeptit phản ánh đúng trình tự các mã bộ ba trên mARN.
C. Sự kết hợp giữa bộ ba mã sao và bộ ba đối mã theo nguyên tắc bổ sung giúp axit amin tương ứng gắn chính xác vào chuỗi polipeptit.
D. Khi ribôxôm gặp bộ ba kết thúc, quá trình tổng hợp protein sẽ ngừng lại, chuỗi polipeptit được giải phóng, tARN cuối cùng được thả ra dưới dạng tự do và ribôxôm quay lại bào tương dưới dạng hai tiểu phần lớn và nhỏ.
Đáp án A
Câu 6: Vai trò của polixom trong quá trình dịch mã là gì?
A. Đảm bảo sự liên tục trong quá trình dịch mã.
B. Tăng tốc quá trình giải mã.
C. Nâng cao hiệu suất tổng hợp protein cùng loại.
D. Tăng cường hiệu quả tổng hợp các loại protein trong tế bào.
Đáp án C
