Quá trình phiên mã

Buzz

Nội dung bài viết

Thành phần tham gia

Diễn biến

Khái quát

Các bước quan trọng

Xem thêm

Đọc tóm tắt

- Enzym RNA-pôlymêraza di chuyển dọc theo DNA, tổng hợp mRNA từ mạch khuôn của gen.
- Phiên mã là quá trình tổng hợp RNA từ DNA, chuyển đổi trình tự đêôxyribônuclêôtit thành ribônuclêôtit.
- mRNA là sản phẩm chính của phiên mã, dùng để dịch mã thành chuỗi amino acid trong protein.
- Quá trình phiên mã cần enzym RNA-pôlymêraza và NTPs, ADN mạch khuôn, nước cất, DEPC, điều chỉnh pH và nhiệt độ.
- Giai đoạn chuẩn bị, khởi đầu, kéo dài và kết thúc là các bước quan trọng trong quá trình phiên mã.
- Phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân thực có điểm tương đồng và khác biệt về cơ bản và quy trình thực hiện.

Trong phiên mã, enzym RNA-pôlymêraza (RNA-pol) di chuyển dọc theo DNA, dùng mạch gốc (nét đen) làm khuôn mẫu để tổng hợp RNA thông tin (mRNA) mới (nét xanh).

Trong sinh học phân tử và di truyền học, phiên mã là quá trình tổng hợp RNA từ mạch khuôn của gen. Trong quá trình này, trình tự đêôxyribônuclêôtit của DNA được phiên sang trình tự ribônuclêôtit của RNA theo nguyên tắc bổ sung.

Thuật ngữ này dịch từ tiếng Anh: transcription (phát âm IPA: /træn'skrɪpʃən/, tiếng Việt: t'ran-crip-sân), trước đây ở Việt Nam thường gọi là giải mã, nhưng hiện tại đã được chuẩn hóa thành phiên mã.

Mặc dù có nhiều loại RNA khác nhau (như mRNA, tRNA, rRNA, snRNA, tmRNA, v.v.), chỉ có mRNA (RNA thông tin) là sản phẩm của phiên mã được dùng để dịch mã di truyền thành chuỗi amino acid trong protein, vì vậy - theo nghĩa hẹp - phiên mã là quá trình tổng hợp mRNA.

Quá trình này chỉ xảy ra khi có sự tham gia của các yếu tố phiên mã, với enzym phiên mã đóng vai trò chủ chốt, tạo thành phức hợp enzym được gọi là RNA-pôlymêraza.

Thành phần tham gia

Phiên mã là một quá trình phức tạp nhưng đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, đặc biệt là ở trực khuẩn E. coli. Nhiều nghiên cứu cũng đã thực hiện phiên mã trong điều kiện in vitro tại phòng thí nghiệm. Để thực hiện phiên mã in vitro, cần có những thành phần cơ bản sau.

Nguyên liệu: các NTP (nucleoside triphosphate) gồm các ribônuclêôtit A, U, G và C (cytosine) đã được hoạt hoá, bao gồm: ATP, UTP, GTP và CTP.
Enzym ARN pôlymêraza.
ADN mạch khuôn.

Bên cạnh đó, cần phải có:

Nước cất làm dung môi để pha trộn các thành phần trên theo tỷ lệ phù hợp.
Diethyl pyrocarbonate (DEPC) hoặc diethyl dicarbonate (theo tên IUPAC) để khử hoạt tính của RNase (enzym phân hủy RNA) trong dung dịch và xử lý các dụng cụ thí nghiệm.
Điều chỉnh pH và nhiệt độ ủ thích hợp, thường là 37°C.

Diễn biến

Khái quát

Khái quát về quá trình phiên mã và dịch mã.

Mạch đơn của gen (mạch đối nghĩa) - được gọi là mạch gốc trong sinh học phổ thông - chứa các đêôxyribônuclêôtit sẽ được enzym RNA-pôlymêraza sử dụng làm khuôn mẫu để tổng hợp các ribônuclêôtit theo nguyên tắc bổ sung. Trong quá trình này, chuỗi đêôxyribônuclêôtit sẽ được chuyển đổi thành chuỗi ribônuclêôtit, ví dụ: A-T-G-C tạo thành U-A-C-G. Vì vậy, quá trình này được gọi là phiên mã chứ không phải là chép mã hoặc dịch mã.
Chuỗi ribônuclêôtit tổng hợp được sẽ mang mã di truyền (bản mã phiên), và sau khi hoàn tất, nó sẽ tách khỏi mạch gốc để tRNA thực hiện quá trình dịch mã thành chuỗi pôlypeptit.

Các bước quan trọng

Ở tế bào nhân sơ (ví dụ như vi khuẩn), quá trình phiên mã diễn ra qua 3 giai đoạn chính sau giai đoạn chuẩn bị.

Chuẩn bị: Hệ enzym tháo xoắn DNA (như Tôpôizômêraza và Hêlicaza) sẽ làm gỡ xoắn và tách DNA khuôn tại vùng có gen cần phiên mã. Sau bước này, quá trình phiên mã mới có thể bắt đầu.

Khởi đầu – Enzim RNA-pôlymêraza sẽ gắn vào đoạn khởi đầu trên vùng điều hòa của gen, lựa chọn mạch khuôn và bắt đầu di chuyển theo chiều 3’-5’ để chuẩn bị tổng hợp RNA.
Kéo dài – RNA-pôlymêraza tiếp tục di chuyển dọc theo mạch khuôn theo chiều 3’-5’, lắp ráp các ribônuclêôtit tự do vào mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung và sử dụng ATP để liên kết các ribônuclêôtit thành chuỗi pôlyribônuclêôtit mới theo chiều 5’-3’. Đoạn gen đã phiên mã sẽ quay lại cấu trúc xoắn kép sau khi phiên mã hoàn tất. Đây là giai đoạn kéo dài (elongation), là giai đoạn dài nhất trong toàn bộ quá trình phiên mã.
Kết thúc – Khi RNA-pôlymêraza gặp tín hiệu kết thúc trên gen, quá trình phiên mã dừng lại và enzym tách khỏi gen, giải phóng phân tử RNA mới, đồng thời đoạn gen sẽ khép lại để trở về cấu trúc xoắn kép ban đầu.

Kết quả của quá trình phiên mã. Trong hình, các thuật ngữ 'triplet' và 'codon' đều chỉ bộ ba ribônuclêôtit.

Do sự 'lắp ráp' các ribônuclêôtit tự do (A, U, G và X) theo nguyên tắc bổ sung (A-U, G-X, T-A và X-G), nên bản phiên mã mang thông tin di truyền để xác định vị trí của từng amino acid dựa trên các bộ ba mã di truyền (codon).

Phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân thực nhìn chung có những điểm tương đồng về cơ bản theo các giai đoạn đã mô tả. Tuy nhiên, có nhiều điểm khác biệt, được tóm tắt như sau.

• Ở nhân sơ, chỉ cần một loại enzym RNA-pôlymêraza để thực hiện phiên mã cho tất cả các loại RNA như mRNA, tRNA, và rRNA. Ngược lại, ở nhân thực, có nhiều loại RNA-pôlymêraza khác nhau: mỗi loại RNA (mRNA, tRNA, rRNA) cần một loại enzym RNA-pôlymêraza riêng biệt để phiên mã.

• Vì vi khuẩn (nhân sơ) không có màng nhân, nên mRNA có thể ngay lập tức tham gia vào quá trình dịch mã khi còn đang được tổng hợp. Do đó, ở nhân sơ, phiên mã và dịch mã có thể diễn ra đồng thời.

• Ở sinh vật nhân thực, ngay sau khi RNA được tổng hợp, nó phải trải qua một loạt các bước chế biến để trở thành mRNA trưởng thành trước khi rời nhân và đi vào mạng lưới nội chất để tham gia vào dịch mã. Quá trình chế biến RNA bao gồm việc loại bỏ các intrôn và nối các êxôn, được gọi là xử lý RNA (RNA processing) và được trình bày chi tiết trong phần về Phiên mã nhân thực (Eukaryotic transcription).

Theovi.wikipedia.org

Copy link

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Phiên mã RNA là quá trình gì trong sinh học phân tử?

Phiên mã RNA là quá trình tổng hợp RNA thông tin (mRNA) từ mạch khuôn DNA, nơi enzym RNA-pôlymêraza di chuyển dọc theo DNA, chuyển đổi trình tự đêôxyribônuclêôtit sang ribônuclêôtit theo nguyên tắc bổ sung.

Quá trình phiên mã diễn ra như thế nào ở tế bào nhân sơ?

Ở tế bào nhân sơ, quá trình phiên mã diễn ra qua ba giai đoạn chính: chuẩn bị, khởi đầu và kéo dài. Enzym RNA-pôlymêraza gắn vào đoạn khởi đầu, di chuyển theo chiều 3’-5’ để tổng hợp RNA mới theo nguyên tắc bổ sung.

Tại sao RNA-pôlymêraza là enzym quan trọng trong phiên mã?

RNA-pôlymêraza là enzym chủ chốt trong phiên mã vì nó chịu trách nhiệm gắn vào DNA, lựa chọn mạch khuôn và tổng hợp các ribônuclêôtit tự do thành chuỗi RNA mới, đảm bảo quá trình diễn ra chính xác.

Các yếu tố nào cần thiết cho quá trình phiên mã in vitro?

Để thực hiện phiên mã in vitro, cần có các ribônuclêôtit A, U, G, C đã được hoạt hóa, enzym RNA-pôlymêraza, DNA mạch khuôn, nước cất và các chất khử hoạt tính RNase như DEPC để đảm bảo môi trường thuận lợi cho phản ứng.

Sự khác biệt giữa phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân thực là gì?

Phiên mã ở sinh vật nhân sơ chỉ cần một loại RNA-pôlymêraza cho tất cả loại RNA, trong khi ở nhân thực có nhiều loại enzym khác nhau. Thêm vào đó, mRNA ở nhân sơ có thể tham gia dịch mã ngay khi tổng hợp, còn ở nhân thực phải trải qua chế biến trước.