Cấu trúc và chức năng của ARN vận chuyển

Cấu trúc và chức năng của ARN vận chuyểnGiống với mARN và các loại ARN khác trong tế bào, các phân tử ARN vận chuyển được phiên mã từ các mạch khuôn ADN. Ở sinh vật nhân thật, giống với mARN, tARN cũng được tổng hợp trong nhân tế bào rồi sau đó mới được vận chuyển ra tế bào chất và dùng cho quá trình dịch mã. ở cả tế bào vi khuẩn và sinh vật nhân thật, mỗi phân tử tARN đều có thể được dùng lặp lại nhiều lần; mỗi lần, nó nhận một axit amin đặc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu trúc và chức năng của ARN vận chuyển Cấu trúc và chức năng của ARN vận chuyểnGiống với mARN và các loại ARN khác trong tế bào, các phân tử ARN vậnchuyển được phiên mã từ các mạch khuôn ADN. Ở sinh vật nhân thật, giốngvới mARN, tARN cũng được tổng hợp trong nhân tế bào rồi sau đó mới đượcvận chuyển ra tế bào chất và dùng cho quá trình dịch mã. ở cả tế bào vi khuẩnvà sinh vật nhân thật, mỗi phân tử tARN đều có thể được dùng lặp lại nhiềulần; mỗi lần, nó nhận một axit amin đặc thù tại phần bào tan (cytosol) của tếbào chất, rồi đưa đến ribosome để lắp ráp vào chuỗi polypeptit đang kéo dài;sau đó, nó rời khỏi ribosome và sẵn sàng cho một chu kỳ vận chuyển axitamin tiếp theo.Cấu trúc hai chiều (trên mặt phẳng). Các vùng liên kết hydro gồm 4 cặp bazơ và ba vòng có cấu trúc thòng lọng là đặc điểm chung của tất cả các loạitARN. Tất cả các tARN cũng giống nhau ở trình tự các bazơ ở tận cùng đầu3 (CCA); đây là vị trí liên kết của các axit amin. Mỗi loại tARN có một bộ bađối mã đặc trưng và một số trình tự đặc thù ở hai vòng thòng lọng còn lại.(Dấu hoa thị biểu diễn một số loại bazơ được biến đổi hóa học chỉ thấy có ở tARN). Cấu trúc của ARN vận chuyển (tARN). Các bộ ba đối mã (anticodon) trêntARN thường được viết theo chiều 3 → 5 để phù hợp với các mã bộ ba trên mARN thường được viết theo chiều 5 → 3. Để các bazơ có thể kết cặp vớinhau, giống với chuỗi xoắn kép ADN, các mạch ARN phải đối song song. Vídụ: bộ ba đối mã 3ưAAGư5 của tARN kết cặp với bộ ba mã hóa 5ưUUCư3 trên mARN.Một phân tử tARN chỉ gồm một mạch đơn ARN duy nhất có chiều dàikhoảng 80 nucleotit (so với hàng trăm nucleotit của phần lớn các mARN).Tuy vậy, do có các đoạn trình tự bổ sung có thể hình thành liên kết hydro vớinhau trong mỗi phân tử, mạch ARN đơn duy nhất này có thể tự gập xoắn đểtạo nên một phân tử có cấu hình không gian ba chiều ổn định. Nếu vẽ sự kếtcặp giữa các đoạn nucleotit của tARN với nhau trên mặt phẳng, thì tARN cócấu trúc giống một chiếc lá gồm nhiều thùy. Trong thực tế, các phân tử tARNthường vặn và gập xoắn thành cấu trúc không gian có dạng chữ L. Một vòngthòng lọng mở ra từ một đầu chữ L mang bộ ba đối mã (anticodon); đây là bộba nucleotit đặc thù của tARN kết cặp bổ sung với bộ ba mã hóa (codon)tương ứng trên mARN. Từ một đầu khác của phân tử tARN dạng chữ L nhôra đầu 3’; đây là vị trí đính kết của axit amin. Vì vậy, có thể thấy cấu trúc củatARN phù hợp với chức năng của nó.Sự dịch mã chính xác từ mARN đến protein được quyết định bởi hai quátrình đều dựa trên cơ chế nhận biết phân tử. Đầu tiên, đó là phân tử tARNliên kết với codon trên mARN nhất định phải vận chuyển tới ribosome đúngloại axit amin mà codon đó mã hóa (mà không phải bất cứ loại axit amin nàokhác). Sự kết cặp chính xác giữa tARN và axit amin được quyết định bởi mộthọ enzym có tên là aminoacyl-tARN synthetase (Hình 17.15). Trung tâm xúctác của mỗi loại aminoacyl-tARN synthetase chỉ phù hợp cho một sự kết cặpđặc thù giữa một loại axit amin với tARN. Có 20 loại synthetase khác nhau,mỗi loại dành cho một axit amin; mỗi enzym synthetase có thể liên kết vớinhiều tARN khác nhau cùng mã hóa cho một loại axit amin. Synthetase xúctác sự hình thành liên kết cộng hóa trị giữa axit amin với tARN qua một phảnứng được thúc đẩy bởi sự thủy phân ATP. Phân tử aminoacyl-tARN thu được(còn được gọi là “tARN đã nạp axit amin”) lúc này rời khỏi enzym và sẵnsàng cho việc vận chuyển axit amin của nó tới vị trí chuỗi polypeptit đangkéo dài trên ribosome.Mỗi loại aminoacyl-tARN synthetase nối một axit amin đặc thù vào mộttARN. Phản ứng nối giữa tARN với axit amin là phản ứng tiêu thụ nănglượng từ sự thủy phân ATP. Phân tử ATP giải phóng hai nhóm phosphate vàchuyển về dạng AMP (adenosine monophosphate).Quá trình thứ hai liên quan đến sự kết cặp giữa bộ ba đối mã trên tARN vớibộ ba mã hóa trên mARN. Nếu mỗi loại tARN có tính đặc thù đối với một bộba mã hóa trên mARN, thì sẽ có 61 loại tARN khác nhau. Tuy vậy, trongthực tế chỉ có khoảng 45 loại; điều này cho thấy một số tARN có thể liên kếtvào nhiều hơn một bộ ba mã hóa. Sự bắt cặp “linh hoạt” như vậy có thể donguyên tắc kết cặp bổ sung giữa bazơ thứ ba của bộ ba mã hóa trên mARNvới bazơ tương ứng trên bộ ba đối mã của tARN là “lỏng lẻo” hơn so với cácbazơ ở hai vị trí còn lại. Chẳng hạn như, bazơ U ở tận cùng đầu 5’ của một bộba đối mã trên tARN có thể kết cặp hoặc với A hoặc với G ở vị trí thứ ba(đầu 3’) của bộ ba mã hóa tương ứng trên mARN. Sự kết cặp “lỏng lẻo” củacác bazơ ở vị trí thứ ba như vậy được gọi là tính thoái hóa của mã di truyền.Tính thoái hóa của mã di truyền giúp giải thích tại sao nhiều bộ ba đồngnghĩa (cùng mã hóa một loại axit amin) thường chỉ khác nhau ở bazơ thứ ba,mà không ở các vị trí bazơ còn lại. Ví như như, một tARN có bộ ba đối mã là3’-UCU-5’ có thể kết cặp bazơ hoặc với bộ ba mã hóa 5’-AGA-3’ hoặc vớibộ ba 5’-AGG-3’ ...