Chương 6: Dịch mã

Dịch mã là quá trình các thông tin di truyền chứa trong các trình tự nucleotide của mRNA được sử dụng để tạo ra các chuỗi amino acid trong protein. Sự tổng hợp một protein riêng lẻ đòi hỏi sự tham gia của hơn 100 protein và RNA. Bộ máy dịch mã bao gồm bốn thành phần quan trọng là mRNA, tRNA, aminoacyl tRNA synthetase và ribosome. Các mRNA là khuôn mẫu cho quá trình dịch mã. Dịch mã là một trong những quá trình có tính bảo thủ cao và chiếm nhiều năng lượng của tế bào....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 6: Dịch mãChương 6 Dịch mã Dịch mã là quá trình các thông tin di truyền chứa trong các trình tựnucleotide của mRNA được sử dụng để tạo ra các chuỗi amino acid trongprotein. Sự tổng hợp một protein riêng lẻ đòi hỏi sự tham gia của hơn 100protein và RNA. Bộ máy dịch mã bao gồm bốn thành phần quan trọng làmRNA, tRNA, aminoacyl tRNA synthetase và ribosome. Các mRNA làkhuôn mẫu cho quá trình dịch mã. Dịch mã là một trong những quá trình cótính bảo thủ cao và chiếm nhiều năng lượng của tế bào. Tuy nhiên, do cấutrúc khác nhau giữa mRNA của prokaryote và eukaryote nên quá trình dịchmã của chúng cũng có những điểm khác biệt quan trọng.I. Mã di truyền1. Các codon Do chỉ có bốn loại nucleotide khác nhau trong mRNA và có đến 20loại amino acid trong protein nên sự dịch mã không thể được thực hiện theokiểu tương ứng một nucleotide-một amino acid được. Chuỗi nucleotide củamột gen thông qua trung gian mRNA được dịch mã thành chuỗi amino acidcủa protein theo những quy luật được gọi là mã di truyền. Người ta đã giải mã toàn bộ các amino acid vào những năm đầu củathập kỷ 1960. Mỗi amino acid được mã hóa bởi ba nucleotide liên tiếp trênDNA (hoặc RNA tương ứng), bộ ba nucleotide này được gọi là một codon.Với 4 loại nucleotide khác nhau sẽ có 43 = 64 codon khác nhau được phânbiệt bởi thành phần và trật tự của các nucleotide. Trong số này có 3 codonkết thúc (stop codon) là UAA, UAG và UGA có nhiệm vụ báo hiệu chấmdứt việc tổng hợp chuỗi polypeptide. Trong 61 mã còn lại có nhiều codoncùng mã hóa cho một amino acid (Bảng 3.4-Chương 3). Mã di truyền có tính đồng nhất cho toàn bộ sinh giới trừ một số ngoạilệ đối với các codon ở ty thể. Ở DNA của bào quan này có một số codon mãhóa cho các amino acid khác với nghĩa của các codon này trên DNA trongnhân. Ví dụ: 115Sinh học phân tử - UGA mã hóa cho tryptophan thay vì báo hiệu chấm dứt việc tổnghợp protein. - AGA và AGG không mã hóa cho arginine mà báo hiệu chấm dứttổng hợp protein. - AUA mã hóa cho methionine thay vì mã hóa cho isoleucine.2. Các quy tắc chi phối mã di truyền Có ba quy tắc điều khiển sự sắp xếp và sử dụng các codon trên mRNAlà: - Các codon được đọc theo hướng 5→3. Vì vậy chuỗi mã hóa chodipeptide NH2-Thr-Arg-COOH được viết là 5-ACGCGA-3. - Các codon không chồng lên nhau và vùng dịch mã của mRNAkhông chứa các khoảng trống. - Thông tin được dịch mã theo một khung đọc (reading frame) cốđịnh. Về mặt nguyên tắc, cùng một trình tự RNA có thể có ba khung đọckhác nhau. Tuy nhiên, trên thực tế chỉ có một trong ba khung đọc này chứathông tin thực sự, chính codon khởi đầu đã xác định khung đọc đúng chomỗi trình tự mRNA.II. Các ribosome Ribosome là bộ máy đại phân tử điều khiển sự tổng hợp protein. Nóđược cấu tạo bởi ít nhất là 3 phân tử RNA và trên 50 protein khác nhau1, vớikhối lượng phân tử là 2,5 MDa (megadalton) đối với ribosome củaprokaryote và 4,2 MDa đối với ribosome của eukaryote.1. Thành phần cấu tạo của ribosome Mỗi ribosome bao gồm một tiểu đơn vị lớn và một tiểu đơn vị nhỏ.Tiểu đơn vị lớn chứa trung tâm peptidyl transferase chịu trách nhiệm choviệc hình thành các cầu nối peptide. Tiểu đơn vị nhỏ chứa trung tâm giảimã, là nơi các tRNA đã được gắn amino acid đọc và giải mã các codon.Ngoài ra còn có trung tâm gắn các yếu tố ở tiểu đơn vị lớn. Chính xác là từ 3-4 phân tử RNA và từ 55-82 protein.1 116Sinh học phân tử Theo quy ước, các tiểu đơn vị được đặt tên theo tốc độ lắng của chún gdưới lực ly tâm. Đơn vị đo tốc độ lắng là Svedberg (tên của nhà phát minhmáy siêu ly tâm) và được viết tắt là S. Ribosome của prokaryote là ribosome70S, trong đó tiểu đơn vị lớn là 50S và tiểu đơn vị nhỏ là 30S. Ribosomecủa eukaryote là 80S, với tiểu đơn vị lớn là 60S và tiểu đơn vị nhỏ là 40S. Mỗi tiểu đơn vị đều được cấu tạo bởi các RNA ribosome (rRNA) vàcác protein ribosome. Đơn vị Svedberg lại được sử dụng để phân biệt cácrRNA (Bảng 6.1). Trong quá trình dịch mã, tiểu đơn vị lớn và tiểu đơn vị nhỏ của mỗiribosome liên kết với nhau và với mRNA. Sau mỗi vòng tổng hợp protein,chúng lại rời nhau ra. Bảng 6.1. Các thành phần cấu tạo của ribosome Các thành Prokaryote Eukaryote phần cấu Tiểu đơn vị Tiểu đơn vị Tiểu đơn vị Tiểu đơn vị tạo lớn (50S) nhỏ (30S) lớn (60S) nhỏ (40S) rRNA 5S rRNA 16S rRNA 5,8S rRNA 18S rRNA (120 Nu) (1540 Nu) (160 Nu) (1900 Nu) 23S rRNA 5S rRNA (2900 Nu) (120 Nu) 28S rRNA ...