ADN gen mang thông tin di truyền dưới dạng các mã bộ 3. Thông tin di truyền là thông tin về cấu trúc phân tử Protein tương ứng. Vậy làm thế nào mà phân tử Protein được tổng hợp và thể hiện chức năng của mình?
Trang 12 12A
12B 12C
Bài 2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ (Cơ chế biểu hiện tính trạng ở cấp độ phân tử)
I Mục tiêu:
1 Kiến thức: Sau khi học xong bài học sinh cần phải:
- Trình bày được những diễn biến chính của cơ chế phiên mã và dịch mã
2 Kĩ năng: Rèn một số kĩ năng:
- Khái quát được nội dung cơ bản của bài
- Mô tả được quá trình tổng hợp protein
- Xây dựng được mối liên hệ giữa các khái niệm cũ và mới
- Năng lực làm việc theo nhóm và xử lý tài liệu theo sự định hướng của giáo viên
- Kĩ năng sống: Kĩ năng trình bày suy nghĩ, quản lí thời gian
3 Thái độ:
- HS có quan niệm đúng về tính vật chất của hiện tượng di truyền
- Áp dụng những điều được học và trong cuộc sống
II Chuẩn bị của GV và HS:
1 Chuẩn bị của GV:
- Tranh hình SGK Sơ đồ khái quát quá trình dịch mã Sơ đồ động cơ chế sao mã, dịch mã
- Phiếu học tập
Cấu trúc
Chức năng
- Kiến thức trọng tâm: Cơ chế phiên mã, dịch mã
- Khái niệm khó, mới: Sao mã, giải mã, mRNA, bộ ba sao mã, bộ ba đối mã, intron, exon
- Bản đồ khái niệm: ADN ARN Protein
2 Chuẩn bị của HS: Học bài cũ và chuẩn bị nội dung bài mới
III Hoạt động dạy học:
1 Ổn định tổ chức lớp: - Kiểm tra sĩ số - Chuẩn bị bài vở của HS.
2 Kiểm tra bài cũ:
- Gen là gì? Mã di truyền là gì ? Mã di truyền có những đặc điểm nào?
- Chỉ ra mạch mã gốc và mạch bổ sung trên đoạn gen sau:
3’ ATXGAXXAGTXXXGGATAA 5’
5’ TAGXTGGTXAGGGXXTATT 3’
+ Mạch nào trong 2 mạch trên được dùng làm khuôn để thực hiện quá trình nhân đôi ADN?
3 Bài mới: ADN - gen mang thông tin di truyền dưới dạng các mã bộ 3 Thông tin di truyền là
thông tin về cấu trúc phân tử Protein tương ứng Vậy làm thế nào mà phân tử Protein được tổng hợp
và thể hiện chức năng của mình?
Trang 2Hoạt động I: Tìm hiểu cơ chế phiên mã:
GV: Yêu cầu HS nghiên cứu SGK và cho biết:
+ Nêu khái niệm phiên mã?
HS: trả lời
GV: Cung cấp: Bản chất của Phiên mã là quá
trình thông tin di truyền từ gen (một đoạn
của ADN) được phiên sang ARN theo
NTBS
GV: Yêu cầu HS nghiên cứu Mục I.1, hình 2.1
SGK:
→ về nhà hoàn thành phiếu học tập.
+ ARN có những loại nào? Chức năng
mỗi loại?
Đặc điểm mARN tARN rARN
Cấu trúc
Chức năng
GV: Yêu cầu HS quan sát hình 2.2 - Sơ đồ
khái quát phiên mã.
GV: Quá trình phiên mã diễn ra ở đâu?Thời
điểm xảy ra vào khi nào?Nguyên liệu của
quá trình phiên mã là gì?
HS: Trả lời
GV: Quá trình phiên mã trải qua các giai
đoạn như thế nào?
+ Enzim nào tham gia vào phiên mã?
+ Trình bày diễn biến mỗi giai đoạn?
+ Chiều của mạch khuôn tổng hợp ARN
HS: Trả lời
GV: Enzim ARN – Pol hoạt động phiên mã
như thế nào?
HS: Trả lời
GV: Nguyên tắc bổ sung được thể hiện trong
quá trình phiên mã như thế nào? Có gì khác
so với nguyên tắc bổ sung thể hiện trong
quá trình nhân đôi ADN?
HS: Trả lời
I Phiên mã:
1 Khái niệm:
- Phiên mã là quá trình tổng hợp ARN trên mạch
khuôn ADN
* Lưu ý:
- Chỉ mạch mã gốc (3’-5’) của gen được dùng làm khuôn để tổng hợp phân tử ARN
2 Cấu trúc và chức năng của các loại ARN:
(HS tự nghiên cứu SGK)
3 Cơ chế phiên mã:
- Nơi diễn ra:
+ TB nhân sơ: Xảy ra trong tế bào chất + TB nhân thực: Xảy ra trong nhân TB, trong các bào quan như ti thể, lục lạp
- Thời điểm diễn ra: Kỳ trung gian của chu kì
TB
- Nguyên liệu: mạch mã gốc của gen, các Nu tự
do, enzim ARN-polimeraza
- Diễn biến: Trải qua 4 giai đoạn a) Mở đầu:
- Enzim ARN-polimeraza bám vào vùng điều hòa
của gen -> gen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn
để lộ mạch mã gốc và bắt đầu tổng hợp ARN tại vị trí đặc hiệu
b) Kéo dài chuỗi ARN:
- Enzym ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch
mã gốc của gen (3’ - 5’)
- Enzym ARN pôlimeraza trượt đến đâu các nuclêôtit từ môi trường nội bào liên kết với các nucluotit trên mạch gốc tới đó theo nguyên tắc
bổ sung (A = U; G ≡ X; T = A; X ≡ G) và giữa chứng hình thành mối liên kết hóa trị giữa đường của Nu trước và nhóm photphat của Nu
Trang 3GV: Lưu ý HS: Tín hiệu kết thúc không phải
là bộ ba kết thúc mà là các trình tự Nu đặc
thù nằm sau gen được phiên mã
GV: Có thể vừa vẽ hình 2.2 vừa mô tả diễn
biến quá trình phiên mã Yêu cầu HS theo
dõi.
GV: Giúp HS phân biệt cơ chế phiên mã giữa
gen ở SVNS và gen ở SVNT.
GV:+ Sản phẩm của quá trình phiên mã là
gì?
+ Nó có chiều như thế nào so với mạch
mã gốc?
HS: trả lời
Hoạt động II: Tìm hiểu cơ chế dịch mã:
GV: yêu cầu HS nghiên cứu SGK và cho biết:
+ Nêu khái niệm dịch mã?
+ Dịch mã xảy ra vào thời điểm nào?
+ Vị trí xảy ra của dịch mã?
HS: trả lời
GV: Cung cấp: bản chất của dịch mã: Là
quá trình truyền đạt thông tin di truyền từ
mARN thành chuỗi polipeptit hình thành
tính trạng
GV yêu cầu HS quan sát : Sơ đồ quá trình dịch
mã hoặc hình 2.3 Sơ đồ cơ chế dịch mã:
+ Quá trình dịch mã diễn ra qua mấy giai
đoạn? Là những giai đoạn nào?
dài theo chiều 5’ - 3’
- ARN - polimeraza kéo đến đâu thì gen được mở
xoắn và phiên mã đến đấy; vùng nào trên gen
đã được phiên mã liền đóng xoắn trở lại
c) Kết thúc:
- Khi enzim di chuyển đến cuối gen gặp tín hiệu
kết thúc → dừng phiên mã, giải phóng phân tử ARN khỏi mạch mã gốc
d) Hoàn chỉnh:
- Ở TBNS, mARN sau phiên mã được sử dụng ngay làm khuôn để tổng hợp protêin
- Ở TBNT, mARN sau phiên mã được enzim cắt
bỏ các đoạn không mã hoá (intron) và nối các đoạn mã hoá (êxôn) lại tạo thành mARN trưởng thành, sẵn sàng tham gia dịch mã
4 Kết quả:
- Từ 1 đoạn phân tử ADN → Phân tử ARN có chiều 5’ - 3’ (ngược chiều với mạch mã gốc)
- Tùy vào chức năng, nhu cầu của TB mà ARN tiếp tục biến đổi hình thành nên mARN, tARN hoặc rARN
II Dịch mã:
1 Khái niệm:
- Dịch mã là quá trình tổng hợp phân tử prôtein
dựa trên khuôn mẫu là mARN
- Thời điểm: Kỳ trung gian của chu kỳ TB
- Vị trí: Xảy ra trong tế bào chất (cả TBNS và TBNT)
2 Cơ chế dịch mã: Gồm2 giai đoạn:
a) Hoạt hoá a.a:
Trang 4+ Giai đoạn hoạt hoá a.a diễn ra như thế nào?
A.a được hoạt hoá nhờ gắn với chất nào?
HS: trả lời
GV: yêu cầu HS quan sát h2.3 SGK:
+ Giai đoạn tổng hợp chuỗi polipeptit diễn
ra như thế nào?
+ Qúa trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit có
những thành phần nào tham gia?
+ mARN kết hợp với RBX ở vị trí nào?
GV cung cấp: Kết quả giai đoạn mở đầu:
Ví trí P: Chứa phức hợp aamđ -tARNmđ
Vị trí A, E: Trống
+ Giữa axit amin mở đầu và axit amin thứ
nhất nối với nhau bởi điều gì?
+ RBX có hoạt động nào tiếp theo? Kết quả
cuả hoạt động đó?
HS: trả lời
GV cung cấp: Kết quả sau khi Ribôxôm
chuyển dịch đi 1 codon trên mARN:
Ví trí P: Chứa phức hợp aa1 -tARN1
Vị trí A, E: Trống
GV: RBX lại có hoạt động nào tiếp theo? Kết
quả cuả hoạt động đó?
GV: + Sự chuyển dịch của RBX đến khi nào
thì dừng lại?
+ Sau khi được tổng hợp có những hiện
tượng gì xảy ra ở chuỗi pôlipeptit?
- Axit amin tự do gắn với ATP → a.a hoạt hóa
- Axit amin hoạt hóa liên kết với tARN tương ứng
→ phức hợp aa - tARN
Sơ đồ:
Axit amin + ATP + tARN aa – tARN
b) Tổng hợp chuỗi polipeptit: Gồm 3 bước:
- Mở đầu:
+ Tiểu đơn vị bé của Ribôxôm gắn với mARN
tại vị trí nhận biết đặc hiệu (gần bộ ba mở đầu AUG) và di chuyển đến bộ ba mở đầu
+ Phức hợp a.a MĐ - tARN tiến vào vị trí P,
khớp anticodon với codon mở đầu trên mARN theo NTBS Sau đó tiểu phần lớn gắn vào tạo Ribôxôm hoàn chỉnh
- Kéo dài chuỗi polipeptit:
+ Phức hợp aa1 - tARN1 tiến vào vị trí A của
ribôxôm (khớp anticodon vào codon thứ 2 trên mARN), một liên kết peptit được hình thành giữa aaMĐ với aa1
+ Ribôxôm dịch chuyển đi 1 codon, giải phóng
tARNmđ ở vị trí E của Ribôxôm
+ Tiếp tục, aa2 - tARN tiến vào vị trí A của
ribôxôm khớp anticodon với codon thứ 3 trên mARN, hình thành liên kết peptit giữa aa1 và aa2
+ Ribôxôm lại dịch chuyển đi 1 codon, giải phóng tARN1
→ Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi Enzim
Trang 5GV cung cấp: Kết quả sau khi Ribôxôm
chuyển dịch tiếp 1 codon nữa trên mARN:
Ví trí P: Chứa phức hợp aa2 - tARN2
Vị trí A, E: Trống
GV: Các thành phần sau dịch mã tiếp tục biến
đổi như thế nào?
HS: Trả lời
GV cung cấp: 1 mARN có thể gắn đồng thời
với nhiều Riboxom → poliriboxom
(polixom) để tổng hợp nên các chuỗi P.P
giống nhau → làm tăng hiệu suất tổng hợp
protein (H2.4)
ribosome trượt tới codon tiếp giáp với codon kết thúc trên mARN
- Kết thúc: Khi ribosome trượt tới codon kết thúc
trên mARN thì quá trình dịch mã ngừng lại, 2 tiểu phần tách nhau giải phóng mARN
- Hoàn chỉnh: Chuỗi polipeptide được enzim đặc
hiệu cắt bỏ a.a mở đầu (Met) để tạo ra chuỗi polipeptide hoàn chỉnh
* Kết quả:
+ Các chuỗi P.P cùng loại được giải phóng, tiếp tục xoắn lại tạo cấu trúc bậc cao hơn (2,3,4)
+ mARN bị phân hủy sau khi tổng hợp xong vài
chục chuỗi P.P
+ 2 tiểu phần tách nhau ra và được sử dụng qua
nhiều lần dịch mã tiếp theo
* Lưu ý: Riboxom chỉ dịch chuyển từ đầu 5’ - 3’
trên mARN mà không dịch chuyển ngược lại
4 Củng cố:
- Hình 2.4 - Sơ đồ hoạt động của Poliriboxom → Thảo luận: Nếu có 10 Ribosom cùng trượt trên 1 phân tử mARN thì có bao nhiêu prôtêin được hình thành?
→ Vai trò của Poliriboxom trong quá trình dịch mã tổng hợp Protein?
- Trình tự các Codon/mARN: AUG UAX XXG XGA UUU → Xác định các bộ 3 mã gốc/ADN, các bộ 3 đối mã/tARN và các aa tương ứng (sử dụng bảng 1 - bảng mã di truyền)
5 Dặn dò:
- Trả lời câu hỏi và làm bài tập SGK
- Tìm hiểu mô hình cấu trúc và sự điều hòa hoạt động của Operon - Lac và nghiên cứu nội dung bài Đột biến gen