Bài 16 SINH TỔNG hợp PROTEIN

CÁC YẾU TỐ THAM GIA QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN 2.1.Vai trị của ADN ADN khơng trực tiếp tham gia sự tổng hợp protein nhưng nĩ tham gia sự cấu trúc đặc hiệu của protein được tổng hợp.

Bài giảng hóa sinh

SINH TỔNG HỢP PROTEIN

DSCKII.Nguyễn văn Ảnh

• Người có bao nhiêu gene?

• Con người có khoảng 30.000-40.000

gene.

• Giới khoa học phát hiện số gene người ít hơn họ mong đợi và protein - hợp chất tạo nên mô và điều chỉnh chức năng của cơ thể - phức tạp hơn họ nghĩ Con người có khoảng 30.000-40.000 gene.

• Họ cũng đã xác định hơn 1,4 triệu SNPS SNPS là những thay đổi đơn nhất trong việc sắp xếp 3 tỷ ký tự của bộ gene người, làm cho con

người khác nhau Chúng nắm giữ chìa khoá đối với thiên hướng nhiễm các căn bệnh chẳng hạn như ung thư, tiểu đường, bệnh tim.

• Hoàn tất việc giải mã bộ gene người là một bước đi quan trọng trên một chặng đường dài.

• Một cột mốc trong lịch sử loài người vừa được dựng lên vào ngày

26/6/2000 khi các nhà khoa học Mỹ và Anh thông báo đã hoàn tất "bản thảo" bộ gen người được chờ đợi lâu nay single nucleotide

polymorphism (SNP)

Đó là m t trong nh ng v n đ c b n Đó là m t trong nh ng v n đ c b n ộ ộ ữ ữ ấ ấ ề ơ ả ề ơ ả

c a sinh h c phân t Protein có nhi u ủ ọ ử ề

ch c năng quan tr ng : ứ ọ

xúc tác ph n ng sinh h c (enzym), ph n ng sinh h c (enzym), ả ứ ả ứ ọ ọ

xây d ng t bào xây d ng t bào ự ự ế ế và mô (protein c u trúc), và mô (protein c u trúc), ấ ấ

b o v c th ả ệ ơ ể

b o v c th ả ệ ơ ể (kháng th ) (kháng th ) ể ể

Protein có tính đ c hi u r t cao có tính đ c hi u r t cao ặ ặ ệ ấ ệ ấ và tính

đ c hi u n y đ ặ ệ ầ ượ c truy n l i cho các th ề ạ ế

đ c hi u n y đ ặ ệ ầ ượ c truy n l i cho các th ề ạ ế

h sau (di truy n) nghĩa là ệ ề

h sau (di truy n) nghĩa là ệ ề t bào con t bào con ế ế t ng t ng ổ ổ

h p nh ng t bào có ợ ữ ế

h p nh ng t bào có ợ ữ ế c u trúc và tính ch t c u trúc và tính ch t ấ ấ ấ ấ

gi ng h t nh ng protein c a t bào m ố ệ ữ ủ ế ẹ

gi ng h t nh ng protein c a t bào m ố ệ ữ ủ ế ẹ .

Hình 1 : Luận thuyết trung tâm

1 LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM

Đây là quan điểm cơ bản về sự thơng tin di truyền (TTDT) trong sinh học phân tử

và di truyền học phân tử Theo luận thuyết

nầy thì luồng TTDT được truyền từ ADN qua

ARN rồi tới protein (Hình )

Nhân đôi ADNChuyển mã (sao chép)Giải mả (phiên dịch)ARN

7

Hình 2 : Sự tương ứng giữa chuổi polypeptid và gen cấu trúc mã hoá nó

1.1 Nhắc lại về Protein, gen.

9

11

Luận thuyết trung tâm được bổ sung

Nhân đôi

Sao chép Giải mã

Polypeptid Biểu hiện gen

(Protein)

Hình 5 : Quá trình biểu hiện gen

2 CÁC YẾU TỐ THAM GIA QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP PROTEIN

2.1.Vai trị của ADN

ADN khơng trực tiếp tham gia sự tổng hợp protein nhưng

nĩ tham gia sự cấu trúc đặc hiệu của protein được tổng

hợp

ADN cĩ 2 hướng hoạt động :

- Nhân đơi hay tái sinh : xãy ra ở nhân tế bào khi tế bào phân chia TTDT ở ADN mẹ được truyền cho ADN con

- Điều khiển quá trình sinh tổng hợp protein : thơng qua sự tổng hợp ARNm

A A

T

U U

Mã ba Mã ba

17

Hình 7 : Sự chuyển mã từ ADN sang ARNm

Các mả ba của gen cấu trúc ADN đã được

chuyển sang ARNm Sự tổng hợp ARN m ngừng

ở chỗ kết thúc gen cấu trúc (hình 7)

Hình 8 : ARNm polycistronic

Trong quá trình chuyển mã (tổng hợp ARNm) thì chỉ

Đó là sợi khuôn mang những mã gốc ARNm mang

những mã sao

ARNm có thể là một bản sao của gen cấu trúc

(ARNm monocistronic) hoặc bản sao của nhiều gen cấu trúc (ARNm polycistronic) Loại sau là loại thường gặp (Hình 8)

Hình 9 : cấu trúc của ARNt

ARNm nhờ một mã ba đặc hiệu : “đối mã “Khi ARNt

-ARNt (aa-ARNt) (Hình 10)

Hình 11 : Lys-ARNt bổ sung với mã của lysin ở ARNm

Thí dụ : ARNtLys (ARNt có chức năng vận chuyển lysin) khi

được gắn với lysin thì tạo thành lysinyl ARNt (Lys ARNt) ; Lys ARNt chuyển tới ribosom và đọc mã ở ARNm (gắn với ribosom) theo quy tắc bổ sung mã-đối mã (Hình 11)

25

Hình 12 Hai BĐV của Ribosom (R)

2.4.ARNr :ARN ribosom.

ARNr tham gia cấu tạo ribosom “bộ máy “ hay nơi xãy ra quá trình sinh tổng hợp protein

R 80S (4.200.000)

R 60S + R 40S

R 40S (1.400.000) Gồm “

ARNr 18S (1.900 Nu) -33 Protein

R 60S (2.800.000) Gồm :

ARNr 5S (120 Nu) ARNr 5,8S (160 Nu) ARNr 28S (4.700 Nu)

ARNr 16 S (1.540 Nu)

21 Protein

R 50S (1.600.000) Gồm :

ARNr 5S (120 Nu) ARNr 23S(2.900 Nu)

34 Protein

Tế bào không

nhân

R hoàn thành BĐV nhỏ

BĐV lớn

Bảng 3 : Thành phần cấu tạo của ribosom

Hình 13 : Các BĐV của ribosom

Bán đơn vị nhỏ có 2 vị trí : vị trí A hay vị trí acid

amin (là nơi nhận amino acyl-ARNt) và vị trí P hay

vị trí peptid (là nơi nhận peptidyl-ARNt (Hình 13).

Mg++

Hình 15 : Quá trình sinh tổng hợp protein ở tế bào có nhân

3 CƠ CHẾ SINH TỔNG HỢP PROTEIN

3.1 Sơ đồ tổng quát (Hình 15)

Hình 16 : ARNm và chiều đọc mã

3.3 Sự “đọc mã” ở ARNm

mả ba ở ARNm tương ứng với thứ tự của các acid amin của chuỗi polypeptid cuối cùng đến mã kết

thúc (Hình 16)

Hình 17 : Sự đọc mã ở nhờ ARNt

Việc đọc mã được thực hiện do ARNt : đối mã

của ARNt bổ sung với mã ở ARNm theo nguyên lý

bổ sung đôi baz (Hình 17)

33

Hình 18 : Giai đoạn mở đầu của sinh tổng hợp protein ở vi khuẩn

3.4 Ba giai đoạn của sự tổng hợp protein ở ribosom

3.4.1 Giai đoạn mở đầu :

Hình 19 : Sự kéo dài chuổi polypeptid

3.4.2.Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptid :

37

B ng:T đi n các mã ARNm, đ tìm AA đ c t ng h p ả ừ ể ở ể ượ ổ ợ trong chu i polypeptid ỗ

AUG:mã m đ u ở ầ UAA,UAG,UGA:mã k t thúc.

Nhóm 1 : ADN TAC GGC GTA CCG GTT ATC

Nhóm 2 :ADN TAC CAA CCG CTA TCA AAG GCT TTT ACT

ADN TAC GGC GTA CCG GTT ATC

ARN AUG CCG CAU GGC CAA UAG

POLYPEPTID f.Met pro his gly glu stopADN TAC GGC GTA CCG GTT ATC

43

Hình 21 : Sơ đồ tổng quát quá trình tổng hợp một polypeptid

Có thể hình dung toàn bộ sự tổng hợp chuỗi polypeptid theo sơ đồ sau (Hình 21)

3.5 Một số điểm cần chú ý

3.5.1 Quá trình biểu hiện gen ở tế bào có nhân

Quá trình biểu hiện gen thật ra rất phức tạp, đặc biệt ở tế bào có nhân Ở đây có thể nêu vài nét khái

quát Gen cấu trúc của tế bào có nhân có những đoạn

mã hóa gọi là exon và có những đoạn không mã hóa

gọi là intron Chúng xếp xen kẻ nhau Ở giai đoạn

chuyển mã các exon và intron của gen đều được dùng làm khuôn cho sự tổng hợp nên một ARNm dài gọi là

ARNm tiền thân hay tiền ARNm (pre-mRNA) hoặc ARN nhân tạp thể (heterogeno nuclear RNA-hnRNA) Sau đó

là quá trình loại bỏ những đoạn ứng với các intron và nối xen các exon để tạo nên ARNm ARNm naỳ ra bào tương và tham gia quá trình giải mã (tổng hợp protein) (Hình 22)

Hình 22 : sự truyền TTDT ở tế bào không nhân và tế bào có nhân

: intron , : exon [intron] đoạn ứng với intron, [exon] đoạn ứng với exon

Hình 23 : Polysom

3.5.2 Polysom : Nhiều ribosom tham gia giải mã lần lược tiếp theo nhau với tốc độ bằng nhau trên một sợi ARNm tạo nên polysom, trong đó mỗi

ribosom ở vị trí nhất định có chuỗi polypeptid đang được tổng hợp với độ dài tương ứng (Hình 23)

49

Ngăn cản sự gắn aminoacyl-ARNt vào vị trí A của ribosom.

Ngăn cản sự chuyển phức hợp mở đầu thành phức hợp kéo dài (bước 1) ; gây đọc nhầm mã.Ngăn cản phản ứng peptidyl trasferaz (bước 2)Ngăn cản sự chuyển vị (bước 3)

Bảng 17.4 Những chất ức chế quá trình sinh tổng

hợp protein ở vi khuẩn

55