PROTEIN và QUÁ TRÌNH DỊCH mã

Protein chứa các nguyên tố chinh: C,H,O,N,P là một trong những đại phân tử lớn nhất trong tế bào, thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: enzyme, vận chuyển, vận động, bảo vệ, cấu trúc,

PROTEIN VÀ QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ

I Protein

Protein chiếm một nửa các hợp chất C có trong cơ thể sống

Protein chứa các nguyên tố chinh: C,H,O,N,P là một trong những đại phân tử lớn nhất trong tế bào, thực hiện nhiều chức năng khác nhau như: enzyme, vận chuyển, vận động, bảo vệ, cấu trúc,…

Các đơn phân của protein là các amino acid

1 Các amino aicd

Có 20 amino acid khác nhau với công thức tổng quát:

Nguyên tử C trung tâm ( Cα) nối với các nhóm H, -NH2, -COOH và nhóm biến đổi gọi là nhóm -R khác nhau cho mỗi amino acid

a Phân loại: có hai cách

Các amino acid được chia thành 4 nhóm căn cứ vào các gốc R:

Các amino acid được chia thành hai nhóm căn cứ vào tính thiết yếu: + các amino acid không thể thay thế: Met, Val, Lue, Ile, Thr, Phe, Trp, Lys, Arg, His, hiện nay người ta còn xem Cys cũng là một amino acid thiết yếu

2 Cấu trúc phân tử protein

a Cấu trúc bậc 1:

Là trinh tự sắp xếp các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide Cấu trúc này được giữ vững là nhờ liên kết peptit

b Cấu trúc bậc 2

Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong chuỗi polypeptide Cấu trúc được làm bền chủ yếu nhờ liên kết hydrogen được tạo thành giữa các liên kết peptit ở kề gần nhau, cách nhau những khoảng xác định

Chia thanh hai loại : xoắn α và lá phiến β

Vd chuỗi α, β trong cấu trúc Hb trong hồng cầu, tóc , móng, da, vảy,…

c Cấu trúc bậc 3

Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong chuỗi polypeptide, là dạng cuộn lại trong không gian của toan chuỗi polypeptide Cấu trúc bậc 3 được hình thành nhờ liên kết disulfit

d Cấu trúc bậc 4

Là tương tác không gian giữa các chuỗi của các phân tử protein gồm hai hay nhiều chuỗi polypeptide hình cầu Bậc 4 do nhiều bậc 3 cấu tạo nên

Vd: Hb, collagen

3 Chức năng protein

a. Vai trò xúc tác

b. Vai trò cấu trúc

c. Vai trò vận chuyển

d. Vai trò vận động

e. Vai trò bảo vệ

f. Vai trò dự trữ

Protein cấu trúc thường có dạng sợi

Chức năng: Cấu trúc nâng đỡ

vd:Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền, mềm dẻo của

mô liên kết, dây chằng, gân, mô xương Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng Fiborin của tơ nhện, vỏ kén Selerotin tạo nên sự bền vững cho lớp vỏ ngoài của sâu bọ

Protein Enzyme

Chức năng:Xúc tác sinh học tăng vận tốc phản ứng, chọn lọc các phản ứng sinh hóa

vd:Xúc tác hầu hết các phản ứng sinh học đơn giản đến phức tạp

Các enzyme thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, protase phân giải protein, lipase phân giải lipit

Protein điều hòa

Chức năng: Điều hòa quá trình truyền thông tin di truyền, quá trình trao đổi chất

vd: Insulin và Glucagon do tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường glucose trong máu động vật có xương sống Tryroglobulin từ tuyến giáp điều hòa các quá trình chuyển hóa nói chung Calcithonin có tác dụng hạ thấp nồng độ canxi trong máu

Protein vận tải

Chức năng: Vận chuyển các chất trong cơ thể

vd: Hb, mioglobin( ở động vật có xương sống), hemoxianin ( ở động vật không xương sống) có vai trò vận chuyển oxy từ phổi theo máu tới khắp các mô và cơ quan trong cơ thể

Protein vận động

Chức năng:Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể vd: Actin và myosin có vai trò vận động cơ của tế bào nhân thật tubulin có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào

Protein thụ quan

Chức năng: Cảm nhận, đáp ứng các kích thích của môi trường

vd:Một số protein có vai trò trung gian cho phản ứng trả lời của tế bào thần kinh với các kích thích đặc hiệu vd: vai trò của sắc

tố thị giác rodopxin ở màng lưới mắt

Protein dự trữ Chức năng: Dự trữ chất dinh dưỡng vd: Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp aa cho phôi phát triển Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp aa cho con Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm như gliadin trong lúa mì, zein trong ngô

Protein bảo vệ Chức năng: Bảo vệ cơ thể khỏi sự tấn công của những vật thể lạ vd:Các kháng thể (antibodies) còn được gọi là immunoglobulin tạo

ra hàng ngàn protein khác nhau để phản ứng lại các kháng nguyên( antingen), bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập của các vật thể lạ

II Dịch mã

Trong sinh học phân tử và di truyền học, dịch mã là quá trình trong

đó ribosome trong tế bào chất hoặc mạng lưới nội chất tổng hợp protein sau quá trình phiên mã từ DNA đến RNA trong nhân

1.Nơi xảy ra

Quá trình dịch mã là quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn ra trong

tế bào chất

2 Các thành phần tham gia và quá trình dịch mã

Mạch khuôn mRNA mang thông tin mã hóa aa

Nguyên liệu gồm 20 loại aa tham gia vào quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit

tRNA và riboxom hoàn chỉnh ( tiểu phần bé , tiểu phần lớn liên kết với nhau)

Các loại enzyme hình thành liên kết gắn aa với nhau và aa với tARN

3 Diễn biến quá trình dịch mã.

Quá trình dịch mã có thể chia ra làm hai giai đoạn

Giai đoạn 1: Hoạt hoá axit amin

Dưới tác động của 1 số enzim, các a.a tự do trong môi trường nội bào được hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất ATP

aa + ATP → aa hoạt hóa

Nhờ tác dụng của enzim đặc hiệu, a.a được hoạt hoá liên kết với tARN tương ứng→ phức hợp a.a – tARN.

aa hoạt hóa + tARN → Phức hợp aa -tARN

Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi pôlipeptit

Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn ra theo ba bước:

Sơ đồ mô tả quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit

Bước 1 Mở đầu

· Tiểu đơn vị bé của ribôxôm gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc

hiệu (gần bộ ba mở đầu) và di chuyển đến bộ ba mở đầu (AUG).Ở sinh vật nhân thực bộ ba AUG mã hóa cho axit amin Met còn ở sinh vật nhân sơ mã AUG mã hóa cho axit amin f-Met

· aa mở đầu - tARN tiến vào bộ ba mở đầu (đối mã của nó –

UAX-khớp với mã mở đầu – AUG – trên mARN theo nguyên tắc bổ sung),

sau đó tiểu phần lớn gắn vào tạo riboxom hoàn chỉnh.

Bước 2 Kéo dài chuỗi polipeptit

Phức hợp aa1 - tARN vào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với codon tiếp sau mã mở đầu trên mARN, 1 liên kết peptit được hình thành

Riboxom dịch chuyển qua côđon tiếp theo, tARN mở đầu rời khỏi

Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (UGA, UAG hay UAA)

Bước 3 Kết thúc

Khi ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (UAA, UAG, UGA)

thì quá trình dịch mã dừng lại, 2 tiểu phần của ribôxôm tách nhau

ra Một enzim đặc hiệu loại bỏ axit amin mở đầu và giải phóng

chuỗi pôlipeptit, quá trình dịch mã hoàn tất.

Kết quả

Từ một phân tử mARN trưởng thành có 1 riboxom trượt qua sẽ tạo thành một chuỗi polipeptit cấu trúc bậc 1 hoàn chỉnh

Chuỗi polipeptit sau khi được tổng hợp thì tiếp tục biến đổi để hình thành các cấu trúc bậc 2 , 3 ,4 để thực hiện các chức năng sinh học

Các polixom cùng tổng hợp trên một phân tử mARN