(SINH học 9+ THẦY HOẠCH) lý THUYẾT PROTEIN và QUÁ TRÌNH DỊCH mã

CẤU TRÚC CHUỖI POLYPEPTIT - Các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit tạo thành chuỗi polipeptit.. - Liên kết peptit được hình thành giữa nhóm amin của axit amin này với nhóm

1

I PROTEIN

- Là đại phân tử sinh học, được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là các axit amin (aa)

- Được cấu tạo từ 4 nguyên tố hóa học chủ yếu là C, H, O, N ngoài ra còn có thêm S và P

1 CẤU TẠO ĐƠN PHÂN AXIT AMIN

- Có khoảng 20 loại axit amin cấu tạo nên các protein Mỗi axit amin có kích thước trung bình 3A0

- Mỗi axit amin có 3 thành phần:

Gốc cacbon (R) - Nhóm amin (-NH2) - Nhóm cacboxyl (-COOH)

Các axit amin khác nhau bởi gốc R

- Công thức tổng quát của 1 axit amin :

H

| (gốc hữu cơ R) R – C – COOH (nhóm cacboxyl)

| NH2 (nhóm amin)

2 CẤU TRÚC CHUỖI POLYPEPTIT

- Các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit tạo thành chuỗi polipeptit

- Liên kết peptit được hình thành giữa nhóm amin của axit amin này với nhóm cacboxyl của axit amin

bên cạnh cùng nhau mất đi một phân tử nước

- Mỗi phân tử protein có thể gồm một hay một số chuỗi polipeptit cùng loại hoặc khác loại

PROTEIN VÀ QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ

THẦY HOẠCH - SINH

KHÓA LIVTREAM MÔN SINH HỌC - LUYỆN THI

THPTQG 2022

ÔN 11 + HỌC SỚM 12

(Chuẩn nhất – Sát nhất)

- Mặc dù chỉ từ 20 loại axit amin nhưng đã tạo nên khoảng 1014 – 1015 loại protein đặc trưng cho mỗi loài

Các phân tử protein khác nhau phân biệt với nhau bởi số lượng, thành phần và trình tự phân bố các axit amin

3 CẤU TRÚC KHÔNG GIAN

Protein có 4 bậc cấu trúc không gian :

Hình: Các bậc cấu trúc không gian của prôtêin + Cấu trúc bậc 1:

- Thành phần, số lượng, trình tự sắp xếp của các axit amin trong chuỗi polypeptit thể hiện cấu trúc bậc 1

của protein Các axit amin liên kết với nhau bằng các liên kết peptit tạo nên chuỗi polypeptit

- Đầu mạch polypeptit là nhóm amin của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của axit amin cuối cùng

+ Cấu trúc bậc 2:

- Là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptit trong không gian

3

- Chuỗi polypeptit thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp

β, được cố định bởi các liên kết hydro giữa những axit amin ở gần nhau

+ Cấu trúc bậc 3:

- Các xoắn α hoặc gấp nếp β lại có thể cuộn lại với nhau thành búi có cấu hình không gian ba chiều đặc

trưng cho từng loại protein Đó là cấu trúc bậc 3 của protein

- Cấu trúc không gian này quyết định hoạt tính chức năng của protein Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc

vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptit

+ Cấu trúc bậc 4:

- Khi protein có chứa từ 2 chuỗi polypeptit trở lên, chúng có cấu trúc bậc 4

- Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hyđro

-Ví dụ: Hemoglobin (Huyết sắc tố) gồm 4 tiểu phần protein: hai tiểu phần α và hai tiểu phần β

4 CHỨC NĂNG

Prôtêin có một số chức năng chính sau :

- Cấu tạo nên tế bào và cơ thể Ví dụ : côlagen tham gia cấu tạo nên các mỏ liên kết

- Dự trữ các axit amin Ví dụ : prôtêin sữa (cazein), prôtêin dự trữ trong các hạt cây

- Vận chuyển các chất Ví dụ : hêmôglôbin

- Bảo vệ cơ thể Ví dụ : các kháng thể

- Thu nhận thông tin Ví dụ : các thụ thể trong tế bào

- Xúc tác cho các phản ứng hóa sinh Ví dụ : các enzim

II QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ

Dịch mã là quá trình chuyển mã di truyền chứa trong mARN thành trình tự các axit amin trong chuỗi

polipeptit của prôtêin diễn ra tại các riboxom Gen trên ADN sẽ được biểu hiện thông qua protein

1 VỊ TRÍ

- Xảy ra ở tế bào chất tại các riboxom

2 NGUYÊN LIỆU

- Mạch khuôn mARN: mang thông tin mã hóa aa

- 20 loại axit amin tham gia vào quá trình trổng hợp chuỗi polipeptit

- tARN và riboxom hoàn chỉnh ( tiểu phần bé , tiểu phấn lớn liên kết với nhau)

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

- Năng lượng ATP

3 DIỄN BIẾN:

Quá trình dịch mã gồm 2 giai đoạn: hoạt hóa axit amin và tổng hợp chuỗi polypeptit

Giai đoạn 1: Hoạt hóa axit amin:

Trong tế bào chất, nhờ enzym đặc hiệu và ATP, mỗi axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN)

Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi polypeptit

Sơ đồ cơ chế quá trình dịch mã

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

- aamở 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 ribôxôm hoàn chỉnh

5

Bước 2: Kéo dài chuỗi polypeptit

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

- Ribôxôm dịch chuyển qua côđon tiếp theo, tARN mở đầu rời khỏi ribôxôm, phức hợp aa2 - tARN vào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với côđon đó, 1 liên kết peptit nữa được hình thành giữa aa1 và aa2

- 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 chuỗi polipeptit

- Khi ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (UAA, UAG, UGA) thì quá trình dịch mã ngừng 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

4 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

- Trong quá trình dịch mã, mARN thường không gắn với từng riboxom riêng rẽ mà đồng thời gắn với một

nhóm riboxom gọi là hiện tượng polyxom, giúp tăng hiệu suât tổng hợp protein

Hình 2.6 Quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit

5 Ý NGHĨA

- Từ trình tự sắp xếp các nucleotit trên mARN được chuyển đổi thành trình tự sắp xếp các aa trong chuỗi polipeptit

- Từ thông tin di truyền trong axit nucleotit được biểu hiện thành các tính trạng biểu hiện ở bên ngoài kiểu hình

6 MỐI QUAN HỆ GIỮA ADN – ARN – PROTEIN – TÍNH TRẠNG

- Thông tin di truyền trong ADN của mỗi tế bào được truyền đạt cho thế hệ tế bào con thông qua cơ chế nhân đôi

- Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành đặc điểm bên ngoài của cơ thể (tính trạng) thông qua các cơ chế phiên mã và dịch mã

- Trình tự các nuclêôtit trên ADN qui định trình tự các ribônuclêôtit trên mARN nên phân tử mARN là bản mã sao của gen cấu trúc

- Trình tự các ribônuclêôtit trên mARN qui định trình tự các axit amin trong prôtêin

- Prôtêin thực hiện chức năng theo từng loại và biểu hiện thành tính trạng

- Khi ADN thay đổi cấu trúc do đột biến sẽ dẫn tới thay đổi cấu trúc của mARN và của prôtêin tương ứng rồi có thể kéo theo sự thay đổi tính trạng tương ứng

III CÁC DẠNG BÀI TẬP

DẠNG 1: BÀI TẬP VỀ LÝ THUYẾT

Ví dụ 1: Cấu trúc nào tham gia dịch các bộ ba mã sao (côđon) trên phân tử mARN để hình thành chuỗi pôlipeptit?

Ví dụ 2: Ở sinh vật nhân sơ, trong quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit từ một phân tử mARN có thể hình thành

cấu trúc gọi là pôliribôxôm Nhận định chính xác nhất khi nói về vai trò của pôliribôxôm là

A Làm tăng năng suất tổng hợp các chuỗi pôlipeptit cùng loại trong một đơn vị thời gian

B Đảm bảo cho quá trình dịch mã diễn ra liên tục trên phân tử mARN

7

C Tăng số lượng các prôtêin khác loại trong một đơn vị thời gian

D Tăng năng suất tổng hợp prôtêin khác loại trong cùng một đơn vị thời gian

Ví dụ 3: Cấu trúc nào trong tế bào vi khuẩn E.coli đảm nhận chức năng tổng hợp chuỗi pôlipeptit?

Ví dụ 4: Đối mã đặc hiệu nằm trên phân tử tARN tham gia quá trình dịch mã gọi là

Ví dụ 5: Thành phần nào dưới đây không trực tiếp tham gia vào quá trình dịch mã?

DẠNG 2: TÍNH SỐ BỘ BA (Triplet, codon, anticodon), SỐ tARN THAM GIA, SỐ AXIT AMIN MÔI

TRƯỜNG CUNG CẤP, SỐ PHÂN TỬ PROTEIN TẠO RA

Số bộ ba đối mã của tARN =

rN = N

- Số lượt tARN được sử dụng trong quá trình dịch mã = số aa môi trường cung cấp

- Số bộ ba mã hóa axit amin (aa) = Số aa trong 1 chuỗi polipeptit = số tARN: 1 1

- Số aa trong phân tử prôtêin hoàn chỉnh = 2 2

- Số phân tử protêin tạo thành = 2x k n

( k: số lần sao mã , n: số riboxôm hay số lần dịch mã, x: số lần tự sao của gen )

- Số aa môi trường cung cấp để tổng hợp các chuỗi polipeptit =

3

x

rN

k n

x

N

k n

 −   

- Số aa môi trường cung cấp để tổng hợp các prôtêin hoàn chỉnh = 2 2

3

x

rN

k n

- Số liên kết peptit được hình thành khi các axit amin liên kết nhau = số phân tử H2O = số aa -1

Ví dụ 1: Khi một phân tử prôtêin được hình thành đã giải phóng ra môi trường 498 phân tử nước Chiều dài của

mARN quy định phân tử prôtêin đó là

A 5100

o

o

o

o

A

Ví dụ 2: Khi một phân tử prôtêin được hình thành đã giải phóng ra môi trường 498 phân tử nước Số côđon mã

hoá của mARN là

A 500 B 499 C 498 D 497

Ví dụ 3: Một phân tử mARN có 400 bộ ba tiến hành dịch mã cho 10 ribôxôm trượt qua một lần Số axit amin

môi trường cung cấp cho quá trình dịch mã là

Ví dụ 4: Một phân tử prôtêin hoàn chỉnh có khối lượng phân tử là 33000 đvC được tổng hợp từ một gen của sinh

vật nhân sơ Chiều dài của gen cấu trúc quy định phân tử prôtêin nói trên là bao nhiêu

o

A?

Ví dụ 5: Một gen nhân đôi 2 lần, mỗi gen con lại phiên mã 3 lần, các bản mã sao lại tham gia dịch mã tạo ra 60

chuỗi pôlipeptit Số ribôxôm trượt trên mỗi mARN là

Ví dụ 6: Một gen nhân đôi 2 lần, mỗi gen con lại phiên mã 3 lần, các bản mã sao lại tham gia dịch mã tạo ra 60

chuỗi pôlipeptit Số axit amin tự do môi trường cung cấp là 17940 Số nuclêôtit của gen là

Ví dụ 7: Trong quá trình tổng hợp prôtêin hoàn chỉnh đã có 1990 lượt tARN mang axit amin tương ứng đi vào

các ribôxôm giải mã để tạo 10 phân tử prôtêin Chiều dài của gen quy định loại prôtêin đó là