Bài giảng Sinh học đại cương A1 - Chương 9: Sinh tổng hợp Protein

ase có 
thể gắn vào
Các yếu tố phiên mã cùng với ARN 
polymerase gắn vào vùng khởi động tạo 
thành phức hệ khởi đầu phiên mã
Giai đoạn kéo dài
• Khi ARN polymerase di chuyển dọc theo ADN, 
nó sẽ tháo xoắn hai mạch một đoạn từ 10 to 20 
bases cùng lúc
• Ở tế bào chân hạch, phiên mã được tiến hành 
với tốc độ khoảng 40 nucleotides / giây
• Một gen có thể được phiên mã đồng thời bởi 
nhiều ARN polymerases
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Giai đoạn kết thúc
• Ở tế bào sơ hạch và tế bào chân hạch, cơ chế 
kết thúc không giống nhau
• Ở vi khuẩn, ARN polymerase ngừng phiên mã 
khi dịch chuyển đến cuối trình tự của vùng kết 
thúc
• Ở tế bào chân hạch, ARN polymerase tiếp tục 
phiên mã sau khi mARN sơ cấp tách ra từ 
chuỗi ARN đang được phát triển
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Biến đổi của ARN sau phiên mã ở TB chân hạch
• Các enzymes trong nhân của tế bào chân hạch 
sẽ biến đổi tiền mARN trước khi chúng được 
đưa vào tế bào chất
• Trong quá trình này, cả hai đầu của bản phiên 
mã sơ cấp đều được biến đổi.
• Sau đó một số phần bên trong của phân tử này 
bị cắt bỏ, các phần còn lại được nối với nhau 
tạo thành phân tử ARN chức năng
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
5Sự biến đổi hai đầu tận cùng của ARN
• Mỗi đầu tận cùng của tiền mARN được biến 
đổi theo một cách riêng:
– Đầu 5 được gắn thêm một mũ 7-methyl 
guanosine
– Đầu 3 gắn thêm 100 – 200 Adenine gọi là 
đuôi poly A
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Sự biến đổi hai đầu tận cùng của ARN
• Những biến đổi này có nhiều vai trò:
– Hỗ trợ sự chuyển mARN từ trong nhân ra TBC
– Bảo vệ mARN khỏi tác dụng của các enzyme 
thủy phân
– Giúp ribosome gắn được vào đầu 5’ của 
mARN khi giải mã
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-9
3
3 UTR5 UTR
5
Đuôi Poly-A
G P PP AAUAAA AAA AAA
Đoạn mã hóa protein Tín hiệu poly A của vùng kết thúc
Mã mở đầu Mã kết thúc5’ Mũ
Sự cắt & nối của ARN
• Ở TB chân hạch, phần lớn gen và bản phiên 
mã từ gen có các đoạn không mã hóa nằm 
chen giữa các đoạn mã hóa
• Những đoạn không mã hóa được gọi là các 
introns
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Sự cắt & nối của ARN
• Những vùng mã hóa được gọi là các exons, 
sẽ được giải mã thành trình tự các acid amin
• Các intron của phân tử tiền ARN sẽ bị cắt và di 
dời, các exon được nối lại thành mARN chức 
năng có trình tự mã hóa liên tục
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-10
mARN
Exon Intron5
1 30 31 104
Exon Intron
105
Exon
146
3
5 UTR 3 UTR
1 146
Đuôi poly A
Đuôi poly ATiền mARN 5’ Mũ
5’ Mũ
Vùng mã hóa
Cắt, di dời intron, 
nối các exon
6• Trong một số trường hợp, sự cắt nối của ARN 
được tiến hành bởi các spliceosomes
• Spliceosomes bao gồm một số loại proteins 
và các small nuclear ribonucleoproteins 
(snRNPs) có thể nhận biết vị trí cắt
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-11-1
Exon 1 Exon 2Intron
Protein
snRNA
snRNPs
5
Bản phiên mã sơ cấp
Các protein 
khác
Fig. 17-11-2
Exon 1 Exon 2Intron
Protein
snRNA
snRNPs
5
5
Spliceosome
Bản phiên mã sơ cấp
Các protein 
khác
Fig. 17-11-3
Exon 1 Exon 2Intron
Protein
snRNA
snRNPs
5
5
Spliceosome
mRNA
Exon 1 Exon 2
5
Bản phiên mã sơ cấp
Các protein 
khác
Các thành phần 
của spliceosome Intron bị 
cắt bỏ
Sự giải mã
• Thông tin di truyền nằm trong gen dưới dạng mã 
bộ ba: 3 nucleotide kế tiếp nhau trên mạch khuôn 
của gen mã hóa cho một acid amin trong phân tử 
protein. 
• Cac bộ ba trong mARN được gọi là các codon, sẽ 
được đọc theo chiều 5’ – 3’
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-4
DNA
Gene 1
Gene 2
Gene 3
PHIÊN MÃ
GIÃI MÃ
mARN
Protein
Codon
Amino acid
Sợi 
khuôn
ADN
7Các đặc điểm của mã di truyền
• Mã di truyền là mã bộ ba, không phủ lên nhau
• Mã di truyền là mã suy thoái: trong 64 bộ ba, 
có 61 bộ ba mã hóa cho 20 acid amin; 3 bộ ba 
“kết thúc” không mã hóa cho acid  Các bộ ba 
khác nhau có thể mã hóa cho cùng một acid 
amin.
• Mã di truyền có tính đặc hiệu: mỗi bộ ba chỉ mã 
hóa cho một acid amin.
• Mã di truyền có tính phổ biến: các loài khác 
nhau đều có chung mã di truyền
Bùi Tân Anh – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Fig. 17-5
Base II
B
a
s
e
 I 
(đ
ầ
u
 5
’)
B
a
s
e
 II
I 
(đ
ầ
u
 3
’)
Các thành phần tham gia giải mã
• ARN vận chuyển (tARN)
• Mỗi phân tử ARN vận chuyển có:
– Một đầu tận cùng à vị trí gắn acid amin tương 
ứng
– Một đầu mang bộ ba đối mã (anticodon); bộ 
ba đối mã này sẽ bắt cặp bổ sung với codon 
trên mARN
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-13
Polypeptide
Ribosome
Acid 
amin
tARN
tRNA
Anticodon
Codons 35
mARN
Cấu trúc và chức năng của ARN vận chuyển
A
C
C
• Mỗi tARN là một phân tử ARN có một mạch 
đơn gồm khoảng 80 nucleotides
• Mạch đơn của tARN có thể tự xoắn lại (do các 
base tự bổ sung) tạo thành cấu trúc bậc 2 có 
hình lá chẻ ba (cloverleaf)
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-14a
Anticodon
3
5
Vị trí gắn 
acid amin
Liên kết 
hydro
(a) Cấu trúc bậc II của tARN
8Fig. 17-14b
3
3
5
5
Anticodon Anticodon
Vị trí gắn 
acid amin
Liên kết 
hydro
(b) Cấu trúc bậc III của tARN (c) Ký hiệu của tARN
• Sự giải mã chính xác cần hai bước:
– (1) sự gắn chính xác một acid amin vào tARN 
tương ứng, được tiến hành nhờ enzyme 
aminoacyl-tRNA synthetase
– (2) sự bắt cặp chính xác giữa anticodon của 
tARN và codon của mARN
• Tính không đặc hiệu ở base thứ ba của codon 
được gọi là tính linh động (wobble) cho phép 
một số tARN gắn vào nhiều hơn 1 codon
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
9Sự bắt cặp mã-đối mã
Ribosomes
• Ribosomes hỗ trợ sự bắt cặp đặc hiệu giữa 
anticodon của tARN với codon của mARN 
trong sự tổng hợp protein
• Hai bán đơn vị (lớn và nhỏ) của ribosome đều 
được cấu thành từ các protein và ribosomal 
RNA (rARN)
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-16b
polypeptide
mRNA
tRNA
E P A
E
Codons5
3
Vị trí P (peptidyl)
Vị trí E (exit)
Vị trí A (aminoacyl)
Vị trí gắn mARN
Bán đơn vị lớn
Bán đơn vị nhỏ
Cơ chế giải mã
• Giải mã gồm ba giai đoạn:
– Mở đầu
– Kéo dài
– Kết thúc
• Cả ba giai đoạn đều cần các sự hỗ trợ của các 
protein gọi là “yếu tố”
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
10
Giai đoạn mở đầu
• Có sự kết hợp của mARN, một tARN có gắn 
acid amin mở đầu (Met)và hai bán đơn vị của 
ribosome để tạo thành phức hệ mở đầu
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Giai đoạn mở đầu
1. Bán đơn vị nhỏ của ribosome gắn với mARN 
và Met – tARN
2. Bán đơn vị nhỏ di chuyển dọc theo mARN 
đến khi gặp mã mở đầu (AUG)
3. Một proteins gọi là yếu tố mở đầu (IF = 
initiation factor) mang bán đơn vị lớn đến gắn 
vào → phức hệ mở đầu
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-17
3
35
5U
U
A
A
C
G
GTP GDPtARN
mARN
5 3
Start codon
5
P 
3
E A
Phức hệ mở đầu giải mãVị trí gắn mARN
Bán đơn vị nhỏ 
của ribosome
Bán đơn vị lớn 
của ribosome
Giai đoạn kéo dài
• Trong giai đoạn này, các acid amin lần lượt 
được gắn vào acid amin trước đó
• Mỗi acid amin được gắn thêm vào nhờ có sự 
hỗ trợ của các protein gọi là yếu tố kéo dài (EF 
= elongation factor)
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Giai đoạn kéo dài
• Giai đoạn này gồm 3 bước lặp đi lặp lại
– Sự nhận dạng codon
– Sự thành lập liên kết peptide
– Sự chuyển vị (translocation)
nên được gọi là chu kỳ giải mã
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-18-1
mRNA
5
3E
P
site
A
site
11
Fig. 17-18-2
mRNA
5
3E
P
site
A
site
GTP
GDP
E
P A
Fig. 17-18-3
mRNA
5
3E
P
site
A
site
GTP
GDP
E
P A
E
P A
Fig. 17-18-4
Amino end
of polypeptide
mRNA
5
3E
P
site
A
site
GTP
GDP
E
P A
E
P A
GDP
GTP
E
P A
Giai đoạn kết thúc
• Phiên mã sẽ kết thúc khi một stop codon trong 
mARN đi vào vị trí A của ribosome
• Một protein gọi là yếu tố phóng thích (RF = 
release factor) đi vào vị trí A làm gắn thêm một 
phân tử nước thay vì một acid amin
• Phản ứng này làm phóng thích chuỗi 
polypeptide và hai bán đơn vị của ribosome 
tách nhau ra
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-19-1
Release
factor
3
5
Stop codon
(UAG, UAA, or UGA)
Fig. 17-19-2
Release
factor
3
5
Stop codon
(UAG, UAA, or UGA)
5
3
2
polypeptide
2 GDP
GTP
12
Fig. 17-19-3
Release
factor
3
5
Stop codon
(UAG, UAA, or UGA)
5
3
2
polypeptide
2 GDP
GTP
5
3
Polyribosomes
• Thông thường một mARN được gắn cùng một 
lúc với nhiều ribosomes, tạo thành một 
polyribosome (còn gọi là polysome)
• Polyribosome cho phép một tế bào nhanh 
chóng tạo ra nhiều chuỗi polypeptide giống 
nhau
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings
Fig. 17-20
polypeptide
5
3
(a)
Ribosomes
mARN
(b) 0.1 µm
• Thông thường chuỗi polypeptid vừa được giải 
mã chưa thể thực hiện chức năng
• Sau khi được tổng hợp, chuỗi polypeptide còn 
phải được biến đổi: acid amin mở đầu, một số 
đoạn của chuỗi polypeptid bị cắt bỏ, protein 
biến đổi cấu hình...
• Protein hoàn chỉnh được chuyển đến những vị 
trí cần thiết để thực hiện chức năng
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings