Gene và mã di truyền
Gene
Khái niệm
Gene là một đoạn phân tử DNA mang thông tin mã hóa một chuỗi polypeptide hay một phân tử RNA.
Cấu trúc
Mỗi gene có cấu trúc gồm 3 phần:
– Vùng điều hòa: nằm đầu 3’ mạch gốc, chứa trình tự nucleotide (nu) đặc biệt \( \Rightarrow \) khởi động phiên mã/điều hòa phiên mã.
– Vùng mã hóa: mang thông tin mã hóa acid amin (aa). Gene ở sinh vật nhân thực có sự xen kẽ giữa đoạn nucleotide mã hóa aa (exon) và đoạn nu không mã hóa aa (intron) \( \Rightarrow \) gọi là gene phân mảnh.
– Vùng kết thúc: nằm đầu 5’ mạch gốc, mang tín hiệu kết thúc.
Mã di truyền
Là mã bộ ba nucleotide, có 4 đặc điểm:
– Tính thoái hóa.
– Tính đặc hiệu.
– Tính phổ biến.
– Được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba nucleotide, không chồng lên nhau.
Cơ chế di truyền cấp phân tử
|
|
Nhân đôi DNA |
Phiên mã |
Dịch mã |
|
Phân loại |
– DNA phân mảnh (sinh vật nhân thực) hay DNA không phân mảnh (sinh vật nhân sơ). – DNA kép, thẳng (sinh vật nhân thực), DNA kép, vòng (sinh vật nhân sơ), DNA đơn (ở một số loại virus. |
– RNA thông tin (mRNA): mang thông tin mã hóa acid amin. – RNA vận chuyển (tRNA): vận chuyển acid amin trong quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. – RNA ribosome (rRNA): thành phần tạo nên tiểu đơn vị ribosome.
|
– Protein cấu trúc bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4. – Protein dạng hình cầu, hình sợi,.. |
|
Nguyên tắc |
Bổ sung, bán bảo tồn, khuôn mẫu. |
Bổ sung, khuôn mẫu. |
Bổ sung, khuôn mẫu. |
|
Vị trí, thời điểm |
Pha S của kì trung gian. Diễn ra trong nhân (nhân thực), vùng nhân (nhân sơ). |
NST đang tháo xoắn ở kì trung gian. Diễn ra trong nhân/vùng nhân. |
Khi ribosome tiếp xúc với RNA. Diễn ra trong tế bào chất. |
|
Nguyên liệu |
DNA, DNA polymerase, các loại enzyme làm tháo xoắn, dãn xoắn DNA,… nucleotide, ATP. |
DNA, RNA polymerase, ATP, nucleotide. |
tRNA, mRNA, ribosome, acid amin, ATP. |
|
Diễn biến |
– Enzyme đặc hiệu tác động \( \Rightarrow \) DNA tháo và dãn xoắn. – Enzyme DNA polymerase trượt liên tục trên mạch có chiều 3’-5’ tạo thành mạch mới có chiều 5’-3’. – Trên mạch có chiều 5’-3’, DNA polymerase trượt tạo thành mạch mới một cách gián đoạn.
|
– Enzyme RNA polymerase bám vào vùng điều hòa làm gen tháo xoắn để lộ mạch gốc 3’-5’. – RNA polymerase trượt trên mạch gốc tổng hợp phân tử RNA. – Gặp tín hiệu kết thúc \( \rightarrow \) dừng phiên mã \( \rightarrow \)giải phóng enzyme, tạo mạch mới có chiều 5’-3’. |
Gồm 2 giai đoạn: – Hoạt hóa acid amin: acid amin gắn với tRNA dưới năng lượng ATP. – Tổng hợp chuỗi polypeptide: + Tiểu phần bé ribosome gắn vào mRNA ở vị trí đặc hiệu. + Phức hợp Met-tRNA gắn với bộ ba mở đầu AUG. + Tiểu phần lớn ribosome kết hợp tiểu phần bé tạo ribosome hoàn chỉnh. – Codon thứ 2 trên marn gắn bổ sung anticodon trên tRNA. – Tổng hợp chuỗi kéo dài theo chiều 5’-3’. – Gặp mã kết thúc (UAG, UAA, UGA), ribosome tách khỏi nhau. Dịch mã kết thúc. |
|
Ý nghĩa |
Là cơ sở nhân đôi NST, đảm bảo thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn cho thế hệ sau. |
– Truyền thông tin trên DNA vào mRNA. – Tạo các loại RNA tham gia vào dịch mã. |
Tạo thành protein qui định các tính trạng sinh vật. |
Điều hòa hoạt động gen
Khái niệm:
Là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể
Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ
Mô hình cấu trúc
– Vùng khởi động P (promoter): gắn với RNA polymerase, bắt đầu phiên mã.
– Vùng vận hành O (operator): gắn với protein ức chế, ngăn chặn phiên mã.
– Gen Z, Y, A: các gen cấu trúc tham gia tổng hợp enzyme phân giải đường lactose.
– Lưu ý: Gen điều hòa không nằm trên operon Lac
Cơ chế
- Không có đồng phân lactose (allolactose):
- Protein ức chế được tạo ra liên tục, gắn vào vùng vận hành O.
- RNA polymerase không thể gắn vào P \( \Rightarrow \) Các gen cấu trúc bị ức chế phiên mã.
- Có đồng phân lactose (allolactose):
- Đồng phân lactose có cấu hình phù hợp với protein ức chế \( \Rightarrow \) Liên kết protein ức chế \( \Rightarrow \) Protein ức chế bị bất hoạt.
- RNA polymerase bám vào vùng P \( \Rightarrow \) Tiến hành phiên mã các gen cấu trúc.
- Các gen cấu trúc được biểu hiện \( \Rightarrow \) Phân giải lactose.
Nắm vững các dạng bài tập “Cơ chế di truyền cấp độ phân tử” cùng Lecttr tại đây nhé!
No Comments
Leave a comment Cancel