protein

Bài tập phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử

Bài 1. Một gen có chiều dài 5100 Ăngstron. Hiệu số phần trăm giữa adenin với một loại nucleotit khác bằng 10% số nucleotit của gen. Trên phân tử mARN được tổng hợp từ gen đó có 10% uraxin. một mạch đơn của gen có 16% xitozin, số timin bằng 150 nucleotit.

a)      Tỉ lệ phần trăm và số lượng từng loại nucleotit của gen.

b)      Tỉ lệ phần trăm và số lượng từng loại ribonucleotit của một phân tử mARN bằng bao nhiêu?

c)      Nếu gen đó sao mã 6 lần và trên mỗi phân tử mARN có 10 riboxom trượt qua không lặp lại thì số lượng axit amin mà môi trường nội bào cung cấp cho quá trình tổng hợp protein là bao nhiêu?

d)      Nếu thời gian giải mã một axit amin la 0,1 giây, thời gian tiếp xúc của một phân tử mARN với các riboxom là 58,1 giây, khoảng cách giữa các riboxom kế tiếp khoảng bao nhiêu Ăngstron? đọc tiếp

Bài 2: Phiên mã và dịch mã

I. Phiên mã (Tổng hợp ARN )

1. Cấu trúc và chức năng của các loại ARN

Chuyên đề Quá trình dịch mã

Tiếp tục đọc →

PRÔTÊIN

1. Cấu trúc:
a. Cấu trúc hoá học:
– Là hợp chất hữu cơ gồm 4 nguyên tố cơ bản C, H, O, N thường có thêm S, P.
– Là đại phân tử, phân tử lớn nhất dài 0,1 , phân tử lượng có thể đạt tới 1,5 triệu đvC.
– Là đa phân tử, đơn phân là các aa. Có hơn 20 loại aa khác nhau tạo nên các pr, mỗi aa có 3 thành phần: gốc cacbon (R), nhóm amin (-NH2) và nhóm cacbôxyl (-COOH), chúng khác nhau bởi gốc R. Mỗi aa có kích thước trung bình 3Å
– Trên phân tử các aa liên kết với nhau bằng các liên kết peptit tạo nên chuỗi pôlipeptit. Liên kết peptit được tạo thành do nhóm cacbôxyl của aa này liên kết với nhóm amin của aa tiếp theo và giải phóng 1 phân tử nước. Mỗi phân tử prôtêin có thể gồm 1 hay nhiều chuỗi pôlipeptit cùng loại hay khác loại.
– Từ 20 loại aa kết hợp với nhau theo những cách khác nhau tạo nên vô số loại prôtêin  khác nhau (khoảng 1014–1015 loại). Mỗi loại đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các aa. Điều đó giải thích tại sao trong thiên nhiên các prôtêin vừa rất đa dạng, lại vừa mang tính chất đặc thù.
b. Cấu trúc không gian: Prôtêin có 4 bậc cấu trúc cơ bản:
– Cấu trúc bậc 1: do các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptit, đứng ở đầu mạch là nhóm amin, cuối mạch là nhóm cacboxyl.
– Cấu trúc bậc 2: có dạng xoắn trái, kiểu chuỗi anpha một vòng xoắn có 3,7 axit amin, kiểu chuỗi bêta mỗi vòng xoắn có 5,1 axit amin.
– Cấu trúc bậc 3: Là hình dạng của phân tử prôtêin trong không gian ba chiều, do xoắn cấp 2 cuốn theo kiểu đặc trưng cho mỗi loại prôtêin, tạo thành những khối hình cầu.
– Cấu trúc bậc 4: gồm 2 hoặc nhiều chuỗi pôlipeptit kết hợp với nhau.
Ví dụ, phân tử hêmôglôbin gồm 2 chuỗi anpha và 2 chuỗi bêta, mỗi chuỗi chứa một nhân hem với một nguyên tử Fe.
2. Cơ chế tổng hợp prôtêin: Gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Tổng hợp mARN để truyền TTDT từ gen sang mARN.
Giai đoạn 2: Tổng hợp prôtêin ở tế bào chất gồm 4 bước cơ bản:
+ Bước 1: Hoạt hoá axit amin: Các aa tự do trong tế bào chất được hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất giàu năng lượng – ATP dưới tác dụng của một số enzim. Sau đó, nhờ một enzim đặc hiệu khác, aa đã hoạt hoá lại liên kết với tARN tương ứng tạo nên phức hợp aa – tARN (aa – tARN).
+ Bước 2: 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), aa mở đầu – tARN tiến vào bộ ba mở đầu (đối mã của nó khớp với mã mở đầu trên mARN theo NTBS), sau đó tiểu phần lớn gắn vào tạo ribôxôm hoàn chỉnh.
+ Bước 3: Kéo dài chuỗi pôlipeptit: aa1–tARN tiến vào ribôxôm, đối mã của nó khớp với mã thứ nhất trên mARN theo NTBS. Enzim xúc tác tạo thành liên kết peptit giữa aamở đầu và aa1. Ribôxôm dịch chuyển một bộ ba trên mARN (chuyển vị) làm cho tARN mở đầu rời khỏi ribôxôm. Tiếp đó, aa2 – tARN tiến vào ribôxôm, đối mã của nó khớp với mã thứ hai trên mARN theo NTBS. Liên kết peptit giữa aa1 và aa2 được tạo thành. Sự chuyển vị lại xảy ra, và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi ribôxôm tiếp xúc với bộ ba tiếp giáp với bộ ba kết thúc, chuỗi polipeptit lúc này có cấu trúc: aaMĐ – aa1 – aa¬2 … aan-1
+ Bước 4: Kết thúc chuỗi pôlipeptit: khi ribôxôm chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (1 trong 3 bộ ba) thì quá trình dịch mã dừng lại, 2 tiểu phần của ribôxôm tách nhau ra. Một enzim đặc hiệu loại bỏ aa mở đầu và giải phóng chuỗi polipeptit.
Trên mỗi mARN cùng lúc có thể có nhiều ribôxôm trượt qua với khoảng cách là 51Å —>102Å.
3. Chức năng:
– Là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh.
– Cấu trúc đa dạng của prôtêin quy định mọi đặc điểm, hình thái, giải phẫu của cơ thể.
– Tạo nên các enzim xúc tác các phản ứng sinh hoá.
– Tạo nên các hoocmôn có chức năng điều hoà quá trình trao đổi chất trong tế bào, cơ thể.
– Hình thành các kháng thể, có chức năng bảo vệ cơ thể chống lại các vi khuẩn gây bệnh.
– Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể.
– Phân giải prôtêin tạo năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể.
4. Tính đặc trưng và đa dạng của prôtêin:
– Đặc trưng bởi số lượng, thành phần, trình tự phân bố các aa trong từng chuỗi pôlipeptit.
– Đặc trưng bởi số lượng, thành phần, trình tự phân bố các chuỗi polipeptit trong mỗi phân tử prôtêin.
– Đặc trưng bởi các kiểu cấu trúc không gian của các loại pr để thực hiện các chức năng sinh học.
5. Mô hình điều hoà sinh tổng hợp prôtêin:
Trong tế bào cơ thể có rất nhiều gen cấu trúc, không phải các gen đó đều phiên mã, tổng hợp prôtêin đồng thời. Sự điều hoà hoạt động của gen được thực hiện qua cơ chế điều hoà. Vào năm 1961, F.Jacop và J.Mono đã phát hiện sự điều hoà hoạt động của gen ở E.Coli.
– Mô hình điều hoà bao gồm các hệ thống gen sau:
+ Gen điều hoà (Regulator: R): làm khuôn sản xuất prôtêin ức chế, có tác dụng điều chỉnh hoạt động của nhóm gen cấu trúc qua tương tác với gen vận hành.
+ Gen vận hành (Operator:O): nằm kề trước nhóm gen cấu trúc, là vị trí tương tác với chất ức chế
+ Gen khởi động (Promotor: P): nằm trước gen vận hành, là vị trí tương tác của ARN – polimeraza để khởi đầu phiên mã.
+ Nhóm gen cấu trúc: liên quan với nhau về chức năng, nằm kề nhau cùng phiên mã tạo ra một ARN chung.
Một Operon chỉ gồm có gen chỉ huy và các gen cấu trúc do nó kiểm soát.
– Cơ chế điều hoà: Gen điều hoà chỉ huy tổng hợp prôtêin ức chế, prôtêin này gắn vào gen vận hành (O) ngăn cản hoạt động của enzim phiên mã. Vì vậy ức chế hoạt động tổng hợp ARN của các gen cấu trúc. Khi trong môi trường nội bào có chất cảm ứng, chất này kết hợp với prôtêin ức chế làm vô hiệu hoá chất ức chế, không gắn vào gen vận hành. Kết quả là gen vận hành làm cho nhóm gen cấu trúc chuyển từ trạng thái ức chế sang trạng thái hoạt động. Quá trình phiên mã lại xảy ra.