Quá trình phiên mã diễn ra trong các phân tử ADN. Đây là quá trình khép kín và có quy trình phức tạp. Vậy quá trình phiên mã là gì? Dịch mã là gì? So sánh phiên mã và dịch mã? Mối liên hệ ADN – mARN – protein – tính trạng? Cùng tham khảo bài viết dưới đây, DINHNGHIA.COM.VN sẽ mang đến cho bạn những thông tin hữu ích về kiến thức Sinh học quan trọng ở cấp trung học phổ thông này.
Nội dung chính bài viết
Định nghĩa quá trình phiên mã là gì?
- Đây là quá trình truyền thông tin di truyền từ ADN mạch kép sang ARN mạch đơn.
- Trong nhân tế bào gen mang mật mã di truyền nhưng lại nằm cố định trên NST không thể di chuyển được. Nhằm để giúp gen làm nhiệm vụ truyền thông tin và điều khiển quá trình dịch mã phải nhờ đến một cấu trúc khác đó là mARN – bản sao của gen.
- Sau khi mARN được tổng hợp xong sẽ di chuyển ra ngoài tế bào chất với vai trò là bản sao của gen để điều khiển quá trình dịch mã tổng hợp được chuỗi pôlipeptit.
- Quá trình phiên mã là quá trình các thông tin di truyền được vận chuyển từ phân tử ADN loại mạch kép đến các phần tử ADN mạch đơn khác. Khái niệm này được nêu trong bài quá trình phiên mã và dịch mã sách giáo khoa Sinh học lớp 12 nâng cao.
- Ngoài tên gọi là quá trình, nó còn được biết đến với nhiều cái tên khác như: sao mã, tổng hợp ARN… Bạn nên nắm được điều này để không bị nhầm lẫn trong kiến thức. Bởi ngoài sách giáo khoa chính quy do Bộ giáo dục xuất bản có khá nhiều tài liệu khác sử dụng các tên gọi này thay cho tên gọi tiêu chuẩn là phiên mã.
- Nhiều người nhầm lẫn rằng hầu hết các đoạn ADN đều được diễn ra quá trình phiên mã để trở thành ARN. Nhưng thực tế chỉ có gen mới được xảy ra hiện tượng phiên mã.
- Quá trình phiên mã này chỉ diễn ra trên 1 đoạn mạch nhất định của gen. Đoạn mạch này có tên gọi là mạch gốc. Quá trình phiên mã chỉ xảy ra trong nhân, vào kì trung gian của quá trình phân bào.
Cấu trúc và chức năng của các loại ARN
- ARN thông tin (mARN): Đây là phiên bản của gen, mang các bộ 3 mã sao, làm nhiệm vụ khuôn mẫu cho dịch mã ở ribôxôm.
- ARN vận chuyển (tARN): tARN có chức năng vận chuyển axit amin và mang bộ 3 đối mã tới ribôxôm để dịch mã. Trong tế bào có nhiều loại tARN khác nhau, mỗi loại tARN vận chuyển một loại axit amin tương ứng.
- ARN riboxom (rARN): rARN sẽ kết hợp với protein tạo thành ribôxôm là nơi tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
Cơ chế của quá trình phiên mã
- Quá trình phiên mã sẽ được bắt đầu khi enzim ARN pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn và tách 2 mạch đơn, lúc này ARN pôlimeraza di chuyển dọc theo mạch khuôn giúp cho các ribônuclêôtit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nu trên mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A – U, G – X) để tạo nên phân tử mARN theo chiều 5’ → 3’.
- Đặc biệt đối với sinh vật nhân thực khi toàn bộ gen được phiên mã thì mARN sơ khai được cắt bỏ intron và nối các êxôn với nhau thành mARN trưởng thành.
So sánh giữa tự nhân đôi ADN và phiên mã
Giống nhau giữa tự nhân đôi ADN và phiên mã
- Quá trình phiên mã hoặc tự nhân đôi ADN thì NST chứa ADN phải ở trạng thái tháo xoắn.
- Cả hai đều được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung và khuôn mẫu.
- Đều được thực hiện trong nhân của tế bào với khuôn mẫu là ADN.
- Mạch mới sẽ luôn được tổng hợp theo chiều 5’ → 3’.
Khác nhau giữa tự nhân đôi ADN và phiên mã
Quá trình phiên mã
- Chịu sự điều khiển của enzim ARN pôlimeraza.
- Chỉ thực hiện trên mạch gốc (vì ARN chỉ có 1 mạch đơn).
- 4 loại nu sử dụng từ môi trường là A, U, G, X.
- Sản phẩm tạo thành là ARN mạch đơn.
Tự nhân đôi ADN
- Chịu sự điều khiển của enzim ADN pôlimeraza.
- Thực hiện trên cả 2 mạch (mạch gốc tổng hợp liên tục, mạch bổ sung tổng hợp gián đoạn).
- 4 loại nu sử dụng từ môi trường là A, T, G, X.
- Sản phẩm tạo thành là ADN mạch kép.
Mối liên hệ ADN – mARN – protein – tính trạng
Sơ đồ thể hiện cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử:
ADN → (Nhân đôi) ADN → (Phiên mã) mARN → (Dịch mã) Prôtêin → Tính trạng
- Thông tin di truyền trong ADN của mỗi tế bào sẽđược truyền đạt cho thế hệ tế bào con thông qua cơ chế nhân đôi.
- Bên cạnh đó, thông tin di truyền trong ADN sẽ được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua các cơ chế phiên mã và dịch mã.
So sánh quá trình phiên mã và dịch mã
Khác với dịch mã, quá trình phiên mã bao gồm các yếu tố sau đây:
- Enzim: Có rất nhiều loài enzim khác nhau cũng như các yếu tố trợ giúp tham gia vào phiên mã. Trong đó enzim có tác động nhiều nhất chính là ARN polimeraza hay còn được gọi là ARN pol.
- Khuôn: Phiên mã diễn ra trên một đoạn mạch của ADN. Đoạn mạch này có chiều dài từ 5′-3′.
- Nguyên liệu: Quá trình phiên mã cần có sự tham gia của riboNu và các nguồn cung cấp năng lượng như ATP, UTP, GTP…
Diễn biến và đặc điểm của quá trình phiên mã
Quá trình phiên mã được chia thành 3 phần. Bao gồm: Mở đầu, kéo dài và kết thúc.
Quy trình phiên mã – Mở đầu
Mở đầu của quá trình phiên mã là việc ARN pol nhận biết được vị trí khởi đầu của công đoạn phiên mã. Đây là bước quan trọng, có vai trò then chốt của sự phiên mã gen. Nếu quá trình này gặp bất lợi hoặc không thành công thì phiên mã sẽ không xảy ra.
Khi ARN pol bám vào thành ADN, xác suất xảy ra quá trình phiên mã là gần như tuyệt đối.
ARN rà soát dọc theo chiều dài của sợi ADN. Trong khi đó, gen được phiên mã theo số lượng bất kỳ. Tức là có lúc gen được phiên mã nhiều, có lúc lại phiên mã với số lượng ít. Điều này phụ thuộc một phần bởi tính môi trường và xác xuất ngẫu nhiên, không theo quy luật nhất định.
Điều cơ bản về sự khác nhau giữa ARN và gen chính là ái lực của gen tạo ra đối với ARN pol. Ái lực càng lớn thì số lượng ARN pol càng chạy qua ARN pol càng nhiều, lúc này phần tử protein sẽ được tổng hợp với lượng lớn và ngược lại. Ái lực bị ảnh hưởng bởi các protein mà đặc biệt là trình tự điều hòa của gen.
ARN tháo xoắn và diễn ra hiện tượng tạc mạch. Quá trình này diễn ra tại vị trí khởi đầu phiên mã.
Tại ARN tách mạch, các riboNu đã di chuyển đến và tạo nên liên kết theo nguyên tắc bổ sung và thay thế. Cụ thể là:
- A (ADN) thực hiện liên kết với U nằm trong môi trường (mt).
- T (ADN) thực hiện liên kết với A môi trường.
- G (ADN) thực hiện liên kết với X môi trường.
- X (ADN) thực hiện liên kết với G môi trường.
Khi quá trình liên kết này hoàn tất sẽ tạo nên liên kết photphodieste giữa riboNu và tạo mạch.
Quy trình phiên mã – Kéo dài
- Phân tử ARN pol di chuyển dọc theo chiều dài của mạch gốc theo hướng 3′-5′. Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi các riboNu hoàn tất liên kết và tạo thành phân tử ARN.
- Phân tử ARN thực hiện quá trình phân tách khỏi mạch ADN. Lúc này 2 mạch ADN sẻ liên kết lại với ARN pol khác nếu chúng di chuyển qua.
Quy trình phiên mã – Kết thúc
Khi phiên mã gần kết thúc, tín hiệu tiêu chuẩn được phát ra. Lúc này ARN pol sẽ kết thúc nhiệm vụ tổng hợp ARN đồng thời rời khỏi ADN.
Vậy là qua bài viết trên, chúng ta đã cùng tìm hiểu về phiên mã diễn ra trong các phần tử ADN cũng như so sánh phiên mã và dịch mã. Hy vọng những nội dung trên đây sẽ hữu ích cho bạn trong quá trình tìm hiểu về quá trình phiên mã. Chúc bạn luôn học tốt!
Xem chi tiết về quá trình phiên mã và dịch mã qua bài giảng dưới đây:
(Nguồn: www.youtube.com)
