Chuyên đề Di truyền học - Bài: Phiên mã – dịch mã

Chuyên đề 1 : DI TRUYỀN HỌC
BÀI : PHIÊN MÃ – DỊCH MÃ 
	------ooo------- 
I/ Mục tiêu : 
Một số vấn đề về phiên mã – dịch mã
Một số công thức cơ bản v6e2 phiên mã – dịch mã 
Hướng dẫn giải một số dạng bài tập liên quan 
II. Nội dung
Kiến thức : 
ARN- phiên mã : 
@. ARN
- mARN: ARN thông tin: mang thông tin mã hóa cho a.a
- tARN:  ARN vận chuyển: mang a.a tham gia quá trình dịch mã.
- rARN: ARN riboxom: tham gia cấu trúc ribxom.
Ngoài ra còn có ARN mạch đơn, kép là vật chất di truyền ở virus, nhiều phân tử ARN rất nhỏ có chức năng điều hoà, ARN có chức năng như 1 enzim (ribozim)
@. QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ
1. Khái niệm: Là quá trình truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang ARN mạch đơn 
- Quá trình này có nhiều tên gọi: phiên mã, tổng hợp ARN, sao mã...
- Quá trình phiên mã chỉ xảy ra trên 1 mạch của gen, mạch này được gọi là mạch gốc.
 2. Yếu tố tham gia
- Enzim: cần nhiều enzim khác nhau, và các yếu tố trợ giúp. Vai trò chính là của ARN polimeraza (ARN pol)
- Khuôn: 1 mạch của ADN. Chiều tổng hợp mạch mới từ 5'-3'.
- Nguyên liệu: Các riboNu và nguồn cung cấp năng lượng (ATP, UTP, GTP...)
 3. Diễn biến : SGK 
	Chú ý : 
- Các riboNu tới vị trí ADN tách mạch, liên kết với ADN mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung, cụ thể:
A (ADN) liên kết với U môi trường (mt)
T (ADN) liên kết với A mt
G (ADN) liên kết với X mt
X (ADN) liên kết với G mt
- Hình thành liên kết photphođieste giữa các riboNu -> tạo mạch.
- Ở sinh vật nhân thực, sau khi mARN được tổng hợp, hoàn thiện, nó sẽ rời khỏi nhân, ra ngoài tế bào chất, làm khuôn mẫu cho quá trình dịch mã.
- Ở sinh vật nhân sơ, vì không có màng nhân, nên quá trình phiên mã và dịch mã xảy ra gần như đồng thời.
Dịch mã : 
** Chú ý : 
- Dịch mã bắt đầu khi tARN đặc biệt cho khởi sự gắn với đơn vị nhỏ của roboxom, phức hợp sẽ bám vào các trình tự nhận biết đặc biệt của roboxom ở đầu 5’ của mARN phía trước đoạn mã hoá cho protein. Nhờ đó anticodon (bộ 3 đối mã) của tARN-methionine khở sự bắt cặp với codon(bộ 3 mã hoá) xuất phát AUG trên mARN, ở điểm P (P-site). Sau đó các đơn vị lớn và nhỏ gắn vào nhau tạo thành roboxom nguyên vẹn.
-         Ở bước kết thúc, mã kết thúc không có anticodon. Thay vào đó các nhân tố phóng thích RF làm kết thúc quá trình. Mạch polipeptit có NH2- và –COOH hoàn chỉnh sẽ thoát ra ngoài nhờ nhân tố phóng thích đó.
Một số công thức cần nhớ : 
a. ARN: được tổng hợp từ khuôn mẫu của ADN theo NTBS A-U ; G-X .
- Tổng số Ribônuclêôtít (mN): m N = 
- Chiều dài ARN : L= mN x 3,4 Å
- Khối lượng phân tử (M) : M = mN x 300 đ.v.c 
- Liên kết hóa trị hình thành trong ARN (HT) : HT = mN– 1 .
- Số liên kết hóa trị của ARN (HT ): HT = 2 mN – 1
- Mối liên quan giữa ADN – ARN : 
_A_____T______G______X____
 __T_____A______X______G____ mã gốc của gen 
 __mA___mU___ mG_____mX__ mARN
mA = Tgốc 
mU = Agốc → mA + mU = A= T 
mG = X gốc
mX = Ggốc → m G + mX = G = X 
Tỷ lệ % mN (ARN ) mA% + mU% +mG% +mX% = 100%
 = A% = T% ; = G% = X% 
Phiên mã :
- Gọi k là số lần sao mã của gen (k > 0) → Số phân tử ARN tạo ra là : k
- Số Rn tự do cần dùng : Rn (cc) = Rn . k = k .
- Số Rn tự do từng loại cần dùng : mA(cc) = mA . k = Tgốc .k 
 mU(cc)= mU . k = Agốc . k 
 mG (cc)= mG . k= Xgốc .k 
 m X (cc) = mX . k = Ggốc . k → k = = .
- Số liên kết Hyđrô bị phá vỡ khi sao mã : H(pv) = k. H(ADN) 
- Số liên kết hóa trị hình thành khi sao mã : HT (ht) = k (RN -1) 
- Số bộ ba mã sao của ARN = = 
c. Prôtêin :( 1aa có chiều dài bậc 1 là 3angstron , có KLPT =110đ.v.c)
- Số axitamin (aa) cung cấp cho tổng hợp 1 PT protêin = 
- Số aa tạo thành 1PT prôtêin hoàn chỉnh : aa = - 2 = - 2 .
- Số PT protêin tạo thành = .k. n ( k:số lần sao mã , n : số riboxôm, x :số lần tự sao của gen )
- Số aa môi trường cung cấp cho các PT prôtêin = ( - 1 ).k .n = (- 1) .k.n
- Số aa tạo thành các PT prôtêin hoàn chỉnh = (-2 ).k.n
- Thời gian tổng hợp xong 1 PT prôtein (t) : t = V : vận tốc trượt của ribôxôm ; 
 V = L / t 
- Thời gian hoàn tất dịch mã (T) : T= t + ( n - 1) ∆t ∆t: thời gian cách đều trên ribôxôm . 
 ∆L : Khoảng cách đều của riboxôm trên mARN .
   *** Bài tập áp dụng       
1.Một gen có hiệu số giữa A vối một loại nu khác bằng 300, còn tích số của chúng bằng 54.10.
a) Tính số lượng từng loại nu do môi trường nội bào cung cấp cho gen nhân đôi 3 lần.
b) Mỗi gen con hình thành phiên mã 5 lần. Tính số liên kết cộng hoá trị được hình thành giữa các ribonucleotit 
2. Một gen dài 3368,4 Ǻ, có 2739 liên kết hidro. Gen tái sinh đã tạo ra một mạch đơn lấy từ các nu của môi trường nội bào, trong đó có 149 A và 247 X để góp phần hình thành một gen con.
a) Tính tỉ lệ phần trăm và số lượng từng loại nu của gen. 
b) Gen đó phiên mã đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp 500 U, thì số lượng từng loại nu của mỗi phân từ mARN là bao nhiêu?
c) Quá trình dịch mã cần 11550 aa chức năng thì trung bình mỗi phân tử mARN được tổng hợp từ quá trình phiên mã nói trên đã để cho bao nhiêu lượt riboxom trượt qua?
3. Trong một phân tử mARN ở vi khuẩn E. coli, tỉ lệ phần trăm các loại nuclêôtitnhư sau: U = 20%, X = 22%, A = 28%. 
a. Xác định tỉ lệ phần trăm từng loại nu trong vùng mã hoá của gen đã tổng hợp nên phân tử mARN trên.
b. Trong phân tử mARN trên, nếu số nu loại A là 560 thì đoạn AND làm khuôn để tổng hợp nên nó có chiều dài bao nhiêu A0?
4. Một gen có khối lượng phân tử là 18.105 đvc thực hiện phiên mã tạo nên một phân tử mARN với Am = 600, Um = 900, Xm = 500.
a) Tính số ribônuclêôtít từng loại môi trường cung cấp cho quá trình phiên mã trên;
b) Tính số nuclêôtít từng loại của mỗi mạch đơn và của cả gen trên.
5/ Một gen cấu trúc có 450 chu kỳ xoắn thực hiện phiên mã một lần. Phân tử mARN trên dịch mã với 5 ribôxôm trượt qua một lần.
a) Có bao nhiêu chuỗi polipeptít tạo ra.
b) Tính tổng số axít amin môi trường cung cấp sau khi hoàn tất quá trình dịch mã trên.
c) Tính tổng số axít amin của các phân tử prôtêin hoàn chỉnh.
6. . Một gen khi tự sao đã lấy của môi trường nội bào 9000 Nu trong đó có 2700A. Mạch mang mã gốc của gen có 15% X. Phân tử mARN sinh ra từ gen đó có 20%A.
a.Xác định chiều dài và số lượng từng loại Nu của gen
b.Tính số lượng từng lại RN của phân tử mARN biết rằng gen không có đoạn vô nghĩa 
c.Nếu toàn bộ quá trình giải mã, tổng số aa đã cấu trúc nên phân tử prôtêin hoàn chỉnh là 49800 aa thì mỗi gen con được hình thành đã sao mã mấy lần và trên mỗi mẢN có bao nhiêu RBX cùng tham gia giải mã? Giả thiết rằng mỗi RBX chỉ trượt qua một lần và số lương RBX trên mỗi phân tử mARN là như nhau và số lượt phiên mã của mỗi gen bằng nhau, phân tử prôtêin hoàn chỉnh được tổng hợp có số aa nằm trong giới hạn 298 – 498 aa.
  3. Bài tập về nhà 
1./ . Moät gen coù chieàu daøi 4080A0 sao ra 1 phaân töû mARN. Tæ leä caùc loaïi RN cuûa mARN treân theo thöù töï A:U:G:X = 1: 2: 3: 4. mARN tham gia toång hôïp 1 phaân töû proâteâin.
a. Tính soá Nu töøng loaïi treân töøng maïch ñôn cuûa gen. Bieát raèng gen khoâng coù ñoaïn voâ nghóa
b. Moâi tröôøng ñaõ phaûi cung caáp bao nhieâu a.a cho quaù trình toång hôïp phaân töû proâteâin treân?
c. Quaù trình treân ñaõ taïo ra bao nhieâu phaân töû nöôùc cho teá baøo?
2/ Moät gen sao maõ moät soá laàn, moãi ARN ñöôïc sao maõ ñeàu cuøng 1 luùc tham gia toång hôïp 1 phaân töû proâteâin. Khoái löôïng a.a moâi tröôøng cung caáp cho toaøn boä quaù trình giaûi maõ la 274.450 ñvc. Gen coù 30%T vaø 3600 kieân keát hiñroâ, khoâng coù ñoaïn voâ nghóa. 
a. Tính chieàu daøi vaø soá laàn sao maõ cuûa gen?
b. Moãi phaân töû proâteâin hoaøn chænh do gen ñieàu chænh toång hôïp coù bao nhieâu lieân keát peptit?.
3/ . Mạch đơn thứ nhất cảu gen có 10% A, 30%G. Mạch đơn thứ hai có 20%A.
a.Khi gen nhân đôi cần tỉ lệ % từng loại nuclêôtit của môi trường nội bào bằng bao nhiêu?
b.Khi gen sao mã cần tỉ lệ % từng loại ribônuclêôtit của môi trường bằng bao nhiêu?
c.Nếu Uraxin của một phân tử mARN bằng 150 ribônuclêôtit thì gen có chiều dài bao nhiêu?Số lượng từng loại ribônuclêôtit và số lượng từng loại nuclêôtit của mARN và của gen là bao nhiêu? Biết rằng gen trên không có đoạn vô nghĩa.
4/ . Một gen có 900 G và tỉ lệ A/G = 2/3. Mạch thứ nhất của gen có 250 A. Mạch thứ hai có 400 G. Khi gen sao mã, môi trường nội bào đã cung cấp 700 U. Trên mỗi phân tử prôtêin có 5 RBX trượt qua 1 lần và các RBX kế tiếp cách đều nhau một khoảng thời gian là 0,6 s. Thời gian RBX thú nhất trượt qua hết phân tử mARN là 50 . 
a.Tính chiều dài và số lượng từng loại nuclêôtit trên mỗi mạch đơn của gen
b.Tính số lượng từng loại RN của phân tử mARN.
c.Thời gian RBX cuối cùng trượt qua hết phân tử mARN là bao nhiêu tính tử lúc RBX thứ nhất bắt đầu tiếp xúc và trượt qua phân tử mARN đó.
5/ . Một gen có tổng số liên kết hiđrô là 3000 và G = 2A. 
a.Tính chiều dài của gen
b.Nếu gen đó sao mã 10 lần và trên mỗi mARN có 20 RBX cùng hoạt động không lặp lại thì quá trình tổng hợp các phân tử prôtêin hoàn chỉnh cần bao nhiêu aa.
c.Các RBX phân bố đều nhau trên 1 phân tử mARN, thời gian cần thiết để 1 RBX trượt qua hết phân tử mARN là 37,5s và thời gian tính từ lúc bắt đầu quá trình giải mã của 1 phân tử mARN thì RBX cuối cùng trượt hết phân tử mARN đó là 54,6 s. Khoảng cách giữa các RBX kế tiếp nhau bằng bao nhiêu A0 ?
d.Vào thời điểm chuỗi pôlipeptit đang được tổng hợp ở RBX thứ 5 chứa 300 aa thì chuỗi pôlipéptit đang được tổng hợp ở RBX cuối cùng chứa bao nhiêu aa?vào thời điểm đó là giây thứ bao nhiêu đối với RBX thứ 12 tính từ lúc RBX này bắt đầu tiếp xúc với phân tử mARN.
4. Trắc nghiệm : 
1..Quá trình phiên mã có ở 
A. vi rút, vi khuẩn.	B. sinh vật nhân chuẩn, vi khuẩn 
C. vi rút, vi khuẩn, sinh vật nhân thực	D. sinh vật nhân chuẩn, vi rút. 
2.Quá trình phiên mã tạo ra 
A. tARN.	B. mARN.	C. rARN.	D. tARNm, mARN, rARN.
3. .Loại ARN có chức năng truyền đạt thông tin di truyền là
A.ARN thông tin.	B. ARN vận chuyển.	C. ARN ribôxôm.	D. SiARN.
4. Trong phiên mã, mạch ADN được dùng để làm khuôn là mạch
A. 3, - 5, .	B.5, - 3, .	C.mẹ được tổng hợp liên tục.	D. mẹ được tổng hợp gián đoạn.
5.Các prôtêin được tổng hợp trong tế bào nhân thực đều
A. bắt đầu bằng axitamin Met (met- tARN).	B. bắt đầu bằng axitfoocmin- Met.
C. kết thúc bằng Met.	D. bắt đầu từ một phức hợp aa- tARN.
6.Trong quá trình dịch mã thành phần không tham gia trực tiếp là
A. ribôxôm.	B. tARN	C. ADN.	D. mARN.
7..Sinh vật nhân sơ sự điều hoà ở các operôn chủ yếu diễn ra trong giai đoạn
A.trước phiên mã.	B. phiên mã.	C.dịch mã. 	D.sau dịch mã.
8.Sinh vật nhân thực sự điều hoà hoạt động của gen diễn ra 
A.ở giai đoạn trước phiên mã.	B.ở giai đoạn phiên mã.
C. ở giai đoạn dịch mã.	D. từ trước phiên mã đến sau dịch mã.
 9/ Chọn trình tự thích hợp của các ribônuclêôtit được tổng hợp từ một gen có đoạn mạch khuôn là : 
A G X T T A G X A
A . T X G A A T X G T	B. A G X U U A G X A	
C. A G X T T A G X A	D. U X G A A U X G U
 10. Axit amin metionin ở sinh vật nhân chuẩn được mã hóa bởi bộ ba:
A. AGU B. AGG C. AUG D. GAU
11. Các codon nào dưới đây không mã hóa axit amin?
A. AUA, UAA, AXG B. AAU, GAU, UXA
C. UAA, UAG, UGA D. XUG, AXG, GUA