So sánh quá trình tự sao và sao mã


So SánhSo sánh

Khi hoàn thành bài giảng, học sinh biết được:

  • Thời điểm và vị trí của quá trình tự sao.
  • Các thành phần tham gia quá trình tự sao.
  • Nguyên tắc và các bước quá trình tự sao.
  • Sự khác biệt trong cơ chế nhân đôi ADN của sinh vật nhân thực với sinh vật nhân sơ.

Hôm trước các em đã được học hết phần nội dung và cấu tạo của các đại phân tử ADN, ARN, Protein và các em cũng đã được hướng dẫn một số công thức, cách làm bài tập của các đại phân tử này. Hôm nay, các em sẽ được hướng dẫn tìm hiểu cơ chế tự nhân đôi của ADNĐể học tốt phần cơ chế tự nhân đôi của ADN các em cần nắm vững phần cấu tạo của ADN.

1. Thời điểm và vị trí
* Thời điểm
Xảy ra pha S của chu kỳ trung gian
* Vị trí
Trong nhân tế bào

So sánh quá trình tự sao và sao mã

2. Thành phần tham gia
- ADN khuôn (ADN mẹ)
- Các nu tự do A, T, G, X
- Hệ enzim:
+ ADN polymeraza (kéo dài sợi mới theo chiều 5’ – 3’)
+ Enzim tháo xoắn
+ Tách mạch...
- Năng lượng: ATP

3. Nguyên tắc
- Nguyên tắc bán bảo toàn (giữ lại ½)
- Nguyên tắc bổ sung: A lk T, G lk X

4. Các bước của cơ chế tự sao

So sánh quá trình tự sao và sao mã

+ Bước 1: Tháo xoắn
Enzym tháo xoắn sẽ tách mạch và tháo xoắn ADN → hình thành nên chạc tái bản (chữ Y) → lộ ra 2 mạch đơn 3’ – 5’ và 5’ – 3’
+ Bước 2: Tổng hợp sợi mới
- Trên sợi 3’ – 5’: Tổng hợp sợi mới diễn ra liên tục
- Trên sợi 5’ – 3’: Tổng hợp gián đoạn.
Tổng hợp các đoạn ngắn (Okazaki) ngược chiều tháo xoắn. Các enzym nối, nối Okazaki thành sợi mới
+ Bước 3: Hình thành AND con
Đoạn nào tập hợp xong → đóng xoắn ngay → ADN
So sánh quá trình tự sao và sao mã

5. Kết quả
Từ 1 phân tử ADN mẹ ban đầu → tự sao 1 lần → 2 ADN con
2 ADN con giống nhau và giống ADN mẹ ban đầu

So sánh quá trình tự sao và sao mã

· ADN con có 1 mạch đơn mới với 1 mạch đơn cũ của ADN mẹ
* Lưu ý:
Có sự khác biệt trong cơ chế nhân đôi ADN của sinh vật nhân thực với sinh vật nhân sơ
So sánh quá trình tự sao và sao mã

- Hệ gen: Sinh vật nhân thực có hệ gen lớn và phức tạp hơn → Có nhiều điểm khỏi sự sao chép
- Tốc độ: Sinh vật nhân sơ có tốc độ nhân đôi lớn hơn
- Hệ enzym: Sinh vật nhân thực phức tạp hơn

Cho các loại acid nuclêic và các quá trình truyền đạt thông tin di truyền:

1. ADN mạch kép.

2. mARN ở nhân sơ và nhân chuẩn.

3. tARN.

4. rARN.

5. quá trình tự sao ở sinh vật nhân chuẩn.

6. quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ.

7. quá trình dịch mã.

8. quá trình sao chép ngược ở virut.

Nguyên tắc bổ sung giữa các nucleotit được thể hiện trong bao nhiêu cấu trúc và cơ chế di truyền?

A. 4

B. 5

C. 6

D. 7

*) Giống nhau:

- Đều diễn ra trong nhân tế bào, ở kỳ trung gian, khi NST ở dạng sợi mảnh.

- Trong cả 2 quá trình, NST đều đóng vai trò khuôn mẫu.

- Đều xảy ra các hiện tượng: ADN tháo xoắn, đứt các liên kết hiđrô giữa 2 mạch đơn, 2 mạch đơn tách rời nhau, các nuclêôtit hoặc ribônuclêôtit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nuclêôtit trên mạch mang mã gốc theo NTBS.

- Quá trình tổng hợp đều cần nguyên liệu, cần enzim xúc tác, cần năng lượng ATP để hoạt hóa.

*) Khác nhau:

- Quá trình tự nhân đôi của ADN diển ra trên 2 mạch còn quá trình tổng hợp ARN chỉ diển ra trên một mạch của ADN gọi là mạch khuôn. - Sự liên kết các nucleotit: + Ở ADN: A - T, T - A, G - X, X - G + Ở ARN: A - U, T - A, G - X, X - G

- Kết quả: Quá trình tự nhân đôi của ADN tạo ra 2 phân tử ADN con còn của ARN chỉ tạo ra 1 ARN con.

Sự khác biệt giữa tự sao và phiên mã

- Sử dụng 2 loại ezim khác nhau: Tự sao: ADN – polimerase, phiên mã: ARN – polimerase.

- Số lượng mạch dùng làm mạch khuôn: ADN: 2, ARN: 1

Số lượng đơn phân môi trường cung cấp: ADN: nhiều, ARN: ít.

KHÁC NHAUThànhphầnthamgiaTự saoPhiên mã* Enzym(1) Protein nhận biết và bám vào"phức hợp mở" (open complex). Ở E.coli, đó là protein dnaA.(2) DNA gyrase: mở cuộn DNA siêu xoắnphía trước mỗi chạc tái bản(3) Helicase: tháo xoắn DNA sợi kép tạimỗi chạc tạo thành các vùng sợi đơn. ỞE. coli, nó cũng gọi là protein dnaB hayprotein rep.(4) Protein SSB (single strand bindingprotein): bám vào các vùng DNA sợi đơndo helicase tách ra, giữ cho tạm thờikhông dính trở lại và nhờ đó mỗi sợi đơnmới có thể làm khuôn (template) cho táibản(5) Primase tổng hợp RNA mồi. Ở E.coli,nó còn gọi là protein dnaG.(6) Các DNA polymerase xúc tác chínhcho việc tổng hợp DNA mới nhờ có hoạttính xúc tác: polymerase 5'→3', một sốcòn có hoạt tính đọcsửa: exonuclease 3'→5'. Ở E. coli, đó làDNA polymerase III.(7) DNA polymerase vừa cắt bỏ dần đoạnmồi đi trước nhờ hoạt tính cắt bỏexonuclease 5'→3', vừa kéo dài đoạnOkazaki theo sau lấp chỗ trống. Ở E. coli,đó là DNA polymerase I.(8) DNA ligase: hàn liền khe hở giữa cácđoạn DNA mới bằng cách hình thành liênkết 3',5'-phosphodiester.*EnzymDiễn ra dưới tác dụng của các RNApolymerase đặc trưng- Ở prokaryote: Holoenzym (RNApolymerase hoàn chỉnh) = lõi enzym+ yếu tố sigma. Tất cả các lớp RNAđều được phiên mã bởi chỉ một RNApolymerase với thành phần:* RNA Pol α: dùng để kết hợp holoenzymeRNA polymerase* RNA Pol β: hình thành liên kếtphotphodiester* RNA Pol β’: bám khuôn DNA* RNA Pol δ: nhận biết promoter và khởiđầu phiên mã- Ở eukaryote:* RNA Pol I: ở trong hạch nhân, phiên mãphức hợp gene rRNA cho sản phẩm gồmcác rRNA 18S, 28S, 5,8S.* RNA Pol II: có trong dịch nhân, phiên mãcác gene mã hóa protein cho sản phẩm làcác hRNA –tiền chất của các mRNA và cảgene cho các kiểu snRNA.* RNA Pol III: có trong dịch nhân, phiên mãcác gene tRNA, rRNA 5S, và cả snRNA U6Ngoài ra RNA Pol ty thể ở trong ty thể vàchịu trách nhiệm tổng hợp tất cả các RNAcủa ty thể.*Khuôn:*Khuôn:NguyêntắcCơ chếLà 2 mạch của phân tử DNAchỉ một mạch đơn gọi là mạch có nghĩađược dùng làm khuôn cho tổng hợp RNA* Nguyên liệu cho tái bản: A, T, G, X* Nguyên liệu cho phiên mã: Ar, Ur, Gr, XrMạch mới chỉ được tổng hợp khi đã cóđoạn mồiDiễn ra trên toàn bộ ADNChia làm3 bước:Không cần mồi- Chỉ diễn ra trên một đoạn của ADNKhởi đầu: Đối với nhiễm sắc thể E. coli, sự tái bản bắt đầutại một khởi điểm đặc thù gọi là Ori , trong khi đó, trên mỗinhiễm sắc thể eukaryote có nhiều khởi điểm tái bản. Quátrình diễn biến tại khởi điểm cho đến lúc hình thành hai chạccó thể tóm tắt:+ Các protein bám khởi điểm dnaA được tổng hợp để bám OriMở đầu: EnzymARN polimerasenhận biết và bámchặt vào promotersẽ tháo xoắn mộtvùng có kích thướckhoảng 12- 17 cặptạo ra cấu trúc nucleoprotein chuyên hoá của khởi điểm+ Sau đó, cấu trúc này mở xoắn vùng DNA giàu AT để hìnhthành "phức hợp mở"base.Kéo dài: EnzymARN pol trượt trênmạch gốc theo+ Hai phân tử helicase dnaB chui vào phức hợp mở làm mở xoắn chiều 3’-->5’. Liênkhởi điểm theo cả hai hướng, tạo thành hai chạc tái bảnkết các nucleotide(replication fork). Khi cả hai sợi đơn của mỗi chạc được tách racủa môi trường nộithì các protein SSB bám vào.bào với các nu củaKéo dài: Một khi primosome tổng hợp xong một mồi, đó là lúc mạch gốc theonguyên tắc bổ sung.sự kéo dài chuỗi DNA mới bắt đầu. Sự tái bản DNA trên mỗiKết thúc: Ở điểmchạc xảy ra theo kiểu nửa gián đoạn. Cụ thể quá trình đó nhưsau: Trên sợi khuôn dẫn đầu (3'→5'): Trước tiên, enzyme primase kết thúc, ARN táchhay primasome chỉ tổng hợp một đoạn mồi RNA với đầu 3'-OH khỏi mạch gốctự do. Sau đó, enzyme hoàn chỉnh DNA polymerase III( tARN, rARN hình(replisome) bắt đầu kéo dài chuỗi DNA mới sinh trưởng theothành cấu trúc đặcchiều 5'→3' một cách liên tục.trưng.Kết quảTừ một phân tử mẹ tạo ra 2 phân tử ADN Sản phẩm của phiên mã là các chuỗicon, giống nhau và giống mẹ.polynucleotide mạch đơn.GIỐNG NHAU Đều sử dụng ADN làm khuôn Thực hiện theo nguyên tắc bổ sung Mạch mới được tổng hợp theo chiều 5’à 3’ Nguyên liệu đều là các đơn phân nucleotide Đều có một hệ thống enzym xúc tác và tiêu tốn năng lượng

*) Giống nhau:

- Đều diễn ra trong nhân tế bào, ở kỳ trung gian, khi NST ở dạng sợi mảnh.

- Trong cả 2 quá trình, NST đều đóng vai trò khuôn mẫu.

- Đều xảy ra các hiện tượng: ADN tháo xoắn, đứt các liên kết hiđrô giữa 2 mạch đơn, 2 mạch đơn tách rời nhau, các nuclêôtit hoặc ribônuclêôtit tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nuclêôtit trên mạch mang mã gốc theo NTBS.

- Quá trình tổng hợp đều cần nguyên liệu, cần enzim xúc tác, cần năng lượng ATP để hoạt hóa.

*) Khác nhau:

- Quá trình tự nhân đôi của ADN diển ra trên 2 mạch còn quá trình tổng hợp ARN chỉ diển ra trên một mạch của ADN gọi là mạch khuôn. - Sự liên kết các nucleotit: + Ở ADN: A - T, T - A, G - X, X - G + Ở ARN: A - U, T - A, G - X, X - G

- Kết quả: Quá trình tự nhân đôi của ADN tạo ra 2 phân tử ADN con còn của ARN chỉ tạo ra 1 ARN con.