Phiên mã và dịch mã là nội dung kiến thức rất thường xuyên xuất hiện trong kỳ thi THPT Quốc gia môn Sinh trong vòng 03 năm trở lại đây. Do đó, việc trang bị đầy đủ kiến thức lý thuyết về quá trình phiên mã và dịch mã cũng như mối quan hệ giữa chúng là điều vô cùng cần thiết cho các em học sinh đang sắp bước vào kỳ thi quan trọng sắp tới. Cùng Học Thông Minh tìm hiểu kỹ càng và luyện tập thêm những bài tập bổ trợ ngay thôi!
1. Khái niệm phiên mã và dịch mã
1.1. Phiên mã là gì?
Phiên mã là sự tổng hợp các ARN bao gồm mARN, tARN, rARN,… trên mạch khuôn ADN. Trong đó ta có:
- mARN: ARN thông tin, có cấu trúc mạch thẳng, có chức năng làm khuôn cho dịch mã
- tARN: ARN vận chuyển, là mạch đơn tự xoắn, cấu trúc 3 thùy, có chức năng vận chuyển các axit amin tham gia quá trình dịch thông tin di truyền.
- rARN: ribôxôm có nhiều vùng liên kết với nhau tạo thành vùng xoắn cục, có chức năng liên kết các protein với nhau.
1.2. Dịch mã là gì?
Khác với phiên mã, dịch mã là quá trình tổng hợp protein. Dịch mã là giai đoạn ngay sau khi quá trình phiên mã kết thức, mọi hoạt động dịch mã được diễn ra chủ yếu ở tế bào chất.
2. Cơ chế phiên mã và dịch mã
2.1. Quá trình phiên mã
Quá trình phiên mã gồm 03 giai đoạn được chia thành 03 bước, bao gồm giai đoạn khởi đầu, giai đoạn kéo dài và giai đoạn kết thúc phiên mã.
Bước 1: Giai đoạn khởi đầu phiên mã
Giai đoạn khởi đầu phiên mã được bắt đầu bởi sự cuộn xoắn ADN và liên kết với protein. Khi có tín hiệu, đoạn ADN sẽ giãn xoắn làm lộ ra vùng được điều hòa.
Ngay sau đó, ARN polimeraza nhận biết mạch gốc để bám vào, trượt dọc ADN theo chiều 3’ - 5’. Điểm khởi đầu phiên mã được nhận biết nhờ yếu tố sigma.
Bước 2: Kéo dài chuỗi ARN
Sau khi ARN được tổng hợp, sigma ngay lập tức tách ra khỏi phức hệ phiên mã. Sau đó Enzim ARN polimeraza truoejt dọc trên mạch ADN, các nucleotit trong môi trường sẽ liên kết với các nucleotit trên ADN theo nguyên tắc bổ sung: A-U, G-X, T-A, X-G cho đến khi có tín hiệu kết thúc tại cuối mã gen. Đây là giai đoạn lâu nhất của quá trình phiên mã.
Bước 3: Kết thúc phiên mã
Tại đây, enzim polimeraza sẽ nhận các tín hiệu kết thúc, sau đó giải phóng mạch ARN có chiều 5’ - 3’ sau đó 2 mạch ADN lại kết hợp với nhau
2.2. Cơ chế dịch mã
Cơ chế dịch mã được chia nhỏ thành thành 03 bước giống như phiên mã, là bắt đầu, kéo dài ARN và kết thúc. Tuy nhiên, chúng có sự khác nhau ở chi tiết các bước:
Bước 1: Khởi đầu dịch mã
Các tiểu đơn vị bé của riboxom sẽ gắn với mARN ở vị trí đặc hiệu gần codon mở đầu với bộ ba phức hợp là Met- tARN
Bước 2: Kéo dài chuỗi
Các tARN tiếp tục mang axit amin tiếp theo đi vào vị trí A của riboxom bổ sung đối mã với condon tiếp theo của mARN. Liên kết peptit giữa axit amin mở đầu và thứ hai sẽ được hình thành nhờ xúc tác từ enzim. Ribixom sẽ dịch chuyển như một condon cho đến khi nó kết thúc.
Bước 3: Kết thúc quá trình
Sau khi riboxom tiếp xúc với mã UAG thì kết thúc và tách ra khỏi mARN để giải phóng chuỗi polipeptit. Sau đó a.a.MET sẽ được cắt khỏi chuỗi vừa tổng hợp
3. Phân biệt phiên mã và dịch mã
Cùng xem qua một số điểm giống và khác biệt giữa phiên mã và dịch mã để có thể phân biệt, tránh nhầm lẫn chúng với nhau nhé!
3.1. Giống nhau
Cũng giống như quá trình nhân đôi ADN, phiên mã dịch mã là hai chuỗi quá trình nối tiếp nhau và có vai trò quan trọng trong việc biểu hiện gen.
Điểm giống nhau thứ hai đó là cả hai quá trình đều liên quan đến ARN
Thứ ba, cả hai quá trình đều có khuôn và tổng hợp dựa theo nguyên tắc bổ sung
Cuối cùng, cả hai quá trình đều có 03 giai đoạn mở đầu, kéo dài và kết thúc.
3.2. Khác nhau
Phiên mãDịch mã Phiên mã được thực hiện đầu tiên trong quá trình biểu hiện genCác thông tin di truyền sẽ đi từ ADN qua mARN
Dịch mã được diễn ra sau khi quá trình Phiên mã kết thúcCơ chế dịch mã sinh ra protein mới
Cơ chế diễn ra trong nhân của tế bào Cơ chế diễn ra ở tế bào chất Cơ chế hoạt động sử dụng mạch khuôn ADN Cơ chế hoạt động sử dụng mạch khuôn mARN Sử dụng các nucleotit A, U, G, X Sử dụng thành phần chính là axit amin Enzim chủ đạo là ARN polimeraza Enzim chủ đạo là axit amin và tARN Sản phẩm sau khi quá trình kết thúc là mARN Sản phẩm sau khi quá trình kết thúc là chuỗi peptit Yếu tố điều hòa là xoắn nhiễm sắc thể Yếu tố điều hòa là liên kết riboxom5. Bài tập trắc nghiệm phiên mã và dịch mã
Câu 1: Loại enzim nào sau đây trực tiếp tham gia vào quá trình phiên mã các gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ?
- ADN polimeraza
- Ligaza
- Restrictaza
- ARN polimeraza
Câu 2: Sự hoạt động đồng thời của nhiều riboxom trên cùng một phân tử mARN có vai trò
- làm tăng năng suất tổng hợp protein cùng loại
- đảm bảo cho quá trình dịch mã diễn ra chính xác
- đảm bảo cho quá trình dịch mã diễn ra liên tục
- làm tăng năng suất tổng hợp protein khác loại
Câu 3: Cho các sự kiện diễn ra trong quá trình phiên mã:
(1) ARN polimeraza bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã).
(2) ARN polimeraza bám vào vùng điều hòa làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch gốc có chiều 3’ → 5’.
(3) ARN polimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen có chiều 3’ → 5’.
(4) Khi ARN polimeraza di chuyển tới cuối gen, cặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã.
Trong quá trình phiên mã, các sự kiện trên diễn ra theo trình tự đúng là:
- (1) → (4) → (3) → (2)
- (1) → (2) → (3) → (4)
- (2) → (1) → (3) → (4)
- (2) → (3) → (1) → (4)
Câu 4: Mạch khuôn của gen có đoạn 3’ TATGGGXATGTA 5’ thì mARN được phiên mã từ mạch khuôn này có trình tự nucleotit là
- 3’AUAXXXGUAXAU5’
- 5’AUAXXXGUAXAU3’
- 3’ATAXXXGTAXAT5’
- 5’ATAXXXGTAXAT3’
Câu 5: Một trong những điểm giống nhau giữa quá trình nhân đôi ADN và quá trình phiên mã ở sinh vật nhân thực là:
- đều có sự xúc tác của enzim ADN polimeraza để lắp ráp với các nucleotit trên mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung.
- các quá trình thường thực hiện một lần trong một tế bào.
- diễn ra trên toàn bộ phân tử ADN.
- việc lắp ghép các đơn phân được thực hiện trên cơ sở nguyên tắc bổ sung.
Làm thêm các bài tập Phiên mã và Dịch mã tại đây nhé!
Lý thuyết và bài tập vận dụng quá trình dịch mã và phiên mã chi tiết nhất đã được Học Thông Minh tổng hợp, biên soạn gửi tới các em học sinh. Môn Sinh là môn học tương đối khó với các em học sinh, vì vậy để có thể đạt kết quả tốt hơn trong kỳ thi THPT Quốc gia, các em hoàn toàn có thể đăng ký ngay tài khoản và luyện tập các bài thi trắc nghiệm online cùng Học Thông Minh nhé!
