1. Dịch Mã Là Gì?
Đầu tiên, chúng ta cần hiểu khái niệm dịch mã là gì. Dịch mã là quá trình tổng hợp protein, nơi mà các tRNA (as-tRNA) chở các axit amin tương ứng được đặt vào vị trí chính xác trên mRNA trong ribosome để tổng hợp thành chuỗi polypeptide.
Các yếu tố quan trọng tham gia vào quá trình này bao gồm:
Mạch khuôn mRNA chứa thông tin mã hóa axit amin.
20 loại axit amin tham gia vào quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide.
tRNA và ribosome hoàn chỉnh (bao gồm tiểu phần bé và tiểu phần lớn).
Các loại enzyme hình thành liên kết giữa các axit amin và giữa axit amin với tRNA.
2. Diễn Biến Của Quá Trình Dịch Mã
- a) Vị Trí: Quá trình dịch mã diễn ra trong tế bào chất của tế bào.
- b) Diễn Biến: Quá trình dịch mã diễn ra trong hai giai đoạn quan trọng.
Giai Đoạn 1: Hoạt Hóa Axit Amin – Trong tế bào chất, các enzyme đặc hiệu và năng lượng từ ATP giúp kích hoạt mỗi axit amin và gắn chúng vào tRNA tương ứng, tạo thành phức hợp as-tRNA.
Giai Đoạn 2: Tổng Hợp Chuỗi Polypeptide – Quá trình này diễn ra như sau:
Bắt đầu: Ribosome’s tiểu phần bé gắn với mRNA tại vị trí nhận biết đặc hiệu gần codo mở đầu. Phức hợp as-tRNA của Met (UAX) chính xác bổ sung vào codo mở đầu (AUG) trên mRNA. Tiểu phần lớn của ribosome sẵn sàng để tổng hợp chuỗi polypeptide.
Khi tiếp tục kéo dài chuỗi polypeptide, codo thứ hai trên mRNA (GAA) gắn với anticodon của phức hợp Glu-tRNA (XUU). Ribosome đóng vai trò như một khung đỡ cho mRNA và phức hợp as-tRNA tương tác, tạo liên kết peptit giữa hai axit amin Met và Glu. Ribosome sau đó dịch chuyển một codo trên mRNA để tiếp tục quá trình này, cho đến khi axit amin thứ ba (Arg) kết nối với axit amin thứ hai (Glu) thông qua liên kết peptit. Ribosome tiếp tục dịch chuyển mỗi codo trên mRNA và lặp lại quá trình cho đến khi đọc hết mRNA.
Khi ribosome tiếp xúc với codo kết thúc trên mRNA (UAG), quá trình dịch mã hoàn tất.
Nhờ một loại enzyme đặc hiệu, axit amin mở đầu (Met) sẽ được loại bỏ khỏi chuỗi polypeptide vừa được tổng hợp. Sau đó, chuỗi polypeptide tiếp tục tạo ra các cấu trúc phức tạp hơn, trở thành protein với hoạt tính sinh học.
Trong quá trình dịch mã, mRNA thường không gắn với từng ribosome riêng lẻ, mà nó gắn cùng lúc với một nhóm ribosome được gọi là pôliribosome (hoặc pôlixôm), giúp tăng hiệu suất tổng hợp protein.
>>> Xem thêm bài Hệ Đếm Cơ Số 10: Hiểu Về Hệ Thống Số Quen Thuộc của ACC GROUP
3. Kết Quả Của Quá Trình Dịch Mã
Khi ribosome di chuyển đến một trong ba codon kết thúc (UAA, UAG, UGA), quá trình dịch mã dừng lại, và hai tiểu phần của ribosome tách ra. Một enzyme đặc hiệu sẽ loại bỏ axit amin mở đầu và giải phóng chuỗi polypeptide, hoàn thành quá trình dịch mã.
>>> Xem thêm bài Làm thế nào để sử dụng hệ đếm nhị phân trong cuộc sống của ACC GROUP
4. Ý Nghĩa Của Quá Trình Dịch Mã
Quá trình dịch mã quyết định sự biến đổi từ trình tự nucleotide trên mRNA thành trình tự axit amin trong chuỗi polypeptide. Nó biểu hiện thông tin di truyền từ gen đến tính trạng sinh học của cơ thể
5. Công Thức Liên Quan Đến Quá Trình Dịch Mã
Khi xem xét một chuỗi polypeptide, chúng ta có các công thức sau:
Số axit amin trong phân tử protein =
�
�
3
−
2
3
rN
−2
Số axit amin cần (môi trường cung cấp) = (số codon – 1)
Số liên kết peptit được hình thành trong quá trình dịch mã = Số phân tử nước = (số codon – 2)
Nếu có x ribosome di chuyển qua, thì có x lần dịch mã và x chuỗi polypeptide được tổng hợp.
6. Mối Quan Hệ Của ADN -> ARN -> Protein -> Tính Trạng
Trình tự nucleotide trên ADN quyết định trình tự ribonucleotide trên mRNA, biến nó thành một bản mã của cấu trúc gen. Enzyme ARN-polymerase tách hai mạch đơn của gen và đồng thời kết hợp ribonucleotide tự do trong môi trường nội bào với nucleotide trên mạch mã gốc của gen, tuân theo quy tắc sự so đối mã (A-U, G-X), tạo ra mRNA.
Trình tự ribonucleotide trên mRNA quyết định trình tự axit amin trong protein. Ribosome tiếp xúc với mRNA trong tế bào chất, tại từng codon trên mRNA, các phức hợp aa-tRNA vào ribosome và so đối mã theo quy tắc sự so đối mã (A-U, G-X) để gắn axit amin và tạo ra chuỗi polypeptide. Sau đó, chuỗi polypeptide sẽ hình thành cấu trúc phức tạp hơn để trở thành protein có hoạt tính sinh học.
Protein thực hiện các chức năng cụ thể và biểu hiện thành tính trạng cụ thể. Khi ADN thay đổi cấu trúc do đột biến, điều này dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc mRNA và protein tương ứng, có thể dẫn đến sự thay đổi trong tính trạng của cơ thể.
Như vậy, dịch mã là một quá trình quan trọng trong cơ chế di truyền của cuộc sống, từ thông tin di truyền trên ADN đến tính trạng của chúng ta. Chúng ta có thể thấy rằng sự kỳ diệu của sự sống nằm trong những quá trình phức tạp như dịch mã này.
