Bài giảng Sinh hóa học (Phần II: Trao đổi chất và năng lượng sinh học): Chương IV

Chia sẻ: Vi Đinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vai trò và đặc điểm của biến dưỡng protein, sự tiêu hóa protein và hấp thu amino acid, sự biến dưỡng trung gian của amino acid, quá trình sinh tổng hợp protein, sự điều hòa biểu hiện gene,...Là những nội dung chính trong "Bài giảng Sinh hóa học (Phần II: Trao đổi chất và năng lượng sinh học): Chương IV". Mời các bạn tham khảo

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sinh hóa học (Phần II: Trao đổi chất và năng lượng sinh học): Chương IV

1. VAI TROØ VAØ ÑAËC ÑIEÅM CUÛA Chöông IV BIEÁN DÖÔÕNG PROTEIN SÖÏ BIEÁN DÖÔÕNG PROTEIN VAØ AMINO ACID • 1.1. VAI TROØ 1. Vai troø vaø ñaëc ñieåm cuûa bieán döôõng protein • - Toång hôïp caùc protein caáu truùc -> xaây döïng moâ baøo -> sinh vaät sinh tröôûng vaø phaùt trieån. 2. Söï tieâu hoùa protein vaø haáp thu amino acid • - Toång hôïp caùc protein phi caáu truùc -> laø caùc chaát coù hoaït 3. Söï bieán döôõng trung gian cuûa amino acid tính sinh hoïc caàn cho moïi hoaït ñoäng soáng : enzyme, hormone, khaùng theå …. 4. Quaù trình sinh toång hôïp protein • - Khi oxy hoùa protein coù theå cung caáp 10-15% nhu caàu 5. Söï ñieàu hoøa bieåu hieän gene naêng löôïng cuûa cô theå. 6. Biến dưỡng các protein phức tạp • - Löu yù giaù trò sinh vaät hoïc cuûa protein thöùc aên coù nguoàn goác ñoäng vaät (thòt, tröùng, söõa…) vaø protein thöùc aên coù 7. Roái loaïn bieán döôõng protein nguoàn goác thöïc vaät 1.2. ÑAËC ÑIEÅM : Về sự ấp thu AA: ở ruoät non caùc amino acid ñöôïc haáp thu theo moät töông quan soá löôïng nhaát ñònh, phaàn AA giôùi haïn coøn thöøa cuûa moät amino acid naøo ñoù naèm ngoaøi töông quan seõ bò ñaøo thaûi -> khaåu phaàn caàn coù tyû leä caùc amino acid thieát yeáu phuø hôïp vôùi ñaëc ñieåm haáp thu cuûa töøng loaøi. 1
Cô theå ñoäng vaät khoâng döï tröõ protein maø tuøy theo löùa tuoåi, tuøy giai ñoaïn sinh tröôûng vaø traïng thaùi sinh lyù maø coù söï caân baèng nhaát ñònh giöõa löôïng protein thu vaøo vaø thaûi ra. Söï caân baèng naøy ñöôïc theå hieän qua chæ soá giaùn tieáp laø “caân baèng nitrogen” : CAÂN BAÈNG N = ∑N THU VAØO - ∑N THAÛI RA Ba traïng thaùi caên baèng coù theå gaëp : Löôïng protein toái thieåu cho moät soá loaøi ñoäng vaät Caân baèng döông : ∑N thu vaøo 〉 ∑N thaûi ra -> ñoàng hoùa 〉 dò hoùa Löôïng protein toái thieåu (ñv non ñang phaùt trieån) Loaøi ñoäng vaät (gr pro/kg P / ngaøy ñeâm) Thaêng baèng Cöøu 1.00 Heo 1.00 ∑N thu vaøo = ∑N thaûi ra -> ñoàng hoùa = dò hoùa Ngöïa 0.70 – 1.42 (ñoäng vaät tröôûng thaønh) Boø söõa (khoâ söõa–caïn söõa) 0.60 – 0.70 Caân baèng aâm Boø söõa (ñang cho söõa) 1.00 ∑N thu vaøo 〈 ∑N thaûi ra -> ñoàng hoùa 〈 dò hoùa Ngöôøi 1 - 1.50 (ñoäng vaät giaø) 2
TIEÂU HOÙA ÔÛ DAÏ DAØY 2.TIEÂU HOÙA PROTEIN - Pepsinogen HCl + pepsin Pepsin + Peptide Tieâu hoùa protein ôû daï daøy Protein Albumose + Peptone + A. acid Tieâu hoùa protein ôû ruoät non - Chimosin (rennin) : enzyme laøm ñoâng voùn söõa Tieâu hoùa protein ôû ruoät giaø Söï phaân huûy protein moâ baøo Caseinogen (hoøa tan) Ca++ Caseinate calci Ñaëc ñieåm tieâu hoùa protein ôû thuù nhai laïi (voùn) TIEÂU HOÙA ÔÛ RUOÄT NON : caùc enzyme do vaùch ruoät vaø tuyeán tuïy tieát ra : 1 : Glu 3 : AA kieàm 5 : Tyr, Phe 2 : Tyr, Phe (Arg, Lys) Leu, Met - Trypsinogen Enterokinase Trypsin H2N 1 2 3 4 5 6 COOH Ñaàu N Ñaàu C - Chimotrypsinogen Enterokinase Chimotrypsin Pepsin Trypsin Chymotripsin Amino- (daï daøy) (tuïy) (tuïy) Carboxypeptidase peptidase (tuïy) Protein Peptide vaø amino acid (ruoät non) Endopeptidase -Caùc peptidase : Exopeptidase Aminopeptidase Carboxypeptidase amino acid Caùc enzyme thuûy phaân protein trong dòch tieâu hoùa Dipeptidase 3
TIEÂU HOÙA ÔÛ RUOÄT GÌA : quaù trình tieâu hoùa xaûy ra Quùa trình thoái röõa : vi khuaån gaây thoái röõa (tröïc khuaån do taùc ñoäng cuûa caùc enzyme töø ruoät non ñöa xuoáng vaø E.coli) phaân huûy protein coøn soùt laïi chöa tieâu hoùa töø ruoät do taùc ñoäng cuûa vi sinh vaät. non ñöa xuoáng taïo ra nhieàu chaát ñoäc vaø chaát khí coù muøi Quùa trình leân men (chuû yeáu ôû manh traøng) : do caùc vi hoâi :phenol, cresol, indol, scatol, H2S, CO2, CH4. sinh vaät höõu ích leân men cellulose vaø caùc chaát boät ñöôøng chöa tieâu hoùa ôû ruoät non ñöa xuoáng : Caùc chaát treân ngaám vaøo maùu, gaây ñoäc cho cô theå. Chuùng ñöôïc khöû ñoäc ôû gan baèng caùch thaønh laäp caùc hôïp chaát keùp . caùc acid beùo bay hôi -> haáp thu qua thaønh ruoät gìa, vôùi acid glucuronic hoaëc goác sulfate vaø thaûi theo nöôùc tieåu theo maùu ñeán gan, döôùi teân hôïp chaát indican -> söû duïng chæ tieâu naøy khi thaêm . caùc chaát khí -> ñaùnh hôi qua haäu moân. doø chöùc naêng khöû ñoäc cuûa gan. Loaøi aên coû daï daøy ñôn (ngöïa, thoû) manh traøng raát Loaøi aên thòt : quùa trình thoái röõa > leân men -> phaân thoái. phaùt trieån, 40-50% cellulose ñöôïc tieâu hoùa ôû ñaây. Loaøi aên taïp : tuøy thuoäc thaønh phaàn thöùc aên. HAÁP THU SAÛN PHAÅM TIEÂU HOÙA PROTEIN SÔ ÑOÀ TOÅNG QUAÙT - Lòng ruột : AA vaø moät ít peptide ngaén 4-8 a.a.. - Trên vách ruột : Peptide ñi qua maøng nhung mao nieâm maïc ruoät non p/g → di , tri-peptide, CO2, H2O Peptid Tieâu hoùa Urea, NL, - caùc peptide naøy cuøng vôùi AA ñi vaøo cytosol cuûa teá baøo lôùp Amino acid Haáp thu SP sinh hoïc bieåu bì nhôø vaät taûi ATPase-Na+, → AA. Protein quan troïng - Nhö vaäy saûn phaåm tieâu hoùa protein ñöôïc haáp thu coù maët Protein trong tónh maïch cöûa ñeàu laø amino acid. - Noùi chung caùc AA ñöôïc haáp thu theo cô cheá vaän chuyeån ngöôïc baäc thang noàng ñoä, caàn tieâu toán naêng löôïng. OÁNG TIEÂU HOÙA TEÁ BAØO 4
SÖÏ PHAÂN HUÛY PROTEIN MOÂ BAØO ÑAËCÑIEÅM TIEÂU HOÙA PROTEIN ÔÛ THUÙ NHAI LAÏI Ñaây laø quùa trình phaân huûy ñeå ñoåi môùi moâ baøo cuõng nhö ÔÛ daï daøy tröôùc : xaûy ra quùa trình cô baûn tieâu hoùa caùc chaát coù hoaït tính sinh hoïc (enzyme, hormone, khaùng protein vaø caùc chaát chöùa N phi protein (NPN - non protein theå…) nitrogen) nhôø enzyme cuûa vi sinh vaät. Ñöôïc thöïc hieän nhôø caùc cathepsin cuûa moâ baøo. ÔÛ daï muùi kheá : 20-30% protein chöa tieâu hoùa ôû daï coû Thôøi gian ñoåi môùi cuûa caùc moâ baøo khaùc nhau, ñöôïc theå ñöôïc ñöa xuoáng daï muùi kheá (coøn goïi laø bypass protein) vaø hieän qua chæ soá “chu kyø baùn raõ”. Thí duï : ñöôïc tieâu hoùa nhö ôû daï daøy ñôn (dòch tieâu hoùa daï muùi kheá gan : 8 -12 ngaøy ñeâm, chöa HCl, rennin vaø pepsin). protein huyeát töông : 18 -45 ngaøy ñeâm Caùc vi khuaån Bacteroides vaø Peptostreococus phaân giaûi enzyme, hormone coù theå ñoåi môùi töøng giôø…. protein -> peptide, amino acid vaø NH3 töï do. Caùc saûn Söï phaân huûy moâ baøo taïo nguoàn amino acid noäi sinh, phaåm naøy ñöôïc vi khuaån söû duïng moät phaàn ñeå sinh soâi tham gia quùa trình chuyeån hoùa. phaùt trieån vaø ña phaàn amino acid tham gia vaøo caùc phaûn öùng bieán döôõng trung gian ôû daï coû. Heä vi khuaån daï coû coù khaû naêng phaân huûy vaø söû duïng 3. SÖÏ BD TRUNG GIAN CUÛA AMINO ACID caùc chaát NPN ñeå toång hôïp thaønh amino acid cho chuùng söû duïng. Khi xuoáng daï muùi kheá, protein vi sinh vaät laø nguoàn 3.1. Söï toång hôïp aminno acid cung protein coù giaù trò sinh vaät hoïc cao quan troïng cho Cô cheá chuyeån amin ôû moâ baøo ñoäng vaät; thuù nhai laïi. Chaát NPN quan troïng, thöôøng ñöôïc söû duïng boå sung vaøo thöùc aên thuù nhai laïi laø urea (50-70g/boø/ngaøy): Cô cheá amine hoùa–hoaøn nguyeân caùc α- ketoacid bôûi NH2 NH3 ôû vi sinh vaät vaø thöïc vaät Urease VSV C=O CO2 + 2 NH3 3.2. Söï thoaùi bieán cuûa amino acid NH2 NH3 ñöôïc vi khuaån söû duïng trong phaûn öùng amin hoùa- Söï khöû amine cuûa amino acid hoaøn nguyeân caùc alpha keto acid ñeå taïo thaønh amino Söï khöû carboxyl cuûa amino acid acid. Ñaây laø con ñöôøng bieán ñoåi N voâ cô thaønh N höõu cô raát quan troïng trong daï coû. 3.3. Caùc ñöôøng höôùng ñaøo thaûi NH3 5
3.1. SÖÏ TOÅNG HÔÏP AMINO ACID CÔ CHEÁ CHUYEÅN AMIN ÔÛ MOÂ BAØO ÑV -Chæ toång hôïp ñöôïc caùc amino acid khoâng thieát yeáu -NH2 α - A.acid - α-Ketoglutarate α AA môùi -NH2 - Oxaloacetate -> Asp -Pyruvate -> Ala α -Ketoacid GLUTAMATE α-Ketoacid môùi CHO Phaûn öùng toång quaùt : COOH -CH2O– P (CH2)2 HO- CH3 R R’ R R’ Aminotransferase H2N-CH-COOH H3C- N H2N-CH-COOH CH-NH2 + C = O C = O + CH-NH2 Glutamate Pyridoxalphosphate Alanine COOH COOH COOH COOH CH2-NH2 COOH α-Aminoacid α-Ketoacid α-ketoacid α-aminoacid (CH2)2 -CH2O– P môùi môùi HO- CH3 O=C-COOH H3C- Hai heä thoáng transaminase quan troïng trong moâ baøo ñ/v : N O=C-COOH - GOT : Glutamate Oxaloacetate Transaminase α- Ketoglutarate Pyridoxamine Pyruvate - GPT : Glutamate Pyruvate Transaminase Hình 4.6 : Söï chuyeån amine cuûa GLUTAMATE- PYRUVATE -TRANSAMINASE 6
Cô cheá amin hoùa–hoaøn nguyeân caùc α- ketoacid bôûi NH3 ôû vi sinh vaät vaø thöïc vaät: 3.2. SÖÏ THOAÙI HOÙA CUÛA AMINO ACID R R NAD+ R’ 3.2.1. Söï khöû amine cuûa amino acid C =O + NH3 C = NH NADH+H+ CH-NH2 (1) Khöû amin-oxy hoùa tröïc tieáp COOH H2O COOH COOH α-Ketoacid Iminoacid α-Aminoacid (2) Khöû amin giaùn tieáp qua giai ñoaïn chuyeån amin -Ñaây laø con ñöôøng bieán ñoåi N voâ cô thaønh N höõu cô ôû thöïc vaät vaø vi sinh vaät. (3) Söï oxy hoùa söôøn C cuûa amino acid - Trong moâ baøo ñoäng vaät con ñöôøng treân coù theå xaåy ra ôû gan, thaän. 3.2.2. Söï khöû carboxyl cuûa amino acid - Ñeå toång hôïp AA thieát yeáu caàn 5-15 böôùc, AA khoâng thieát yeáu < 5 böôùc. • (20 AA) α-Ketoacid 5 3.2.1. SÖÏ KHÖÛ AMINE R-CH-COOH 1 R-C -COOH CO2, H2O, NL Khöû amine CT Krebs (1) SÖÏ KHÖÛ AMIN-OXY HOÙA TRÖÏC TIEÁP NH2 O Muïc ñích : phaân huûy caùc amino acid sinh ra töø söï phaân huûy ñoåi 2 Chuyeån amine môùi moâ baøo; cũng là phương thức p/h AA để lấy năng lượng Transaminase • Sô ñoà cuûa söï khöû amine tröïc tieáp (H 4.7, T.103) Nhoùm NH2 cuûa NH2 Nhoùm NH2 cuûa aspartate O=C glutamate NH2 Khöû amine GAN 4 UREA L.Glutamate Nhoùm NH2 cuûa dehydrogenase glutamine NH3 3 Glutamine synthetase THOAÙI HOÙA CHUNG CUÛA AMINO ACID 7
(2) SÖÏ KHÖÛ AMINE GIAÙN TIEÁP QUA GIAI ÑOAÏN (3) SÖÏ OXY HOÙA SÖÔØN C CUÛA CHUYEÅN AMINE (H.4.8 , T.104) AMINO ACID (H.4.11, T.108) COOH CH3 (CH2)2 (1) H2N-CH-COOH NH3 Ammonia O=C-COOH Alanine α- Ketoglutarate NAD(P)H + H+ (5) Alanine transferase Glutamate COOH (4) CH3 dehydrogenase (CH2)2 (3) O=C-COOH H2N-CH-COOH (2) Pyruvate NAD(P)+ Glutamate GÑ chuyeån amine GÑ khöû amine 3.2. 2. SÖÏ KHÖÛ CARBOXYL CUÛA AMINO ACID Trong moâ baøo ñoäng vaät chæ coù moät soá amino acid bò khöû carboxyl taïo ra caùc amin höõu cô coù hoaït tính sinh hoïc. Enzyme xuùc taùc laø decarboxylase coù coenzyme laø pyridoxal phosphate : Decarboxylase R – CH – COOH CO2 + R – CH2 (pyridoxal P) NH2 NH2 Amino acid Amin höõu cô 8
CH2-SH CH2-SO3H CH2-SO3H + 3/2O2 - CO2 CH-NH2 CH-NH2 CH2-NH2 COOH COOH Cysteine A.cysteinic Taurine 3.3. CAÙC CON ÑÖÔØNG ÑAØO THAÛI NH3 Ba phöông caùch chuû yeáu loaïi thaûi ammonia : • Nguoàn goác cuûa NH3 trong moâ baøo : THAØNH LAÄP MUOÁI AMMONIUM • - Töø söï khöû amine cuûa amino acid, NH4+ + R – COOH R – COO-NH4 • - Töø söï phaân giaûi caùc goác base cuûa söï trao ñoåi nucleic TOÅNG HÔÏP CAÙC AMIDE ÔÛ NAÕO acid - Vôùi glutamate -> glutamine • NH3 tích tuï trong moâ baøo -> roái loaïn caân baèng acid- - Vôùi aspartate -> asparagine base -> truùng ñoäc kieàm -> aûnh höôûng heä thaàn kinh -> teâ lieät, hoân meâ, coù theå daãn ñeán töû vong. TOÅNG HÔÏP UREA THEO CHU TRÌNH ORNITHINE ÔÛ GAN 9
O=C- NH2 SÖÏ TOÅNG HÔÏP UREA ÔÛ GAN (chu trình ornithine cuûa Krebs vaø Henseleit) (CH2)2 ADP + Pi H2O • Urea ñöôïc taïo thaønh ôû gan qua 5 böôùc : + H2O H2N-CH-COOH ôû gan Glutamine 1. TL carbamyl phosphate do söï gaén NH3 töï do vôùi CO2 nhôø COOH Glutaminsynthease xuùc taùc cuûa carbamyl phosphate synthetase ôû trong matrix Glutaminase (CH2)2 + ATP COOH cuûa ty theå. ATP cung caáp naêng löôïng. H2N-CH-COOH ôûû naõo NH3 (CH2)2 2. Chuyeån nhoùm carbamyl phosphate tôùi ornithine taïo thaønh Ammonia H2N-CH-COOH Glutamate citruline nhôø ornithine carbamyl transferase (OCT) ôû Glutamate UREA trong matrix cuûa ty theå. Hình 4.9 : Phaûn öùng toång hôïp glutamine CHU TRÌNH NH3 + CO2 + 2ATP + H2O ORNITHINE Carbamyl phosphate 2ADP + Pi O synthetase (1) H2N – COO ~ P Carbamine-P 3. Taïo thaønh argino-succinate ôû teá baøo chaát do söï Ornithyl-Carbamyl transferase C H2N-CH-COOH keát hôïp cuûa citruline vôùi aspartate, Enzyme xuùc CH2 H2N-CH-COOH H2N NH2 (2) CH2 taùc laø argino-succinate synthetase, ATP cung caáp UREA Arginase CH2 CH2 CH2 naêng löôïng. H2O (5) NH2 CH2 COOH ORNITHINE NH CH2 H2N-CH-COOH Citruline 4. Phaân ly argino-sucinate thaønh arginine vaø CH2 C H2N–CH - COOH fumarate nhôø argino-succinase (ligase). CH2 H2N-CH-COOH H2N O Aspartate CH2 Arginosuccinase CH2 (3) ATP 5. Taïo urea : arginase thuûy phaân arginine taùch urea NH (4) CH2 Arginosuccinate synthetase C ra vaø taùi taïo laïi ornithine -> coù teân “chu trình COOH CH2 COOH AMP + H4P2O7 HN NH2 CH NH ornithine”. Arginine CH C CH2 COOH N–CH - COOH HN Fumarate 2 Arginosuccinate 10
4. SINH TOÅNG HÔÏP PROTEIN 1959 - ARTHUR KORNBERG (cha) : Giải Nobel DNA Y học về cơ chế tổng hợp DNA. TRANSCRIPTION (mRNA synthesis) - Sao mã từ DNA → Pre-mRNA 2006 - ROGER KORNBERG (con) : Giải Nobel hóa học về cơ chế sao chép thông tin di truyền từ Pre-mRNA - Processing DNA → RNA ở eukaryotic cell. Pre-mRNA → mRNA snRNA 2006 – ANDREW FIRE & CRAIG MELLO : mRNA Giải Nobel Y học về cơ chế điều khiển dòng thông tin của gene qua RNA (phát hiện được công bố từ rRNA 1998). TRANSLATION (protein synthesis) tRNA PROTEIN (1)Sao cheùp TTDT töø DNA boá meï sang DNA con; (1) (2)Chuyeån ñoåi maõ di truyeàn töø DNA sang RNA – quùa trình phieân maõ (transcription); (2) (2’) (1’) (3) Dòch maõ di truyeàn (translation) : TTDT töø mRNA ñöôïc chuyeån sang trình töï saép xeáp ñaëc hieäu cuûa (3) amino acid trong phaân töû protein. (1*) Moät soá vi sinh vaät TTDT ñöôïc baûo toàn trong RNA -> RNA töï taùi baûn (2*) Söï sao cheùp ngöôïc : RNA -> DNA -> mRNA H4.18 : Lyù thuyeát trung taâm cuûa sinh hoïc phaân töû 11
SINH TOÅNG HÔÏP PROTEIN Caùc hieåu bieát treân ñaây chính laø neàn taûng cho söï ra ñôøi vaø phaùt trieån cuûa coâng ngheä DNA taùi toå hôïp 4.1 CAÙC YEÁU TOÁ THAM GIA - DNA – hieän laø neàn taûng cho söï ra ñôøi vaø phaùt trieån - CAÙC RNA nhö vuõ baõo cuûa ngaønh Coâng ngheä sinh hoïc hieän - RIBOSOME - NAÊNG LÖÔÏNG (ATP & GTP) ñaïi. - CAÙC AMINO ACID 4.2. TIEÁN TRÌNH TOÅNG HÔÏP PROTEIN - TAÙI BAÛN DNA - SAO CHEÙP MAÄT MAÕT - GIAÛI MAÕ DI TRUYEÀN ÔÛ RIBOSOME 46 4.1. CAÙC YEÁU TOÁ THAM GIA CẤU TẠO DNA DNA . Xoắn kép : Hai chuỗi polynucleotide xoắn kép, – Caáu truùc xoaén keùp cuûa DNA. . Đối song : một sợi hướng 5’ → 3’ (trên xuống) sợi kia 3’ → 5’ (dưới lên) – Tính chaát cuûa DNA. . Bổ sung : Purine (G) ……… Pyrimidine (C) – Vai troø - Baûng maõ di truyeàn. Pyrimidine (T) …. Purine (A) – Chromosome 12
TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG CỦA DNA DNA có khả năng tự tách đôi và tái bản nhân đôi theo nguyên tắc bán bảo thủ → bảo toàn đầy đủ TTDT khi tế bào phân chia. DNA có khả năng sao mã, tổng hợp nên các p/t mRNA tương tự chúng (theo nguyên tắc bổ sung, thay T trên DNA bằng U trên mRNA) → TTDT được sao chép chính xác từ DNA sang khuôn thứ cấp mRNA, mRNA trực tiếp làm khuôn mẫu t/h protein ở ribosome → TTDT mã hoá trong nhân được biểu thị thành các tính trạng của sinh vật. CHỨC NĂNG CỦA DNA BAÛNG MAÕ DI TRUYEÀN Trong hầu hết các sinh vật DNA giữ vai trò bảo tồn và truyền đạt TTDT từ thế hệ này sang thế hệ khác Chỉ ở một số loài virus chức năng này được đảm nhận bởi RNA. TTDT từ DNA → enzyme → E kiểm soát các đặc điểm cơ bản của quá trình TĐC → biểu hiện các tính trạng của sinh vật. Mỗi bộ ba nucleotide (triplet-codon) mã hóa một AA. 4 loại gốc base → 64 codon : Codon mở đầu (xác định khung đọc mật mã) : AUG - Met Codon mã hóa : 60 codon/20 AA Codon chấm dứt (3 codon vô nghĩa) : UAG, UAA & UGA 13
Messenger RNA (m.RNA) : ñöôïc sao cheùp töø sôïi template cuûa DNA theo nguyeân taéc baét caëp boå sung -> CAÙC RNA mang TTDT ñeán ribosome Messenger RNA (m.RNA) Transfer RNA (t.RNA) : Transfer RNA (t.RNA) - Ñaàu 3’ lieân keát vôùi amino acid ñeå vaän chuyeån Ribosomal RNA (r.RNA) :Keát hôïp vôùi - DHU (dihydrouracil) loop : nhaän bieát enzyme protein -> ribosome (ribonucleoprotein) - Tϕ ϕ C (thymine pseudouridine cytidine) loop : nhaän bieát ribosome ñang hoaït ñoäng (ϕ ϕ = 5-ribosyl uridilic acid – uridilic acid giaû) - ANTICODON loop : tìm codon maõ hoùa AA trên mRNA Ribosomal RNA (r.RNA) : keát hôïp vôùi protein ñeå hình thaønh ribosome. RIBOSOME : - Prokaryote : 70S -> 50 S + 30 S (S = Svedberg) 50S (2 rRNA + 34 r-protein) 30S (1 rRNA + 21 r-protein) - Eukaryote : 80S -> 60 S + 40 S 60S (3 rRNA + 45 r-protein) 40S (1 rRNA + 33 r-protein) NAÊNG LÖÔÏNG : ATP, GTP t.RNA Caùc amino acid 14
P site A site 60S (50S) -> 5’ 3’ mRNA 40S (30S) -> Hình 4.21 : Ribosome - R60S (R50S) : Aminoacyl site (A site) : tieáp nhaän amino acid Peptidyl site (P site) : chöùa chuoãi peptide - R40S (R30S) : gaén vôùi mRNA RIBOSOME (1). DNA REPLICATION 5.2. TIEÁN TRÌNH TOÅNG HÔÏP PROTEIN Sao cheùp TTDT töø DNA boá meï sang DNA con -> baûo toàn nguyeân veïn TTDT khi teá baøo phaân chia TAÙI BAÛN DNA (DNA replication ) Nguyeân taéc : sôïi template ñöôïc ñoïc töø 3' -> 5', SỰ TRUYỀN MAÕ TỪ DNA SANG mRNA • sôïi DNA ñöôïc toång hôïp töø 5‘ -> 3' (transcription) Caùc ñaëc tính GIAÛI MAÕ DI TRUYEÀN (translation - tiến trình - Baùn baûo thuû (moät sôïi môùi boå sung vôùi sôïi cuõ), tổng hợp protein ở ribosome) - Baét caëp theo nguyeân taéc boå sung (A -> T, G -> C) - Caùc nucleotide ñöôïc theâm vaøo luoân luoân theo höôùng 5’ -> 3’ - Vuøng NST taùi baûn goïi laø replicon 15
Caùc yeáu toá caàn thieát (baûng 4.7-t.117) RNA primer (10-20 nucleotides) Enzyme helicase ñeå thaùo xoaén. Protein SSB (single strand DNA binding) : ngaên caûn taùi baét caëp vaø ngaên caûn sôïi ñôn töï xeáp laïi. DNA polymerase III : toång hôïp DNA treân moài. DNA polymerase I : thuûy giaûi moài vaø thay theá chuùng bôûi DNA. Caùc ligase ñeå noái caùc ñoaïn DNA. Caùc deoxyribonucleoside triphosphate (dATP, Caùc yeáu toá thöïc hieän quùa trình taùi baûn dTTP, dCTP vaødGTP) (1) (4) (2) (3) (6) (7) (5) Söï taùi baûn DNA ôû eukaryote Söï taùi baûn 2 sôïi DNA 64 theo moâ hình cuûa Kornberg (1988) 16
(2). TRANSCRIPTION Chuyeån ñoåi maõ di truyeàn töø DNA sang RNA (quùa trình phieân mã, truyền mã) Ñaëc tính : Template DNA ñöôïc ñoïc töø 3’-> 5', m RNA ñöôïc toång hôïp töø 5’ -> 3' - Sao cheùp theo nguyeân taéc boå sung caùc goác ba Base treân DNA sense : T A C G Base DNA template :A T G C Base treân mRNA : U A C G - Caùc yeáu toá caàn thieát : . caùc nucleotide triphosphate : UTP, ATP, GTP,ø CTP . ARN polymerase. Sao cheùp theo nguyeân taéc boå sung caùc goác base ÔÛ prokaryote : söï sao cheùp tieán haønh song song vôùi söï dòch maõ. Cuøng luùc sao cheùp moät nhoùm gene lieân quan -> taïo thaønh poly-cistronic mRNA -> toång hôïp cuøng luùc nhieàu hôn moät protein Hình 4.19 : Sao cheùp vaø dòch MMTTDT (t.118) 17
ÔÛ eukaryote : Gene goàm caùc vuøng exons (maõ hoùa) vaø caùc vuøng introns (khoâng maõ hoùa) xen keõ nhau. • sao cheùp ôû nhaân tröôùc, dòch maät maõ ôû ribosome sau. Chæ coù monocistronic mRNA -> chæ toång hôïp moät protein • B1 : sao cheùp taát caû exons vaø introns -> pre-mRNA • B2 : RNA processing : theâm muõ 7 methyl G ôû ñaàu 5’ thêm ñuoâi poly A ôû ñaàu 3’, Splicing :loaïi boû introns và noái caùc exons -> mature m-RNA (3). SÖÏ DÒCH MAÄT MAÕ THOÂNG TIN DI TRUYEÀN (Translation- QUÙA TRÌNH TOÅNG HÔÏP PROTEIN) Caùc yeáu toá tham gia : Messenger RNA (mRNA) Transfer RNA (tRNA) Ribosomes (complexes of protein and ribosomal RNA [rRNA]) Amino acids Eukaryote monocistronic- mRNA Naêng löôïng (ATP vaø GTP) 18
Baûng 4.10: Caùc yeáu toá protein hoaø tan trong sinh toång hôïp protein ôû E. coli Yeáu toá PTT (kD) Chöùc naêng Quùa trình dòch maät maõ traûi qua 4 giai ñoaïn: Caùc yeáu toá môû ñaàu (Initiation factors) IF -1 9 Trôï giuùp cho söï keát hôïp 2 tieåu ñôn vò ribosome - GÑ 1: tRNA charging : gaén AA vaøo tRNA IF -2 97 Gaéùn t.RNA môû ñaàu vaø GTP vào codon khởi dẫn IF -3 22 Gaéùn tieåu ñôn vò 30S vaøo m.RNA taïi codon môû ñaàu - GÑ 2: Initiation : thaønh laäp toå hôïp mRNA, Caùc yeáu toá noái daøi chuoãi polypeptide (Elongation factor) ribosomes vaø aminoacyl- tRNA. EF -Tu 43 Lieân keát vôùi aminoacyl-t.RNA vaø GTP EF -Ts 74 Taùch GDP töø EF -Tu - GÑ 3: Elongation : ñoïc maõ (codon) vaø dòch sang EF -G 77 Xuùc tieán söï chuyeån vò cuûa ribosome chuoãi peptide coù traät töï aminoacid töông öùng. Caùc yeáu toá phoùng thích (Releasing factor) RF -1 36 Ghi nhaän codon chaám döùt UAA vaø UAG - GÑ 4: Termination : chaám döùt toång hôïp protein) RF -2 38 Ghi nhaän codon chaám döùt UAA vaø UGA RF -3 46 Kích thích söï lieân keát RF –1 vaø RF -2 GÑ 1 : gaén amino acid vôùi tRNAs ñaëc hieäu Böôùc hoaït hoùa : Aminoacyl synthetase R–CH–COOH + ATP R–CH–CO ∼ AMP - H4P2O7 enzyme (aminoacyl synthetase) nhaän dieän caû NH2 NH2 amino acid vaø tRNA Amino acid Aminoacyl adenylate Phaûn öùng coù tính ñaëc hieäu cao t RNA Tieâu toán naêng löôïng (ATP) AMP AA Böôùc gaén amino acid vaøo tRNA -> tRNA- aminoacyl Anticodon 3 – 2 - 1 Codon 1 – 2 - 3 19
GÑ 2 : Initiation –KHÔÛI DAÃN (H.4.22,t.125) Codon khôûi daãn AUG (maõ hoùa Met) . Ôû prokaryote -> f Met -tRNA . Xaùc ñònh khung ñoïc maät maõ töø AUG Initiation factor (IF1, IF2 & IF3) B1 : R30S gaén vôùi IF1 & IF3 -> taùch R50S B2 : mRNA gaén vaøo R30S nhôø IF3 fMet-tRNA lieân keát vaøo codon khôûi daãn nhôø phöùc hôïp IF2-GTP. B3 : GTP -> GDP + Pi cung caáp naêng löôïng R50S + R30S -> R70S hoaït ñoäng. Caùc IF rôøi khoûi Khôûi daãn toång hôïp protein ribosome. f Met-tRNA ôû P site, A site troáng. GÑ 3 : Elongation (hình 4.23, T127) Caàn naêng löôïng (GTP) Elongation factor (EF-Tu, EF-Ts & EF-G) B1 : Binding – phöùc hôïp AMINOACYL-tRNA nhôø phöùc hôïp (EF-Tu.GTP) seõ gaén vaøo codon troáng ôû A site do söï töông taùc boå sung ANTICODON – CODON. B2 : Transpeptidation : chuoãi peptide ôû P site chuyeån sang A site, taïo lieân keát peptide môùi nhôø peptidyl - synthetase xuùc taùc, söû duïng NL töø böôùc 1 coøn dö. B3 :Translocation : GTPcung caáp NL, ribosome dòch chuyeån 1 codon theo höôùng 5’->3’ -> ñoïc maät maõ keá tieáp. Chuoãi polypeptide sang P site. tRNA rôøi khoûi ribosome. A site coù codon troáng. Chu kyø môùi tieáp tuïc. Böôùc ñaàu tieân trong giai ñoaïn dòch MMTTDT 20