Môn Hóa Sinh - Chuyên đề 16 - Sự sinh tổng hợp protein - Tài liệu ôn thi bác sĩ nội trú

Chuyên đề 16: Sự sinh tổng hợp protein

1. Các yếu tố tham gia sinh tổng hợp protein: ADN, mARN,tARN, rARN,enzyme, các yếu tố mở đầu, kéo dài, kết thúc, năng lượng, ion, 20 aa làm nguyên liệu.

- ADN:

o Là cơ sở vật chất di truyền, quyết định cấu trúc đặc hiệu của protein.

o Quyết định tính chất sinh học, chức năng của protein.

o Mọi biến đổi trong cấu trúc di truyền của AND sẽ dẫn đến thay đổi cấu trúc của protein.

- mARN:

o truyền thông tin di truyền từ AND tới phân tử protein được tổng hợp.

o có thành phần và trật tự các mononucleotide phù hợp với đoạn AND tương ứng.

o Qui định trật tự các aa trong phân tử protein tổng hợp thông qua các bộ ba mã hóa,mỗi bộ ba mã hóa gồm 3 nu liền nhau.

o Có 4 loại mononucleotide : A, U, G, C tổ hợp thành các bộ 3 mã hóa cho 20 aa, được sắp xếp liên tiếp nhau.

- tARN :

o là ARN hòa tan trong dịch bào, có chức năng gắn kết và vận chuyển aa trong bào tương tới nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein là ribosom.

o Có 6 vị trí chức năng trên phân tử t ARN, có vị trí gắn aa ( -CCA) và vị trí đối mã tương ứng với bộ ba mã hóa trên phân tử mARN là quan trọng.

o Có 60 loại tARN

- rARN:

o kết hợp với các protein đặc biệt, tạo nên ribosom.

o Ribosom của mọi tế bào gồm 2 tiểu đơn vị : nhân sơ 30S, 50S.

o Trên ribosom có các vị trí chức năng khác nhau cần cho tổng hợp protein.

o Phần lớn ribosom tự do trong bào tương, phần nhỏ gắn vào lưới nội bào.

o Nhiều ribosom gắn cùng trên 1 phân tử mARN trong tổng hợp protein tạo thành polysom.

- Enzyme:

o Aminoacyl-tARN synthetase: xúc tác tạo phức hợp aa-tARN. Đặc hiệu với aa và tARN tương ứng.

o Peptidyl transferase xúc tác tạo liên kết peptide.

- Các yếu tố mở đầu, kéo dài, kết thúc:

o Yếu tố mở đầu IF: tế bào nhân sơ có 3 yếu tố: IF1, IF2, IF3

o Yếu tố kéo dài EF: EFT , EFG.

 EFT có 2 loại EFTu và EFTs, có hoạt tính GTPase ( thủy phân GTP giải phóng năng lượng cho sự chuyển aa-tARN đến ribosom)

 EFG cần cho sự chuyển vị của peptidyl-tARN.

o Yếu tố kết thúc: RF1,RF2, RF3

- Năng lượng và các ion : ATP, GTP, Mg⁺⁺, NH4⁺, K⁺

- Nguyên liệu là 20 aa

2. Các giai đoạn tổng hợp Protein ở E.Coli ( có hình vẽ):

- Hoạt hóa aa:

o Xảy ra ở bào tương

o Nhờ xúc tác của enzyme aa-tARN synthetase, mỗi aa liên kết đồng hóa trị với tARN.

o Phản ứng qua 2 bước: tạo amioacyl-AMP, tạo aminoacyl-tARN.

- Mở đầu chuỗi:

o Mở đầu tổng hợp từ aa methionin, bộ ba mở đầu AUG trên mARN, dưới dạng fMet-tRNA.

o Hình vẽ

 IF1 + 30S +mARN+IF1

 IF2 + fMet-tARN + GTP

 Phức hợp kết hợp với 50S, sử dụng 1 GTP, giải phóng IF 1,2,3

o 30S gắn với IF3, phức hợp này gắn với mARN rồi gắn IF1

o fMet-tARN và GTP gắn với IF2 tạo phức hợp

o phức hợp trên gắn với 30S-IF3-mARN-IF1 tạo phức hợp mở đầu, giải phóng IF3, làm cho 50S kết hợp 30S.

o GTP thủy phân, tạo năng lượng gắn 50S vào 30S, giải phóng IF1,2

o Kết quả: fMet-tARN gắn vào vị trí P (peptid) của ribosom tương ứng với AUG của mARN.

- Kéo dài:

o Sau mở đầu, vị trí P trên ribosom gắn với fMet-aa và vị trí A trên ribosom trống sẵn sàng nhận aa tiếp theo.A mã hóa cho aa nào thì phức hợp aa-tARN được đưa đến.

o Ví dụ GCU mã hóa Ala

 GTP kết hợp EF-Tu tạo EFTu-GTP,kết hợp với Ala-tARN tạo EFTu-GTP-Ala-tARN. Phức hợp này gắn vào vị trí A trên ribosom: bộ ba đối mã tARN gắn vào bộ 3 mật mã GCU mARN, năng lượng do GTP thủy phân. Sau đó ,EF-Tu-GDP tách khỏi ribosom.

 Peptidyl transferase xúc tác, liên kết peptid được hình thành giữa amin của Ala-tARN với carboxyl của fMet-tARN tạo fMet-Ala-tARN vẫn gắn ở A.

 Phản ứng lấy năng lượng từ thủy phân fMet-tARN

o EFG –yếu tố kéo dài làm ribosom trượt theo chiều 3’-5’ một khoảng bằng chiều dài của 1 bộ ba mã hóa. Peptidyl-tARN chuyển từ A sang P. EFG tách khỏi ribosom, A trống và sẵn sàng nhận aa-tARN với bộ ba đối mã tương ứng.

- Kết thúc:

o Kết thúc khi vị trí A xuất hiện bộ 3 kết thúc UAA, UAG, UGA

o Yếu tố kết thúc RF1,2,3 gắn vào ribosom làm tách cách phàn của phức hợp ribosom hoạt động: chuỗi polypeptide, tARN cuối cùng, mARN, 70S phân ly 30S, 50S.

3. Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp protein ở E.Coli(SGK - Môn Hóa Sinh).