Gen trong nhân tế bào kiểm soát tổng hợp protein

2020-05-26 11:38 PM

Tầm quan trọng DNA nằm trong khả năng kiểm soát sự hình thành của protein trong tế bào. Khi hai sợi của một phân tử DNA được tách ra, các bazơ purine và pyrimidine nhô ra ở mặt bên của mỗi sợi DNA.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Trong nhân tế bào, một số lượng lớn các gen được gắn vào cuối trong phân tử xoắn kép cực kỳ dài của ADN có trọng lượng phân tử đo lên đến hàng tỷ. Một đoạn rất ngắn của một phân tử đó được thể hiện trong hình. Phân tử này bao gồm một số hợp chất hóa học đơn giản gắn với nhau theo một mô hình được lặp đi lặp lại, các đặc điểm đó được giải thích trong các đoạn tiếp theo.

Cấu trúc xoắn ốc, xoắn kép của gen

Hình. Cấu trúc xoắn ốc, xoắn kép của gen. Các sợi bên ngoài bao gồm axit photphoric và đường deoxyribose. Các phân tử bên trong kết nối hai sợi chuỗi xoắn là các cơ sở purine và pyrimidine, xác định mã của các gen.

Cấu trúc cơ bản của DNA

Các khối xây dựng cơ bản của DNA

Hình. Các khối xây dựng cơ bản của DNA.

Hình cho thấy các hợp chất hóa học cơ bản liên quan đến sự hình thành của DNA. Các hợp chất này bao gồm: (1) axit photphoric, (2) một đường tên là deoxyribose, và (3) bốn bazơ nitơ (hai purin, adenine và guanine; và hai pyrimidine, thymine và cytosine). Axit photphoric và deoxyribose hình thành nên hai sợi xoắn, đó là xương sống của  phân tử DNA, các bazơ nitơ nằm giữa hai sợi và kết nối chúng lại với nhau, như minh họa trong hình.

Nucleotides

Giai đoạn đầu tiên của sự hình thành DNA là kết hợp một phân tử axit photphoric, một phân tử deoxyribose, và một trong bốn bazơ để hình thành một axit nucleotide. Do đó bốn nucleotide riêng biệt được hình thành, mỗi nucleotide cho một trong bốn bazơ: deoxyadenylic, deoxythymidylic, deoxyguanylic, và axit deoxycytidylic. Hình cho thấy cấu trúc hóa học của axit deoxyadenylic, và hình 3-5 cho thấy ký hiệu đơn giản cho bốn nucleotide hình thành DNA.

Axit deoxyadenylic, một trong những nucleotide tạo ra lên DNA

Hình. Axit deoxyadenylic, một trong những nucleotide tạo ra lên DNA.

Biểu tượng cho bốn nucleotide kết hợp để tạo thành DNA

Hình. Biểu tượng cho bốn nucleotide kết hợp để tạo thành DNA. Mỗi nucleotide chứa axit photphoric (P), deoxyribose (D), và một trong bốn bazơ nucleotide: A, adenine; T, tuyến ức; G, guanine; hoặc C, cytosine.

Các nucleotide được sắp xếp để hình thành hai sợi DNA bằng liên kết lỏng lẻo với nhau

Sắp xếp các nucleotide deoxyribose trong một chuỗi kép DNA

Hình. Sắp xếp các nucleotide deoxyribose trong một chuỗi kép DNA.

Hình cho thấy cách thức mà số lượng lớn nucleotide liên kết với nhau để tạo thành hai sợi DNA. Hai sợi lần lượt liên kết lỏng lẻo với nhau bởi các liên kết ngang yếu (weak cross-linkages), như minh họa trong hình 3-6 bởi các đường nét đứt ở giữa. Lưu ý rằng xương sống của mỗi sợi DNA được tạo ra xen kẽ các phân tử axit  photphoric và phân tử deoxyribose. Kế đến, các bazơ purine và pyrimidine được gắn với các phân tử deoxyribose. Sau đó, bằng liên kết hydro lỏng lẻo (đường nét đứt) giữa các purine và pyrimidine, hai sợi DNA tương ứng được liên kết với nhau.

Lưu ý các chú ý sau đây:

1. Mỗi adenine (bazơ purine) của một sợi luôn liên kết với thymine (bazơ pyrimidin) của sợi còn lại.

2. Mỗi guanine (bazơ purine) của một sợi luôn liên kết với cytosine (bazơ pyrimidin) của sợi còn lại.

Do đó, trong hình, trình tự các cặp bazơ nitơ bổ sung là CG, CG, GC, TA, CG, TA, GC, AT và AT. Bởi vì sự lỏng lẻo của các liên kết hydro, hai sợi có thể tách nhau ra, và chúng làm như vậy nhiều lần trong quá trình thực hiện chức năng của chúng trong tế bào.

Để đưa DNA của hình vào đúng vị trí vật lý thích hợp của nó, chỉ một khả năng là cảm biến hai đầu và xoắn chúng lại thành một đường xoắn ốc. Mười cặp nucleotide có mặt đầy đủ trong một vòng xoắn của phân tử DNA, như trong hình.

Mã di truyền

Tầm quan trọng DNA nằm trong khả năng kiểm soát sự hình thành của protein trong tế bào, mà nó hoàn thành bằng cách thức của một mã di truyền. Đó là, khi hai sợi của một phân tử DNA được tách ra, các bazơ purine và pyrimidine nhô ra ở mặt bên của mỗi sợi DNA được tiếp xúc, được thể hiện bằng sợi ở hàng đầu trong hình. Đó là những bazơ nhô ra hình thành mã di truyền.

Kết hợp các nucleotide ribose với một chuỗi DNA

Hình. Kết hợp các nucleotide ribose với một chuỗi DNA để tạo thành một phân tử RNA mang mã di truyền từ gen đến tế bào chất. Enzyme RNA polymerase di chuyển dọc theo chuỗi DNA và xây dựng RNA phân tử.

Một phần của phân tử RNA hiển thị ba loại mã RNA

Hình. Một phần của phân tử RNA hiển thị ba loại mã RNA. RNA CCG, UCU và GAA, điều khiển sự gắn kết của ba axit amin, proline, serine và axit glutamic, tương ứng với chuỗi RNA đang phát triển.

Mã di truyền bao gồm những "bộ ba" liên tiếp của các bazơ - đó là, mỗi ba bazơ kế tiếp là một mã. Các bộ ba cuối cùng liên tiếp kiểm soát trình tự các axit amin trong phân tử protein được tổng hợp trong tế bào. Lưu ý trong hình rằng sợi ở hàng đầu của DNA, đọc từ trái sang phải, có mã di truyền GGC, AGA, CTT, với những bộ ba bị tách khỏi nhau bằng các mũi tên. Như chúng ta quan sát mã di truyền này thông qua hình, chúng ta thấy rằng, ba bộ ba tương ứng sẽ có quy định vị trí lần lượt cho ba axit amin, proline, serine, và axit glutamic, trong một phân tử mới được hình thành của protein.

Bài viết cùng chuyên mục

Chức năng của màng bào tương

Màng bào tương cho phép một số chất đi qua nhưng lại không cho hoặc hạn chế sự vận chuyển qua màng của một số chất khác, tính chất này được gọi là tính thấm chọn lọc.

Sự bài tiết huyết thanh và chất nhầy của nước bọt

Khi chất tiết chảy qua các ống dẫn, 2 quá trình vận chuyển tích cực chủ yếu diễn ra làm thay đổi rõ rệt thành phần ion trong dịch tiết nước bọt.

Cấu trúc vi tuần hoàn và hệ mao mạch

Tại nơi mỗi mao mạch bắt nguồn từ một tiểu động mạch, chỉ còn một sợi cơ trơn thường vòng từng quãng quanh các mao mạch. Cấu trúc này được gọi là cơ thắt trước mao mạch.

Cơ chế tác động nội bào của testosterone

Testosteron kích thích tăng sản xuất protein ở hầu hết các mô trong cơ thể, đặc biệt là ở các mô cơ quan chịu trách nhiệm cho sự phát triển đặc tính sinh dục nam nguyên phát hoặc thứ phát.

Cơn nhịp nhanh nhĩ: rối loạn nhịp tim

Nhanh nhĩ hay nhanh bộ nối (nút), cả hai đều được gọi là nhịp nhanh trên thất, thường xảy ra ở người trẻ, có thể ở người khỏe mạnh, và những người này thông thường có nguy cơ nhịp nhau sau tuổi vị thành niên.

Vùng tiền vận động: chức năng vận động của vỏ não và thân não

Vùng tiền vận động nằm trước vùng vận động sơ cấp 1-3 cm. Nó trải dài từ rãnh bên (khe Sylvia) đến khe dọc giữa, nơi nó tiếp giáp với vùng vận động bổ sung (vùng có những chức năng giống với vùng tiền vận động).

Phân loại cơ trơn

Cơ trơn ở mỗi cơ quan có các đặc điểm khác nhau: (1) kích thước (2) sự sắp xếp trong các bó (3) đáp ứng với các kích thích khác nhau (4) đặc điểm phân bố thần kinh (5) chức năng.

Điều hòa vận động: ứng dụng lâm sàng của phản xạ căng cơ

Trong thăm khám lâm sàng, chúng ta thường kiểm tra các phản xạ căng cơ nhằm mục đích xác định mức độ chi phối của não đến tủy sống. Các thăm khám này có thể thực hiện như sau.

Đặc điểm sinh lý cấu tạo bộ máy tiêu hóa

Thiết đồ cắt ngang, ống tiêu hóa cấu tạo gồm 8 lớp từ trong ra ngoài: niêm mạc, cơ niêm, lớp dưới niêm mạc, đám rối Meissner, cơ vòng

Huyết áp động mạch: kiểm soát bằng lợi liệu áp lực

Lượng dịch vào và ra phải cân bằng tuyệt đối,  nhiệm vụ này được thực hiện bởi điều khiển thần kinh và nội tiết và bởi hệ thống kiểm soát tại thận, nơi mà điều hòa bài tiết muối và nước.

Giải phẫu và sinh lý của cấp máu mạch vành

Hầu hết máu từ tĩnh mạch vành trái trở về tâm nhĩ phải thông qua xoang vành, chiếm 75%. Máu từ thất phải thông qua tĩnh mạch nhỏ chảy trực tiếp vào tâm nhĩ phải.

Thùy trước và thùy sau tuyến yên

Hai thùy tuyến yên có nguồn gốc khác nhau, thùy trước từ túi Rathke, là một vùng lõm vào của lớp thượng bì hầu họng, và thùy sau từ một mô thần kinh phát triển ra từ vùng dưới đồi.

Dịch cơ thể và muối trong tập luyện thể thao

Kinh nghiệm đã chứng minh vẫn còn vấn đề điện giải khác ngoài natri, là mất kali. Mất kali kết quả một phần từ sự tiết tăng aldosterone trong thích nghi với khí hậu nhiệt, làm tăng mất kali trong nước tiểu, cũng như mồ hôi.

Vùng chi phối vận động chuyên biệt trên vỏ não

Một số ít các vùng vận động được biệt hóa cao ở vỏ não chi phối những chức năng vận động đặc trưng. Những vùng này được định vị bằng kích thích điện hoặc bởi sự mất chức năng vận động nhất định.

Tín hiệu thần kinh: sự hội tụ của các tín hiệu từ các sợi đến khác nhau

Sự hội tụ cho phép tổng hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, và đáp ứng đưa đến là một hiệu quả được tổng hợp từ tất cả các loại thông tin khác nhau.

TSH của thùy trước tuyến yên được điều hòa bởi TRH từ vùng dưới đồi

Sự bài tiết TSH của thùy trước tuyến yên được kiểm soát bởi hormon vùng dưới đồi, thyrotropin releasing hormone, được bài tiết từ tận cùng thần kinh ở vùng lồi giữa vùng dưới đồi.

Hormon điều hòa vận động đường tiêu hóa

Phần lớn hormone điều hòa sự bài tiết ở đường tiêu hóa cũng tác động lên sự vận động một số vùng của đường tiêu hóa. Mặc dùng tác dụng vận động thường ít quan trọng hơn tác dụng bài tiết.

Giải phẫu sinh lý sợi cơ vân

Trong hầu hết các cơ vân, mỗi sợi kéo dài trên toàn bộ chiều dài của cơ. Ngoại trừ cho khoảng 2% của sợi, mỗi sợi thường được phân bố bởi chỉ một tận cùng thần kinh, nằm gần giữa của sợi.

Sinh lý cân bằng nước trong cơ thể

Sự mất nước thường xảy ra một thời gian ngắn trước khi cảm thấy khát. Trẻ em, người già, người mất trí có thể không nhận biết được cảm giác khát.

Corticosteroid: Mineralocorticoid, Glucocorticoids và Androgen

Vỏ thượng thận tiết 2 loại hormon chính là mineralocorticoid và glucocorticoid, thêm vào đó nó còn tiết 1 lượng nhỏ hormon sinh dục, đặc biệt hormon androgen, tác dụng giống hormon sinh dục testosteron.

Chức năng thính giác của vỏ não: cơ chế thính giác trung ương

Mỗi neuron riêng lẻ trong vỏ não thính giác đáp ứng hẹp hơn nhiều so với neuron trong ốc tai và nhân chuyển tiếp ở thân não. Màng nền gần nền ốc tai được kích thích bởi mọi tần số âm thanh, và trong nhân ốc tai dải âm thanh giống vậy được tìm thấy.

Điện thế hoạt động của tế bào thần kinh

Để tạo ra những tín hiệu thần kinh, điện thế hoạt động di chuyển dọc theo tế bào sợi thần kinh cho tới điểm kếtthúc của nó.

Vai trò của hải mã trong học tập

Hải mã bắt nguồn như một phần của vỏ não thính giác. Ở nhiều động vật bậc thấp, phần vỏ não này có vai trò cơ bản trong việc xác định con vật sẽ ăn thức ăn ngon hay khi ngửi thấy mùi nguy hiểm.

Sóng hô hấp trong áp suất động mạch

Tăng huyết áp trong giai đoạn sớm của thì thở ra và giảm trong phần còn lại của chu kỳ hô hấp. Khi thở sâu, huyết áp có thể tăng 20mmHg với mỗi chu kỳ hô hấp.

Tập trung mắt: điều hòa điều tiết mắt

Khi mắt tập trung vào một đối tượng ở xa và sau đó phải đột ngột tập trung vào một đối tượng ở gần, thấu kính thường điều tiết với sự nhạy bén thị giác tốt nhất trong thời gian ít hơn 1 giây.