D.1.2 · Tổng hợp protein

Tài liệu này bao gồm các chủ đề SL đã chọn cho khóa học lần đầu đánh giá trong 2025; đây không phải là toàn bộ chương trình.

Kiến thức nền: cấu trúc DNA và liên kết base từ A.1.2, và enzyme từ B.1.

Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.

Giải thích hiện tượng này là gì?

• Một gen dài hàng trăm base tạo ra một protein ngắn hơn nhiều, và một đột biến chỉ một base có thể phá hủy toàn bộ sản phẩm. Làm thế nào tế bào đọc trình tự base thành trình tự acid amin?

Xây dựng mô hình

• Trong phiên mã, enzyme RNA polymerase tổng hợp mạch mRNA bổ sung với một mạch DNA làm khuôn. Trong dịch mã, ribosome đọc mRNA theo nhóm ba base — codon — và nối các acid amin tương ứng thành chuỗi polypeptide.
• Hầu hết codon quy định một acid amin. Mã di truyền có tính thoái hóa: nhiều codon có thể quy định cùng một acid amin. Một codon dừng báo hiệu cuối quá trình dịch mã và không quy định acid amin nào. Vì khung đọc chạy theo ba, việc chèn hoặc xóa một base sẽ dịch chuyển tất cả các codon sau đó — một sai lệch khung đọc.
• Transcription: Sao chép trình tự DNA của gen thành mRNA bổ sung; dịch mã: Đọc các codon trên mRNA tại ribosome để tổng hợp polypeptide; codon: Một nhóm ba base mRNA quy định một axit amin hoặc tín hiệu dừng; codon dừng: Codon kết thúc chuỗi mà không mã hóa cho axit amin nào.

Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình

• Trình tự base của gen dự đoán trình tự acid amin của protein thông qua bảng mã; so sánh gen đã biết và protein của nó để kiểm tra. Các thí nghiệm đánh dấu phóng xạ đặt acid amin theo thứ tự mRNA quy định — bằng chứng cho việc đọc codon, không phải phỏng đoán.
• Đột biến thay đổi một codon thành codon dừng sẽ cắt cụt protein chính xác tại điểm đó, điều này có thể đối chiếu với trình tự.

Bắt đầu từ các đại lượng đã biết

• Đã biết: một đoạn mRNA mã hóa có 63 base, bao gồm một codon dừng. Số codon = số base / 3 = 63 / 3 = 21. Codon dừng không mã hóa cho acid amin, nên peptide có 21 − 1 = 20 acid amin.

Ví dụ:

Một đoạn mã hóa có 90 base bao gồm một codon dừng. Tìm độ dài peptide bằng cùng trình tự: đại lượng đã biết → mô hình → mối quan hệ → thay số → đơn vị và diễn giải. (Đáp án: codon = 90/3 = 30; peptide = 30 − 1 = 29 acid amin. Base không phải acid amin — hãy chia cho ba trước.)

Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó

• Mô hình đếm này chỉ áp dụng cho trình tự mã hóa: gen thực tế còn mang vùng khởi động, vùng không dịch mã và, ở sinh vật nhân thực, intron bị loại bỏ trước khi dịch mã. Do đó, tổng số base của gen không phải là phép tính độ dài peptide.

Cảnh báo:

Mỗi base trong trình tự mã hóa quy định một acid amin. Phát biểu này sai: acid amin được quy định bởi bộ ba — ba base mỗi codon — và codon dừng không đóng góp nào, nên một đoạn 63 base cho 20 acid amin, không phải 63.

Tóm tắt:

Tổng hợp protein: phiên mã sao chép gen thành mRNA; dịch mã đọc codon theo bộ ba tại ribosome. Codon = số base ÷ 3, và codon dừng không mã hóa cho acid amin; việc chèn hoặc xóa một base sẽ làm lệch toàn bộ khung đọc.

Viết từ 29 axit amin

• Một vùng mã hóa mRNA gồm 90 nucleotide, bao gồm cả codon dừng duy nhất.
• Tìm số axit amin: (90 − 3) ÷ 3 = 29 — codon dừng không đóng góp thêm axit amin nào.

Viết từ 14 axit amin

• Một đoạn thứ hai gồm 45 nucleotide, cũng có một codon dừng ở cuối cùng.
• Tìm số axit amin: 45 ÷ 3 = 15 codon, trong đó có một codon dừng, nên còn 14.

Viết từ khung đọc bị lệch

• Nucleotide 4 của vùng mã hóa bị xóa bỏ.
• Mô tả sự thay đổi: mọi codon sau vị trí xóa sẽ được đọc lại trong khung mới — một lần xóa không chỉ là một thay đổi đơn lẻ mà là sự thay đổi toàn bộ chuỗi trình tự phía sau.