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

Ngoại tâm thu thất: rối loạn nhịp tim

Những người thường xuyên có ngoại tâm thu thất có nguy cơ cao hơn bị rung thất dẫn đến tử vong mà nguyên nhân là do một đợt ngoại tâm thu thất.

Trạm thần kinh: sự kéo dài tín hiệu thần kinh bằng trạm thần kinh “Sự kích ứng tồn lưu”

Khi các synap kích thích trên bề mặt của sợi nhánh hay thân của một nơ-ron, một điện thế sau synap tạo ra trong tế bào thần kinh và kéo dài trong nhiều mili giây, đặc biệt là khi có mặt một số chất dẫn truyền ở synap hoạt hóa kéo dài.

Hệ thống tim mạch trong tập luyện thể thao

Lượng máu chảy trong cơ có thể tăng tối đa khoảng 25 lần trong bài tập vất vả nhất. Hầu hết một nửa mức tăng này là kết quả do giãn mạch gây ra bởi những tác động trực tiếp của việc tăng trao đổi chất trong cơ.

Vòng phản xạ thần kinh: tín hiệu đầu ra liên tục

Các nơ-ron, giống các mô bị kích thích khác, phóng xung lặp đi lặp lại nếu mức điện thế màng kích thích tăng lên trên một ngưỡng nào đó. Điện thế màng của nhiều nơ-ron bình thường vẫn cao đủ để khiến chúng phóng xung liên tục.

Các hệ thống kiểm soát Cortisol

Feedback của cortisol cho cả vùng dưới đồi và thùy trước tuyến yên cũng xảy ra để làm giảm nồng độ cortisol trong huyết tương ở những lần cơ thể không bị stress.

Sự đào thải các hormone khỏi hệ tuần hoàn

Có hai yếu tố có thể làm tăng hoặc giảm nồng độ của các hormone trong máu, yếu tố là mức độ bài tiết hormone vào máu và yếu tố mức độ đào thải hormone ra khỏi máu.

Tác dụng của Insulin lên chuyển hóa chất béo

Insulin có nhiều tác dụng dẫn đến dự trữ chất béo tại mô mỡ. Đầu tiên, insulin tăng sử dụng glucose ở hầu hết các mô, điều này tự động làm giảm sử dụng chất béo, do đó, chức năng này như là dự trữ chất béo.

Acid béo với alpha Glycerophosphate để tạo thành Triglycerides

Quá trình tổng hợp triglycerides, chỉ có khoảng 15% năng lượng ban đầu trong đường bị mất đi dưới dạng tạo nhiệt, còn lại 85% được chuyển sang dạng dự trữ triglycerides.

Bài tiết acetylcholine hoặc noradrenalin của các sợi thần kinh giao cảm và phó giao cảm

Toàn bộ hoặc gần như toàn bộ các tận cùng thần kinh của hệ phó giao cảm đều tiết acetylcholin. Gần như tất cả các tận cùng thần kinh của hệ giao cảm đều tiết noradrenalin, tuy nhiên một vài sợi tiết ra acetylcholine.

Điều hòa bài tiết insulin

Kích thích tiết insulin bởi amino acid là quan trọng bởi vì insulin lần lượt tăng cường vận chuyển amino acid tới tế bào, cũng như sự hình thành protein trong tế bào..

Hệ tuần hoàn: chức năng chính

Khi dòng máu qua mô, ngay lập tức quay lại tim qua hệ tĩnh mạch. Tim đáp ứng tự động với sự tăng máu đến bằng việc bơm máu trở lại động mạch.

Cơ sở giải phẫu của hấp thu ở ruột

Bề mặt hấp thu của niêm mạc ruột non, thể hiện nhiều nếp gấp được gọi là nếp vòng, chúng tăng diện tích hấp thu của niêm mạc khoảng 3 lần, chúng thường nhô lên 8mm vào lòng ruột.

Tinh trùng và sinh sản nam

Đôi khi một nam giới có số lượng tinh trùng bình thường nhưng vẫn bị vô sinh. Khi tình trạng này xảy ra, rất nhiều, thậm trí là một nửa số tinh trùng của người này có hình dạng bất thường, có hai đầu, bất thường đầu hay bất thường thân.

Sợi thần kinh: sự tương quan về trạng thái

Một số tế bào thần kinh trong hệ thần kinh trung ương hoạt động liên tục vì ngay cả trạng thái kích thích bình thường cũng trên ngưỡng cho phép.

Các receptor ở các cơ quan đích hệ giao cảm và phó giao cảm

Các receptor nằm ở mặt ngoài của màng tế bào. Sự bám của các chất dẫn truyền thần kinh vào các receptor gây ra sư thay đổi về hình dạng trong cấu trúc của phân tử protein. Kế tiếp, phân tử protein bị biến đổi sẽ kích thích hoặc ức chế tế bào.

Kiểm soát lưu lượng máu mô bằng các yếu tố thư giãn hoặc co thắt có nguồn gốc từ nội mô

Điều quan trọng nhất của các yếu tố giãn mạch nội mô là NO, một khí ưa mỡ được giải phóng từ tế bào nội mô đáp ứng với rất nhiều kích thích hóa học và vật lý.

Vai trò của ion canxi trong co cơ

Nồng độ Ca nội bào tăng khi Ca++ đi vào trong tế bào qua kênh Ca trên màng tế bào hoặc được giải phóng từ lưới cơ tương. Ca++ gắn với camodulin (CaM) trở thành phức hợp Ca++-CaM, hoạt hóa chuỗi nhẹ myosin kinase.

Chức năng dự trữ máu của các tĩnh mạch

Các tĩnh mạch ngoại vi cũng có thể đẩy máu đi bằng cách cũng được gọi là “bơm tĩnh mạch” và chúng thậm chí cũng giúp điều hoà lượng máu ra từ tim.

Nhiệt độ bình thường của cơ thể

Nhiệt độ cơ thể tăng lên khi tập thể dục và thay đổi theo nhiệt độ khắc nghiệt của môi trường xung quanh vì cơ chế điều chỉnh nhiệt độ không hoàn hảo.

Đặc điểm của sự co bóp cơ toàn bộ

Cơ co bóp được nói là đẳng trường khi cơ không bị rút ngắn trong suốt sự co bóp và là đẳng trương khi nó bị rút ngắn nhưng sức căng trên cơ vẫn không đổi trong suốt sự co bóp.

Ống bán khuyên nhận biết sự quay đầu

Khi dừng quay đột ngột, những hiện tượng hoàn toàn ngược lại xảy ra: nội dịch tiếp tục quay trong khi ống bán khuyên dừng lại. Thời điểm này, vòm ngả về phía đối diện, khiến tế bào lông ngừng phát xung hoàn toàn.

Các vùng các lớp và chức năng của vỏ não: cảm giác thân thể

Vùng cảm giác thân thể I nhạy cảm hơn và quan trọng hơn nhiều so với vùng cảm giác bản thể II đến mức trong thực tế, khái niệm “vỏ não cảm giác thân thể” hầu như luôn luôn có ý chỉ vùng I.

Thông khí phế nang: khoảng chết và tác động của chúng

Trong thì thở ra, khí trong khoảng chết được thở ra đầu tiên, trước khi bất kỳ khí từ phế nang. Do đó, khoảng chết không thuận lợi cho loại bỏ khí thở ra từ phổi.

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.

Hấp thu các chất dinh dưỡng ở ruột non

Hấp thu carbohydrate, hấp thu glucose, hấp thu protein dưới dạng dipeptit, tripeptit hoặc axit amin, hấp thu chất béo và hấp thu các monosaccharide khác.