Cơ chế di truyền trong tế bào: Tái bản, phiên mã, dịch mã
1. Tái bản ADN
Khái niệm: Là quá trình nhân đôi phân tử ADN, tạo ra hai phân tử ADN con giống hệt phân tử ADN mẹ.
Ý nghĩa: Truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể.
Cơ chế:
Khởi đầu: Enzim helicase tách hai mạch đơn của ADN, tạo ra chạc chữ Y.
Kéo dài mạch: Enzim polymerase tổng hợp mạch mới theo chiều 5' → 3', dựa trên mạch khuôn.
Kết thúc: Hai phân tử ADN con được hình thành, mỗi phân tử gồm một mạch cũ và một mạch mới.
2. Phiên mã
Khái niệm: Là quá trình tổng hợp phân tử ARN từ mạch khuôn ADN.
Ý nghĩa: Chuyển thông tin di truyền từ ADN sang ARN để thực hiện quá trình tổng hợp protein.
Cơ chế:
Khởi đầu: Enzim RNA polymerase bám vào vùng khởi đầu trên ADN.
Kéo dài: Enzim RNA polymerase di chuyển dọc theo mạch khuôn ADN, tổng hợp mạch ARN mới theo nguyên tắc bổ sung.
Kết thúc: Enzim RNA polymerase gặp tín hiệu kết thúc và giải phóng phân tử ARN mới.
3. Dịch mã
Khái niệm: Là quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide từ thông tin di truyền trên phân tử mARN.
Ý nghĩa: Biểu hiện thông tin di truyền thành các protein, quyết định tính trạng của cơ thể.
Cơ chế:
Khởi đầu: Ribosome bám vào mARN tại codon khởi đầu (AUG).
Kéo dài: tARN mang axit amin bổ sung với codon trên mARN đến ribosome, hình thành liên kết peptit giữa các axit amin.
Kết thúc: Ribosome gặp codon kết thúc (UAA, UAG, UGA) và giải phóng chuỗi polypeptide.
Sự khác biệt giữa sinh vật nhân sơ và nhân thực
Sinh vật nhân sơ:
Phiên mã và dịch mã xảy ra đồng thời tại tế bào chất.
mARN sơ khai được sử dụng trực tiếp để dịch mã.
Sinh vật nhân thực:
Phiên mã xảy ra trong nhân, dịch mã xảy ra ở tế bào chất.
mARN sơ khai phải trải qua quá trình xử lý để tạo thành mARN trưởng thành mới tham gia dịch mã.
Quy trình công nghệ gen và ứng dụng
Quy trình:
Tách gen: Lấy gen mong muốn từ tế bào cho.
Cắt gen: Sử dụng enzim cắt giới hạn để cắt gen và thể truyền.
Nối gen: Liên kết gen cần chuyển vào thể truyền bằng enzim ligaza.
Chuyển gen: Đưa thể truyền chứa gen đã nối vào tế bào nhận.
Biểu hiện gen: Gen được biểu hiện ở tế bào nhận, tạo ra sản phẩm mong muốn.
Ứng dụng:
Nông nghiệp: Tạo giống cây trồng biến đổi gen có năng suất cao, kháng sâu bệnh, chịu hạn,...
Y học: Sản xuất vaccine, insulin, hormone tăng trưởng, các loại thuốc chữa bệnh,...
Môi trường: Chế tạo vi sinh vật xử lý ô nhiễm môi trường.
Công nghiệp: Sản xuất các sản phẩm hóa chất, thực phẩm,...