Trả lời nhanh
Quá trình phiên mã ở vi khuẩn E. coli xảy ra trong tế bào chất. E. coli là sinh vật nhân sơ nên không có màng nhân; phân tử DNA vòng nằm ngay trong tế bào chất (ở vùng nhân). Enzim RNA polimeraza bám vào DNA tại đó để tổng hợp mRNA, không cần đi qua màng nào.
Vì sao phiên mã ở E. coli diễn ra trong tế bào chất?
Muốn biết phiên mã xảy ra ở đâu, em chỉ cần tự hỏi: DNA nằm ở đâu thì phiên mã diễn ra ở đó, vì phiên mã là quá trình lấy một mạch của gen làm khuôn để tổng hợp RNA.
- E. coli là tế bào nhân sơ: không có nhân hoàn chỉnh, không có màng nhân.
- Vật chất di truyền là một phân tử DNA vòng, kép, không liên kết với histon, nằm ở vùng nhân – vùng này không có màng bao bọc nên thông thẳng với tế bào chất.
- Enzim RNA polimeraza và các nucleotit tự do (A, U, G, X) đều có sẵn trong tế bào chất nên phản ứng diễn ra ngay tại chỗ.
Diễn biến phiên mã ở E. coli (tóm tắt)
- Khởi đầu: RNA polimeraza (có nhân tố sigma nhận biết) bám vào vùng promoter của gen, làm tháo xoắn một đoạn DNA.
- Kéo dài: enzim trượt dọc mạch khuôn theo chiều 3’→5′, lắp các ribonucleotit theo nguyên tắc bổ sung (A–U, T–A, G–X, X–G), mRNA được tổng hợp theo chiều 5’→3′.
- Kết thúc: khi gặp tín hiệu kết thúc, enzim dừng lại, mRNA được giải phóng.
Gen của sinh vật nhân sơ là gen không phân mảnh (không có intron) nên mRNA tạo ra dùng được ngay, không phải cắt bỏ đoạn nào.
Điểm đặc biệt: phiên mã và dịch mã xảy ra gần như đồng thời
Vì không có màng nhân ngăn cách, ribosome có thể bám vào đầu 5′ của mRNA và bắt đầu dịch mã khi đầu 3′ vẫn đang được phiên mã. Đây là điều không thể xảy ra ở tế bào nhân thực. Nhờ vậy vi khuẩn phản ứng rất nhanh với thay đổi của môi trường.
So sánh với sinh vật nhân thực
| Tiêu chí | Nhân sơ (E. coli) | Nhân thực |
|---|---|---|
| Nơi phiên mã | Tế bào chất (vùng nhân) | Trong nhân tế bào (ngoài ra trong ti thể, lục lạp với DNA của các bào quan này) |
| Nơi dịch mã | Tế bào chất | Tế bào chất |
| Phiên mã và dịch mã | Có thể diễn ra đồng thời | Tách biệt về không gian và thời gian |
| Xử lí mRNA sau phiên mã | Không cắt intron | Cắt intron, nối exon, thêm mũ và đuôi |
Loại trừ các phương án hay gặp
Nếu đề cho các lựa chọn, em phân tích như sau:
- “Nhân tế bào”: sai, vì E. coli không có nhân hoàn chỉnh. Đây là đáp án của sinh vật nhân thực.
- “Ribosome”: sai, ribosome là nơi dịch mã (tổng hợp protein), không phải nơi phiên mã.
- “Màng sinh chất”: sai, màng chỉ trao đổi chất; DNA không nằm trên màng để phiên mã (trừ vài thời điểm DNA bám màng khi nhân đôi, không phải phiên mã).
- “Tế bào chất”: đúng.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm “vùng nhân” với “nhân”: vùng nhân chỉ là nơi tập trung DNA, không có màng, vẫn thuộc tế bào chất.
- Nhầm phiên mã với dịch mã: phiên mã tạo RNA từ DNA; dịch mã tạo chuỗi polipeptit từ mRNA.
- Học thuộc “phiên mã ở nhân” mà quên rằng điều đó chỉ đúng với sinh vật nhân thực.
Mẹo nhớ: nhân sơ = “không màng nhân” → mọi quá trình di truyền đều “chung một phòng” là tế bào chất.
Bài luyện tập
- Ở tế bào nhân thực, phiên mã chủ yếu diễn ra ở đâu?
Đáp án: trong nhân tế bào (cùng với phiên mã ở DNA của ti thể, lục lạp). - Vì sao ở E. coli, ribosome có thể bám vào mRNA khi mRNA chưa được tổng hợp xong?
Đáp án: vì không có màng nhân ngăn cách và mRNA không cần xử lí (gen không phân mảnh) nên dùng được ngay. - Mạch gốc của gen có trình tự 3’–TAX–GGT–5′. Viết mRNA tương ứng (ví dụ tự đặt).
Đáp án: 5’–AUG–XXA–3′.
Câu hỏi thường gặp
Phiên mã ở E. coli diễn ra ở đâu?
Phiên mã ở E. coli diễn ra trong tế bào chất, tại vùng nhân nơi chứa phân tử DNA vòng, vì tế bào nhân sơ không có màng nhân.
Vì sao ở vi khuẩn phiên mã và dịch mã có thể diễn ra đồng thời?
Vì không có màng nhân ngăn cách và mRNA không phải cắt intron, nên ribosome bám vào mRNA ngay khi đầu 5' vừa được tổng hợp.
Enzim nào thực hiện phiên mã ở E. coli?
Enzim RNA polimeraza, trong đó nhân tố sigma giúp enzim nhận biết và bám vào vùng promoter của gen.
Phiên mã ở sinh vật nhân thực khác E. coli thế nào về vị trí?
Ở sinh vật nhân thực, phiên mã diễn ra trong nhân tế bào rồi mRNA mới ra tế bào chất để dịch mã; còn ở E. coli cả hai đều diễn ra trong tế bào chất.