Trả lời nhanh
Quá trình phiên mã ở vi khuẩn E. coli xảy ra trong tế bào chất, cụ thể là ở vùng nhân (nucleoid) nơi chứa phân tử DNA vòng. E. coli là sinh vật nhân sơ, không có màng nhân bao bọc vật chất di truyền, nên không thể nói phiên mã diễn ra “trong nhân tế bào” như ở sinh vật nhân thực.
Vì sao phiên mã ở E. coli diễn ra trong tế bào chất?
Vi khuẩn E. coli thuộc nhóm sinh vật nhân sơ. Tế bào của chúng chưa có nhân hoàn chỉnh, tức là không có màng nhân ngăn cách DNA với phần còn lại của tế bào.
Phân tử DNA mạch kép, dạng vòng, nằm ở một vùng gọi là vùng nhân. Vùng này không có màng bao nên thông với tế bào chất. Enzim RNA polymerase và các nguyên liệu (ribônuclêôtit A, U, G, X) đều có sẵn trong tế bào chất, vì thế phiên mã diễn ra ngay tại đó.
Loại trừ các phương án thường gặp
- “Nhân tế bào” – sai. Vi khuẩn không có nhân với màng nhân. Đây là bẫy phổ biến, vì học sinh quen với câu “phiên mã diễn ra trong nhân” của tế bào nhân thực.
- “Ribôxôm” – sai. Ribôxôm là nơi dịch mã (tổng hợp prôtêin), không phải nơi phiên mã.
- “Ti thể / lục lạp” – sai. Vi khuẩn không có các bào quan có màng này.
- “Tế bào chất (vùng nhân)” – đúng.
Diễn biến phiên mã ở E. coli
- Khởi đầu: RNA polymerase gắn với nhân tố sigma nhận biết và 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 ribônuclêôtit theo nguyên tắc bổ sung (A–U, T–A, G–X, X–G), tổng hợp mRNA theo chiều 5’→3′.
- Kết thúc: khi gặp tín hiệu kết thúc, enzim dừng lại và mRNA được giải phóng.
Ở vi khuẩn, mRNA vừa tạo ra thường được dùng ngay để dịch mã, không cần cắt nối intron – exon, vì gen của vi khuẩn không phân mảnh.
So sánh với sinh vật nhân thực
| Tiêu chí | Vi khuẩn E. coli (nhân sơ) | Sinh vật nhân thực |
|---|---|---|
| Nơi phiên mã | Tế bào chất (vùng nhân) | Nhân tế bào (và cả trong ti thể, lục lạp với DNA của chúng) |
| Nơi dịch mã | Tế bào chất, ribôxôm | Tế bào chất |
| Gen | Không phân mảnh | Phân mảnh (exon, intron) |
| Xử lí mRNA sau phiên mã | Hầu như không | Cắt intron, nối exon, gắn mũ 5′, đuôi poly-A |
| Phiên mã và dịch mã | Có thể xảy ra gần như đồng thời | Tách biệt về không gian và thời gian |
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
Mẹo nhớ: “Nhân sơ – không màng nhân – mọi việc làm chung một phòng”. Cứ thấy chữ “vi khuẩn” hoặc “nhân sơ” thì nghĩ ngay đến tế bào chất.
Lỗi hay gặp:
- Nhầm vùng nhân của vi khuẩn với nhân tế bào. Vùng nhân chỉ là nơi DNA tập trung, không có màng.
- Nhầm phiên mã với dịch mã. Phiên mã tạo RNA từ DNA; dịch mã tạo chuỗi pôlipeptit từ mRNA.
- Cho rằng vi khuẩn có nhiều loại RNA polymerase như sinh vật nhân thực. Vi khuẩn chỉ dùng một loại cho các RNA.
Bài luyện tập
- Câu 1. Trong tế bào nhân thực, phiên mã gen nhân diễn ra ở đâu?
Đáp án: trong nhân tế bào, vì DNA nằm trong nhân. - Câu 2. Vì sao ở E. coli, dịch mã có thể bắt đầu khi phiên mã chưa kết thúc?
Đáp án: vì không có màng nhân ngăn cách; mRNA đang được tổng hợp trong tế bào chất có thể được ribôxôm bám vào ngay. - Câu 3. Một đoạn mạch gốc DNA có trình tự 3’–TAX–GGT–5′. Viết trình tự mRNA tương ứng.
Đáp án: 5’–AUG–XXA–3′ (ví dụ tự đặt, áp dụng nguyên tắc bổ sung A–U, T–A, G–X, X–G).
Câu hỏi thường gặp
Vùng nhân của E. coli có phải là nhân tế bào không?
Không. Vùng nhân chỉ là khu vực chứa DNA vòng, không có màng nhân bao bọc nên thông trực tiếp với tế bào chất.
Dịch mã ở E. coli xảy ra ở đâu?
Dịch mã xảy ra trên ribôxôm trong tế bào chất, và có thể bắt đầu ngay khi mRNA còn đang được phiên mã.
Phiên mã ở sinh vật nhân thực khác E. coli thế nào?
Ở sinh vật nhân thực, phiên mã xảy ra trong nhân, mRNA sơ khai phải được cắt intron, nối exon rồi mới ra tế bào chất để dịch mã.
Enzim nào tham gia phiên mã ở E. coli?
RNA polymerase, kết hợp với nhân tố sigma để nhận biết promoter và khởi đầu phiên mã.