Biểu hiện gen ở Sinh vật nhân sơ và Sinh vật nhân chuẩn
Biểu hiện gen là một quá trình thiết yếu diễn ra ở cả sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực. Mặc dù thực tế là kết quả ở cả sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ đều giống nhau, nhưng có sự khác biệt đáng kể giữa chúng. Sự biểu hiện của gen được thảo luận nói chung và sự khác biệt giữa quá trình nhân sơ và nhân thực được nêu bật cụ thể trong bài viết này.
Biểu hiện gen
Khi thông tin của một gen được chuyển đổi thành các dạng cấu trúc, thì gen cụ thể được cho là sẽ được biểu hiện. Biểu hiện gen là một quá trình tạo ra các phân tử quan trọng về mặt sinh học và đây thường là các đại phân tử. Các gen hầu hết được biểu hiện dưới dạng protein, nhưng ARN cũng là sản phẩm của quá trình này. Không thể có dạng sống nếu không diễn ra quá trình biểu hiện gen.
Có ba bước chính trong biểu hiện gen được gọi là phiên mã, xử lý RNA và dịch mã. Sự biến đổi protein sau dịch mã và sự trưởng thành RNA không mã hóa là một số quá trình khác liên quan đến sự biểu hiện gen. Trong bước phiên mã, trình tự nucleotit của gen trong sợi ADN được phiên mã thành ARN sau khi sợi ADN được tháo rời nhờ enzym DNA helicase. Sợi RNA mới hình thành (mRNA) được cải tổ bằng cách loại bỏ các trình tự không mã hóa và lấy trình tự nucleotide của gen đến ribosome. Có các phân tử tRNA (RNA chuyển) cụ thể nhận biết các axit amin có liên quan trong tế bào chất. Sau đó, các phân tử tRNA được gắn vào các axit amin cụ thể. Trong mỗi phân tử tRNA, có một trình tự gồm ba nucleotide. Một ribosome trong tế bào chất được gắn vào sợi mRNA, và codon khởi đầu (promoter) được xác định. Các phân tử tRNA với các nucleotide tương ứng cho trình tự mRNA được di chuyển vào tiểu đơn vị lớn của ribosome. Khi các phân tử tRNA đến ribosome, axit amin tương ứng được liên kết với axit amin tiếp theo trong trình tự thông qua liên kết peptit. Liên kết peptit này tiếp tục cho đến khi codon cuối cùng được đọc ở ribosome. Dựa trên trình tự của các axit amin trong chuỗi protein, hình dạng và chức năng khác nhau đối với mỗi phân tử protein. Hình dạng và chức năng này là kết quả của trình tự nucleotide trong phân tử DNA. Do đó, rõ ràng là các gen khác nhau mã hóa các protein khác nhau với hình dạng và chức năng khác nhau.
Sự khác biệt giữa Biểu hiện gen ở Sinh vật nhân sơ và Sinh vật nhân thực là gì?
• Vì sinh vật nhân sơ không có vỏ nhân nên các ribosome có thể bắt đầu tổng hợp protein khi sợi mRNA được hình thành. Điều này rất tương phản với quá trình sinh vật nhân chuẩn, nơi sợi mRNA phải được vận chuyển vào tế bào chất để ribosome liên kết với sợi đó. Ngoài ra, số bước chính trong quá trình biểu hiện gen của sinh vật nhân sơ là hai bước, trong khi có ba bước chính trong quy trình của sinh vật nhân chuẩn.
• Có trình tự intron trong DNA sinh vật nhân chuẩn để sợi mRNA cũng sẽ có những trình tự đó. Do đó, quá trình nối RNA phải diễn ra trước khi hoàn thiện sợi mRNA bên trong nhân ở sinh vật nhân thực. Tuy nhiên, không có bước xử lý RNA nào ở sinh vật nhân sơ do thiếu các intron trong vật liệu di truyền của chúng.
• Khả năng biểu hiện đồng thời các gen nhóm (được gọi là operon) có trong quá trình nhân sơ. Tuy nhiên, chỉ một sợi được biểu hiện cùng một lúc ở sinh vật nhân chuẩn và sợi mRNA tiếp theo cũng bị thoái hóa sau khi biểu hiện.
