Dạy học blog | SINH HỌC

Tài liệu ôn tập sinh học phổ thông

Thông tin di truyền được mã hóa như thế nào?

Khi các nhà sinh học bắt đầu nghi ngờ rằng bản hướng dẫn tổng hợp protein được ghi trong các phân tử ADN, họ nhận ra một vấn đề: Chỉ có 4 loại bazơ trong các nucleotit để xác định cho 20 loại axit amin. Do đó, mã di truyền không thể ở dạng ngôn ngữ kiểu tượng hình như Tiếng Trung quốc được, nghĩa là mỗi ký tự tương ứng với một từ riêng. Vậy, bao nhiêu bazơ trong các nucleotit thì tương ứng với một axit amin?

Codon: Mã bộ ba của các bazơ

Nếu mỗi bazơ nucleotit được dịch mã thành một axit amin, thì chỉ có nhiều nhất 4 axit amin được xác định. Thế còn nếu mã di truyền là mã bộ hai thì sao? Chẳng hạn, trình tự hai bazơ AG xác định một axit amin, còn trình tự bazơ GT xác định một axit amin khác. Do ở mỗi vị trí, có 4 khả năng lựa chọn các bazơ nucleotit khác nhau, nên chúng ta sẽ có tối đa 16 (tức là 42) khả năng tổ hợp; điều này cho thấy mã bộ hai không đủ để mã hóa cho tất cả 20 axit amin.

Bộ ba các bazơ nucleotit là số nguyên nhỏ nhất, đồng đều có thể mã hóa cho tất cả các axit amin. Nếu mỗi cách sắp xếp cứ 3 bazơ kế tiếp nhau xác định một axit amin, thì chúng ta sẽ có 64 (tức là 43) khả năng mã hóa; số lượng này thừa đủ để xác định tất cả các axit amin. Trên cơ sở đó, các số liệu thí nghiệm sau này cũng đã xác nhận rằng: dòng thông tin đi từ gen đến protein dựa trên mã bộ ba; nói cách khác, bản hướng dẫn tổng hợp một chuỗi polypeptit được viết trên ADN là một chuỗi những “từ” gồm 3 nucleotit và có đặc điểm không gối lên nhau. Ví dụ, bộ ba các bazơ AGT tại một vị trí nhất định (trong vùng mã hóa) trên mạch ADN sẽ dẫn đến sự lắp ráp một axit amin Serine tại vị trí tương ứng trên chuỗi polypeptit được tạo ra.

ma di truyen

Mã bộ ba. Với mỗi gen, chỉ một trong hai mạch ADN được dùng làm khuôn để phiên mã. Giống như trong sao chép ADN, nguyên tắc kết cặp giữa các bazơ nucleotit cũng được dùng trong phiên mã, chỉ thay thế thymine (T) trong ADN bằng uracil (U) trong ARN. Mỗi codon (mã bộ ba) xác định một axit amin đ-ợc bổ sung vào chuỗi polypeptit đang kéo dài. Phân tử mARN đ-ợc dịch mã theo chiều 5′ → 3′.

Trong quá trình phiên mã, các gen xác định trình tự các bazơ nằm dọc chiều dài phân tử mARN. Trong phạm vi mỗi gen, chỉ một trong hai mạch ADN được phiên mã. Mạch này được gọi là mạch khuôn bởi vì nó cung cấp kiểu mẫu, hay khuôn mẫu, cho sự lắp ráp các nucleotit trên bản phiên mã ARN. Một mạch ADN thường làm khuôn cho một số hoặc nhiều gen nằm dọc theo phân tử ADN; trong khi đó, mạch bổ sung với nó có thể làm khuôn cho sự phiên mã của những gen khác. Điều đáng lưu ý là trong phạm vi mỗi gen nhất định, luôn chỉ có một mạch ADN được làm khuôn để phiên mã.

Một phân tử mARN chỉ có trình tự bổ sung với mạch làm khuôn ADN theo nguyên tắc kết cặp của các bazơ, chứ không giống hệt mạch làm khuôn này. Sự kết cặp giữa các bazơ là giống nhau trong sao chép ADN và phiên mã, chỉ có đặc điểm khác là U thay thế cho T là thành phần bazơ của ARN; ngoài ra các nucleotit của ARN mang thành phần đường là ribose thay cho deoxyribose trong phân tử ADN. Giống với mạch ADN mới, phân tử ARN được tổng hợp theo chiều đối song song với mạch ADN làm khuôn. Ví dụ như, trình tự ba bazơ ACC dọc phân tử ADN (viết là 3’-ACC-5’) làm khuôn tổng hợp nên trình tự 5’-UGG-3’ trên phân tử mARN. Mỗi bộ ba các bazơ của phân tử mARN được gọi là codon; và theo thói quen, chúng thường được viết theo chiều 5’ → 3’. Trong ví dụ trên đây, UGG là codon mã hóa cho axit amin Tryptophan (viết tắt là Trp). Thuật ngữ codon trong thực tế cũng được dùng để chỉ bộ ba các bazơ thuộc mạch không làm khuôn trên phân tử ADN. Những codon này có trình tự các nucleotit bổ sung với mạch ADN làm khuôn, và vì vậy sẽ giống với trình tự các nucleotit trên mARN, trừ việc U được thay thế bằng T. (Vì lý do này, mạch ADN không làm khuôn lại được gọi là “mạch mã hóa”.)

Trong quá trình dịch mã, trình tự các codon dọc phân tử mARN được giải mã, hay dịch mã, thành trình tự các axit amin từ đó hình thành nên chuỗi polypeptit. Các codon được bộ máy dịch mã đọc theo chiều 5’ → 3’ của mạch mARN. Mỗi codon xác định một trong 20 loại axit amin được lắp ráp vào đúng vị trí tương ứng dọc chuỗi polypeptit. Do các codon là mã bộ ba, nên số nucleotit cần để mã hóa một “thông điệp di truyền” cần nhiều hơn ít nhất ba lần so với số các axit amin trong sản phẩm protein. Ví dụ như, để mã hóa một chuỗi polypeptit gồm 100 axit amin, cần một trình tự gồm 300 nucleotit dọc mạch ARN.

Theo Campbell

(trích từ: thuviensinhhoc.com)

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: