Mã di truyền đóng vai trò như một “ngôn ngữ” để truyền tải và giải mã các thông tin di truyền được lưu trữ trong ADN và ARN. Khái niệm mã di truyền là cơ sở của quá trình tổng hợp protein, một trong những quá trình quan trọng nhất để duy trì sự sống ở tất cả các sinh vật. Vậy mã di truyền là gì? Mã di truyền có tính chất gì? Tham khảo bài viết NOVAGEN chia sẻ sau để tìm hiểu chi tiết!
Nội dung:
1. Mã di truyền (Genetic code) là gì?
Mã di truyền có thể được định nghĩa là tập hợp các quy tắc nhất định mà các tế bào sống sử dụng để dịch thông tin được mã hóa trong vật liệu di truyền (chuỗi ADN hoặc mARN). Ribosome chịu trách nhiệm thực hiện quá trình dịch mã. Chúng liên kết các axit amin theo thứ tự được mARN chỉ định (ARN thông tin) bằng cách sử dụng các phân tử tARN (ARN vận chuyển) để mang axit amin và đọc mARN ba nucleotide cùng một lúc.
2. Bảng mã di truyền
Toàn bộ mối quan hệ giữa các axit amin và codon được coi là mã di truyền, thường được tóm tắt trong bảng.
Có thể thấy rằng nhiều axit amin được hiển thị trong bảng bởi nhiều hơn một codon. Ví dụ, có sáu cách để viết leucine trong ngôn ngữ mARN.
Lưu ý: Codon là chuỗi ba nucleotide cùng nhau tạo thành một đơn vị mã di truyền trong phân tử ADN hoặc ARN.
Điểm then chốt của mã di truyền là bản chất phổ quát của nó. Điều này chỉ ra rằng hầu như tất cả các loài, ngoại trừ một số ít trường hợp ngoại lệ, đều sử dụng mã di truyền để tổng hợp protein.
Nói cách khác, mã di truyền là trình tự nucleotide của bazơ trên ADN được dịch thành trình tự các axit amin của protein cần tổng hợp.
3. Tính chất của mã di truyền
- Mã bộ ba: Theo mô tả của George Gamow, mã di truyền được tạo thành từ ba nucleotide và tạo thành 64 tổ hợp khác nhau. Một bộ ba đơn là một codon.
- Tính phổ quát: Mã di truyền là phổ quát, có nghĩa là nó có trong tất cả các sinh vật trên trái đất. Axit amin nào mà một bộ ba tạo thành trong một sinh vật thì axit amin đó cũng tạo thành trong tất cả các sinh vật. Bắt đầu từ sinh vật nhân sơ đơn bào đến sinh vật nhân chuẩn, tất cả sự sống đều có cùng loại mã di truyền. Tất cả các sinh vật sống đều hình thành tất cả 20 axit amin của chúng từ 64 hoán vị của một codon.
- Tính thoái hóa cao: Mã này có tính thoái hóa, nghĩa là cùng một loại axit amin được mã hóa bởi nhiều bộ ba bazơ. Sự thoái hóa không có nghĩa là thiếu tính đặc hiệu trong quá trình tổng hợp protein. Điều này chỉ có nghĩa là một loại axit amin cụ thể có thể được đưa đến đúng vị trí của nó trong chuỗi peptide bằng nhiều hơn một bộ ba bazơ. Ví dụ, ba loại axit amin arginine, alanine và leucine đều có sáu codon đồng nghĩa.
- Tính đặc hiệu: Tính đặc hiệu của mã di truyền đảm bảo rằng mỗi codon sẽ mã hóa cho một loại axit amin duy nhất. Ví dụ, codon AUG luôn mã hóa cho methionine. Điều này giúp quá trình dịch mã diễn ra chính xác, giảm thiểu sai sót trong việc tổng hợp protein.
- Không chồng chéo: Mã không chồng chéo có nghĩa là cùng một chữ cái không được sử dụng cho hai codon khác nhau. Nói cách khác, không có một bazơ đơn lẻ nào có thể tham gia vào quá trình hình thành nhiều hơn một codon.
- Không có dấu phẩy: Mã không có dấu phẩy có nghĩa là không có nucleotide hoặc dấu phẩy (hoặc dấu chấm câu) nào giữa hai codon.
- Cực tính: Mỗi bộ ba được đọc theo hướng 5′ → 3′ và gốc bắt đầu là 5′ theo sau là gốc ở giữa rồi đến gốc cuối cùng là 3′. Điều này ngụ ý rằng các codon có hướng cố định và nếu codon được đọc theo hướng ngược lại, trình tự gốc của codon sẽ đảo ngược và sẽ chỉ định hai loại protein khác nhau.
- Codon bắt đầu và kết thúc: Codon AUG là codon khởi đầu hoặc bắt đầu. Chuỗi polypeptide bắt đầu bằng sinh vật nhân chuẩn (methionine) hoặc sinh vật nhân sơ (N-formylmethionine). Mặt khác, UAG, UAA và UGA được gọi là codon kết thúc hoặc codon dừng. Chúng không được đọc bởi bất kỳ phân tử tRNA nào và chúng không mã hóa cho bất kỳ axit amin nào.
4. Kết luận
Mã di truyền là một trong những khám phá lớn của sinh học, giải thích cách thức tế bào sử dụng thông tin di truyền để tổng hợp protein – thành phần quan trọng giúp duy trì sự sống và chức năng của các cơ quan trong cơ thể. Với các tính chất đặc trưng như tính đặc hiệu, tính phổ quát, tính thoái hóa,…, mã di truyền đảm bảo quá trình dịch mã diễn ra chính xác, bền vững và đạt hiệu quả cao.
