Thông tin di truyền được mã hóa như thế nào ?

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:...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thông tin di truyền được mã hóa như thế nào ? 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 proteinđược ghi trong các phân tử ADN, họ nhận ra một vấn đề: Chỉ có 4 loại bazơtrong các nucleotit để xác định cho 20 loại axit amin. Do đó, mã di truyềnkhông 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 cácnucleotit thì tương ứng với một axit amin?Codon: Mã bộ ba của các bazơNếu mỗi bazơ nucleotit được dịch mã thành một axit amin, thì chỉ có nhiềunhất 4 axit amin được xác định. Thế còn nếu mã di truyền là mã bộ hai thìsao? Chẳng hạn, trình tự hai bazơ AG xác định một axit amin, còn trình tựbazơ GT xác định một axit amin khác. Do ở mỗi vị trí, có 4 khả năng lựachọn 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 cả20 axit amin.Bộ ba các bazơ nucleotit là số nguyên nhỏ nhất, đồng đều có thể mã hóa chotất cả các axit amin. Nếu mỗi cách sắp xếp cứ 3 bazơ kế tiếp nhau xác địnhmột axit amin, thì chúng ta sẽ có 64 (tức là 43) khả năng mã hóa; số lượngnày thừa đủ để xác định tất cả các axit amin. Trên cơ sở đó, các số liệu thínghiệm sau này cũng đã xác nhận rằng: dòng thông tin đi từ gen đến proteindựa trên mã bộ ba; nói cách khác, bản hướng dẫn tổng hợp một chuỗipolypeptit được viết trên ADN là một chuỗi những “từ” gồm 3 nucleotit vàcó đặc điểm không gối lên nhau. Ví dụ, bộ ba các bazơ AGT tại một vị trínhất định (trong vùng mã hóa) trên mạch ADN sẽ dẫn đến sự lắp ráp một axitamin Serine tại vị trí tương ứng trên chuỗi polypeptit được tạo ra. 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 mộtaxit 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 chiềudài phân tử mARN. Trong phạm vi mỗi gen, chỉ một trong hai mạch ADNđược phiên mã. Mạch này được gọi là mạch khuôn bởi vì nó cung cấp kiểumẫu, 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 theophân tử ADN; trong khi đó, mạch bổ sung với nó có thể làm khuôn cho sựphiên mã của những gen khác. Điều đáng lưu ý là trong phạm vi mỗi gennhất 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 theonguyên 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, chỉcó đặc điểm khác là U thay thế cho T là thành phần bazơ của ARN; ngoài racác nucleotit của ARN mang thành phần đường là ribose thay chodeoxyribose trong phân tử ADN. Giống với mạch ADN mới, phân tử ARNđược tổng hợp theo chiều đối song song với mạch ADN làm khuôn. Ví dụnhư, trình tự ba bazơ ACC dọc phân tử ADN (viết là 3’-ACC-5’) làm khuôntổng hợp nên trình tự 5’-UGG-3’ trên phân tử mARN. Mỗi bộ ba các bazơcủa phân tử mARN được gọi là codon; và theo thói quen, chúng thường đượcviết theo chiều 5’ → 3’. Trong ví dụ trên đây, UGG là codon mã hóa cho axitamin Tryptophan (viết tắt là Trp). Thuật ngữ codon trong thực tế cũng đượcdùng 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 làmkhuôn, và vì vậy sẽ giống với trình tự các nucleotit trên mARN, trừ việc Uđược thay thế bằng T. (Vì lý do này, mạch ADN không làm khuôn lại đượcgọi là “mạch mã hóa”.)Trong quá trình dịch mã, trình tự các codon dọc phân tử mARN được giảimã, hay dịch mã, thành trình tự các axit amin từ đó hình thành nên chuỗipolypeptit. Các codon được bộ máy dịch mã đọc theo chiều 5’ → 3’ củamạch mARN. Mỗi codon xác định một trong 20 loại axit amin được lắp rápvào 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 ítnhất ba lần so với số các axit amin trong sản phẩm protein. Ví dụ như, để mãhóa một chuỗi polypeptit gồm 100 axit amin, cần một trình tự gồm 300nucleotit dọc mạch ARN. ...