Sinh học 12/Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN
Gen[edit]
Khái niệm[edit]
Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hoá một chuỗi pôlipeptit hay một phân tử ARN.
Ví dụ: Gen hemoglobin anpha (Hb a) là gen mã hoá chuỗi pôlipeptit a góp phần tạo nên phân tử Hb trong tế bào hồng cầu; gen tARN mã hoá phân tử ARN vận chuyển,...
Cấu trúc chung của gen cấu trúc[edit]
Mỗi gen mã hoá prôtêin gồm 3 vùng trình tự nuclêôtit (hình 1.1).
– Vùng điều hoà: nằm ở đầu 3' của mạch mã gốc của gen, có trình tự nuclêôtit đặc biệt giúp ARN polimeraza có thể nhận biết và liên kết để khởi động quá trình phiên mã, đồng thời cũng chứa trình tự nuclêôtit điều hoà quá trình phiên mã.
– Vùng mã hoá: mang thông tin mã hoá các axit amin. Các gen ở sinh vật nhân sơ có vùng mã hoá liên tục (gen không phân mảnh). Phần lớn các gen của sinh vật nhân sơ có vùng mã hoá không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hoá axit amin (exôn) là các đoạn không mã hoá axit amin (intron). Vì vậy, các gen này được gọi là gen phân mảnh.
– Vùng kết thúc: nằm ở đầu 5' của mạch mã gốc của gen, mang tín hiệu kết thúc phiên mã.
Mã di truyền[edit]
Gen được cấu tạo từ các nuclêôtit, còn chuỗi pôlipeptit (prôtêin) lại được cấu tạo từ các axit amin. Trong ADN chỉ có 4 loại nuclêôtit (A, T, G, X), nhưng trong prôtêin có khoảng 20 loại axit amin.
Bằng thực nghiệm, các nhà khoa học đã khám phá được toàn bộ bí mật của mã di truyền và người ta nhận thấy rằng cứ 3 nuclêôtit đứng liền nhau mã hoá một axit amin, Để biết được chính xác ba nuclêôtit nào mã hoá axit amin nào, người ta đã tiến hành rất nhiều thí nghiệm để giải mã di truyền. Năm 1966, tất cả 64 bộ ba (được gọi là các côđon) trên ARN thông tin tương ứng với 64 bộ ba (triplet) trên ADN mã hoá các axit amin đã được giải hoàn toàn bằng thực nghiệm (bảng 1).
Trong số 64 bộ ba có 3 bộ ba không mã hoá cho axit amin nào. Các bộ ba này là UAA, UAG, UGA và được gọi là các bộ ba kết thúc vì nó quy định tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã. Bộ ba AUG là mã mở đầu với chức năng khởi đầu dịch mã và mã hoá axit amin mặtionin (ở sinh vật nhân sơ là foocmin metionin).
Các nhà khoa học cho thấy mã di truyền có một số đặc điểm sau:
– Mã di truyền được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba nuclêôtit mà không gối lên nhau.
– Mã di truyền có tính phổ biến, tức là tất cả các loài đều có chung một bộ mã di truyền, trừ một vài ngoại lệ.
– Mã di truyền có tính đặc hiệu, tức là một bộ ba chỉ mã hoá cho một loại axit amin.
– Mã di truyền mang tính thoái hoá, tức là nhiều bộ ba khác nhau cùng xác định một loại axit amin, trừ AUG và UGG.
ảng 1. Bảng mã di truyền
Chữ cái thứ hai –
| U | X | A | G | |
|---|---|---|---|---|
| U | ||||
| X | ||||
| A | ||||
| G |
A
UUU 7 Phe
UAU 7 Tyr
UUX
UXU UXX UXA
UAX
Tyr
UGX
>x<
Ser
UAA 1
UUA UUG
UXG
UAG KT
UGA KT UGG Trp
XXU
XUU XUX
XAU ] His
Pro
XGU XGX XGA XGG
XUA
XXA
XAA 1 Gin
XUG
XXG
Chữ cái thứ nhất
XAG / Gin
>x<u>x<
Chữ cái thứ ba
AGU
AXU AXX AXA
AUU AUX lle AUA –
Met (MD)
AGX
Thr
AAU – ААХ AAA AAG
AGA
AUG
AXG
AGG
GXU,
GAU GAX
Asp
GXX
GUU GUX GUA GUG
GGU, GGX GGA
Val
Ala
GXA GXG
GAA
> x cu
GAG Glu
GGG
(Phe: Phéninalanin, Leu: Loxin, lle: Izôloxin, Met: Mêtiônin, Val: Valin, Ser: Xêrin, Pro: Prolin, Thr: Threônin, Ala: Alanin, Tyr: Tirôzin, His: Histidin, Gin: Glutamin, Asn: Asparagin, Lys: Lizin, Asp: Axit Aspactic, Glu: Axit glutamic, Cys: Xistêin, Trp: Triptôphan, Arg: Acginin, Gly: Glixin)
Trong bảng 1, mỗi côđon gồm ba chữ cái, mỗi chữ cái là tên viết tắt của một nuclêôtit. Các bộ ba có ghi KT là mã kết thúc, MĐ là mã mở đầu.
Qúa trình nhân đôi ADN (tái bản ADN)[edit]
Quá trình nhân đôi của ADN diễn ra ngay trước khi tế bào bước vào giai đoạn phân chia tế bào. Quá trình này tạo ra 2 crômatit trong nhiễm sắc thể (NST) để chuẩn bị phân chia tế bào. Sơ đồ ở hình 1.2 nêu các bước chủ yếu trong quá trình nhân đối của ADN. Từ nguyên tắc nhân đôi ADN, hiện nay người ta đã đề xuất phương pháp có thể nhận một đoạn ADN nào đó trong ống nghiệm thành vô số bản sao trong thời gian ngắn phục vụ cho nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.
Tham khảo[edit]
- SGK Sinh học 12, NXB Giáo dục Việt Nam, trang 6 – 10.