17/03/2025
Mã di truyền là một trong những khám phá vô cùng to lớn trong lịch sử khoa học đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ sinh học, cung cấp cho chúng ta một cái nhìn toàn diện về cách mà các sinh vật được hình thành, phát triển và hoạt động. Để hiểu rõ hơn về mã di truyền là gì? Chúng có những đặc tính nào mời các bạn cùng theo dõi bài viết sau đây.
Mã di truyền là gì?
Mã di truyền (Genetic code) là bộ quy tắc mà các tế bào sống sử dụng để dịch các thông tin đã được mã hóa trong vật liệu di truyền thành protein (chuỗi ADN hoặc mRNA). Trong đó, ribosome sẽ chịu trách nhiệm thực hiện quá trình dịch mã này. Ribosome sẽ liên kết với các axit amin theo thứ tự được xác định bởi mRNA (RNA thông tin) bằng cách sử dụng các phân tử tRNA (RNA vận chuyển) để mang axit amin và đọc mARN ba nucleotide cùng một lúc.
Mã di truyền trong mỗi gen có cấu tạo từ 4 loại bazơ nucleotide của DNA, bao gồm: (A) adenine, (C) cytosine, (G) guanine và (T) thymine. Ở RNA thiminde (T) sẽ được thay bằng uracine (U). Khi các loại nucleotide kết hợp với nhau sẽ tạo thành bộ 3 chữ cái gọi là “codon”, để xác định loại axit amin cần thiết tại từng vị trí trong chuỗi protein.
Khám phá về mã di truyền
Sự nghiên cứu để hiểu rõ hơn về mã di truyền là một hành trình dài của các nhà khoa học trong lĩnh vực sinh học và di truyền trong suốt thế kỷ XIX, XX và XXI với nhiều hứa hẹn cùng những nguy cơ tiềm ẩn. Vào năm 1944, Oswald Avery đã chứng minh được rằng DNA chính là vật mang thông tin di truyền, chất dứt hơn 80 năm suy đoán của giới học thuật. DNA đươc phát hiện ra đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong sinh học phân tử góp phần phát triển, cách mạng hóa các lĩnh vực khoa học liên quan đến gen và di truyền cho đến tận ngày nay.
Công cuộc nghiên cứu về mã di truyền không chỉ giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn về tính phức tạp và sự đa dạng của mã gen di truyền, mà còn là niềm hy vọng cho việc hiểu biết và điều trị các bệnh di truyền một cách chính xác hơn.
Những đặc tính tiêu biểu của mã di truyền
Mã di truyền là mã bộ ba
Mỗi đơn vị mã di truyền là một bộ ba nucleotide (codon). Ví dụ, bộ ba AUG mã hóa methionine, cũng là tín hiệu khởi đầu cho quá trình dịch mã.
Với ba nucleotide được kết hợp theo nhiều cách khác nhau, có tổng cộng 64 bộ ba có thể tồn tại. Trong đó có 61 bộ ba mã hóa axit amin và 3 bộ ba đóng vai trò kết thúc quá trình dịch mã (UAA, UAG, UGA).
Tính thái hóa
Tính thoái hóa là một khái niệm trong sinh học di truyền chỉ sự linh hoạt của mã di truyền khi một số codon khác nhau có thể mã hóa cho cùng một axit amin trong quá trình tổng hợp protein.
Tức là một axit amin có thể được mã hóa bởi nhiều codon khác nhau mà không gây ra những ảnh hưởng đến cấu trúc hay chức năng của protein cuối cùng.
Tính đặc hiệu & tính phổ biến
Tính đặc hiệu của mã di truyền ở đây nghĩa là mỗi codon cụ thể sẽ chỉ mã hóa cho một loại axit amin cụ thể. Ngoài ra, tất cả các loài đều sẽ có chung 1 bộ mã di truyền (trừ 1 vài ngoại lệ đặc biệt) tức là mã di truyền có tính phổ biến.
Mã không chồng chéo
Mã di truyền sẽ được đọc theo từng nhóm ba nucleotide một cách theo tuần tự, và chỉ mỗi nucleotide chỉ thuộc về một nhóm bộ 3 (codon) nhất định và sẽ không bao giờ nằm trong nhóm bộ 3 tiếp theo.
Ví dụ:
- Mã 5′-UCU-3′ sẽ mã hóa cho Serine.
- Mã 5′-AUG-3′ sẽ mã hóa cho Methionine.
Hướng đọc mã di truyền
Mỗi bộ ba nucleotide (codon) sẽ 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 có nghĩa là các codon luôn có một hướng cố định. Nếu đọc theo hướng ngược lại trình tự nucleotide sẽ bị đảo lộn và sẽ tạo ra các loại protein khác nhau.
Codon bắt đầu và kết thúc
Codon AUG được coi là condon khởi đầu hoặc bắt đầu. Chuỗi polypeptide bắt đầu bằng sinh vật nhân chuẩn (methionine) hoặc sinh vật nhân sơ (N-formylmethionine). Mặt khác, AUG, 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.
Mã di truyền không có dấu phẩy
Mã không có dấu phẩy có nghĩa là không có khoảng trống hay dấu câu giữa các codon. Mỗi codon nối liền với codon trước và sau nó mà không có nucleotide nào chen ở giữa.
Có thể thấy mã di truyền là một trong những khám phá to lớn trong lĩnh vực 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, chức năng của các cơ quan trong cơ thể sống. Với các tính chất đặc trưng như tính đặc hiệu, thoái hóa, mã bộ ba…, mã di truyền sẽ luôn đảm bảo quá trình dịch mã luôn được diễn ra chính xác, bền vững và đạt độ hiệu quả.
>> Xem thêm: Tìm hiểu về quá trình nhân đôi ADN diễn ra như thế nào?
