Bộ ba mã di truyền

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Mô hình cấu trúc lý thuyết của bộ ba mã di truyền, theo đó mỗi nuclêôtit (A, T, G hay C) ở không gian 3D có thể kết hợp có lặp với mỗi nuclêôtit khác, tạo thành "bộ ba" (triplet).

Bộ ba mã di truyền là tập hợp 3 nuclêôtit liền nhau trên phân tử axit nuclêic mang thông tin về axit amin và tiến trình dịch mã.[1], [2] Đây là thuật ngữ thuộc lĩnh vực di truyền học phân tử, trong tiếng Anh thuật ngữ này là triplet genetic code, thường được gọi tắt là "triplet code" (mã bộ ba),[3][4] hoặc là "genetic code" (mã di truyền),[5] hoặc đơn giản hơn nữa là "code" (mã) hay "codon" (đơn vị mã) hay "triplet" (bộ ba).[6][7][8]

Tổng quan[sửa | sửa mã nguồn]

Nội hàm và ngoại diện[sửa | sửa mã nguồn]

Nội hàm của thuật ngữ này dùng để chỉ "mã di truyền" (genetic code) gồm ba vật thể cùng loại (triplet); ngoại diện của thuật ngữ chỉ "3 vật thể cùng loại" ở đây là 3 nuclêôtit (nucleotide) có chứa thông tin di truyền.[3]

Ví dụ[sửa | sửa mã nguồn]

Hai người nọ muốn viết thư bí mật, quy ước với nhau: chữ A là số 001, chữ B là số 002, chữ C là số 003 v.v. Người ta nói: chữ A được mã hóa bởi số 001, chữ B là số 002 v.v. Vậy:

  • Đây là loại mật mã bằng số, mỗi đơn vị mã (codon) gồm 3 chữ số nên gọi là mã bộ ba (triplet).
  • Nếu muốn viết từ “CA”, cần chuyển thành số “003 001”, thì đấy là mã hóa (encode).
  • Muốn đọc thư, người nhận tra từ điển, chuyển mỗi đơn vị mã thành một chữ, nghĩa là giải mã (decode), nhờ đó dãy số chuyển đổi thành từ hiểu được - đó là dịch mã (translation).[9]

Các loại bộ ba[sửa | sửa mã nguồn]

Trong quá trình nghiên cứu Sinh học phân tử ở bậc phổ thông, nên phân biệt (dù không bắt buộc) các khái niệm: mã gốc, mã có nghĩa, mã phiên và đối mã.

  • Mã gốc là mã di truyền trên mạch gen được dùng làm khuôn để tổng hợp ra mARN.[6] Mạch này trong di truyền học phân tử gọi là mạch đối nghĩa (antisense strand),[10] nên còn có thể nói mã gốc là mã đối nghĩa.
  • Mã có nghĩa là bộ ba trên mạch gen bổ sung với mạch mã gốc.[10] Mã này mang thông tin về axit amin, nhưng lại không phải là khuôn tổng hợp mARN.
  • Mã phiên là mã của mARN, phân bố trên chuỗi mARN (ARN thông tin).
  • Đối mã là bộ ba của tARN dùng để khớp với mã phiên của mARN tương ứng, từ đó tARN giải mã thành axit amin mà tạo nên bản dịch (chuỗi pô-li pep-tit). (Xem sơ đồ cụ thể hóa quan hệ ADN→mARN→Prô-tê-in).
  • Codontriplet là hai khái niệm ở Sinh học phân tử có nội hàm như nhau, trong đó "codon" là một đơn vị mã , còn "triplet" là một tập hợp ba vật thể giống nhau (như ba trẻ đồng sinh thì gọi là triplet). Tuy nhiên có tác giả lại quy ước: "côđon là bộ ba của ARN , còn triplet là bộ ba của ADN mã hoá".[6]
Bộ ba mã di truyền từ gen (mã gốc) được phiên lại thành bộ ba mã phiên của mARN, sau đó được tARN có đối mã lắp ráp rồi chuyển đổi thành trình tự các axit amin trong quá trình dịch mã.

Lược sử[sửa | sửa mã nguồn]

  • Sau khi mô hình ADN được khám phá và công bố năm 1953,[8] các nhà khoa học mà chủ yếu là Cơric (Francis Crick) và Oatsơn (James Dewey Watson) đã giả thuyết rằng: ADN mã hóa ARN, còn ARN mã hóa prôtêin từ đó đặc điểm của cơ thể được hình thành.[11] Giả thuyết này được tóm tắt bằng sơ đồ mà hiện nay, học sinh trung học nào cũng biết, nói lên vai trò trung tâm trong cơ chế di truyền là thuộc về ADN, mà không phải là prôtêin như trước đó khẳng định:

ADN → ARN → Prô-tê-in → Tính trạng.

Sơ đồ này được xem là một trong những nền tảng của luận thuyết trung tâm (central dogma) nói trên.[12]

Từ sơ đồ, có thể mô tả là: Mã gốc → Mã phiên → Bản dịch.

  • Theo chính Cơ-ric, thì George Gamow là người đầu tiên giả định mỗi đơn vị mã di truyền (codon) là một bộ ba (triplet).[13] Sau đó, Marshall Nirenberg và Heinrich J. Matthaei là những người đầu tiên khám phá ra bản chất của một đơn vị mã (codon) vào năm 1961.[8], [14] Đến năm 1964, bảng mã di truyền được công bố trên tạp chí Nature, trong đó 64 bộ ba của mARN được xác định nhờ M.W. Nirenberg cùng cộng sự và H.G. Khorana, được trao giải Nobel 1968.[15] Thành tựu này giúp ta hiểu rằng: mỗi đơn vị mã (codon) gồm một bộ ba (triplet) nu-clê-ô-tit. Các khám phá tiếp theo về cấu trúc và chức năng của tARN (ARN vận chuyển) chủ yếu do công lao của Alex Rich và Don Caspar (ở Boston), của Jacques Fresco và cộng sự (ở Princeton) và một nhóm các nhà khoa học Anh ở King's College Luân Đôn. Năm 1965, Robert W. Holley thuộc Đại học Cornell đã công bố cấu tạo của tARN, rồi lần lượt là thành tựu kết tinh tARN nhờ Robert M. Bock; cuối cùng được xác nhận bằng các nghiên cứu tinh thể học nhờ tia X vào năm 1974 bởi hai nhóm độc lập nhau gồm Alexander Rich và Kim Sung-Hou, còn nhóm kia do Aaron Klug đứng đầu.[16] Nhờ vậy mà ta biết được tARN có đối mã (anticodon) và cấu trúc 3D của nó. Như vậy, theo sơ đồ của luận thuyết trung tâm, ADN mang mã gốc sẽ được chuyển đổi thành mã phiên của ARN thông tin, rồi mã phiên này được ARN vận chuyển có đối mã mà giải mã này thành a-xit a-min tương ứng trong quá trình dịch mã, từ đó tính trạng hình thành.

Tóm tắt[sửa | sửa mã nguồn]

  • Trong Di truyền học hiện đại, mỗi đơn vị mã gọi là codon (phiên tiếng Việt: cô-đon,[6] phiên âm Quốc tế: /ˈkəʊdɒn/).[17]
  • Mỗi codon (đơn vị mã) di truyền gồm một triplet (phiên tiếng Việt:tơ-ri-pơ-lit, phiên âm Quốc tế: /ˈtrɪplɪt/), tức là bộ ba nu-clê-ô-tit liền nhau trên phân tử a-xit nu-clê-ic mang thông tin về dịch mã.[18]
  • Nếu bộ ba này ở ADN hoặc ở mạch mARN thì gọi là đơn vị mã (codon) hoặc là bộ ba (triplet), không phân biệt nhau. Nhưng nếu bộ ba này ở tARN giúp nó giải mã thì gọi là đối mã (anticodon, phiên âm tiếng Việt: an-ti-cô-đon,[6] phiên âm Quốc tế: /ˌantɪˈkəʊdɒn/).[19]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Nguồn trích dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “The Triplet Genetic Code: Key to Living Organisms”. 
  2. ^ “Codon”. 
  3. ^ a ă “Triplet code”. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  4. ^ “triplet code”. 
  5. ^ “Genetic code”. 
  6. ^ a ă â b c “Sinh học 12” - Nhà xuất bản Giáo dục, 2019.
  7. ^ Campbell và cộng sự: “Sinh học” - Nhà xuất bản Giáo dục, 2010.
  8. ^ a ă â Phạm Thành Hổ: "Di truyền học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 1998
  9. ^ Bùi Phúc Trạch - “Tự luyện thi Sinh học 12” - Nhà xuất bản Thanh Hóa 2017, tập I.
  10. ^ a ă https://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=20468
  11. ^ https://courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/the-genetic-code/
  12. ^ “The genetic code”. Khan Academy. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  13. ^ “Genetic code”. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  14. ^ “J. Heinrich Matthaei”. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  15. ^ “The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968”. NobelPrize.org. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  16. ^ [doi:10.1007/BF02705184. PMID 17206065. “"The crystal structure of tRNA"”]. 
  17. ^ “Definition of codon in English by Oxford Dictionaries”. Oxford Dictionaries English. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  18. ^ “triplet Definition of triplet in English by Oxford Dictionaries”. Oxford Dictionaries English. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018. 
  19. ^ “anticodon Definition of anticodon in English by Oxford Dictionaries”. Oxford Dictionaries English. Truy cập 16 tháng 9 năm 2018.