Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu về một trong những nội dung quan trọng nhất của di truyền học, đó là các đặc điểm của mã di truyền. Các em mở sách giáo khoa Sinh học lớp 12 trang 30 ra nhé.

Đầu tiên, chúng ta cần hiểu mã di truyền là gì. Mã di truyền chính là trình tự các bộ ba nucleotide trên phân tử mRNA, quy định trình tự các axit amin trong một chuỗi polypeptide.

Bây giờ, chúng ta sẽ lần lượt đi vào từng đặc điểm của mã di truyền và lấy ví dụ minh họa cho dễ hiểu nhé.

Đặc điểm 1: Mã di truyền có tính đặc hiệu

Nghĩa là, một bộ ba nucleotide chỉ mã hóa cho một loại axit amin duy nhất. Không có bộ ba nào mã hóa cho hai hay nhiều loại axit amin khác nhau.

Ví dụ:

Bộ ba AUG luôn mã hóa cho axit amin Metionin (Met).

Bộ ba UUU luôn mã hóa cho axit amin Phenylalanin (Phe).

Bộ ba UAG là một mã kết thúc, không mã hóa cho axit amin nào cả.

Đặc điểm 2: Mã di truyền có tính thoái hóa

Đây là một đặc điểm rất thú vị của mã di truyền. Nó có nghĩa là, nhiều bộ ba khác nhau có thể cùng mã hóa cho một loại axit amin. Tuy nhiên, ngược lại thì không xảy ra, tức là một bộ ba chỉ mã hóa cho một loại axit amin duy nhất (như đã nói ở đặc điểm 1).

Số lượng axit amin trong các loài sinh vật là 20 loại.

Số lượng bộ ba có thể có trên mRNA là \(4^3 = 64\) bộ ba.

Vì số lượng bộ ba nhiều hơn số lượng axit amin, nên tính thoái hóa của mã di truyền là điều tất yếu.

Ví dụ:

Axit amin Leusin (Leu) có tới 6 bộ ba khác nhau cùng mã hóa cho nó: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG.

Axit amin Alanin (Ala) có 4 bộ ba mã hóa: GCU, GCC, GCA, GCG.

Tuy nhiên, bộ ba AUG chỉ mã hóa cho Metionin và không mã hóa cho axit amin nào khác.

Đặc điểm 3: Mã di truyền có tính phổ biến

Mã di truyền được sử dụng thống nhất cho hầu hết các loài sinh vật trên Trái Đất, từ vi khuẩn, nấm, thực vật cho đến động vật. Điều này cho thấy sự thống nhất trong nguồn gốc phát sinh sự sống.

Ví dụ:

Bộ ba AUG mã hóa cho Metionin ở người cũng giống như ở vi khuẩn E. coli hay ở cây ngô.

Tuy nhiên, cũng có một vài trường hợp ngoại lệ nhỏ, ví dụ như ở ty thể hoặc một số loài vi khuẩn, có sự khác biệt nhỏ về cách giải mã một vài bộ ba. Nhưng về cơ bản, tính phổ biến là đặc trưng nổi bật.

Đặc điểm 4: Mã di truyền được đọc theo chiều liên tục, theo từng bộ ba, không chồng gối lên nhau

Nghĩa là, khi quá trình dịch mã diễn ra, ribôxom sẽ đọc trình tự các bộ ba trên mRNA một cách liên tục, không bỏ sót một nucleotide nào và không đọc trùng lặp các nucleotide. Mỗi bộ ba được đọc là một đơn vị độc lập.

Ví dụ:

Giả sử trình tự mRNA là: AUG UUU GCA UAG

Quá trình dịch mã sẽ đọc thành 4 bộ ba: AUG, UUU, GCA, UAG.

Mỗi bộ ba này sẽ tương ứng với một axit amin hoặc tín hiệu kết thúc.

Nếu trình tự này bị đọc sai, ví dụ bỏ sót một nucleotide hoặc đọc chồng gối lên nhau, thì toàn bộ chuỗi polypeptide sau đó sẽ bị thay đổi hoàn toàn. Ví dụ, nếu đọc sót một nucleotide ‘U’ đầu tiên của bộ ba UUU, thì trình tự đọc sẽ là: AUG UCG CAU AG… Điều này sẽ dẫn đến một chuỗi axit amin hoàn toàn khác.

Đặc điểm 5: Mã di truyền có mã mở đầu và mã kết thúc

Mã mở đầu:

Bộ ba AUG thường đóng vai trò là mã mở đầu cho quá trình dịch mã. Nó không chỉ mã hóa cho axit amin Metionin mà còn là tín hiệu để ribôxom bắt đầu tổng hợp chuỗi polypeptide tại vị trí đó.

Mã kết thúc:

Có ba bộ ba đóng vai trò là mã kết thúc, báo hiệu sự kết thúc của quá trình dịch mã. Đó là: UAA, UAG, UGA.

Các bộ ba này không mã hóa cho bất kỳ axit amin nào. Khi ribôxom gặp một trong ba bộ ba này, quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide sẽ dừng lại.

Ví dụ:

Trình tự mRNA: 5′-AUG GGG UUU UAG -3′

Quá trình dịch mã: AUG (Met) -> GGG (Gly) -> UUU (Phe) -> UAG (kết thúc)

Chuỗi polypeptide tạo ra sẽ là: Met – Gly – Phe.

Tóm lại, mã di truyền có 5 đặc điểm chính: đặc hiệu, thoái hóa, phổ biến, đọc liên tục theo bộ ba không chồng gối và có mã mở đầu, mã kết thúc. Những đặc điểm này đảm bảo cho quá trình dịch mã diễn ra chính xác, hiệu quả và mang tính phổ quát trong thế giới sinh vật.

Các em có câu hỏi nào về phần này không? Nếu không, chúng ta sẽ sang phần bài tập áp dụng nhé.