Dịch Mã & Mối Quan Hệ Từ Gene Đến Tính Trạng
Mã di truyền · Quá trình dịch mã · Gene → mRNA → Protein → Tính trạng
Protein được cấu tạo từ 20 loại amino acid khác nhau, trong khi DNA (gene) chỉ có 4 loại nucleotide (A, T, G, C). Vậy 4 loại nucleotide làm sao có thể quy định 20 loại amino acid?
Mỗi amino acid được mã hoá bởi một bộ ba nucleotide liên kề trên mRNA, gọi là codon (mã bộ ba).
Vì sao mã di truyền là mã bộ ba? Cần ít nhất bao nhiêu nucleotide để mã hoá đủ 20 loại amino acid?
| Số nucleotide | Số loại mã có thể | Đủ mã hoá 20 amino acid? |
|---|---|---|
| 1 | $4^1 = 4$ | Không (chỉ 4) |
| 2 | $4^2 = 16$ | Không (chỉ 16) |
| 3 | $4^3 = 64$ | Có (64 > 20) |
| 4 | $4^4 = 256$ | Lãng phí |
→ Mã 3 nucleotide là tối ưu nhất, vừa đủ để mã hoá 20 loại amino acid.
Đặc điểm quan trọng của mã di truyền:
Lưu ý: 3 codon kết thúc (UAA, UAG, UGA) không mã hoá amino acid nào.
Trình tự các codon trên mRNA (được phiên mã từ gene) sẽ quy định trình tự các amino acid trong chuỗi polypeptide → quy định cấu trúc của protein.
Ý nghĩa của sự đa dạng mã di truyền:
Từ 20 loại amino acid kết hợp theo nhiều cách khác nhau (số lượng, thành phần, trình tự) → tạo ra vô số loại protein khác nhau → quy định sự đa dạng tính trạng của sinh vật.
Thành phần tham gia:
| Thành phần | Vai trò |
|---|---|
| mRNA | Làm khuôn để dịch mã (chứa trình tự codon) |
| tRNA | Vận chuyển amino acid đến ribosome, mang bộ ba đối mã (anticodon) |
| Ribosome | Nơi diễn ra dịch mã (ráp các amino acid thành chuỗi) |
| Amino acid | Nguyên liệu để tổng hợp chuỗi polypeptide |
| Enzyme & năng lượng | Xúc tác và cung cấp năng lượng cho phản ứng |
Quá trình dịch mã gồm 3 giai đoạn:
• Phức hợp Met–tRNA (mang anticodon UAC) đến gắn bổ sung với codon mở đầu AUG trên mRNA.
• Tiểu đơn vị lớn của ribosome kết hợp → ribosome hoàn chỉnh, sẵn sàng dịch mã.
• Hình thành liên kết peptide giữa amino acid mới với amino acid trước đó trên chuỗi.
• Ribosome dịch chuyển một codon theo chiều 5' → 3' trên mRNA.
• Quá trình lặp lại liên tục → chuỗi polypeptide dài dần.
• Chuỗi polypeptide được giải phóng, ribosome tách khỏi mRNA.
• Amino acid Met đầu tiên được cắt bỏ → tạo thành protein hoàn chỉnh.
G (mRNA) ↔ C (tRNA) · C (mRNA) ↔ G (tRNA)
Số liên kết peptide $=$ Số amino acid $- 1$
• Trong tổng số codon: 1 codon mở đầu (AUG) + các codon mã hoá amino acid + 1 codon kết thúc.
Sơ đồ tổng quát sự biểu hiện gene thành tính trạng:
Bản chất: Gene không trực tiếp hình thành tính trạng mà phải qua mRNA và protein. Trình tự nucleotide trên gene quy định trình tự nucleotide trên mRNA, qua đó quy định trình tự amino acid của protein, từ đó hình thành tính trạng.
Cơ sở của sự đa dạng tính trạng:
• Mỗi loài có hệ gene đặc trưng, chứa thông tin di truyền riêng → tạo ra tập hợp protein khác nhau → biểu hiện thành hệ thống tính trạng khác nhau giữa các loài.
• Các cá thể trong cùng một loài có thể mang các allele khác nhau ở cùng một gene → tạo ra tính trạng khác nhau giữa các cá thể (ví dụ: màu mắt, nhóm máu...).
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm hình ảnh minh hoạ, bảng mã di truyền chi tiết và phương pháp giải các dạng bài tập (xác định trình tự amino acid, tính số nucleotide gene, anticodon trên tRNA, số liên kết peptide…), hãy đọc bài viết bên dưới:
Lý thuyết trọng tâm, bảng mã di truyền, các dạng bài tập điển hình kèm ví dụ và lời giải chi tiết.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK!
Cùng luyện bài Dịch mã & Gene → Tính trạng!
22 câu: 17 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu