Mã di truyền là gì và những đặc điểm nổi bật của nó là gì?

1. Tổng quan về ADN

1.1. Cấu trúc hóa học của ADN

- ADN là một phân tử lớn, cấu tạo từ các đơn vị nhỏ gọi là nucleotit (Nu), theo nguyên tắc đa phân.

- Mỗi nucleotid bao gồm:

• 1 nhóm bazơ nito (A, T, G, X)
• 1 nhóm đường deoxiribose (C5H10O4)
• 1 nhóm axit photphoric (H3PO4)

- Hai nucleotid liên tiếp trên cùng một chuỗi được nối với nhau qua liên kết cộng hóa trị

- Các nucleotid trên hai chuỗi kết nối với nhau bằng liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung (A-T; G-X)

1.2. Cấu trúc không gian của ADN

- ADN bao gồm hai chuỗi polinucleotit xoắn lại theo hướng ngược chiều.

(hướng 3' → 5' và hướng 5' → 3')

Khoảng cách giữa hai nucleotid là 3,4 Å (Angstron)

- Độ dài của một chu kỳ xoắn bao gồm 10 cặp nucleotid: L = 34 Å

2. Mã di truyền là gì?

- Mã di truyền là chuỗi các nucleotit trong gen quyết định thứ tự sắp xếp các axit amin trong protein

- BẢNG MÃ DI TRUYỀN - 

Trong bảng này, mỗi côđon bao gồm 3 ký tự, mỗi ký tự là viết tắt của một nucleotit. Các bộ ba được ký hiệu KT để chỉ kết thúc, MĐ để chỉ mở đầu

3. Các đặc điểm của mã di truyền

- Mã di truyền được đọc từ một điểm cố định theo từng bộ ba nucleotit mà không chồng lấp lên nhau

- Mã di truyền có tính phổ quát, tức là hầu hết các loài đều sử dụng chung một bộ mã di truyền, trừ một số ngoại lệ nhỏ, và các loài còn lại đều sử dụng cùng một côđon để mã hóa

Ví dụ: Ở ty thể người, UGA không phải là mã kết thúc mà là mã của tryptophan; AGA và AGG không phải mã của arginine mà là điểm kết thúc, cùng với UAA và UAG, ty thể có tổng cộng 4 mã kết thúc. Methionine được mã hóa bởi 2 côđon, AUG và AUA.

- Mã di truyền có tính đặc hiệu, tức là mỗi bộ ba chỉ mã hóa cho một loại axit amin duy nhất

- Mã di truyền có tính thoái hóa, nghĩa là nhiều bộ ba khác nhau có thể mã hóa cho cùng một loại axit amin, ngoại trừ AUG và UGG.

* Mã di truyền là mã bộ ba vì:

•  Nếu mỗi nucleotit mã hóa một axit amin, thì 4 nucleotit chỉ có thể mã hóa 4 loại axit amin
•  Nếu mỗi 2 nucleotit mã hóa một axit amin, thì 4 nucleotit có thể mã hóa 4^2 = 16 bộ ba, tương đương với 16 loại axit amin
•  Nếu mỗi 3 nucleotit mã hóa một axit amin, thì 4 nucleotit có thể mã hóa 4^3 = 64 bộ ba, đủ để mã hóa 20 loại axit amin.

Các nghiên cứu thí nghiệm đã chứng minh rằng mỗi bộ ba nucleotit liên tiếp mã hóa cho một axit amin và có tổng cộng 64 bộ ba.

4. Câu hỏi ôn tập 

4.1. Phần kiểm tra kiến thức

Câu 1. Các bộ ba trên mARN có chức năng đánh dấu tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã là:

A. 3'UAG5'; 3'UAA5'; 3'UGA5'

B. 5'UAA3'; 5'UGA3'; 5'UAG3'

C. 3'UAG5'; 3'UAA5'; 3'AGU5'

D. 3'GAU5'; 3'AAU5'; 3'AUG5'

Đáp án chính xác là B

Câu 2. Đặc điểm nào của mã di truyền được thể hiện bởi việc mọi loài sinh vật đều sử dụng chung một bộ mã di truyền?

A. Tính đặc hiệu

B. Tính thoái hóa

C. Tính phổ quát

D. Phải là mã bộ ba

Đáp án đúng là C

A. Mỗi loài đều sử dụng một bộ mã di truyền chung

B. Mã mở đầu là AUG, mã kết thúc có thể là UAA, UAG, hoặc UGA

C. Một axit amin có thể được mã hóa bởi nhiều bộ ba khác nhau

D. Mỗi bộ ba mã hóa chỉ đại diện cho một loại axit amin duy nhất

Câu 4. Mã di truyền có bản chất là gì?

A. Trình tự các nucleotid trong gen quy định thứ tự các axit amin trong protein

B. Các axit amin được mã hóa trong cấu trúc gen

C. Ba nucleotid liên tiếp, dù cùng loại hay khác loại, đều mã hóa cho một axit amin

D. Một bộ ba mã hóa đặc trưng cho một loại axit amin

Câu 5. Khái niệm về mã di truyền mang tính thoái hóa là gì?

A. Nhiều bộ ba khác nhau có thể mã hóa cho cùng một loại axit amin

B. Các loài đều sử dụng chung nhiều bộ mã di truyền

C. Tất cả các loài đều chia sẻ một bộ mã di truyền giống nhau

D. Một bộ ba mã di truyền chỉ tương ứng với một loại axit amin

Câu 6. Một gen mã hóa protein điển hình có các vùng theo thứ tự như thế nào?

A. Vùng điều hòa, vùng vận hành, vùng mã hóa

B. Vùng điều hòa, vùng mã hóa, và vùng kết thúc

C. Vùng điều hòa, vùng vận hành, và vùng kết thúc

D. Vùng vận hành, vùng mã hóa, và vùng kết thúc

Câu 7. Trong số 64 bộ ba mã di truyền, có bao nhiêu bộ ba không mã hóa cho bất kỳ axit amin nào?

A. UGU, UAA, UAG

B. UUG, UGA, UAG

C. UAG, UAA, UGA

D. UUG, UAA, UGA

Câu 8. Mã di truyền được định nghĩa là gì?

A. Mã bộ một, tức là mỗi nucleotid xác định một loại axit amin

B. Mã bộ bốn, nghĩa là mỗi bốn nucleotid xác định một loại axit amin

C. Mã bộ ba, nghĩa là mỗi ba nucleotid xác định một loại axit amin

D. Mã bộ hai, nghĩa là mỗi hai nucleotid xác định một loại axit amin

Câu 9. Loại axit amin nào được mã hóa bởi số lượng bộ ba nhiều nhất so với các axit amin khác?

A. Lơxin

B. Alamin

C. Phêninalanin

D. Mêtiônin

Câu 10. Phát biểu nào dưới đây không chính xác về đặc điểm của mã di truyền?

A. Mã di truyền có tính thoái hóa

B. Mã di truyền là mã bộ ba

C. Mã di truyền có tính phổ biến

D. Mã di truyền đặc trưng cho từng loài sinh vật

Câu 11. Mã di truyền trên mARN được đọc theo hướng nào?

A. Một chiều từ 3' đến 5'

B. Có thể đọc theo cả hai chiều tùy thuộc vào vị trí của enzyme

C. Được đọc theo một chiều từ 5' đến 3'

D. Đọc ngược chiều di chuyển của riboxom trên mARN

Câu 12. Đặc điểm nào của mã di truyền thể hiện tính phổ quát nhất trong sinh giới?

A. Tính phổ biến

B. sự thoái hóa

C. đặc trưng

D. liên tục

Câu 13. Các bộ ba kết thúc của mã di truyền là gì?

A. Các bộ ba kết thúc bao gồm UAA, UAG, UGA

B. Các bộ ba kết thúc là UAU, UAX, UGG

C. Các bộ ba kết thúc là UAX, UAG, UGX

D. Các bộ ba kết thúc là UXA, UXG, UGX

Câu 14. Có bao nhiêu bộ ba mã hóa cho các axitamin?

A. 61

B. 42

C. 64

D. 21

Câu 15. Đặc tính nào sau đây không thuộc về mã di truyền?

A. Tính thoái hóa

B. Tính đặc trưng

C. Tính đặc hiệu

D. Tính phổ quát

Câu 16. Axit amin nào chỉ được mã hóa bởi một bộ ba duy nhất?

A. mêtiônin và triptophan

B. Mêtiônin và alanin

C. Mêtiônin kết hợp với lơxin

D. Mêtiônin cùng với valin

Câu 17. Đặc điểm nào sau đây phản ánh tính chất đặc trưng của mã di truyền?

A. Mã di truyền được giải mã từ một điểm xác định, theo từng bộ ba mà không bị chồng lấp lên nhau

B. Một bộ ba chỉ mã hóa duy nhất cho một loại axit amin

C. Tất cả các sinh vật đều sử dụng cùng một bộ mã di truyền

D. Nhiều bộ ba khác nhau có thể mã hóa cho cùng một loại axit amin

Câu 18. Ở sinh vật nhân thực, côđon 5'AUG3' mã hóa cho loại axit amin nào?

A. Valin

B. Mêtiônin

C. Glixin

D. Lizin

Câu 19. Trong tự nhiên, có bao nhiêu mã di truyền chứa ít nhất hai nucleotide loại A?

A. 10

B. 18

C. 9

D. 37

Câu 20. Với 3 loại nucleotide A, X, U, số lượng bộ ba mã hóa axit amin tối đa có thể tạo ra là bao nhiêu?

A. 26

B. 27

C. 9

D. 8

4.2. Phần tự luận

Bài 1. Một chuỗi pôlinucleotit tổng hợp nhân tạo từ hai loại nucleotide với tỷ lệ 80% loại A và 20% loại U. Nếu sự kết hợp của các nucleotide là ngẫu nhiên, tỷ lệ xuất hiện của bộ ba mã AAU là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Tỷ lệ nucleotide loại A trong chuỗi polinucleotit là 4/5

Tỷ lệ nucleotide loại U trong chuỗi polinucleotit là 1/5

Khi sự kết hợp giữa các nucleotide là ngẫu nhiên, tỷ lệ xuất hiện của bộ ba AAU là:

4/5 x 4/5 x 1/5 = 16/125

Bài 2. Với 3 loại nucleotide A, G, U, số lượng codon mã hóa axit amin tối đa có thể tạo ra là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Với 3 loại A, G, U, ta có thể tạo ra tối đa 3^3 = 27 bộ ba

Số bộ ba mã hóa axit amin: Trừ đi 3 bộ ba chỉ định tín hiệu kết thúc không mã hóa axit amin UAA, UAG, UGA.

Số lượng codon mã hóa axit amin là 24