Cả chương này chỉ xoay quanh một dòng chảy thông tin: DNA giữ bản gốc, mRNA mang bản sao ra ngoài, ribosome đọc bản sao đó để lắp amino acid. Nắm chắc ba khâu ấy thì phần lớn câu hỏi tính toán chỉ còn là phép chia.
Gene là một đoạn của phân tử DNA mang thông tin mã hoá một sản phẩm xác định (chuỗi polypeptide hoặc một loại RNA). Một gene cấu trúc điển hình gồm ba vùng theo chiều 3' đến 5' của mạch mã gốc:
Hai mạch của gene có vai trò khác nhau. Mạch mã gốc (còn gọi là mạch khuôn) có chiều 3' đến 5' và là mạch được dùng làm khuôn phiên mã. Mạch bổ sung có chiều 5' đến 3', không được dùng làm khuôn nhưng lại có trình tự giống hệt mRNA, chỉ khác T thay cho U. Đây là chỗ đề thi hay gài bẫy nhất.
Mã di truyền là mã bộ ba: cứ ba nucleotide liền nhau trên mRNA (một codon) mã hoá một amino acid. Có 64 codon, trong đó 61 codon mã hoá amino acid và 3 codon kết thúc là 5'–UAA–3', 5'–UAG–3', 5'–UGA–3'. Codon mở đầu 5'–AUG–3' vừa báo hiệu bắt đầu dịch mã vừa mã hoá methionine.
| Đặc điểm | Nội dung | Hệ quả khi làm bài |
|---|---|---|
| Tính phổ biến | Hầu hết các loài dùng chung một bảng mã | Ghép gene người vào vi khuẩn vẫn cho đúng sản phẩm |
| Tính đặc hiệu | Một codon chỉ mã hoá một loại amino acid | Đọc xuôi từ mRNA sang amino acid là duy nhất |
| Tính thoái hoá | Nhiều codon khác nhau cùng mã hoá một amino acid | Đọc ngược từ amino acid về codon thì không duy nhất |
| Đọc liên tục | Đọc từng bộ ba nối tiếp, không gối lên nhau | Thêm hoặc mất một cặp nucleotide làm lệch khung đọc |
RNA polymerase bám vào vùng điều hoà, tháo xoắn gene và trượt dọc mạch mã gốc theo chiều 3' đến 5', đồng thời tổng hợp mRNA theo chiều 5' đến 3' theo nguyên tắc bổ sung A với U, T với A, G với C, C với G. Ở sinh vật nhân thực, mRNA sơ khai còn phải cắt bỏ intron, nối exon mới thành mRNA trưởng thành rời nhân.
Dịch mã gồm hai giai đoạn. Giai đoạn hoạt hoá amino acid: mỗi amino acid được gắn vào tRNA tương ứng nhờ enzyme và năng lượng ATP. Giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide gồm ba bước mở đầu, kéo dài và kết thúc.
Nhiều ribosome cùng trượt trên một mRNA tạo thành polysome, nên một lần phiên mã có thể cho ra hàng chục chuỗi polypeptide giống nhau.
Gọi N là tổng số nucleotide của gene (vùng mã hoá), A, T, G, C là số nucleotide từng loại. Vì gene là DNA mạch kép nên A bằng T, G bằng C và N bằng 2A cộng 2G.
| Đại lượng | Công thức | Ghi chú bắt buộc nhớ |
|---|---|---|
| Số nucleotide mỗi mạch | $\dfrac{N}{2}$ | Mọi phép tính chiều dài đều dùng số này |
| Chiều dài gene | $L=\dfrac{N}{2}\times 3{,}4$ (đơn vị angstrom) | Mỗi nucleotide trên một mạch dài 3,4 angstrom |
| Số chu kì xoắn | $C=\dfrac{N}{20}$ | Mỗi chu kì gồm 10 cặp nucleotide |
| Số liên kết hydrogen | $H=2A+3G$ | A với T có 2 liên kết, G với C có 3 liên kết |
| Số nucleotide của mRNA | $\dfrac{N}{2}$ | mRNA chỉ chép từ một mạch |
| Số codon trên mRNA | $\dfrac{N}{6}$ | Đã gồm cả codon mở đầu và codon kết thúc |
| Số amino acid môi trường cung cấp | $\dfrac{N}{6}-1$ | Trừ 1 vì codon kết thúc không mã hoá amino acid |
| Số amino acid của chuỗi hoàn chỉnh | $\dfrac{N}{6}-2$ | Trừ tiếp methionine mở đầu bị cắt bỏ |
| Số liên kết peptide của chuỗi hoàn chỉnh | $\dfrac{N}{6}-3$ | Chuỗi có $k$ amino acid thì có $k-1$ liên kết |
Ba dòng cuối bảng chính là chỗ mất điểm nhiều nhất: bốn con số $\dfrac{N}{6}$, $\dfrac{N}{6}-1$, $\dfrac{N}{6}-2$, $\dfrac{N}{6}-3$ chỉ hơn kém nhau một đơn vị, và đề luôn đặt cả bốn vào bốn phương án. Trước khi tính, hãy đọc lại đúng một lần xem đề hỏi codon, hỏi amino acid môi trường cung cấp, hỏi amino acid của chuỗi hoàn chỉnh hay hỏi liên kết peptide.