Thông tin di truyền được
mã hóa như thế nào ?

Khi các nhà sinh học bắt đầu nghi ngờ rằng bản hướng dẫn tổng hợp protein
được ghi trong các phân tử ADN, họ nhận ra một vấn đề: Chỉ có 4 loại bazơ
trong các nucleotit để xác định cho 20 loại axit amin. Do đó, mã di truyền
không thể ở dạng ngôn ngữ kiểu tượng hình như Tiếng Trung quốc được,
nghĩa là mỗi ký tự tương ứng với một từ riêng. Vậy, bao nhiêu bazơ trong các
nucleotit thì tương ứng với một axit amin?
Codon: Mã bộ ba của các bazơ
Nếu mỗi bazơ nucleotit được dịch mã thành một axit amin, thì chỉ có nhiều
nhất 4 axit amin được xác định. Thế còn nếu mã di truyền là mã bộ hai thì
sao? Chẳng hạn, trình tự hai bazơ AG xác định một axit amin, còn trình tự
bazơ GT xác định một axit amin khác. Do ở mỗi vị trí, có 4 khả năng lựa
chọn các bazơ nucleotit khác nhau, nên chúng ta sẽ có tối đa 16 (tức là 42)
khả năng tổ hợp; điều này cho thấy mã bộ hai không đủ để mã hóa cho tất cả
20 axit amin.
Bộ ba các bazơ nucleotit là số nguyên nhỏ nhất, đồng đều có thể mã hóa cho
tất cả các axit amin. Nếu mỗi cách sắp xếp cứ 3 bazơ kế tiếp nhau xác định
một axit amin, thì chúng ta sẽ có 64 (tức là 43) khả năng mã hóa; số lượng
này thừa đủ để xác định tất cả các axit amin. Trên cơ sở đó, các số liệu thí
nghiệm sau này cũng đã xác nhận rằng: dòng thông tin đi từ gen đến protein
dựa trên mã bộ ba; nói cách khác, bản hướng dẫn tổng hợp một chuỗi
polypeptit được viết trên ADN là một chuỗi những “từ” gồm 3 nucleotit và
có đặc điểm không gối lên nhau. Ví dụ, bộ ba các bazơ AGT tại một vị trí
nhất định (trong vùng mã hóa) trên mạch ADN sẽ dẫn đến sự lắp ráp một axit
amin Serine tại vị trí tương ứng trên chuỗi polypeptit được tạo ra.

Mã bộ ba. Với mỗi gen, chỉ một trong hai mạch ADN được dùng làm khuôn
để phiên mã. Giống như trong sao chép ADN, nguyên tắc kết cặp giữa các
bazơ nucleotit cũng được dùng trong phiên mã, chỉ thay thế thymine (T)

polypeptit. Các codon được bộ máy dịch mã đọc theo chiều 5’ → 3’ của
mạch mARN. Mỗi codon xác định một trong 20 loại axit amin được lắp ráp
vào đúng vị trí tương ứng dọc chuỗi polypeptit. Do các codon là mã bộ ba,
nên số nucleotit cần để mã hóa một “thông điệp di truyền” cần nhiều hơn ít
nhất ba lần so với số các axit amin trong sản phẩm protein. Ví dụ như, để mã
hóa một chuỗi polypeptit gồm 100 axit amin, cần một trình tự gồm 300
nucleotit dọc mạch ARN.