Gen đóng vai trò then chốt trong việc quyết định các đặc điểm di truyền của sinh vật. Để hiểu rõ hơn về gen, chúng ta cần tìm hiểu về bản chất hóa học của gen và chức năng của nó.
Bản Chất Hóa Học Của Gen Là gì?
Gen thực chất là một đoạn của phân tử ADN (Axit Deoxyribonucleic). ADN là một polyme sinh học cấu tạo từ các đơn phân nucleotide. Mỗi nucleotide bao gồm ba thành phần:
- Đường deoxyribose: Một loại đường 5 carbon.
- Nhóm phosphate: Gắn vào đường deoxyribose.
- Base nitơ: Có bốn loại base nitơ: Adenine (A), Guanine (G), Cytosine (C), và Thymine (T).
Cấu trúc xoắn kép của ADN, thể hiện rõ các base nitơ A, T, G, C liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung, tạo nên bản chất hóa học của gen.
Các nucleotide liên kết với nhau thông qua liên kết phosphodiester để tạo thành chuỗi polynucleotide. Hai chuỗi polynucleotide xoắn lại với nhau tạo thành cấu trúc xoắn kép đặc trưng của ADN. Các base nitơ trên hai chuỗi liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T và G liên kết với C. Chính trình tự các base nitơ này quy định thông tin di truyền chứa trong gen.
Chức năng của gen
Gen có hai chức năng chính:
-
Lưu trữ thông tin di truyền: Gen mang thông tin quy định các đặc điểm của sinh vật, từ màu mắt, chiều cao đến các đặc điểm sinh hóa phức tạp hơn. Thông tin này được mã hóa trong trình tự các base nitơ của ADN.
-
Truyền đạt thông tin di truyền: Gen được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua quá trình sinh sản. Trong quá trình này, ADN được sao chép và truyền cho tế bào con hoặc thế hệ con, đảm bảo tính liên tục của thông tin di truyền.
Gen cấu trúc, một loại gen phổ biến, mang thông tin quy định cấu trúc của một protein cụ thể. Quá trình từ gen đến protein bao gồm hai bước chính:
- Phiên mã (Transcription): Thông tin từ gen (ADN) được sao chép thành một phân tử RNA (Axit Ribonucleic) gọi là mRNA (messenger RNA).
- Dịch mã (Translation): mRNA được dịch thành chuỗi polypeptide (protein) tại ribosome.
Quá trình phiên mã tạo ra mRNA từ khuôn ADN, sau đó mRNA được dịch mã để tổng hợp protein, thể hiện rõ chức năng của gen trong việc quy định cấu trúc protein.
Protein sau đó thực hiện các chức năng khác nhau trong tế bào, từ xúc tác các phản ứng hóa học đến cấu trúc tế bào và vận chuyển các phân tử. Do đó, gen đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát mọi hoạt động của tế bào và cơ thể.
Tóm lại, bản chất hóa học của gen là một đoạn ADN mang thông tin di truyền được mã hóa trong trình tự các base nitơ. Chức năng của gen là lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền, đặc biệt là thông tin quy định cấu trúc của protein, từ đó kiểm soát các hoạt động sống của tế bào và cơ thể.
