Các gen bao gồm DNA. Chiều dài của gen quy định độ dài của protein được gen mã hóa. DNA là một chuỗi xoắn kép, trong đó các nucleotide [các bazơ] liên kết với nhau:
Adenine [A] liên kết với thymine [T]
Guanine [G] liên kết với cytosine [C]
DNA được phiên mã trong quá trình tổng hợp protein, trong đó một sợi ADN được dùng làm khuôn mẫu tổng hợp RNA thông tin [mRNA]. RNA có các base như DNA, ngoại trừ uracil [U] thay thế thymine [T]. mRNA di chuyển từ nhân đến tế bào chất và sau đó đến ribosome, nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein. RNA vận chuyển [tRNA] mang các axit amin đến ribosome, và gắn axit amin vào chuỗi polypeptide đang phát triển theo một trình tự xác định bởi mRNA. Khi một chuỗi axit amin được lắp ráp, nó tự gấp nếp cuộn xoắn để tạo ra một cấu trúc protein ba chiều phức tạp dưới ảnh hưởng của các phân tử đi kèm lân cận.
DNA được mã hóa bằng mã bộ ba, chứa 3 trong số 4 nucleotides A, T, G, C. Các axit amin cụ thể được mã hóa bởi các mã bộ ba xác định. Vì có 4 nucleotide, nên số lượng mã bộ ba có thể có là 43 [64]. Tuy nhiên chỉ có 20 axit amin, nên có một số mã bộ ba dư thừa. Bởi vậy, một số mã bộ ba cùng mã hóa một axit amin. Các bộ ba khác có thể mã hóa các yếu tố mở đầu hoặc kết thúc quá trình tổng hợp protein và sắp xếp, lắp ráp các axit amin.
Gen bao gồm exon và intron. Exons mã hóa cho các axit amin cấu thành protein. Còn introns chứa các thông tin chi phối việc kiểm soát và tốc độ sản xuất protein. Exons và intron cùng được sao chép vào mRNA, nhưng các đoạn được sao chép từ intron được loại bỏ sau đó. Nhiều yếu tố điều hòa việc phiên mã, bao gồm RNA antisense, được tổng hợp từ chuỗi DNA không được mã hoá thành mRNA. Ngoài DNA, các nhiễm sắc thể chứa histon và các protein khác cũng ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen [protein và số lượng protein được tổng hợp từ một gen nhất định].
Kiểu gen cho biết thành phần và trình tự di truyền cụ thể; nó quy định những protein nào được mã hóa để sản xuất.
Ngược lại, bộ gen nói đến toàn bộ thành phần tất cả của các nhiễm sắc thể đơn bội, bao gồm các gen mà chúng chứa.
Kiểu hình hướng tới biểu hiện cơ thể, sinh hóa và sinh lý của một người - nghĩa là, làm thế nào các tế bào [hay cơ thể] thực hiện chức năng. Kiểu hình được xác định bởi loại và số lượng protein tổng hợp, tức là, sự biểu hiện của các gen ra môi trường như thế nào. Kiểu gen cụ thể có thể có hoặc không tương quan tốt với kiểu hình.
Biểu hiện đề cập đến quá trình điều hòa thông tin được mã hoá trong một gen được dịch mã từ một phân tử [thường là protein hoặc RNA]. Sự biểu hiện gen phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tính trạng đó trội hay lặn, mức ngoại hiện và biểu hiện của gen [xem Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen ], mức độ phân hóa mô [xác định theo loại mô và tuổi], các yếu tố môi trường, giới tính hoặc sự bất hoạt của nhiễm sắc thể và các yếu tố khác chưa biết.
Các yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện gen mà không thay đổi trình tự bộ gen được gọi là các yếu tố biểu sinh.
Sự hiểu biết về nhiều cơ chế sinh hóa điều chỉnh sự biểu hiện gen ngày càng rõ ràng. Một cơ chế là sự thay đổi việc nối exon [còn gọi là quá trình trưởng thành mRNA]. Trong phân tử mRNA mới được tổng hợp, các intron được loại bỏ, từng đoạn exon được tách ra riêng biệt, và sau đó các exon lắp ráp theo nhiều trật tự khác nhau, dẫn đến nhiều loại mRNA khác nhau và có khả năng dịch mã ra nhiều protein từ cùng chung một mã gen ban đầu. Số lượng protein được tổng hợp trong cơ thể con người có thể lên đến > 100.000 mặc dù hệ gen của con người chỉ có khoảng 20.000 gen.
Các cơ chế trung gian biểu hiện gen khác bao gồm các phản ứng methyl hóa DNA và phản ứng của histone như methyl hóa và acetyl hóa. DNA methyl hóa có xu hướng làm bất hoạt một gen. Chuỗi DNA cuộn xoắn quanh quả cầu histone. Sự methyl hóa histone có thể làm tăng hoặc giảm số lượng protein được tổng hợp từ một gen cụ thể. Sự acetyl hóa histone liên quan đến việc giảm biểu hiện gen ra bên ngoài. Sợi DNA không được phiên mã để hình thành mRNA cũng có thể được sử dụng như một khuôn mẫu để tổng hợp RNA, kiểm soát quá trình phiên mã của sợi đối diện.
Một cơ chế quan trọng khác liên quan đến microRNAs [miRNAs]. MiRNA ngắn, hình dạng như chiếc kẹp tóc [các trình tự RNA khi liên kết với nhau] RNA này ức chế sự biểu hiện gen sau khi phiên mã. MiRNA có thể tham gia vào việc điều chỉnh đến 60% protein đã phiên mã.
Như chúng ta đã biết, axit amin là thành phần chính cấu tạo nên protein [chất đạm]. Các axit amin là một thành tố không thể thiếu trong cơ thể và chế độ ăn của con người. Axit amin còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động sống của cơ thể. Do đó, hãy cùng tìm hiểu có bao nhiêu loại axit amin cấu thành nên protein.
Có khoảng 500 loại axit amin được tìm thấy trong tự nhiên nhưng chỉ có 20 loại tham gia cấu thành nên protein trong cơ thể con người. Hãy cùng tìm hiểu về toàn bộ 20 axit amin này và cách thức phân loại nhé!
20 loại axit amin cấu thành nên protein được phân thành hai nhóm chính: Axit amin thiết yếu [20 loại] và axit amin không thiết yếu [20 loại].
Axit amin chuỗi nhánh [BCAA] là một nhóm gồm ba axit amin [valine, leucine và isoleucine] có cấu trúc phân tử phân nhánh. BCAA tồn tại nhiều trong protein cơ bắp, kích thích sự phát triển cơ bắp trong cơ thể và cung cấp năng lượng trong quá trình tập luyện.
- Axit amin hỗ trợ tập luyện thể thao: BCAA
Lysine là một trong những axit amin thiết yếu thường được nhắc đến nhiều nhất. Các thực phẩm như bánh mỳ và gạo thường chứa ít lysine. Ví dụ: So với thành phần axit amin lý tưởng thì lúa mỳ có hàm lượng lysine thấp. Đại học Liên Hợp Quốc [United Nations University] đã tiến hành nghiên cứu ở các quốc gia đang phát triển, nơi người dân chủ yếu tiêu thụ protein từ lúa mỳ, và phát hiện ra sự thiếu hụt lysine trong chế độ ăn. Việc không hấp thụ đủ lysine và các axit amin khác có thể dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng như chậm phát triển và các bệnh lý nặng.
- Axit amin giúp cải thiện dinh dưỡng
Một axit amin thiết yếu được sử dụng để tạo ra trung tâm hoạt động của các enzyme.
Một axit amin thiết yếu được sử dụng để cấu thành nhiều loại amin hữu ích.
Một axit amin thiết yếu được sử dụng để cấu thành nhiều hợp chất cần thiết trong cơ thể.
Một axit amin thiết yếu được sử dụng để tạo ra histamine.
Một axit amin thiết yếu được sử dụng để cấu thành nhiều loại amin hữu ích.
Glutamine là một trong những axit amin phổ biến nhất trong cơ thể. Glutamine bảo vệ dạ dày và đường tiêu hóa. Đặc biệt, glutamine được sử dụng để sản sinh năng lượng cho ống tiêu hóa. Glutamine thúc đẩy quá trình chuyển hóa rượu để bảo vệ gan.
Aspartate là một trong những axit amin được sử dụng nhiều nhất để cung cấp năng lượng. Aspartate là một trong những axit amin có vị trí gần nhất với chu trình tricarboxylic acid [TCA] trong cơ thể giúp tạo ra năng lượng. Chu trình TCA giống như “động cơ” cung cấp năng lượng cho ô tô. Mọi tế bào trong cơ thể chúng ta đều hoạt động để sản xuất năng lượng.
- Axit amin cho vị ngon: Glutamate và Aspartate
Nước dùng nấu từ kombu [tảo bẹ] được sử dụng phổ biến trong ẩm thực Nhật Bản có hàm lượng glutamate dồi dào. Glutamate là thành phần chính tạo nên vị umami và glutamate tự do có thể được tìm thấy nhiều trong kombu, cà chua và phô mai. Bên trong cơ thể, glutamate được sử dụng như một nguồn axit amin quan trọng.
- Axit amin cho vị ngon: Glutamate và Aspartate
Arginine đóng vai trò quan trọng trong việc giãn nở tĩnh mạch để tăng cường lượng máu lưu thông. Nitric oxit giúp giãn nở tĩnh mạch được tạo ra từ arginine. Arginine là axit amin có tác dụng loại bỏ lượng amoniac dư thừa ra khỏi cơ thể. Arginine còn giúp tăng cường hệ miễn dịch.
Alanine hỗ trợ chức năng gan. Alanine được sử dụng để tạo ra glucose cần thiết cho cơ thể. Alanine hỗ trợ quá trình chuyển hóa rượu.
Proline là một trong những axit amin có trong collagen tạo nên mô da. Proline là một trong những axit amin quan trọng nhất cấu thành yếu tố giữ ẩm tự nhiên [NMF] giúp giữ ẩm cho da.
Cysteine làm giảm lượng sắc tố melanin được tạo ra. Cysteine có nhiều trong tóc và lông cơ thể. Cysteine giúp làm tăng lượng sắc tố vàng được tạo ra thay vì sắc tố đen.
Một loại axit amin được phát hiện từ măng tây [asparagus]. Cả asparagine và aspartate đều ở vị trí gần với chu trình TCA giúp tạo ra năng lượng.
Một axit amin được sử dụng để tạo ra photpholipit và axit glyceric.
Một axit amin không thiết yếu được tạo ra trong cơ thể. Glycine có rất nhiều trong cơ thể. Axit amin này hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong hệ thần kinh trung ương và giúp điều hòa các chức năng của cơ thể như vận động và nhận thức cảm giác. Glycine chiếm XNUMX/XNUMX trong collagen.
Tyrosine được sử dụng để tạo ra nhiều loại amin hữu ích. Tyrosine được xếp vào nhóm axit amin thơm cùng với phenylalanine và tryptophan.