Luận Thuyết Trung Tâm – Wikipedia Tiếng Việt

Luận thuyết trung tâm hay học thuyết trung tâm, giáo lý trung tâm (central dogma) là một học thuyết sinh học (chủ yếu trong di truyền học và sinh học phân tử) cho rằng DNA là trung tâm của tính di truyền: chính DNA là vật chất mang thông tin di truyền của mọi sinh vật, từ đó quy định các tính trạng của cơ thể thông qua vai trò trung gian của RNA tổng hợp nên prôtêin (hình 1).[1][2][3]

Khái niệm này dịch từ thuật ngữ tiếng Anh: central dogma được đề xuất bởi một trong các người khai sinh ra sinh học phân tử là Francis Crick vào khoảng năm 1955, sau khi phát hiện vĩ đại của thế kỷ XX là "mô hình DNA" được công bố ít lâu.

• Nội dung tóm tắt nhất của luận thuyết này là sơ đồ sau đây mà mọi học sinh phổ thông Việt Nam đều đã được học:

DNA ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } RNA ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } Prôtêin.[4][5] Sơ đồ này cần được hiểu là: DNA tạo ra RNA, còn RNA tạo ra Prôtêin, từ đó quy định các tính trạng của sinh vật (trích từ ý của F.Crick: "DNA makes RNA, RNA makes proteins, proteins make us.").[6]

• Khi mới hình thành, luận thuyết này mới như là một tiên đoán, chứ chưa phải là một học thuyết (theory) khoa học thực sự, do đó mới gọi là dogma ("lý luận" hay "giáo lý").
• Từ khoảng những năm 1970 đến nay, luận thuyết được công nhận là đúng đắn hoàn toàn về mặt khoa học. Nó phản ánh dòng thông tin di truyền trong cơ thể sống theo 2 giai đoạn chính là phiên mã ("transcription" ở hình 1), dịch mã tạo nên prôtêin.
• Tuy nhiên, cũng từ khoảng những năm 1970 trở đi, do sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, các nhà nghiên cứu còn nhận ra rằng mô hình F. Crick đã nêu là chưa đầy đủ - điều này là tất yếu đối với bất kỳ nha khoa học nào, do ai cũng bị hạn chế bởi thời đại của mình. Do đó, ở dạng tóm tắt nhất, mô hình thể hiện dòng thông tin trong cơ thể sống đầy đủ hơn như sơ đồ hình 2.

Phiên mã

[sửa | sửa mã nguồn]

Phiên mã là quá trình mà tại đó thông tin di truyền chứa trong đoạn DNA được chuyển sang cho RNA thông tin (pre-mRNA) mới được tổng hợp. Tuy nhiên, chuỗi DNA có chứa cả intron và exon, trong đó chỉ có exon có vai trò chứa thông tin mã hóa cho protein. Nên phân tử RNA tạo ra được gọi là pre-mRNA. Nó cần phải được loại bỏ các intron không cần thiết. Quá trình này gọi là cắt xén.

Cắt xén

[sửa | sửa mã nguồn] Xem thêm: Cắt xén (di truyền học)

Trong tế bào eukaryote hay các tế bào đa nhân khác, sản phẩm của phiên mã (pre-mRNA) cần được tinh giản. Cụ thể là các (intron) bị loại bỏ. Bên cạnh việc loại bỏ các intron, cơ chế cắt xén này cho phép tạo ra các phân tử mRNA hoàn thiện khác nhau, vì trong phân tử RNA có nhiều exon và việc xuất hiện nhiều exon cho phép biểu hiện thành nhiều protein liên quan nhau, tạo ra sự đa dạng về số lượng protein tạo thành. Ví dụ là protein fibronecitin. Tuy nhiên, không phải mọi tế bào sống đều có quá trình cắt xén; việc cắt xén không có trong prokaryote. Điều này cũng dễ hiểu vì chiều dài của mRNA hoặc DNA trong vi khuẩn rất ngắn, nên việc loại bỏ sự tồn tại của các intron là cần thiết. Nó giúp làm tăng số lượng gene có thể mã hóa lên.

Dịch mã

[sửa | sửa mã nguồn]

Cuối cùng, mRNA trưởng thành sẽ đi ra ngoài nhân và tìm đường đến ribosome, tại đó nó sẽ được dịch mã. Trong các tế bào prokaryotic, nơi không có màng ngăn nhân, ngay khi đầu 5' cap của mRNA ló ra ngoài vị trí tổng hợp của RNA polymerase thì ribosome sẽ tiếp cận và bắt đầu quá trình dịch mã. Vì thế trong vi khuẩn, quá trình phiên mã và dịch mã là đồng thời. Trong các tế bào eukaryotic, do có màng nhân ngăn cách, việc phiên mã (trong nhân) diễn ra tách biệt với việc dịch mã (trong tế bào chất). Vì thế mRNA phải được vận chuyển ra ngoài nhân tới tế bào chất, đến ER thô (rough endoplasmic reticulum), nơi mà phân tử RNA có thể kết hợp với ribosome. Tại đó, mRNA được đọc bởi ribosome dưới dạng mã bộ ba (thuật ngữ tiếng Anh là codon). Và bộ ba mở đầu (start codon) đánh dấu bắt đầu một gene là AUG. Các bộ ba kết thúc (stop codon) đánh dấu kết thúc một gene là UAG, UGA, UAA.

Ngoại lệ liên quan đến luận thuyết trung tâm

[sửa | sửa mã nguồn]

Phiên mã ngược

[sửa | sửa mã nguồn]

Người ta đã phát hiện ra sự tồn tại của quá trình phiên mã ngược, tại đó thông tin di truyền được truyền từ RNA trở lại DNA. Các phát hiện được tìm thấy trên retrovirus, cụ thể là HIV, và ở một số eukaryote, trong quá trình tổng lợp telomere và retrotransposon.

Nhân đôi RNA

[sửa | sửa mã nguồn]

Nhân đôi từ một RNA thành một RNA mới. Rất nhiều virus làm theo cách này khi mà cơ sở di truyền là RNA chứ không phải DNA.

Dịch mã trực tiếp từ DNA sang protein

[sửa | sửa mã nguồn]

Điều này đã có thể thực hiện được trong môi trường ống nghiệm, dùng các chiết xuất từ E.Coli có chứa ribosomes, nhưng không phải trong môi trường tế bào. Các phân mảnh của tế bào này có thể biểu hiện ra thành một protein từ một DNA template ngoại lai, và neomycin là chất kháng sinh được xem là hỗ trợ quá trình này.

Prion

[sửa | sửa mã nguồn]

Prion là loại protein có khả năng làm thay đổi cấu trúc 3D của các phân tử protein cùng loại. Điều này làm thay đổi chức năng của protein. Trong nấm, nó có thể truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, tức là có sự truyền tải di truyền từ protein → protein. Mặc dù đây cũng là một biểu hiện của sự truyền tải thông tin, nhưng nó không được xem là một ngoại lệ của luận thuyết trung tâm vì cấu trúc chuỗi trong protein vẫn được giữ nguyên. Nhưng nếu xem DNA là trung tâm của luận thuyết thì đây lại được xem là 1 ngoại lệ vì trong luận thuyết trung tâm, protein chỉ có thể được tổng hợp, không thể được nhân lên từ một protein khác.

Phê bình việc sử dụng luận thuyết trung tâm làm chiến lược nghiên cứu

[sửa | sửa mã nguồn]

Một số nhà nghiên cứu trong lĩnh vực sinh học hệ thống cho rằng các nhà khoa học thường sai lầm khi dùng luận thuyết trung tâm là mục tiêu nghiên cứu. Họ cho rằng việc đọc luận thuyết trung tâm mà thiếu óc nhận xét có thể làm cản trở sự hiểu biết vè sự phát triển của cơ thể đa bào cũng như bệnh tật trong cơ thể đa bào; và rằng luận thuyết trung tâm thường được dùng làm mục tiêu nghiên cứu từ thấp lên, cố gắng giải thích các hiện tượng sinh học ở mức tế bào.

Nguồn trích dẫn

[sửa | sửa mã nguồn]

1. ^ Campbell và cộng sự: "Sinh học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2010.
2. ^ Phạm THành Hổ: "Di truyền học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 1968.
3. ^ "central dogma".
4. ^ SGK "Sinh học 12" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2016.
5. ^ SGK "Sinh học 9" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2017.
6. ^ "Bản sao đã lưu trữ". Bản gốc lưu trữ ngày 7 tháng 6 năm 2019. Truy cập ngày 5 tháng 12 năm 2018.

• 1958 Crick, F.H.C., On Protein Synthesis. in Symp. Soc. Exp. Biol. XII, 139-163. (pdf, early draft of original article)
• 1970 Crick, F., Central Dogma of Molecular Biology. Lưu trữ ngày 2 tháng 9 năm 2006 tại Wayback Machine Nature 227, 561-563.
• 2005 Werner, E., Genome Semantics, In Silico Multicellular Systems and the Central Dogma Lưu trữ ngày 3 tháng 5 năm 2013 tại archive.today, FEBS Letters 579, pp 1779–1782 (21 tháng 3 năm 2005).

Liên kết ngoài

[sửa | sửa mã nguồn]

• Central Dogma: Article from Knowmed Article Repository: A history of the development of the dogma, listing a few key experiments

x t s Biểu hiện gen
Giới thiệu về di truyền học	Mã di truyền Luận thuyết trung tâm DNA → RNA thông tin → Protein Luận thuyết trung tâm RNA-dependent RNA polymerase Reverse transcription Thể đạm độc
Phiên mã	Loại Bacterial transcription Archaeal transcription Phiên mã nhân thực Nhân tố chính Transcription factor RNA polymerase Vùng gen khởi động Xử lý ARN Primary transcript Five-prime cap Cắt nối ARN Polyadenylation Histone acetylation and deacetylation
Dịch mã	Loại Bacterial translation Archaeal translation Eukaryotic translation Nhân tố chính Ribosome RNA vận chuyển Ribosome-nascent chain complex Post-translational modification
Biểu hiện gen	Di truyền học biểu sinh Genomic imprinting Transcriptional regulation Gene regulatory network Cis-regulatory element Operon lac Post-transcriptional regulation P-bodies Alternative splicing MicroRNA Translational regulation Post-translational regulation Phosphorylation Phân giải protein
Người có tầm ảnh hưởng	François Jacob Jacques Monod

x t s Sinh học phân tử
Sinh học tính toán Sinh học phát triển Y học chức năng
Tổng quan	Luận thuyết trung tâm Lịch sử sinh học phân tử Quá trình nhân đôi DNA (DNA) Phiên mã (RNA) Dịch (sinh học) (Protein) Yếu tố Genetic Heredity Vùng gen khởi động Pribnow box Hộp TATA Operon Gal operon Lac operon Trp operon Intron Exon Terminator (genetics) Enhancer (genetics) Repressor Lac repressor Tryptophan repressor Silencer (genetics) Histone methylation Sự sống liên kết Sinh học tế bào Hóa sinh Sinh học tính toán Di truyền học
Kỹ thuật	Khái niệm Nguyên phân Cell signaling Xử lý ARN Post-translational modification Dry lab / Wet laboratory Phương pháp Cell culture Sinh vật mô hình (such as C57BL/6) Phương pháp Nucleic acid methods Protein methods Fluorescence in the life sciences, Chất màu & Radioactivity in the life sciences High-throughput technique ("Omics") DNA microarray Phương pháp khối phổ Lab-on-a-chip Quy định về biểu hiện gen Di truyền học biểu sinh Regulation of gene expression Post-transcriptional regulation Post-translational regulation
Thể loại

x t s Lịch sử sinh học
Lĩnh vựcvà ngành	Khoa học nông nghiệp Giải phẫu Hóa sinh Công nghệ sinh học Thực vật Sinh thái học Di truyền Địa chất học Miễn dịch Y học Mô hình sinh vật Sinh học phân tử Cổ sinh vật học Nghiên cứu tảo Hệ thống phân loại thực vật Sinh học RNA Động vật học
Học viện	Rothamsted Experimental Station Viện Pasteur Hiệp hội Max Planck Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor Stazione Zoologica Marine Biological Laboratory Rockefeller University Woods Hole Oceanographic Institution Laboratory of Molecular Biology
Lý thuyết, khái niệm	Mầm bệnh Luận thuyết trung tâm Học thuyết Darwin Great chain of being Tổ chức sinh học Lamarckism Một gen - một enzym Tế bào sơ khai Thế giới ARN Sequence hypothesis Thuyết tự sinh
Lịch sử	Cổ đạiHy-La Aristoteles Thuyết sinh vật học của Aristoteles On Generation and Corruption History of Animals Theophrastos Historia Plantarum Dioscorides De Materia Medica Galenus Phục Hưng,Cận đại Conrad Gessner Historia animalium Andreas Vesalius De humani corporis fabrica William Harvey De Motu Cordis Antonie van Leeuwenhoek Micrographia Francesco Redi Tiến hóa Thế kỷ19 Linnaeus Systema Naturae Buffon Histoire Naturelle Lamarck Philosophie Zoologique Humboldt Charles Lyell Principles of Geology Charles Darwin On the Origin of Species The Descent of Man Gregor Mendel Alfred Russel Wallace Henry Walter Bates Tổng hợphiện đại William Bateson Theodosius Dobzhansky Di truyền học và nguồn gốc các loài R. A. Fisher E. B. Ford J. B. S. Haldane Ernst Mayr Thomas Hunt Morgan George Gaylord Simpson Hugo de Vries Sewall Wright Gần đây Stephen Jay Gould W. D. Hamilton Lynn Margulis Aleksandr Oparin George C. Williams Carl Woese Vi sinhvật học Ferdinand Cohn Alexander Fleming Felix d'Herelle Robert Koch Louis Pasteur Lazzaro Spallanzani Sergei Winogradsky SH phát triển,PT tiến hóa Karl Ernst von Baer Gavin de Beer Sean B. Carroll Scott F. Gilbert Walter Gehring Ernst Haeckel François Jacob Edward B. Lewis Jacques Monod Christiane Nüsslein-Volhard Eric Wieschaus E. B. Wilson Di truyền học,Sinh họcphân tử Thí nghiệm Griffith (1928) Luria–Delbrück (1943) Avery–MacLeod–McCarty (1944) Miller–Urey (1952) Hershey–Chase (1952) Meselson–Stahl (1958) Crick, Brenner et al. (1961) Nirenberg–Matthaei (1961) Nirenberg–Leder (1964) Con người Barbara McClintock George Beadle Seymour Benzer Rosalind Franklin Photo 51 James D. Watson and Francis Crick "Molecular structure of Nucleic Acids" Linus Pauling "Sickle Cell Anemia, a Molecular Disease" Fred Sanger Max Perutz John Kendrew Sydney Brenner Joshua Lederberg Walter Gilbert Kary Mullis Emmanuelle Charpentier Jennifer Doudna Sinh thái học Rachel Carson Frederic Clements Charles Elton Henry Gleason Arthur Tansley Eugenius Warming Tập tính học Karl von Frisch Jane Goodall Konrad Lorenz Ivan Pavlov Niko Tinbergen
Chủ đềliên quan	Lịch sử khoa học History of medicine Philosophy of biology Timeline of biology and organic chemistry Natural philosophy Natural theology Humboldtian science Relationship between religion and science Thuyết ưu sinh Dự án bản đồ gene người History of creationism History of the creation–evolution controversy Lịch sử tự nhiên Triết học tự nhiên
Thể loại