Nguồn gốc sự sống trên trái đất

Nhập đề

Có thể nói hiện nay chưa có một mô hình chuẩn nào về nguồn gốc sự sống trong vũ trụ nói chung và trên trái đất nói riêng. Song người ta thường dừng lại ở hai phạm trù mô hình chính: quá trình chuyển hóa- đầu tiên (metabolism-first) & RNA- đầu tiên ( RNA-first ).Trước khi đi vào mô hình của các tác giả Alonso Ricardo & Jack W.Szostak hãy xét đến mô hình quá trình chuyển hóa-đầu tiên (metabolism-first)[1] .

Giới thiệu mô hình quá trình chuyển hóa-đầu tiên (metabolism-first) theo Robert Shapiro

Jack W.Szostak (1952...) là một nhà sinh học Mỹ...

Trong thế giới không sống (non living) tồn tại những loại phân tử nhỏ(monomer) điều khiển bởi những định luật khoa học không có sự can thiệp của con người. Một định nghĩa khác của sự sống ( hiện nay có rất nhiều định nghĩa sự sống) là sử dụng nhiệt động học (chứ không sử dụng quan điểm di truyền) trong lúc tìm hiểu nguồn gốc sự sống theo những đường nét mà Carl Sagan phác họa trong Encyclopedia Britanica: một vùng định xứ có độ trật tự tăng lên ( do đó entropy giảm) trải qua những quá trình gây nên bởi một dòng năng lượng có thể gọi là một vật sống. Đây là cách tiếp cận gọi là cách tiếp cận phân tử –nhỏ  ( small-molecule approach) bắt nguồn từ các ý tưởng của các nhà khoa học Alexander Ivanovich Oparin (nhà sinh học Nga, tác giả The origin of life), Christian de Duve ( Nobel 1974), Freeman Dyson (Institute for Advanced Study), Doron Lancet (Weizmann Institute), Harold Morowwitz (George Mason Unversity).Người ta ước đoán chừng 1 / 3 các nhà hóa học đã xây dựng lý thuyết về nguồn gốc sự sống trên các ý tưởng này. Cách tiếp cận này đòi hỏi những điều kiện sau đây:

1/ Tồn tại một mặt biên (xem hình 1) phân chia vật chất sống và không sống.Đặc trưng của sự sống là độ trật tự cao như vậy entropy giảm trong vùng hạn chế đó và entropy tăng ở ngoài mặt biên [2]. Khi tế bào tăng trưởng và nhân lên thì chúng biến năng lượng hóa học và bức xạ thành nhiệt năng , nhiệt năng giải thoát sẽ làm tăng entropy của môi trường và bù đắp sự giảm hụt entropy của hệ sống trong màng. David W. Deamer(Đại học California, Santa Cruz ) đã quan sát được những cấu trúc có màng như thế trong những thiên thạch. Như vậy giả thiết về sự tồn tại những màng như mô tả là có cơ sở.

Hình 1

3/ Nếu chất liệu sống nằm giới hạn trong một màng thì nhiều lực vật lý có thể phân chia màng đó ra khi màng trở nên đủ lớn và điều này duy trì hệ khỏi bị hủy diệt.

Như vậy tồn tại một kịch bản mô tả sự đột sinh từ vật chất không sống sang vật chất sống dưới tác động của những nguồn năng lượng và sau những quá trình thích ứng với môi trường theo học thuyết tiến hóa của Darwin . Một hệ như vừa mô tả được xếp vào phạm trù các mô hình gọi là “ quá trình chuyển hóa-đầu tiên (metabolism-first)”. Trong mô hình này không có những phân tử lớn (polymer) hoặc cấu trúc phức tạp lưu trữ thông tin di truyền để được sử dụng trong sao chép và truyền lại cho thế hệ sau. Đây chỉ có một tập hợp các phân tử nhỏ đóng vai trò nắm giữ các thông tin như một danh sách các chi tiết. Nhiều nhà lý thuyết đã phát triển mô hình metabolism-first song quá ít công trình thực nghiệm có khả năng làm cơ sở cho mô hình này. Và nếu hệ mẫu phân tử- nhỏ(small molecule paradigm - SMP) là đúng thì những kỳ vọng về sự sống trong vũ trụ lại có nhiều xác suất. Trong mô hình RNA-đầu tiên (RNA-first, xem tiếp phần sau) thì hầu như loài người là sinh thể duy nhất trong vũ trụ. Theo cách phát biểu của Jacques Monod thì vũ trụ không phải mang thai để sinh ra con người, số phận con người phát sinh từ một trò chơi Monte Carlo . Và điều này phù hợp với quan điểm của nhà sinh học Stuart Kauffman: “Nếu SMP đúng thì xác suất tồn tại sự sống trong vũ trụ là lớn hơn chúng ta tưởng. Chúng ta không phải một mình tọa lạc trong vũ trụ mà có lẽ phải chia sẻ ngôi nhà vũ trụ với nhiều đồng loại chưa quen biết” .

Các kết quả thực nghiệm về mô hình RNA- đầu tiên (RNA-first) theo Alonso Ricardo & Jack W.Szostak

Khó lòng mà tưởng tượng những bộ máy tí xíu trong một tế bào vốn phần lớn là những chất xúc tác gốc-protein (enzymes)[3] lại có thể hình thành tự phát khi mà sự sống phát sinh từ vật chất không sống (nonliving) khoảng 3,7 tỷ năm về trước. Đúng là dưới những điều kiện nhất định các acid amin [4] có thể hình thành từ những hợp chất hóa học đơn giản hơn như Stanley L.Miller và Harold C.Urey (Đại học Chicago ) đã phát hiện năm 1950 trong các thí nghiệm tiên phong của họ. Song từ đấy tiến đến các protein [5] và enzyme là một chuyện khác.

Con gà (protein) có trước hay quả trứng (DNA) có trước?

Những quá trình tạo protein cần đến nhiều enzyme phức tạp có khả năng kéo xa hai sợi (strand) của DNA [6] để rút ra thông tin chứa trong các gen [7] (bản thiết kế cho protein) và dịch mã (translate) các thông tin đó sang sản phẩm cuối cùng. Như thế giải thích sự sống hình thành như thế nào lại chứa một nghịch lý nghiêm trọng: lấy các protein và các thông tin chứa trong đó để lại tái chế protein.

Mặt khác nghịch lý sẽ biến mất nếu các cơ thể đầu tiên không đòi hỏi phải có protein nào cả. Nhiều thí nghiệm hiện đại chứng tỏ rằng những phân tử di truyền tương tự như DNA hoặc RNA có thể phát sinh một cách tự phát. Và bởi vì các phân tử này có thể cuộn lại thành những hình dáng khác nhau và hoạt động như những xúc tác , chúng có thể sao chép bản thân – tái sinh- mà không cần đến các protein. Những dạng sống ban đầu có thể đơn giản là những màng làm bằng acid béo -đó cũng là những cấu trúc được biết là có thể phát sinh tự phát- chứa ở phía trong nước và những phân tử di truyền có khả năng tự sao (replicate). Chất liệu di truyền đã mã hóa các đường nét mà một thế hệ truyền lại cho đời sau giống như DNA đã thực hiện trong các cơ thể sống hiện nay. Những đột biến (mutations) xuất hiện ngẫu nhiên trong quá trình sao chép sẽ thúc đẩy sự tiến hóa giúp cho các tế bào nguyên thủy này thích ứng với môi trường và như thế dẫn đến nhứng dạng sống ta biết hiện nay.

Bản chất của những sinh thể nguyên thủy và những hoàn cảnh chính xác của nguồn gốc sự sống có thể đã biến mất vĩnh viễn đối với khoa học ngày nay. Song các nghiên cứu khoa học sẽ cho chúng ta biết những điều gì có khả năng đã xảy ra. Thách thức lớn nhất tối hậu là chế tạo một sinh thể nhân tạo có khả năng tái sinh và tiến hóa.

Chế tạo lại sự sống sẽ giúp chúng ta hiểu được sự sống đã bắt đầu như thế nào trên trái đất, hoặc trong những vũ trụ khác và nói chung thế nào là sự sống.

RNA có trước DNA?

Lời giải cho câu hỏi con gà có trước hay quả trứng có trước là: sự sống bắt đầu với sự xuất hiện những phân tử RNA [8] đầu tiên .

Một trong những điều bí ẩn nhất quanh nguồn gốc sự sống là các chất liệu di truyền đã hình thành như thế nào từ những phân tử đơn giản đã có mặt sớm trên trái đất. Suy từ các vai trò của RNA trong các tế bào hiện tại thì dường như RNA xuất hiện trước DNA. Các tế bào hiện tại chế tạo protein bằng cách sao chép các gen từ DNA sang RNA và sử dụng RNA như những bản thiết kế (blueprint) để chế tạo protein. Giai đoạn sau có thể đã tồn tại độc lập với giai đoạn trước. Song sau đó DNA có thể đã xuất hiện như một dạng lưu trữ thường trực hơn nhờ vào tính ổn định hóa học cao của nó.

Hình 2: Sơ đồ đơn giản hoá của quá trình tổng hợp protein

Cấu trúc của DNA và bảng chữ vần để lập mã thông tin

Vì thế nhiều nghiên cứu tập trung vào việc tìm hiểu nguồn gốc khả dĩ của RNA. Các phân tử di truyền như DNA và RNA là các đa phân tủ (polymer-dãy của nhiều phân tử nhỏ hơn) được cấu tạo bằng những blốc thành phần gọi là nucleotide. Còn các nucleotide có ba thành phần khác nhau: đường , phosphat và một nucleobase . Các nucleobase có bốn loại và tạo thành vần chữ cái (alphabet, hình 3) nhờ đó các đa phân tử lập được mã thông tin. Trong DNA các nucleobase có thể là A (phân tử adenine),G (phân tử guanine),C (phân tử cytosine) và T (phân tử thymine), trong RNA chữ cái T được thay bằng U (phân tử uracine) . Các nucleobase là các hợp chất giàu nitrogen mà liên kết với nhau theo một quy luật dơn giản: A liên kết với U (hoặc T), G với C. Mỗi cặp cơ sở (cặp gốc) làm thành một nấc thang của hai sợi xoắn DNA. Và sự kết cặp đặc thù riêng biệt là quan trọng để sao chép trung thành thông tin. Các phân tử phosphate và đường làm thành xương sống của mỗi sợi DNA hoặc RNA (xem hình 4).                                   

Các nucleobase

Hình 3: Vần chữ cái A, G, C, T để mã hoá thông tin

Đường Ribose

Đường cũng có thể kết hợp từ những hóa chất đơn giản ban đầu. Đã 100 năm người ta đã biết các loại phân tử dường có thể hình thành bằng cách làm nóng dung dịch kiềm của formaldehyde, các loại hóa chất này cũng tồn tại khi trái đất còn ở thời kỳ nguyên sơ. Song vấn đề là ở chỗ làm thế nào có được đúng loại đường – cụ thể là ribose [10], trong trường hợp RNA - để làm ra được nucleotide. Ribose , cùng với 3 loại đường liên quan có thể hình thành từ phản ứng của hai loại đường đơn giản hơn chứa 2 và 3 nguyên tử cacbon theo thứ tự. Khả năng hình thành của ribose theo cách kể trên không giải quyết vấn đề vì sao ribose lại có nhiều trên trái đất lúc nguyên sơ, ribose không bền và dễ dàng phân rã trong dung dịch kiềm nhẹ. Trong quá khứ điều quan sát này dẫn nhiều nhà nghiên cứu đến kết luận rằng các phân tử di truyền nguyên thủy không chứa ribose.Song một trong hai tác giả bài báo này ( Alonso Ricardo) cùng cộng sự đã tìm thấy những con đường theo đó ribose có thể là bền vững.

Phosphorus

Hình 4. Sơ đồ cấu trúc DNA

chứa phosphate thành dạng phosphate hòa tan được trong nước song theo ước đoán của các nhà khoa học thì lượng này không nhiều. Một nguồn gốc khác của các hợp chất phosphorus này là schreibersite , một khoáng chất tìm thấy trong một số thiên thạch.

Năm 2005 Mathew Pasek và Dante Lauretta (Đại học Arizona ) đã tìm thấy sự ăn mòn schreibersite trong nước có thể giải thoát thành phần phosphorus.

Như thế chúng ta đã có ít nhất một bức tranh phác họa các khả năng tạo thành các nucleobase, đường và phosphate, song vấn đề chính lại là các thành phần đó đã liên kết đúng đắn bằng cách nào để có các nucleobase tồn tại trong thực tế. Chính công đoạn này mới là công đoạn chứa nhiều bí ẩn trong hóa học tiền sinh học (prebiotic) mà nhiều nhà nghiên cứu đã phải dày công làm việc trong nhiều thập kỷ qua.

Hình 5. Các giếng núi lửa

Mùa xuân năm nay John Sutherland và cộng sự tại Đại học Manchester , Anh đã thông báo rằng họ đã tìm thấy con đường hình thành các nucleotide song hành với tính không bền của ribose. Họ đã tạo được một phân tử nhỏ mà họ gọi là 2-aminooxazole , phân tử này có thể xem là một đoạn của đường (sugar) kết liền với nucleobase. Các phân tử này có thể tích tụ nhiều và sau đó nhờ nhiều phản ứng hóa học khác có thể tạo thành một nucleobase gắn với đường toàn vẹn. Điều lý thú là các tia UV của mặt trời khi chiếu vào những vùng nước cạn có thể loại bỏ nhũng nucleotide không đúng (incorrect) và chỉ giữ lại các nucleotide đúng (correct). Nhóm Sutherland có thể giải thích được con đường tạo thành RNA ở các thời điểm nguyên sơ của trái đất.

Tạo RNA

Một khi chúng ta đã có các nucleotide bước còn lại là quá trình polymer hóa để có được phân tử RNA: đường (sugar) của một nucleotide sẽ liên kết hóa học với phosphate tiếp theo và như thế các nucleotide sẽ nối với nhau thành một chuỗi. Họ đã tạo được những dãy RNA dài gồm 40 nucleotide (một gen hiện nay dài đến nhiều nghìn nucleotide).

Song sự polymer-hóa cũng chưa giải quyết được vấn đề nguồn gốc của sự sống. Muốn là “sống” các sinh thể phải có khả năng sinh sản - đây là một quá trình đòi hỏi sự sao chép thông tin. Trong các tế bào hiện tại thì enzyme làm nhiệm vụ sao chép đó.

Tuy nhiên các đa phân tử có thể cuộn lại thành nhiều dạng và từ đó có khả năng xúc tác các phản ứng hóa học giống như các enzyme ngày nay đang làm. Cho nên nhiều khả năng là các RNA trong những sinh thể nguyên sơ có thể điều hành sự sao chép này. Khái niệm này đã dẫn đến nhiều thí nghiệm trong Szostak Lab và phòng thí nghiệm của David Bartel ở MIT.

Hiện nay nguyên lý tự sao chép RNA (RNA self-replication) đã nhận được sự hưởng ứng từ Tracey Lincoln, Gerald Joyce( Scripps Research Institute). Tiếc thay các thí nghiệm cần nhiều RNA mà chúng ta chưa thể chế tạo nổi với số lượng lớn cần thiết..

Tiền tế bào

Giả sử rằng khoảng trống trong sự hiểu biết của chúng ta về nguồn gốc sự sống một ngày nào đó sẽ được lấp trống, ta hãy tìm xem các phân tử bằng cách nào đã tương tác với nhau để liên kết thành một cấu trúc có dạng tế bào nói cách khác một “ tiền tế bào ” (protocell).

Các màng bao bọc các tề bào hiện đại gồm một lớp kép lipid chứa phospholipid & cholesterol. Những loại protein phức tạp nằm trong các màng đó đóng vai trò thủ môn giữ khung thành, chúng bơm ra và hút vào tế bào những phân tử trong khi đó những protein khác lại có nhiệm vụ hàn gắn các màng. Thử hỏi làm thế nào mà các tiền tế bào với cấu trúc đơn sơ lại có thể đảm nhiệm những công việc trên mà không có bộ máy protein?

Những màng nguyên thủy có lẽ được cấu thành bởi những phân tử đơn giản, như các acid béo ( một thành phần của các phospholipid phức tạp). Những nghiên cứu trong những năm 1970 chứng tỏ rằng các màng đó được hình thành nhờ kết hợp tự phát từ những acid béo, tuy nhiên một cảm nhận chung là những màng như thế sẽ làm thành một rào ngăn cản sự thâm nhập các nucleotide và các chất dinh dưỡng phức tạp khác vào tế bào. Vì ý niệm này mà người ta cho rằng quá trình chuyển hóa (metabolism) đã phát triển đầu tiên nhờ vậy mà các tế bào có khả năng tự tổng hợp được các nucleotide.

Tiền tế bào và các túi

Tuy nhiên các nghiên cứu trong Szostak Lab (phòng thí nghiệm do Szostak chủ nhiệm) cho thấy rằng các phân tử lớn như các nucleotide trong thực tế có thể có thể thẩm thấu qua các màng đó khi mà các nucleotide cũng như các màng đang còn có cấu trúc đơn giản “nguyên sơ” hơn hiện tại. Điều này cho phép tiến hành một thí nghiệm mô phỏng khả năng của một tiền tế bào sao chép thông tin di truyền bằng cách sử dụng các chất dinh dưỡng trong môi trường. Các nhà sinh học trong Szostak Lab đã tạo nên những túi có màng bằng acid béo trong chứa một đoạn ngắn đơn sợi DNA. Mẫu sợi đơn này sẽ đóng vai trò một bản in (template) cho sợi (strand) mới . Sau đó các tác giả cho các túi này tham gia vào các phản ứng hóa học mạnh giữa các nucleotide. Các nucleotide đã đi xuyên qua các màng và một khi lọt vào mô hình tiền tế bào chúng kết nối với sợi DNA và sau tương tác với nhau tạo nên một sợi bổ sung. Thí nghiệm này chứng tỏ rằng những tiền tế bào nguyên thủy chứa RNA có khả năng sao chép chất liệu di truyền mà không cần đến enzyme.

Để cho các tiền tế bào bắt đầu sinh sản chúng phải có khả năng lớn lên, sao chép nội dung di truyền rồi phân chia thành những tế bào thế hệ “con”. Các thí nghiệm chứng tỏ rằng các túi (vesicle) nguyên sơ này có thể phát triển theo hai phương thức khác nhau. Trong các công trình tiên phong vào những năm 1990, Pier Luigi Luisi và cộng sự(Swiss Federal Institute of Technology, Zurich ) đã thêm các acid béo vào nước bao quanh các túi nói trên. Kết quả là các màng bao bọc túi đã hấp thụ acid béo và và lớn lên về diện tích. Vì nước và các chất hòa tan trong nước thâm nhập vào phía trong cho nên thể tích tế bào cũng lớn lên.

Một phương thức thứ hai phát triển bởi Irene Chentại Szostak Lab dựa trên sự cạnh tranh của các tiền tế bào. Các tiền tế bào chứa RNA hoặc những chất liệu tương tự đã phồng to lên , do hệ quả thấm lọc (osmotic) của nước có xu hướng tràn vào trong tế bào để làm cân bằng nồng độ trong và ngoài tế bào. Như thế các màng phồng lên và nằm trong trạng thái căng (tension) , điều này dẫn đến sự tăng trưởng bởi vì rằng sự kết hợp với những phân tử mới sẽ làm giảm trạng thái căng và làm cho năng lượng của hệ giảm xuống. Như vậy các túi đang phồng lên đã phát triển nhờ đánh cắp acid béo từ các túi lân cận đang trên quá trình co lại.

Trong năm vừa qua Ting Zhuthuộc Szostak Lab đã quan sát được hiện tượng tăng trưởng của các tiền tế bào sau khi nuôi dưỡng chúng bằng acid béo.Một điều gây ngạc nhiên là các túi vốn có dạng hình cầu không phát triển theo dạng cũ mà phát triển thành một sợi dây ban đầu rất mảnh nhưng qua một thời gian thì trở thành một sợi dây dài và dày hơn và cuối cùng biến toàn bộ các túi ban đầu thành một cái ống dài và mỏng. Cái cấu trúc này rất dễ tan , một nhiễu loạn nhỏ có thể làm vỡ cấu trúc này thành nhiều tiền tế bào hình cầu nhỏ của thế hệ tiếp theo và chu trình trên lại lặp lại.

Các túi chứa nước và RNA như vậy lớn lên hấp thụ nhiều phân tử mới , song để thành một sinh thể sống chúng phải sinh sản và tiến hóa. Chúng cần tách sợi đôi RNA để cho mỗi sợi có thể biến thành một bản in (template) cho các sợi đôi của thế hệ con sau.

Quá trình này cần một sự giúp đỡ. Hãy tưởng tượng một vùng núi lửa trên một vùng đất lạnh. Tại đấy sẽ có những hồ nước lạnh lẫn với băng đã biến thành nước vì ở gần những tảng đá nóng. Sự chênh lệch nhiệt độ sẽ gây nên đối lưu làm cho những tiền tế bào sẽ được làm nóng khi đi gần những tảng đá nóng. Sự tăng nhiệt đột ngột này có thể làm cho các sợi đôi xoắn tách thành các sợi đơn. Khi trở lại về vùng lạnh những sợi đôi – vốn là bản in lại của những sợi đôi ban đầu – lại cho chúng ta những sợi đơn, các sợi đơn này sẽ có tác dụng như những bản in. Môi trường sẽ kích hoạt sự sinh sản của các tiền tế bào và quá trình tiến hóa được khởi động. Tại một điểm nào đó một số dãy đột biến của RNA sẽ trở thành các ribozyme làm tăng sự sao chép RNA. Những ribozyme phát sinh bất kỳ như thế bắt đầu sao chép các RNA mà không cần một sự giúp đỡ ngoại lai nào.

Có thể dễ dàng hình dung được rằng các tiền tế bào chứa RNA đã có thể tiến hóa. Sự chuyển hóa ( metabolism) có thể xuất hiện dần dần khi các ribozyme cho phép các tế bào tổng hợp được các chất dinh dưỡng một cách nội tại từ những chất liệu bân đầu. Tiếp theo các sinh thể có được khả năng tạo protein nhờ những phản ứng hóa học khác.

Nhờ tính đa năng, protein dần dần chiếm lĩnh vai trò của RNA trong việc sao chép di truyền và trong nhiệm vụ chuyển hóa. Sau đó các sinh thể dần học được cách tạo DNA , các DNA có ưu thế mạnh trong công năng lưu trữ di truyền . Đến lúc này thì thế giới RNAđã trở thành thế giới DNAvà sự sống như chúng ta biết hiện nay đã bắt đầu.

Kết luận

Có thể tóm tắt những điểm chính trong bài báo của Alonso Ricardo &Jack W.Szostak : The Origin of Life on Earth:

- Các nhà sinh học đã tìm ra con đường giải thích các phân tử di truyền RNA được hình thành như thế nào từ những chất hóa học vốn có mặt sớmtrên trái đất.

- Nhiều nghiên cứu khác đã ủng hộ giả thuyết về những tế bào nguyên thủy chứa các phân tử tương tự RNA có khả năng tập hợp lại một cách tự phát, tái sinh và tiến hóa dẫn đến sự sống.

- Các nhà sinh học đang nghiên cứu tạo ra những sinh thể nhân tạo trong phòng thí nghiệm có khả năng tự tái sinh, như vậy việc tạo ra sự sống lần thứ hainày giúp hiểu được sự sống đã được tạo ra lần thứ nhấtlúc nguyên sơ như thế nào.

Như vậy theo các tác giả Alonso Ricardo& Jack W.Szostakcác công đoạn quan trọng trong phạm trù các mô hình RNA-đầu tiên đã được kiểm nghiệm trong Szostak Lab và nhiều phòng thí nghiệm khác. Điều này cho phép hình dung được vật chất sống đã đột sinh từ vật chống không sống như thế nào (thuyết tự sinh – abiogenesis).Tuy rằng mô hình của các tác giả chắc có lẽ còn xa mới tiếp cận được thực tế đã xảy ra từ thời nguyên thủy, nhưng những kết quả họ thu được đã phác họa lên những nét chấm phá quan trọng của bức tranh đầy bí ẩn của nguồn gốc sự sống trên trái đất.

Tài liệu tham khảo và các chú thích

[1] Robert Shapiro ( GS hóa học và nghiên cứu viên cao cấp tại Đại học New York ),

A simpler origin for life – Scientific American February 12/ 2007

[2] Von Dr. Werner Ebeling, Eine Einfuhring in die Theorie dissipativer Strukturen

[3] Enzyme= một nhóm con của protein làm nhiệm vụ xúc tác (có thể làm tăng tốc độ phản ứng lên 10 ²⁰lần).

[4] Amino acid =monomer có sơ đồ cấu trúc: nhóm amino + nhóm carboxyl +radical R với công thức chung là H ₂NCHRCOOH ,tùy theo R ta có 20 loại amino acid trong cácphân tử protein.

[5] Protein = polymer các amino acid, protein đảm đương nhiều nhiệm vụ trong tế bào sống. Dạng thức (form), sự điều chỉnh (regulation) và sự sinh sản (reproduction) của sinh thể... đều do protein thực hiện.Protein được tổng hợp tại những ribosome. Ribosome có sơ đồ cấu trúc: protein+RNA, có dạng hạt đường kính 300 Angstrom.

[6] DNA= deoxyribonucleic acid có cấu trúc sợi kép xoắn

[7] Nhiễm sắc thể(c hromosome= DNA+nhiều protein) nằm trong nhân tế bào (eukaryote) dễ nhìn thấy khi tế bào phân chia; DNA chứa gene (gene là một phần của DNA).

[8] RNA=ribonucleic acid có cấu trúc sợi kép xoắn giống như DNA hoặc có cấu trúc một sợi đơn.

[9] Ribozyme= RNA có tính năng xúc tác

[10] Ribose=C ₅H ₁₀O ₅, một loại đường thành phần trong cấu trúc của RNA.