Môn học: SINH HỌC PHÂN TỬ 1-Nguyễn Quốc Trung pot

Môn học: SINH HỌC PHÂN TỬ 1 Giảng viên: Nguyễn Quốc Trung Bộ môn Sinh học phân tử và CNSH ứng dụng Khoa Công nghệ sinh học Email: nqtrung@hua.edu.vn... Các đại phân tử sinh học: Acid

Môn học: SINH HỌC PHÂN TỬ 1

Giảng viên: Nguyễn Quốc Trung

Bộ môn Sinh học phân tử và CNSH ứng dụng

Khoa Công nghệ sinh học

Email: nqtrung@hua.edu.vn

Các tính điểm môn học

Chuyên cần: 10%

Kiểm tra giữa kz: 30% Thi cuối kz: 60%

• Chương I Lược sử phát triển của sinh học phân tử

• Chương II Các đại phân tử sinh học: Acid nucleic và Protein

– Cấu trúc và chức năng của acid nucleic

– Cấu trúc và chức năng của protein

• Chương III Cấu trúc gen và hệ gen của sinh vật

– Cấu trúc của gen

– Hệ gen

– Các DNA lặp lại trong hệ gen

• Chương IV Sự tái bản DNA

• Chương V Cơ chế gây biến đổi DNA

• Chương VI Sự phiên mã của gen và cơ chế điều hòa phiên mã

– I.Sự phiên mã ở sinh vật tiền nhân

– Sự phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn

– Điều hòa phiên mã của gen

• Chương VII Mã di truyền và quá trình dịch mã

– Mã di truyền

– Nguồn gốc, cấu trúc và chức năng các loại RNA

– Sinh tổng hợp protein

Tài liệu tham khảo chính

• PGS TS Phan Hữu Tôn, Giáo trình Sinh

học phân tử đại cương, 2009

• Hồ Huznh Thùy Dương, 2008, Sinh học

phân tử, NXB giáo dục

• David Clark, Molecular Biology, 2005,

Elsevier Inc

LƯỢC SỬ RA ĐỜI SINH HỌC PHÂN TỬ

ĐỊNH NGHĨA

• SHPT ra đời trên cơ sở hội tụ của các ngành học khác: sinh học tế bào, di truyền học, hóa sinh học

II THUYẾT TIẾN HÓA VÀ THUYẾT TẾ BÀO

• Xuất hiện từ nửa sau thế kỷ 19

• Đặt nền móng cho sự ra đời của ngành

Sinh học với tư cách là ngành khoa học

thực nghiệm

1859, Học thuyết tiến hóa Darwin và Wallace

• Dựa trên việc quan sát

sự phân bố của các loài

• Chọn lọc tự nhiên: Sự

biến đổi trong của các

loài sinh vật biến đổi

trong một thời gian đủ

dài, hoặc dưới áp lực

của môi trường xung

Alfred Russel Wallace

(1823 – 1913)

– Làm cơ sở cho kỹ thuật nuôi cấy tế bào in vitro

“Mỗi động vật được cấu tạo từ một tập hợp các

đơn vị sống, mỗi đơn vị sống mang trong nó tất

cả các đặc tính của sự sống”

Rudolph Virchow,1858

III SINH HÓA HỌC & DI TRUYỀN HỌC CỔ ĐIỂN

• Sinh hóa học cổ điển: các định luật hóa học có

áp dụng được vào tế bào không?

– Nửa sau thế kỉ 19, người ta xác định tất cả các

thành phần cấu tạo của tế bào: lipid, glucid,

protein

– Cuối thế kỷ 19, xác định hầu hết các amino acid

• Di truyền học cổ điển nghiên cứu các định luật

di truyền của Mendel

Gregor Johann Mendel

1822-1884

IV SỰ PHỐI HỢP GIỮA DI TRUYỀN HỌC VÀ SINH HÓA HỌC

• 1909, A Garrod nghiên cứu bệnh

Alkaptonurie (bệnh alkapton niệu) ở người

– Do đột biến một gen lặn hiếm di truyền theo quy luật Mendel

– Biểu hiện nước tiểu có màu đen do hàm lượng

homogentisic acid cao

– Nguyên nhân: thiếu enzyme oxydase phân hủy các hợp chất vòng phenol

– Kết luận: Một bất thường sinh hóa là do thiếu sót

di truyền

Thí nghiệm xác định DNA là vật chất di truyền

• 1928 Griffith – Thí nghiệm biến nạp

• 1944 Avery – Tác nhân biến nạp là DNA

• 1952 Hershey & Chase – Thí nghiệm

trên thực khuẩn thể

Tiến hành thí nghiệm

1944, Avery, Macleod & McCarty

• Bằng kỹ thuật tinh sạch DNA thu từ chủng S, Avery và cộng sự đã chứng minh tác nhân biến nạp là DNA

Avery

1952, thí nghiệm Harshey & Chase

Martha Chase Alfred Harshey

Đối tượng – thực khuẩn thể

Nguồn: http://www.whfreeman.com/life/update/

Phage xâm nhiễm tế bào E.coli

• Li tâm thu cặn tế bào và xác định đồng vị

phóng xạ

Kết quả

• Phần cặn tế bào vi khuẩn thu được chứa

• Như vậy, thực khuẩn thể chỉ chuyển DNA

vào tế bào E.coli trong quá trình xâm

nhiễm

V SỰ RA ĐỜI CỦA SHPT

• Các mốc chính của SHPT

1953, Cấu trúc DNA – Watson, Crick

– Dựa trên các thông tin:

• Cấu trúc hóa học của DNA

• Quy tắc Chargaff

• Ảnh nhiễu xạ tia X (Maurice Wilkins)

Hai nhà khoa học tìm ra cấu trúc DNA

J Watson

1928-nay F.Crick 1916-2004

Công bố mô hình cấu trúc DNA

(tạp chí NATURE)

2003, DNA Double Helix, 50 th Anniversary

Nguồn: Molecular biology, David Clark

Cấu tạo hóa học của DNA

• DNA cấu tạo từ các đơn phân gọi là các Nucleotides

• Mỗi đơn phân gồm 3 thành phần:

Thành phần cấu tạo của DNA

Cấu trúc một Nucleotide

Nguồn: https://www.msu.edu/course/isb/202

N ucleoside T ri P hosphate

Cấu trúc xoắn kép

Quy tắc Chargaff

• 1 Tổng số nucleotide của Purine (A và G) bằng tổng số nucleotide của Pyrimidine (C và T)

A + G = C + T

• Số lượng A luôn bằng

số lượng T; số lượng C luôn bằng số lượng G

A = T

C = G

Erwin Chargaff

Rosalind Frankin

Ảnh nhiễu xạ tia X của DNA

Nguồn: http://sciencecomm.wikispaces.com

Các mốc chính

• 1984 – Kỹ thuật PCR, Kary Mullis

Là kỹ thuật nền của SHPT

• 1986 – Máy giải trình tự

tự động, Leory Hood

• 1990 – Dự án gen người (HGP)

Arabidopsis thalina

cho thấy không có phân biệt chủng tộc

• Gần 50% các gen chưa biết chức năng

Ứng dụng của SHPT

• Công nghệ tạo các vi sinh vật mới có ích

• Công nghệ sản xuất giống cây trồng, vật nuôi vượt giới hạn của tiến hóa để chống chịu bệnh, thích nghi với điều kiện sinh thái cho năng suất cao

• Công nghệ sản xuất các loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, có giá trị về dược phẩm, bổ sung vitamin, vacxin thực vật…

Tăng chất lượng và sản lượng thịt, sữa

• Lợn: các loại gen hóc môn sinh trưởng và yếu tố sinh trưởng

– mMT, hGH, mMT-bGH, PRL-bGH, mMT-hGRF, alb-hGRF, mMT-hGF và mMT-bGH

• Bò: b-GH

– Gen tạo máu

– Gen tạo sữa

– Gen tạo kháng thể

• Liệu pháp gen và liệu pháp thay thế tế bào

mô ở người