CN gen Thự Vật

Nô ng Văn Hải NCVCC, Phó Viện trư ở ng, Giám đố c Phòng thí nghiệ m trọ ng điể m Công nghệ ge n Việ n Cô ng nghệ s inh học Việ n Khoa học và Cô ng nghệ Việ t Nam 18 Hoàng Quốc Việ t, Cầ

Bài g iảng

Công ng hệ g en thự c vât

PLANT GENE TECHNOLOGY

PGS TS Nô ng Văn Hải

NCVCC, Phó Viện trư ở ng, Giám đố c Phòng thí nghiệ m trọ ng điể m Công nghệ ge n

Việ n Cô ng nghệ s inh học Việ n Khoa học và Cô ng nghệ Việ t Nam

18 Hoàng Quốc Việ t, Cầu Giấy, Hà Nội

Bài 2.

Hệ gen học thực vật và lĩnh vực/

bộ môn khoa học có liên quan

1 Các khái niệm cơ bản

Gen

Hệ/ Bộ gen (nhân, lục lạp, ty thể)

Hệ gen học

1 Các lĩnh vực/ bộ môn khoa học có liên quan

Hệ protein học

Hệ phiên mã học

Hệ trao đổi chất học

Sinh tin học

…

§Þnh nghÜa, kh¸i niÖm

Gen lµ g×?/ What is a gene?

Lodish et al (2003) Molecular Cell Biology (5th edition)

WH Freeman & Co

The entire nucleic sequence that is necessary for the synthesis

of a functional polypeptide or RNA…

Tr×nh tù nucleic (acid) trän vÑn cÇn thiÕt cho sù tæng hîp mét polypeptide chøc n¨ng hoÆc RNA…

DNA/RNA

CÊu tróc ph©n tö cña ®­êng Ribose vµ Deoxyribose

Trạng thái tự nhiên Trạng thái biến tính sợi đơn Trạng thái lại tính

CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n s¬ (Prokaryotes) Promoter CDS Terminator

transcription

Genomic DNA

mRNA

protein

UTR UTR

translation

CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n chuÈn

(Eukaryotes)

5’ - Promoter Exon1 Exon2 Terminator – 3’

UTR Intron1 UTR

transcription

translation

Poly A

protein

Gen th­

êng bÞ

ng¾t

qu·ng bëi

1 hay

nhiÒu

®o¹n chÌn

( introns ):

Definitions of DNA Sequencing (on the Web)

Đinh nghĩa: xác định/ phân tích/ giải trình tự gen (trên mạng)

• The experimental process of determining the nucleotide sequence of a region

of DNA…

www.sequenceanalysis.com/glossary.html

• Determining the exact order of the base pairs in a segment of DNA.

www.accessexcellence.org/AE/AEPC/NIH/gene27.html

• Procedures for determining the nucleotide sequence of a DNA fragment.

www.biotechwithitaly.com/nw_glossary_cd.html

• Analysis of the sequence of building blocks of hereditary information.

www.mwgbiotech.com/html/glossary/glossary_overview.shtml

• The process of determining the order of nucleotide bases in a DNA molecule

www.biotech.ca/EN/what_glossary.html

Luận thuyết (lý thuyết) trung tâm của Sinh học phân tử

The Central Dogma of Molecular Biology

RNA

DN A

• Do Francis Crick đề xuất năm 1958 để mô

tả dòng thông tin di truyền trong tế bào

• Thông tin di truyền chứa đựng trong DNA

được chuyển tải đến

RNA và từ RNA đến

protein

• Qua hơn 4 thập kỷ phát triển của Sinh học phân tử, luận thuyết (lý thuyết) trung tâm này

được sửa đổi nhiều lần

DN A

?

RNA

Prion

bò điên (BSE)

Virus RNA

Ge nome là gi/ What is a ge nome?

• The genome cons is ts of the entire DNA s equence

in an organis m

Ge nom e c hứ a trình tự DNA trọn v ẹ n c ủa m ột c ơ thể

• Genomes include more than genes

Ngoài c ác ge n, ge nom e c òn bao gồm :

s pac e r DNA: DNA

repe titive DNA: DNA lặp lại

intronic DNA:DNA c ủa c ác intron

‘junk’ DNA?: DNA “rác /phế thải”

* Cơ thể bậc c ao : g e no me là to àn bộ DNA chøa trong 1n nhiÔm s¾c thÓ (genome nh©n) Ngoµi ra, cßn cã genome ty thÓ; genome lôc l¹p

** Virus chøa RNA (cóm, HIV ) : … toµn bé RNA cña virus

C¸c thuËt ng÷

• Genome – entire genetic material of an individual:

Ge nome – Chất liệu di truy ề n trọn v ẹn c ủa một

cá thể

Bộ môn/lĩnh vự c khoa học : Ge nomic s

• Transcriptome – set of transcribed sequences

Trans c riptome : Tập hợ p

các trình tự đuợ c phiê n mã

Bộ môn/lĩnh vự c khoa học : Trans criptomic s

• Proteome – set of proteins encoded by the

genome

Prote ome: Tập hợ p c ác p rote in mã hóa b ở i

ge nome

Bộ môn/lĩnh vự c khoa học : Prote omic s

Kích thước

của genome

Gene number

increases

with phylogenetic complexity:

Sè gen t¨ng lªn theo

sù phøc t¹p vÒ chñng lo¹i ph¸t sinh

Lịch sử phân tích trình tự gen

• 1940 Avery : DNA là “chất liệu di truyền”

• 1953 Watson & Crick : Cấu trúc xoắn kép của DNA

Maxam & Gilbert: Phương pháp phân giải hoá học

enzyme được hoàn thiện để đọc trình tự; các hệ thống

dò huỳnh quang được hoàn thiện (đọc qua ống mao dẫn)

1

15

150

1.500

25.000

50.000

200.000

Hiệu suất

bp/người/năm

53.000.000

LÞch sö nghiªn cøu genome

nh¸p)

tr×nh tù hoµn toµn, bao gåm:

tr×nh tù hoµn toµn, bao gåm:

• Human, mouse, rat, zebra fish, drosophila, yeast,

…

• E coli (4 strains), M tuberculosis, M leprae.

Số lượng gen của các loài sinh vật

Độ lớn của hệ gen một số loài thực vật

Phân bố số lượng genom đã được giải trình tự

hoàn toàn ở các sinh vật

Archea (16)

Eukarya (20)

Bacteria (139)