ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC SINH HỌC PHÂN TỬ

Môn học đưa ra những kiến thức cơ bản về cấu trúcgenome, cấu trúc gen ở mức độ phân tử. Môn học giới thiệu các quá trình từ điều hòakiểm soát hoạt động của gen đến vận chuyển, phân bố điều tiết các sản phẩm của gen,trong các tế bào nhân sơ và nhân chuẩn, trong các giai đoạn sinh trưởng, biệt hoá vàphát triển của cơ thể. Các quá trình được minh chứng bằng các kỹ thuật phân tích cấutrúc nhiễm sắc thể, phân tích các phân tử ADN, ARN, protein, thiết kế phân tử ADN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-  -

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

SINH H ỌC PHÂN TỬ

1 Thông tin v ề giảng viên:

1.1 Gi ảng viên:

- Họ và tên: Võ Thị Thương Lan

- Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên chính, TS

- Địa điểm làm việc: P 126, T1, Khoa Sinh học

- Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Tế bào Mô phôi và Lý sinh, Khoa Sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên 334, Nguyễn Trãi, Đống Đa, Hà Nội

- Điện thoại: thuonglan1961@yahoo.com

- Hướng nghiên cứu chính: Sinh học phân tử

1.2 Tr ợ giảng:

- Họ và tên: Lê Hùng

- Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên, TS

- Địa điểm làm việc: P 338, T1, Khoa Sinh học

- Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Tế bào, Mô phôi và Lý sinh, Khoa Sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên 334, Nguyễn Trãi, Đống Đa, Hà Nội

- Điện thoại: 5575492

1.3 Tr ợ giảng:

- Họ và tên : Tạ Bích Thuận

- Chức danh, học hàm, học vị : Nghiên cứu viên chính, ThS

- Địa điểm làm việc: P 126, T1, Khoa Sinh học

- Địa chỉ liên hệ: Phòng thí nghiệm Sinh Y, Khoa Sinh học, Đại học Khoa học

Tự nhiên 334, Nguyễn Trãi, Đống Đa, Hà Nội

- Điện thoại: 2134496

2 Thông tin về môn học:

- Tên môn học: Sinh học phân tử

- Mã môn học:

- Số tín chỉ: 3

- Giờ tín chỉ đối với các hoạt động học tập:

+ Nghe giảng lý thuyết trên lớp: 20

+ Làm bài tập trên lớp: 0

+ Thảo luận trên lớp: 0

+ Thực hành trong phòng thí nghiệm: 7

+ Thực tập thực tế ngoài trường: 0

+ Tự học: 3

- Đơn vị phụ trách môn học:

+ Bộ môn: Tế bào Mô phôi và Lý sinh

+ Khoa: Sinh học

Các môn học tiên quyết: Tế bào, Di truyền, Vi sinh

Các môn học kế tiếp: Chuyên ngành của Tế bào, Di truyền, Vi sinh, Sinh hoá

3 Mục tiêu môn học: học xong môn học này, sinh viên có được

3.1 Kiến thức: Các khái niệm cơ bản, mức độ phức tạp trong cấu trúc genome (hệ

gen) ở tế bào sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn Sinh viên hiểu rõ hơn ở mức độ phân tử các quá trình từ điều hòa kiểm soát hoạt động của gen đến vận chuyển, phân bố điều tiết các sản phẩm của gen

3.2 Kỹ năng: Thiết kế được các thí nghiệm cơ bản của sinh học phân tử như tạo phân

tử ADN tái tổ hợp, thiết kế được vector biểu hiện Chọn lựa được hệ vector thích hợp

để tổng hợp và tinh sạch protein tái tổ hợp Chọn lựa được các kỹ thuật cơ bản để phân tích, xác định cá thể chuyển gen, mức độ biểu hiện của gen

3.3 Thái độ: Nghiêm túc, cẩn thận trong thao tác với các sản phẩm tái tổ hợp

4 Tóm tắt nội dung môn học: Môn học đưa ra những kiến thức cơ bản về cấu trúc

genome, cấu trúc gen ở mức độ phân tử Môn học giới thiệu các quá trình từ điều hòa kiểm soát hoạt động của gen đến vận chuyển, phân bố điều tiết các sản phẩm của gen, trong các tế bào nhân sơ và nhân chuẩn, trong các giai đoạn sinh trưởng, biệt hoá và phát triển của cơ thể Các quá trình được minh chứng bằng các kỹ thuật phân tích cấu trúc nhiễm sắc thể, phân tích các phân tử ADN, ARN, protein, thiết kế phân tử ADN

và protein tái tổ hợp, tạo ra tế bào và cá thể chuyển gen

5 Nội dung chi tiết môn học:

Chương 1 CẤU TRÚC HỆ GEN (GENOME)

1.1 ADN là vật liệu di truyền

1.2 Cấu trúc nhiễm sắc thể

1.2.1 Nhiễm sắc thể vi khuẩn: cấu trúc hạch nhân

1.2.2 Nhiễm sắc thể trong tế bào eukaryot: vùng dị nhiễm sắc 1.2.3 Tâm động (centromere) của nhiễm sắc thể eukaryot

1.2.4 Đầu mút (telomere) của nhiễm sắc thể eukaryot

1.3.1 Genome của tế bào prokaryot (tế bào nhân sơ)

1.3.2 Genome của tế bào eukaryot (tế bào nhân thực)

1.3.3 Methyl hoá ADN trong genome eukaryot

1.4 ADN trong các bào quan của tế bào eukaryot

1.5.1 Các gen trong genome vi khuẩn

1.5.2 Các gen trong genome virus

1.5.3 Các gen trong genome eukaryot

1.6.1 Các gen trong một họ gen

1.6.2 Các gen lặp đi lặp lại liên tục

1.7 Thành phần ADN không chứa gen trong genome

1.7.1 Transposon trong genome vi khuẩn

1.7.2 Transposon trong genome eukaryot

1.7.3 T-DNA di chuyển từ genome prokaryot đến genome eukaryot

1.8.1.Thay đổi dạng giao phối ở nấm men

1.8.2 Thay đổi kháng nguyên bề mặt …

Chương 2 PHIÊN MÃ VÀ KIỂM SOÁT PHIÊN MÃ

2.3 Protein tham gia khởi động phiên mã

2.4 Kiểm soát khởi động phiên mã

2.4.1 Kiểm soát tiêu cực- yếu tố kìm hãm

2.4.2 Kiểm soát tích cực- yếu tố hoạt hoá

2.4.3 Kiểm soát theo cơ chế suy giảm

2.5 Kiểm soát phiên mã trên gen eukaryot

2.5.1 Phản ứng methyl hoá ADN

2.5.2 Phản ứng acetyl hoá histone

2.6 Kiểm soát kết thúc phiên mã ở vi khuẩn

2.7 Tín hiệu ngăn cản dừng phiên mã ở prokaryot

2.8 Kiểm soát kết thúc phiên mã ở eukaryot

2.9 Biến đổi ARNm trong tế bào eukaryot

2.9.1 Polyadenyl hoá ở đầu 3’ của ARNm

2.9.2 Phản ứng cắt nối exon-intron

2.9.3 Phản ứng tự cắt intron của ARNm

2.9.4 Phản ứng trans-splicing

2.10 Kiểm soát sau phiên mã ở tế bào eukaryot

2.10.2 Độ bền vững của ARNm

Chương 3 DỊCH MÃ TỔNG HỢP PROTEIN

3.1 Phản ứng tổng hợp protein

3.2 Tính chính xác của phản ứng tổng hợp protein

3.3 Protein được vận chuyển khi đang hoặc đã tổng hợp

3.4 Protein đi vào mạng lưới nội chất

3.4.2 Kênh vận chuyển trên mạng lưới nội chất 3.4.3 Hình thành cấu trúc không gian của protein

3.4.4 Quá trình đường hoá

3.5 Vận chuyển từ mạng lưới nội chất về đích

3.7 Tín hiệu dẫn của protein tổng hợp tự do

Chương 4 KỸ THUẬT ADN TÁI TỔ HỢP

4.1 Cắt ADN bằng enzym giới hạn

4.2 Phân ly các đoạn ADN

4.3 Xây dựng bản đồ vị trí của enzym giới hạn

4.4 Các vector trong kỹ thuật tách dòng

4.4.1 Plasmid

4.4.2 Phage

4.4.3 Các loại vector khác

4.5 Đưa ADN lạ vào vector

4.6 Ngân hàng ADN tổng số

4.7 Ngân hàng ADNc

4.8 Sàng lọc một dòng từ ngân hàng ADN

4.8.1 Nguyên tắc của kỹ thuật lai acid nucleic

4.8.2 Điều kiện của phản ứng lai

4.8.3 Phương pháp đánh dấu đầu dò

4.8.4 Phương pháp sàng lọc chung (screening)

4.9 Các kỹ thuật lai acid nucleic

4.9.1 Phương pháp lai Southern blot

4.9.2 Phương pháp lai northern blot

4.9.3 Kỹ thật lai tại chỗ (insitu)

4.10 Xác định trình tự nucleotide

4.10.1 Phương pháp hoá học Marxam-Gilbert

4.10.2 Phương pháp enzym Sanger

4.10.3 Xác định trình tự trên máy tự động

4.11 Một số kỹ thuật xác định tương tác protein-ADN

4.11.1 Phương pháp “DNA footprint”

4.11.2 Phương pháp xác định băng điện di chậm

4.12 Phản ứng PCR (Polymerase Chain Reaction)

4.12.1 Một số yếu tố ánh hưởng đến PCR

4.12.2 Một số ứng dụng của PCR

6 Học liệu :

Học liệu bắt buộc

1 Võ Thi Thương Lan (2007) Một số vấn đề cơ bản của Sinh học phân tử Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội

2 Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P (2002)

Molecular Biology of the Cell (Fourth edition) Garland Publishing New York

3 Lewin B; (2004) Genes VIII Oxford University Press

Học liệu tham khảo

4 Hồ Huỳnh Thùy Dương (2003) Sinh học Phân tử Nhà xuất bản Giáo dục

5 Lodish H., Berk A., Zipursky S.L., Matsudaira P., Baltimore D., Darnell J (2000) Molecular Cell Biology (Fourth edition) Freeman and Company, NewYork

6 Brown T.A (2002) Genomes (Second edition) BIOS Scientific Publishers, Ltd

7 Snustad D.P., Simmons M.J (2000) Principles of Genetics (Second edition) John Wiley & Sons, Inc New York

7 Hình thức tổ chức dạy học:

7.1 Lịch trình chung:

Nội dung Hình thức tổ chức dạy môn học

Tổng

thí nghiệm

Tự học, tự nghiên cứu

Lý thuyết Bài tập Thảo luận

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể

sinh viên chuẩn bị

Hình thức tổ chức dạy học Kiến thức cốt lõi

1

ADN là vật liệu di truyền:

Cấu trúc nucleotide Cấu trúc

phân tử ADN, ARN

Cấu trúc nhiễm sắc thể:Nhiễm

sắc thể vi khuẩn Nhiễm sắc

thể eukaryot Tâm động

(centromere) của nhiễm sắc

thể eukaryot Đầu mút

(telomere) của nhiễm sắc thể

eukaryot

Tài liệu 1:

Chương 1

Tài liệu 2:

chương 4

tài liệu 3:

chương 19,

20

Giờ giảng lýthuyết trên lớp Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn

bị

Cấu trúc acid nucleic

Cấu trúc nhiễm sắc thể của vi khuẩn, của tế bào nhân thật Sự giống và khác nhau của nhiễm sắc tbể trong hai loại tế bào

2

Genome (hệ gen) Genome

của tế bào nhân sơ Genome

của tế bào nhân thực Methyl

hoá ADN trong genome

eukaryot ADN trong các bào

quan của tế bào eukaryot

ADN ty thể ADN lục lạp

Tài liệu 1:

Chương 1

Tài liệu 2:

chương 4

tài liệu 3:

chương 19,

20

Giờ giảng lýthuyết trên lớp Trả lời câu hỏi, tóm tắt chương 1

Thành phần ADN trong genome của

tế bào nhân sơ, tế bào nhân thật Phản ứng biến tính phục hồi acid nucleic Trình tự tương đồng Phân tử ADN lai Methyl hoá cytosine Đảo CpG

3

Khái niệm gen Các gen trong

genome vi khuẩn Các gen

trong genome virus Các gen

trong genome của tế bào nhân

thật Phân loại gen Các gen

trong một họ gen Các gen lặp

đi lặp lại liên tục Gen giả

Tài liệu 1:

Chương 1

Tài liệu 2:

chương 4

tài liệu 3:

chương 1,

2

Giờ giảng lýthuyết trên lớp Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn

bị

Định nghĩa gen Gen điều khiển Gen cấu trúc Gen

mã cho ARN chức năng Vùng ADN điều khiển Vùng mang mã di truyền Exon-intron Gen nằm trong gen

4 Thành phần ADN trong Tài liệu 1: Giờ giảng Giá trị C của

genome Transposon trong

genome vi khuẩn và genome

tế bào nhân thật T-DNA di

chuyển từ genome vi khuẩn

đến genome thực vật

Tự học: Sắp xếp lại

genome.Thay đổi dạng giao

phối ở nấm men Thay đổi

kháng nguyên bề mặt ở động

vật đơn bào

Chương 1

Tài liệu 2:

chương 4

tài liệu 3:

chương 3,

4, 16, 17,

18

lýthuyết trên lớp Trả lời câu hỏi giờ trước Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn bị

genome Tỷ lệ ADN lặp lại trong hai loại genome ở

tế bào nhân sơ và nhân thật Gen nhảy và transposon Transposon là ADN lặp lại

Cassette tĩnh và hoạt động

5

Mã di truyền bộ ba Promoter

Protein tham gia khởi động

phiên mã Kiểm soát khởi

động phiên mã Kiểm soát

tiêu cực- yếu tố kìm hãm

Kiểm soát tích cực- yếu tố

hoạt hoá Kiểm soát theo cơ

chế suy giảm

Tài liệu 1:

Chương 2

Tài liệu 2:

chương 6

tài liệu 3:

chương 5,

10

Giờ giảng lýthuyết trên lớp Trả lời câu hỏi giờ trước Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn bị

Mã di truyền ở tế bào nhân sơ và nhân thật Tính chất thoái hoá của mã Các cơ chế khởi động phiên mã ở tế bào nhân sơ

6

Kiểm soát phiên mã trên gen

eukaryot Phản ứng methyl

hoá ADN Phản ứng acetyl

hoá histone

Tài liệu 1:

Chương 2

Tài liệu 2:

chương 7

tài liệu 3:

chương 9,

11

Giờ giảng lýthuyết trên lớp Trả lời câu hỏi giờ trước Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn bị

Các cơ chế kiểm soát trước phiên

mã, khởi động phiên mã ở tế bào nhân thật

7

Kiểm soát kết thúc phiên mã

ở vi khuẩn và ở eukaryot

Biến đổi ARNm trong tế bào

eukaryot Phản ứng cắt nối

exon-intron của ARNm Phản

ứng trans-splicing

Tài liệu 1:

Chương 2

Tài liệu 2:

chương 7

tài liệu 3:

chương 22,

23, 24

Giờ giảng lý thuyết trên lớp Trả lời câu hỏi giờ trước Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn bị

Protein Rho, cấu trúc cặp tóc Vị trí poly A Cắt nối exon-intron Cắt nối luân phiên Tự cắt nối Nối nội, nối ngoại

8 Kiểm soát sau phiên mã ở tế Đọc tài liệu Giờ giảng Các cơ chế kiểm

bào eukaryot Độ dài đuôi

polyA Vùng không dịch mã

5’ và ‘3 (UTR-5’, UTR-3’)

Độ bền vững của ARNm

Tự học: ARNmi (micro

RNA) Đọc sửa ARNm

1 chương 1

Tài liệu 2 chương 7

Tài liệu 3:

chương 22,

23, 24

lýthuyết trên lớp Trả lời câu hỏi giờ trước Tóm tắt chương 2

soát dựa vào đuôi polyA, vùng UTR

Cơ chế ARN nhiễu, ARNmi Đọc sửa ARNm

Kiểm tra giữa kỳ: sử dụng 1 tiết thực hành

9

Phản ứng tổng hợp protein

Protein được vận chuyển khi

đang hoặc đã được tổng hợp

xong Protein đang tổng hợp

được đưa vào mạng lưới nội

chất

Tài liệu 1:

chương 4

tài liệu 2:

chương

12

Giờ giảng lýthuyết trên lớp Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn bị

Các loại tín hiệu dẫn Cấu trúc kênh vận chuyển vào mạng lưới nội

chất Quá trình đường hoá

10

Kênh vận chuyển trên mạng

lưới nội chất Hình thành cấu

trúc không gian của protein

Vận chuyển từ mạng lưới nội

chất về các đích trong nội

bào

Tự học: Vận chuyển protein

màng

Tài liệu 2:

chương 4

Tài liệu 2:

chương

12

Giờ giảng lý thuyết trên lớp

Trả lời câu hỏi giờ trước Đặt câu hỏi cho sinh viên chuẩn bị

Cách thức vận chuyển Túi vận chuyển Kiểm soát thành phần vận chuyển Vận chuyển từ golgi về lysosome Vận chuyển đến màng

tế bào

11

Tín hiệu dẫn của protein tổng

hợp tự do Vận chuyển vào

nhân Protein chaperon

Tài liệu 1:

chương 4

tài liệu 2:

chương

12

Giờ giảng lý thuyết trên lớp

Tóm tắt chương

3

Con đường vận chuyển vào nhân Kênh vận chuyển Vai trò của

protein chaperon

12

Enzym giới hạn Phân ly các

đoạn ADN Xây dựng bản đồ

vị trí của enzym giới hạn Các

vector trong kỹ thuật tách

dòng

Tài liệu 1:

chương 3

Tài liệu 2:

chương 8

Giờ giảng lý thuyết trên lớp

Có bài tập nhỏ cho sinh viên chuẩn bị

Thực hành 2 tiết:

Tách ADN từ

Endonuclease, exxonuclease Các phương pháp điện

di Phát hiện acid nucleic trên gel điện di Vector plassmid, phage,

các mẫu vi sinh vật (vi

khuẩn, ) Tách ADN từ các mẫu động vật (máu,

mô , ) hoặc các mẫu thực vật (lá cây, …)

vector biểu hiện Phần thực hành: Nắm vững qui trình và thao tác tách chiết ADN với các mẫu khác nhau

13

Ngân hàng ADN tổng số

Ngân hàng ADNc Sàng lọc

một dòng từ ngân hàng ADN

Nguyên tắc của kỹ thuật lai

acid nucleic Phương pháp

đánh dấu đầu dò

Tài liệu 1:

chương 3

Tài liệu 2:

chương 8

Giờ giảng lý thuyết trên lớp

Có bài tập nhỏ cho sinh viên chuẩn bị

Thực hành 2 tiết:

Tách plasmid

Xác định nồng

độ ADN bằng phương pháp quang phổ

Các loại ngân hàng Cách sàng lọc bằng kỹ thuật lai acid nucleic Phương pháp đánh dấu đầu dò Phần thực hành: Phương pháp xác định OD

14

Phương pháp lai Southern

blot Phương pháp lai

northern blot

Tài liệu 2:

chương 3

Tài liệu 2:

chương 8

Tài liệu 1:

Chương 3

Tài liệu 2:

chương 8

Giờ giảng lý thuyết trên lớp

Có bài tập nhỏ cho sinh viên chuẩn bị

Thực hành 2 tiết:

PCR Điện di sản phẩm PCR, ADN plasmid

Kiểm tra chất lượng ADN, ARN trên gel Chuyển acid nucleic lên màng bằng kỹ thuật thẩm thấu, hút chân không Phương pháp lai

cơ bản

Phần thực hành: Các bước của kỹ thuật PCR Qui tắc điện di

15 Xác định trình tự nucleotide Tài liệu 1: Phản ứng tổng

Một số kỹ thuật xác định

tương tác protein-ADN Phản

ứng PCR (Polymerase Chain

Reaction) Một số ứng dụng

của PCR

chương 3

Tài liệu 2:

chương 8

hợp ADN sử dụng ddNTP Phản ứng tổng hợp ADN sử dụng Taq Kỹ thuật RT-PCR, nested PCR…

8 Yêu cầu của giảng viên đối với môn học

- Yêu cầu của giảng viên về điều kiện để tổ chức giảng dạy môn học: Thư viện phải

có đủ tài liệu cho sinh viên mượn để học Thư viện phải có máy tính nối mạng để sinh viên cập nhật tài liệu Giảng đường có máy chiếu, bảng viết

- Yêu cầu của giảng viên đối với sinh viên: tham gia đầy đủ các giờ giảng lý thuyết trên lớp, chuẩn bị đầy đủ và đọc kỹ tài liệu ở các giờ tự học, làm các bài tập

9 Phương pháp và hình thức kiểm tra đánh giá môn học

9.1 Các loại điểm kiểm tra và trọng số của từng loại điểm:

+ Kiểm tra sau mỗi chương hoặc giữa kỳ: 20%

+ Điểm thực tập: 20%

+ Điểm thi cuối kỳ: 60%

+ Tiêu chí đánh giá các loại bài tập và các nhiệm vụ mà giảng viên giao cho sinh viên: thông qua bài kiểm tra sau mỗi chương

Thảo luận và trình bày theo nhóm

Yêu cầu tự đọc học liệu bắt buộc và tra cứu những thông tin trên mạng về thông tin mà giảng viên yêu cầu

Nhóm thực hiện thảo luận, cử đại diện thuyết trình và có báo cáo theo mẫu sau:

Trường/Khoa:

Lớp:

Nhóm:

Báo cáo kết quả tra cứu và thảo luận thông tin về vấn đề