sinh học tế bào và gen

Ty thểMàng tế bào Hạch nhân Màng nhân Nhân Chromatin Ribosome tự do Lưới nội chất nhám Ribosome bám Lưới nội chất trơn Vi sợi Lông, roi Thể Golgi Sợi trung gian CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA MỘ

MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU TÂM

- Khoảng ~4,5 × 10 13 tb (hơn 200 loại)

- 3,2 tỷ cặp nucleotid

- Hơn 20.000 gen

Ty thể

Màng tế bào Hạch nhân Màng nhân

Nhân

Chromatin Ribosome tự do

Lưới nội chất nhám Ribosome bám

Lưới nội chất trơn

Vi sợi

Lông, roi Thể Golgi

Sợi trung gian

CẤU TRÚC ĐIỂN HÌNH CỦA MỘT TẾ BÀO NGƯỜI

S4.18 Tế bào người

SINH SẢN (Phân bào - Division)

HÓA THÂN (Biệt hóa - Defferentiation)

ĐIỀU HOÀ (Regulation)

SẢN XUẤT (Tổng hợp - Synthesis)

TỰ TỬ (Chết TB - apoptosis & autophagy)

TỰ VỆ (Sửa chữa, chống trả)

Tất cả các sinh vật đều được cấu tạo

từ tế bào và các sản phẩm của tế bào Những tế bào mới được tạo nên từ sự phân chia của những tế bào trước nó

Có sự giống nhau căn bản thành phần hóa học và các hoạt tính trao đổi chất giữa tất cả các loại tế bào

Hoạt động của cơ thể là sự tích hợp hoạt tính của các đơn vị tế bào độc lập HỌC THUYẾT TẾ BÀO HIỆN ĐẠI

S4.19 Bài hát Tế bào

TẾ BÀO

Sinh trưởng Phân chia

H 2 O Khoáng

Oxy Hữu cơ

Kích thích

Năng lượng

Tăng trưởng sinh sản

CƠ THỂ

MÔI TRƯỜNG

Trao đổi chất

Phản ứng

Bài xuât

Cảm ứngMối quan hệ giữa chức năng của

tế bào với cơ thể và môi trường

Một số khác biệt điển hình

Vách cellulose Lớp ECM

Không bào Không có (hoặc nhỏ)

Cầu liên bào Không có

Đĩa tb (telophase) Không có

…

Không có Trung thể

Pluripotent ?!

VÀI ĐẶC ĐIỂM CỦA TẾ BÀO NGƯỜI

- Một phút có 3 tỷ TB chết

-TB trứng có kích thước lớn nhất

Tuổi đời thấp: tb biểu bì, máu

T uổi đời cao: tb thần kinh, TBG

Hầu hết các Tb không còn khả năng phân chia khi cơ thể trưởng thành

TRONG CƠ THỂ

Hợp tử Zygote

Phôi nang Blastocyst

“Mỗi kiếp người được gói trong mỗi tế bào”

VÀ VAI TRÒ CỦA Y - SINH HỌC

(BẰNG TÌNH YÊU CỦA MỘT NHÀ SINH HỌC)

VERY SHORT

first shoelaces

Chromosome

DNA

TELOMERE

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009

Elizabeth Blackbum Carol Greider Jack Szostak

“for the discovery of how chromosomes

are protected by telomeres the enzyme telomerase”

S4.20 The Action of Telomerase

Telomere shortening

Cell

(senescence)

SỰ LÃO HÓA TẾ BÀO

Các tế bào có số lần phân chia nhất định

Telomere bảo vệ phần cuối của nhiễm sắc thể, và rút ngắn số lần phân chia tế bào

Khi telomere tế bào quá ngắn:

hoặc TB hết khả năng phân chia, hoặc là DNA được xem như hỏng

trình tự TTGGGG

và TTAGGG

Telomerase làm tăng thêm telomere

phần cuối của nhiễm sắc thể, cho phép kéo dài tuổi thọ của tế bào vô hạn định

CÁC TẾ BÀO CÓ TÍNH BẤT TỬ

(Immortality)

Về các trường hợp

- Tế bào gốc (Stem cell)

- Tế bào mầm (Germ cell)

- Tế bào ung thư (Cancer cell)

- Tế bào lai (Hybridoma)

THÀNH TỰU

1/8/1920 – 4/10/1951

“Cuộc sống bất tử của Henrietta Lacks”

(George Otto Gey nuôi cấy)

Biotech-Medical Advances in Immortality

Có tế bào bất tử, vậy có thể có cơ thể bất tử

Về mặt lý thuyết, nếu quá trình gây tổn thương cho tế bào có thể được ngăn chặn, giới hạn về tuổi thọ ở người sẽ không còn

“Technology towards immortality”

THE SINGULARITY SUMMIT October 15-16, 2011 (New York, USA)

Màng

Bào tương Protein

• Lão hóa… (phụ thuộc loại tế bào, thời gian,

mức độ của tác nhân, khả năng thích ứng của tế bào…)

BA DẠNG TỔN THƯƠNG TẾ BÀO

Tổn thương không hồi phục

dị sản, loạn sản)

“a time to live and a time to die”

(Tế bào chết yểu, tức tưởi

Bắt đầu là sự mất kiểm soát)

(NECROSIS)

KẺ THÙ TỪ BÊN NGOÀI

- Không tự điều chỉnh nội môi

- Không phát tín hiệu miễn dịch

S421 Con rắn

“Self Eating” - Autophagy

(Tokyo Institute of Technology)

Self Eating

Sự ly giải các protein nội bào bởi các tiêu thể (Autophagosome)

(Christian de Duve, 1963)

“ but eat to live”

"proteasome" - thể tiêu hóa protein

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2002

(Programmed Cell Death - PCD)

CHẾT RỤNG TẾ BÀO

Tế bào co rút NST ngưng tụ

Membrane lebbing

(Màng TB bị phồng rộp, bọt, lồi lõm) Hủy DNA

Tạo thể tự hủy (Apoptotic)

Ly giải Thưc bào

normal cell

TIẾN TRÌNH APOPTOSIS

S4.22 Chết tế bào

S4.23 Apoptosis in vitro

HÌNH THÀNH NGÓN TAY – NGÓN CHÂN

Các tế bào đầu tiên của cơ thể apoptosis

Mô gian ngón

Khoảng trống giữa hai ngón

TB apoptosis

1 mm

Họ gen Bcl-2 (~20 protein)

AUTOPHAGY APOPTOSIS

NECROSIS

HỌC VIÊN TỰ SO SÁNH !

CELL MEMBRANE

PLASMA MEMBRANE

CYTOPLASMIC MEMBRANE

.Thấm chọn lọc (selective permeability) Khảm lỏng (fluid mosaic)

.Bất đối xứng (asymmetry)

MÔ HÌNH MÀNG SINH CHẤT

Thụ thể kênh ion Thụ thể Protein G

Protein xoắn 

Phospholipid

H 2 O Virus Hữu cơ VK

Quan niệm hiện đại: Màng sinh chất

Giới hạn, biệt lập không gian

Để bám giá thể

Cô đậm môi trường, thế năng

Trao đổi chất nội, ngoại bào Nhập xuất bào

(Màng SH cơ bản)

Cảm ứng thụ tinh Tạo điện sinh học

Điều hòa (phân bào, biệt hóa)

Kháng nguyên loài, gen, máu

(Tác giả: Bruce Lipton) Lĩnh vực Sinh học mới (epigenetics)

(Plasma membrane structure)

B cell

CD19…

T cell CD3…

Plasma cell

CD138…

Mastocytosis CD117…

Stem cell CD34

Thrombocyte CD61…

Monocyte CD14…

Granulocyte

CD15…

Macrophage CD68…

Natural_killer - NK

CD16…

Dendritic cell CD86…

Vài CD của một số các tế bào máu và bạch huyết (miễn dịch)…

RBCs

CD34 + ,CD38…

Bất đối xứng

Lớp phospholipid của màng không dẫn điện tuy nhiên màng có các kênh/cổng cho phép các ion đi qua, tạo sự chênh lệch nồng độ ion

OutsideĐặc điểm quan trọng

của điện hoạt động

là sự ĐẢO CỰC

Có sự biến đổi đột biến

về tính thấm của màng

(chủ yếu với Na+ và K+)

THÍ NGHIỆM

VỚI TẾ BÀO THẦN KINH

CỦA NGƯỜI

mV

(Cả hai điện cực cùng đặt trên

bề mặt ngoài của màng tế bào)

THÍ NGHIỆM

VỚI TẾ BÀO THẦN KINH

CỦA NGƯỜI

mV

(Cả hai điện cực cùng đặt tại

bề mặt trong của màng tế bào)

trong của màng tế bào

[Trong] – [Ngoài] = Hiệu điện thế ~(-70mV)

Cá đuối Torpedo marmorata

S4.24 Cá chình phóng điện

Chứng minh sự phân bố ion tự do không đồng đều

Cơ sở KH của điện SH

(thí nghiệm Ganvani)

ĐẶC BIỆT

(Nghiên cứu cơ bản Sản xuất tế bào Tạo mô Thử thuốc Sản xuất thuốc - Thụ tinh - Biến đổi gen - Trị liệu - Bảo tồn…)

-ỨNG DỤNG

S4.25 Nuôi cấy tế bào người

S4.26 The GENE Song

12h30’, thứ hai 26/6/2000, tại Renaissance Hotel, Washington

đã có cuộc họp thông báo:

Các nhà KH hoàn thành cơ bản giải

kí tự chuỗi (sequencing) DNA người

B ẢN ĐỒ GIEN CỦA NGƯỜI

Dưới sự chủ trì của TT.Bill Clinton

và TT Anh Tony Blair

F.COLLINS VÀ C.VENTER

http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/project/hgp.shtml

S4.27 Ứng dụng của công nghệ giải mã gen người

Ước tính khiêm tốn hơn 100.000

2001, kết quả còn 40.000

Hoàn tất

Một gen – Một men

Gerald Rubin, ĐH California:

…phải quen với sự thật rằng, chúng ta không nhiều gen hơn chuột… và cả giun …

Nảy sinh

(Single Nucleotide Polymorphisms – SNP)

( Programming )

(Reprograming, de-differentiation)

Thiết lập sẵn cho tiến trình phát triển cá thể - đáp ứng quá trình sinh lí cơ thể

12

6

3 9

Tái sắp sếp cơ chế điều hòa gen, giúp bộ gen của

nhân trở lại tính toàn năng, nhờ đó biệt hóa các kiểu

tb khác nhau và có thể phát triển thành cơ thể mới biological clock

S4.28 Tầm soát loại bỏ gen bệnh ở người

VÀ SỰ CAN THIỆP CỦA CN Y - SINH ?

Chúng ta là tù nhân của sự di truyền

Xét nghiệm gen - một hình thức

“Tử vi Y - Sinh học”

- Phát hiện bất thường gen liên quan đến việc chắc chắn bị bệnh

- Biết đặc điểm gen liên quan đến nguy cơ bị bệnh

- Biết đặc điểm gen để điều trị cho đúng

S4.29 Dự báo từ chuỗi gen

Ít nhất 1.778 gen gây bệnh (Disease

genes) đã được tìm thấy (2010)

(Đột biến, chuyển vị/lạc vị, bất hoạt, cảm ứng khác, tạo phân tử hapten )

S4.30 Gen trị liệu

…là khoa học nghiên cứu proteome - đó là

được biểu hiện bởi cả genome.

BÉ CÓ

S4.31 Em bé đầu tiên trên thế giới ra đời từ 1 bố 2 mẹ

TY THỂ - MỘT CƠ QUAN QUAN TRỌNG CỦA TB

Vai trò chính: NĂNG LƯỢNG

Cân bằng nội môi cho TB

Tham gia điều hòa chương trình tb

MOM DONOR

Hủy Hủy

THU NHẬN

QUY TRÌNH

(Genome annotation)

-Chứng thiếu mống mắt -Hội chứng Ehlers-Danlos -U cơ vân

-Ung thư biểu bì

-Tiểu phế quản TB nhỏ -Ung thư phế nang

-Ức chế chuyển hóa -Thiếu hụt protein S -U buồng trứng

-Rối loạn giới tính

-U tuyến tụy…

-HC Huntington

-BC lympho cấp tính

-Rối loạn fibrinogen

-Giảm albumin huyết

-Parkinson di truyền

-Khuyết màng tb mỡ

-Thiếu receptor dopamin -Rối loạn Tryptophan…

-Ung thư phổi…

-Suy giảm yếu tố Hageman -Bệnh thiếu tủy não

-Rối loạn protein sắc tố

-Thiếu hụt bổ thể C2, C4 -Rối loạn glucose thận

-Bệnh tủy máu

-U tiền liệt…

-Viêm cơ bàng quang

-Dính khớp sọ

-Khiếm khuyết cốt hóa -Thiếu hụt trypsinogen -Thiếu hụt pyruvat

-Ung thư tb lympho T

-Bệnh yếu tố tăng trưởng -Bệnh men tiêu hóa…

-Thiếu TB cầu máu

-Ung thư ruột…

-Suy giảm interferon

-Không tiếp thu fructoz -Rối loạn galactoze

-Thiếu bổ thể C5

-Ung thư máu

-Rối loạn giới tính

-U tử cung

-Bệnh về giác quan

-Thiểu năng thần kinh…

-Thiếu máu do tan máu -Thiếu hexokinaza

-Thiếu hụt lipase

-Thiếu 17-hydroxylaza -Ung thư lympho

-Rối loạn bài tiết

-Ung thư xoang miệng -Bệnh âm đạo…

-Chu kỳ trầm uất

-Bệnh TB lym B

-Tiểu đường

-U máu tb lympho B

-Ung thư phổi

-Ung thư biểu bì

-Bệnh hồng cầu liềm

-Bệnh thụ quan tb não…

-Suy giảm VII factor -Ung thư xương

-Ung thư võng mạc -Rối loạn cholesterol -Ung thư tụy

-Thiếu hụt MHC

-Bệnh thận…

-U tủy lympho

-Bệnh tích tụ glycogen -Thiếu hụt phosphorylaza -Ung thư bàng quang

-Bệnh Alzheimer

-Bệnh thiếu máu…

-Ung thư cơ trơn

-U thư Ewing

-HC Digeorge

-HC Fluler và Scheic -Thiếu thụ quan insulin -Ưu năng cholesterol -Giảm trương lực cơ -Cường năng lipid

màng…

-Loạn dưỡng cơ

-Tăng cholesterol

-Bệnh tuyến cận giáp -Thiếu hụt miễn dịch -Bệnh galactoza

-Viêm dạ dày…

-Bệnh hormon tăng trưởng -Đái tháo đường

-Alzheimer

-Thiếu hụt phosphat gan -Ung thư vòm miệng…

-Viêm võng mạc

-Bạch tạng mắt

-Bệnh máu khó đông A -Bệnh co hẹp ty thể

-Thiếu hụt manhê

-Giảm đường niệu

-Thiếu hụt men hô hấp -Ngăn cản androgen

-Rối loạn Sinh dục

-Nhân tố quyết định tinh hoàn -Bệnh nội tiết

-Thiếu hụt cơ năng…