Transcript SINH HỌC PHÂN TỬ VÀ KỸ THUẬT GEN

CÔNG NGHỆ GEN
Đại Học Lạc Hồng
GV: TS Hoàng Quốc Khánh
Viện Sinh học nhiệt đới
[email protected]
•
PHẦN I – NGUYÊN LÝ SINH HỌC PHÂN TỬ
•
•
•
•
•
Chương I. Các loại tế bào và các đại phân tử (4 tiết)
Phân loại tế bào
Các bào quan
Các đại phân tử
Sự tập hợp các đại phân tử
•
•
•
•
Chương II. Cấu trúc, chức năng và phương pháp phân tích protein (4 tiết)
Acid amin
Cấu trúc và chức năng protein
Phương pháp phân tích protein
•
•
•
•
•
•
•
Chương III. Acid Deoxiribonucleic (4 tiết)
Mô hình và cấu trúc DNA của Watson và Crick
Thành phần hóa học của DNA
Cấu trúc của DNA
Một số đặc điểm vật lý của DNA
Chức năng sinh học DNA
Khái niệm về gen
•
•
•
•
•
Chương IV. Tái bản của DNA (4 tiết)
Các mô hình tái bản DNA
Các thành phần cần thiết cho tái bản DNA ở prokaryot
Tái bản DNA sợi kép ở prokaryot
Tái bản DNA ở eukaryot
•
•
•
•
•
•
•
Chương V Bản chất của gen (4 tiết)
Định nghĩa về gen
Kích thước của gen
Nghịch lý của giá trị C
Thông tin trong gen
Gen cấu trúc
Các yếu tố điều hòa
• PHẦN II – NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP KỸ
THUẬT GEN
•
•
•
•
•
•
Chương VI. Nguyên lý kỹ thuật gen (6 tiết)
Một số yếu tố cần thiết trong kỹ thuật gen
Nguyên lý kỹ thuật gen
Các phương pháp tách dòng gen
Ngân hàng bộ gen
Ngân hàng cDNA
•
•
Chương VII. Phương pháp PCR và các kỹ thuật cơ bản trong CNSH phân
tử (6 tiết)
Phương pháp PCR
Phương pháp điện di
Phương pháp giải trình tự gen
Các kỹ thuật lai phân tử
Kỹ thuật phân tử nghiên cứu đa dạng di truyền và ứng dụng trong phân lọai
phân tử
Các phương pháp chuyển gen
•
•
•
Chương VIII. Ứng dụng kỹ thuật gen trong y học và chuẩn đóan (4 tiết)
Kỹ thuật gen trong sản xuất chế phẩm sinh học
Sử dụng kỹ thuật gen trong chẩn đóan và chũa bệnh
•
•
•
Chương IX. Kỹ thuật gen ứng dụng trong thực tế sản xuất (4 tiết)
Kỹ thuật gen ứng dụng trong nông nghiệp
An tòan của sinh vật biến đổi gen
•
Ôn tập và dự phòng (2 tiết)
•
•
•
•
•
Chương 1
Các loại tế bào và các đại phân tử
1.1 Phân loại tế bào
1.1.1 Tế bào nhân sơ (prokaryot)
- Tế bào thật (eubacteria)
- Tế bào cổ (archaea)
- Tảo lam (vi khuẩn lam - cyanobacteria)
Phần lớn là đơn bào
1.1.2 Sinh vật nhân thật (eukaryot)
Nấm
Protista (tảo và nguyên sinh động vật)
Thực vật
Động vật
Viruses
1.1.3 Sự biệt hóa
Sự phân chia tế bào có thể thay đổi phương
thức biểu hiện gen
Sự hình thành bào tử: ở prokaryot
Phát sinh mô: tế bào phôi biệt hóa thành tế
bào chuyên hóa như tế bào gan, thận
1.2 Các bào quan
1.2.1 Nhân tế bào
Mang các thông tin di truyền trong các
nhiễm sắc thể
Nhân tế bào được bào bọc bởi màng
nhân,cho phép các phân tử lớn đi qua
Sự phiên mã xảy ra trong nhân.
Hạch nhân: nơi tổng hợp rRNA
Nhân tế bào
Nucleus
1 µm
Nucleolus
Chromatin
Nucleus
Nuclear envelope:
Inner membrane
Outer membrane
Nuclear pore
Pore
complex
Rough ER
Surface of nuclear
envelope.
1 µm
Ribosome
0.25 µm
Close-up of
nuclear
envelope
Figure 6.10
Pore complexes (TEM).
Nuclear lamina (TEM).
1.2.2 Ty thể và lục lạp
Ty thể (mitochondria)
Lục lạp (chloroplast)
Thuyết cộng sinh về quá trình tiến hóa của
tế bào eukaryot
1.2.3 Lưới nội chất (endoplasmic reticulum)
Lưới nội chất nhẵn: chứa enzym, tổng hợp
lipid
Lưới nội chất xù xì: chứa ribosome
Phức hệ Golgi: Chồng các túi dẹp có màng
bào bọc
1.2.4 Các vi thể
Lysosome: tách từ thể Golgi, chứa nhiều
loại enzym
Peroxisome: ngăn peroxide phân hủy các
thành phần tế bào
Glyoxysome: thực hiện các phản ứng của
chu trình glycosyl hóa
• Lysosomes carry out intracellular digestion
by
Nucleus
1 µm
– Phagocytosis
Lysosome
Lysosome contains
active hydrolytic
enzymes
Food vacuole
fuses with
lysosome
Hydrolytic
enzymes digest
food particles
Digestive
enzymes
Lysosome
Plasma membrane
Digestion
Food vacuole
Figure 6.14 A
(a) Phagocytosis: lysosome digesting food
Lysosomes
Nucleus
1 µm
• Phagocytosis
Lysosome
Lysosome contains
active hydrolytic
enzymes
Food vacuole
fuses with
lysosome
Hydrolytic
enzymes digest
food particles
Digestive
enzymes
Lysosome
Plasma membrane
Digestion
Food vacuole
(a) Phagocytosis: lysosome digesting food
Figure 6.14 A
1.2.5 Tách các bào quan
Ly tâm dựa trên gradient nồng
độ (đường, ficoll, cesium
chloride
1.3 Các đại phân tử
1.3.1 Protein và acid nucleic
1.3.2 Các polysaccharide
Tinh bột
Cellulose
Glycogen
1.3.3 Lipid
Gliceride
Phopholipid
1.3.4 Các đại phân tử phức
Glycoprotein
Chức năng của glycoproteins[3]
Function
Glycoproteins
Structural molecule
Collagens
Lubricant and
protective agent
Mucins
Transport molecule
Transferrin, ceruloplasmin
Immunologic molecule
Immunoglobins, histocompatibility antigens
Hormone
Chorionoic gonadotropin, thyroid-stimulating hormone (TSH)
Enzyme
Various, eg, alkaline phosphatase
Cell attachmentrecognition site
Various proteins involved in cell-cell (eg, sperm-oocyte),
virus-cell, bacterium-cell, and hormone cell interactions
Antifreeze
Certain plasma proteins of coldwater fish
Interact with specific
carbohydrates
Lectins, selectins (cell adhesion lectins), antibodies
Receptor
Various proteins involved in hormone and drug action
Affect folding of certain
proteins
Calnexin, calreticulin
Regulation of
development
Notch and its analogs, key proteins in development
Hemostasis (and
thrombosis)
Specific glycoproteins on the surface membranes of
platelets
Proteoglycan
• Chondroitin sulfate
1.4 Tập hợp các đại phân tử
1.4.1 Các phức hệ protein
Bộ khung xương tế bào (Cytoskeleton):
cách sắp xếp các sợi protein trong tế bào
Các vi ống (microtubule): protein tubulin
Các vi sợi: tập hợp protein actin cùng với
myosin
1.4.2 Nucleoprotein
- Ribosome:
Vi khuẩn: 70S, tiểu đơn vị lớn (50S - 23S và 5S
RNA + 31 protein) và tiểu đơn vi nhỏ (30S – 16S
RNA và 21 protein), KL tổng số 2,5x106 Da
Eukaryot: 80S, TĐV lớn (60S) và TĐV nhỏ (40S)
- Chromatin: vật chất cấu tạo nên nhiễm sắc thể
eukaryot, phức hệ deoxiribonucleoprotein →
Nucleosome
– Carry out protein synthesis
Ribosomes
ER
Cytosol
Endoplasmic reticulum (ER)
Free ribosomes
Bound ribosomes
Large
subunit
0.5 µm
TEM showing ER and ribosomes
Figure 6.11
Small
subunit
Diagram of a ribosome
Nucleosome
Six-fold DNA compaction
Figure 7-19 The core histones share a
common structural fold
(2)
(1)
Higher-order chromatin structure
(1) Histone H1 binds to the linker
DNA between nucleosome, inducing
tighter DNA wrapping around the
nucleosome
Figures 7-28, 29
Higher-order chromatin structure
(2) Nuclear arrays can form more
complex structures: the 30-nm fiber
(“zigzag model”)
Figures 7-30
(40-fold compaction)
Cấu trúc trật cao của chromatin.
(a) Ảnh vi điện tử , (b) Mô hình
1.4.3 Màng sinh học
•
•
-
Lớp kép lipid: phospholipid và sphingolipid
Chức năng protein màng:
Là các thụ quan
Các enzym phân hủy các phân tử ngọai
bào
- Kênh vận chuyển các phân tử nhỏ
- Chất trung gian cho tương tác tế bào – tế
bào
Màng tế bào
Figure 5-2: The fluid mosaic model of the membrane
Protein vận chuyển
Figure 5-7: Transport proteins of the cell membrane
Protein màng
• Enzym gắn trên
màng
– Phản ứng bên
ngòai
– Phản ứng bên trong
• Thụ thể
– Ví dụ: Hormones
– Phân tử nhận diện
tế bào
Figure 5-6: Cell membrane receptor
Một số đối tượng nghiên cứu trong
công nghệ sinh học
Escherichia coli (thường
được viết tắt là E. coli) là
một trong những loài vi
khuẩn chính ký sinh trong
đường ruột của động vật
máu nóng (bao gồm chim
và động vật có vú). Vi
khuẩn này cần thiết trong
quá trình tiêu hóa thức ăn
và là thành phần của
khuẩn lạc ruột
Saccharomyces cerevisiae
Arabidopsis thaliana