Bài giảng Nhập môn Sinh học phân tử - Nguyễn Thanh Tố Nhi

NHẬP MÔN SHPT ThS. Nguyễn Thanh Tố Nhi Trang web slide bài giảng bộ môn Vi – ký sinh: https://sites.google.com/site/bomonvikysinh Lược sử phát triển Gồm 3 giai đoạn:  Giai đoạn tiền đề  Giai đoạn sinh học ph}n tử ra đời  Giai đoạn sinh học ph}n tử hiện đại Giai đoạn tiền đề  1869, F.Miescher (1844-1895) người Thụy Sĩ ph|t hiện ra 1 chất trong nh}n tế b{o không phải protein Nuclein  Acid nucleic Giai đoạn tiền đề  1865, Gregor Johann Mendel (1822-1884) các quy luật di truyền trên đậu H{ Lan Giai đoạn tiền đề  Đầu TK XX, Walter Sutton (1877-1916, Mỹ )& Theodor Boveri (1862-1915, Đức) thiết lập mối quan hệ giữa Di truyền học v{ Sinh học Protein hay ADN là vật liệu di truyền? Giai đoạn tiền đề Giai đoạn tiền đề  1928, thí nghiệm nổi tiếng của Frederick Griffith (1881-1941,Anh) thí nghiệm trên phế cầu khuẩn Streptococcus pneumoniae  Người đầu tiên chứng minh hiện tượng biến nạp ở vi khuẩn Giai đoạn tiền đề Chuyển đổi KH R – S xảy ra ngay khi dùng TB chết Giai đoạn tiền đề  1944, Oswald Avery (1877-1955, Mỹ), Colin MacLeod (1909-1972, Canada), và Maclyn McCarty (1911-2005) chứng minh ADN l{ t|c nh}n truyền tính trạng Osward. T. Avery in 1937 Giai đoạn tiền đề  1952, thí nghiệm Alfred Hershey và Martha Chase chứng minh ADN chứ không phải protein l{ chất mang thông tin di truyền Giai đoạn tiền đề Giai đoạn tiền đề  1951, Erwin Chargaff (1905-2012, Áo) chứng minh tỷ lệ A = T; C = G, tỷ lệ A + T/G + C thay đổi theo loài Giai đoạn SHPT ra đời  1953, James Dewey Watson (Mỹ) v{ Francis Harry Compton Crick (1916-2004, Anh): công bố b{i b|o về mô hình cấu trúc ADN “một cấu trúc cho deoxyribose nucleic acid” (Nature, 28/04/1953)  kh|m ph| lớn nhất trong Sinh học của thế kỷ Giai đoạn SHPT ra đời 1956, Học thuyết trung tâm (Central dogma) của shpt được Francis Crick đề xuất: “Thông tin di truyền một khi đã chuyển sang protein thì không thể lấy lại được” Sao chép ADN  Tế b{o ph}n chia, ADN phải được sao chép để đảm bảo TTDT được chuyển cho tế b{o con Phiên mã ARN  Qu| trình truyền thông tin từ ADN sang ARN được gọi l{ phiên mã Dịch mã protein  Giai đoạn cuối của sự biểu hiện TTDT trên mARN th{nh trình tự acid amin tương ứng trong chuỗi polypeptid Giai đoạn SHPT ra đời  1961, Marshall Nirenberg (Mỹ) v{ J. Matthei tìm ra bộ m~ di truyền đầu tiên  1966, cùng với H. G. Khorana (Nhật) đ~ giải m~ to{n bộ 64 codon (bộ ba m~ ho|) Giai đoạn SHPT ra đời  1961, F. Jacob v{ J. Monod tìm ra cơ chế điều ho{ tổng hợp protein  1962, Werner Arber, Daniel Nathans & Haminton Smith tìm ra enzym cắt giới hạn  1967, enzym ADN ligase được chiết xuất Giai đoạn SHPT ra đời Giai đoạn SHPT hiện đại  Thập niên 70 TK XX, kỹ thuật di truyền tạo nên cuộc CM trong di truyền v{ SHPT: x|c định trình tự nucleotid trên gen  gây đột biến định hướng cho c|c biến đổi tuỳ ý Đầu 1990, nghiên cứu insilico (trên máy điện toán) đã tạo thuận lợi cho các nghiên cứu Sinh học, trong đó có Di truyền học Giai đoạn SHPT hiện đại Giai đoạn SHPT hiện đại  1970, Hamilton Smith chiết được enzym cắt giới hạn  1972, Paul Berg tạo ra ADN t|i tổ hợp trong ống nghiệm Giai đoạn SHPT hiện đại  1973, A.C. Chang và Herbert Boyer, Stanley Cohen tạo ra plasmid t|i tổ hợp, ứng dụng trên E. coli  Thúc đẩy sự ra đời của công nghệ di truyền Giai đoạn SHPT hiện đại Giai đoạn SHPT hiện đại 1977, Walter Gilbert (Mỹ, 1932) v{ Frederick Sanger (Anh, 1918-2013) tìm ra kỹ thuật x|c định trình tự ADN Giai đoạn SHPT hiện đại  1985, R.K. Saiki v{ K. B. Mullis tìm ra kỹ thuật PCR  ứng dụng trong chẩn đo|n, biến đổi di truyền, x|c định phả hệ, Giai đoạn SHPT hiện đại Ứng dụng SHPT trong giai đoạn hiện nay:  Nghiên cứu cơ bản về cấu trúc v{ chức năng của từng gen  Sản xuất protein hữu ích bằng phương ph|p mới Giai đoạn SHPT hiện đại Ứng dụng SHPT trong giai đoạn hiện nay:  Tạo ra c|c sinh vật biến đổi gen (GMO) 1)1994, cây trồng biến đổi gen được bán vào Mỹ: cà chua Flavrsavr 2)Thế giới: 1996-2013, 1.7 triệu hecta => 175 triệu hecta 3)VN: Theo Hiệp hội Thức ăn chăn nuôi, trong 8 tháng đầu năm 2013 nhập 1.34 triệu tấn ngô, 87000 tấn đậu Giai đoạn SHPT hiện đại Ứng dụng SHPT trong giai đoạn hiện nay:  Tạo ra c|c sinh vật biến đổi gen (GMO) Vai trò thực phẩm GMO đến • Sức khỏe con người: gây dị ứng, lờn kháng sinh, tạo độc tố • Môi trường: mang yếu tố chọn lọc (cây chịu hạn, lạnh) mọc mạnh tràn lan mất cân bằng sinh học Giai đoạn SHPT hiện đại Ứng dụng SHPT trong giai đoạn hiện nay:  Tạo ra c|c sinh vật biến đổi gen (GMO & GMC - Genetically Modified Organism - Crop) Giai đoạn SHPT hiện đại Ứng dụng SHPT trong giai đoạn hiện nay:  Việc ho{n th{nh bản đồ gen người giúp điều trị ung thư, ph|t triển phôi, biệt ho| tế b{o Giai đoạn SHPT hiện đại  Human Genom Project (HGP)  Bắt đầu năm 1990, ho{n th{nh th|ng 2-2001 - Ph|t hiện người chứa 20000-25000 gen (Nhóm nghiên cứu, đứng đầu James Watson) - Mục đích: o x|c định trình tự trên 3 tỉ cặp base o bắt đầu đưa ra giải ph|p đơn giản để kiểm tra về di truyền học - có thể biết được những bệnh mắc phải của người: ung thư vú, rối loạn hemostasis, cystis fibrosis c|c bệnh thận Sinh học phân tử là gì? Một bộ phận của Sinh học, khoa học về sự sống:  Đối tượng nghiên cứu: sự sống cấp độ ph}n tử  Tập trung v{o c|c khía cạnh về cấu trúc  Sao chép v{ biểu hiện của gen  Tương t|c v{ chức năng sinh lý của c|c sản phẩm của gen Phương pháp nghiên cứu  Tạo dòng biểu hiện gen  Cô lập gen để nghiên cứu sự biểu hiện, điều hòa  PCR  Khuếch đại gen, đưa đột biến v{o  Điện đi gel  Phân tách các gen, protein  Lai vết Southern and Northern  Ph|t hiện gen, nghiên cứu sự biểu hiện  Lai vết Western/ hóa miễn dịch  Ph|t hiện protein, nghiên cứu chức năng protein Phương pháp nghiên cứu Điện di trên gel Phương pháp nghiên cứu Southern blot