Giáo trình sinh học đại cương và di truyền y học dùng cho đào tạo cử nhân y học lê thị phượng (chủ biên), nguyễn văn tăng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT Y TẾ HẢI DƯƠNG BỌ M ốN KHOA HỌC c BẢN GIÁO TRÌNH SỊIH HỌC DỊỊI CUÔNG V i n TRUYỀN Y HOC TRƯỜNG Đ Ạ I H Ọ C KỸ THUẬT Y TẾ HẢI DƯƠNG Bộ MÔN KHOA HỌC c BẢN GIẢO TRÌNH SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ DI TRUYỀN Y HỌC (DÙNG CHO ĐÀO TẠO c NHÂN Y HỌC) N H À XUẤT BẢN G IÁ O DỤC VIỆT N AM C h ỉ đao biên soarr TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT Y TẾ HAI dương Chủ biên TS LÊ THỊ PHƯỢNG Tham gia biên soạn: ThS NGUYỄN VĂN TĂNG Tham gia tô chức thảơ TS TRẦN THỊ MINH TÂM - GT SINH HỌC ĐAI C Ư Ơ N G - - B Giáo trình Sinh học đại cương D i truyền y học biên soạn dùng đê giong dạv cho sinh viên năm thứ nhát hệ cừ nhân Trường Đại học Kỹ thuật Y tế Hai Dương theo chương trình khung Đào tạo cử nhân V học thuộc khối ngành Khoa học sức khoẻ Giáo trình chia thành hai phần\ > Phần ỉ: Sinh học đại cương, gồm chương- - Chương Đa dạng sổng - Chương Sinh học tế bào - Chương Sinh học phát triên > Phần 2: Di truyền y học, gồm chương- - Chương Sinh học phân từ ứng dụng Vhọc - Chương Di truyền học người - Chương Đột biến tật, bệnh có liên quan Phân công biên soạn: TS Lê Thị Phượng biên soạn chương 1, 2, 3, 4, 5; ThS Nguyễn Văn Tăng biên soạn chương Với thời lượng 30 tiết lý thuyết, cuồn giáo trình chủng chi dề cập đến kiến thức ban cần thiết để giúp sinh viên có hệ thống kiến thức khái quát chế sinh học, đong thời có hiêu biết định ứng dụng sinh học trung y học Mặt khác, giáo trình nàv giúp sinh viên học tốt môn học sờ cùa chuyên ngành Y có liên quan Sinh lý, Sinh hoá, Xét nghiệm bản, Dược lý học, Y học lâm sàng Các tác gia xin trân trọng cảm ơn PGS TS Nguyên Thị Thanh Hương, Bộ môn Y sinh học di truyền, Trường Đại học Y Hà Nội giúp đờ trình biên soạn giáo trình Chúng rát mong nhận góp ý từ đông nghiệp, sinh viên bạn đọc quan tâm nội dung, hình thức vấn để khác cùa giáo trình đê giáo trình ngày tôt CÁC TÁC GỈA MỤC LỤC Trang LỜI NÓI Đ À U Phán S IN I1 H Ọ C Đ Ạ I C liƠ N O Chương ĐA DẠNG CỦA s ự SỒNG MỤC T IÊ U NỘI DUNG 1.1 Nguồn gốc đặc điểm sở sống 1.2 Siêu giới, giới hệ thống phân loại sinh giới 10 1.3 V iru s 22 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ CHƯƠNG 23 Chương SINH HỌC TẾ BÀO 25 MỤC T IÊ U 25 NỘI DUNG 26 2.1 Những vấn đề chung tế bào 26 2.2 Tế bào prokaryote 34 2.3 Tế bào eukaryote 38 2.4 Sự phân chia tế bào 74 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ CHƯƠNG 87 Chương SINH HỌC PHÁT TRIỂN 89 MỤC T IÊ U 89 NỘI DUNG 90 3.1 Giai đoạn tạo giao tử 90 3.2 Giai đoạn tạo hợp tử giai đoạn phôi thai 102 3.3 Giai đoạn sinh trưởng, trưởng thành, già lão tử vong 115 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ CHƯƠNG 120 (fiiá o /ù n Á SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ DI TRUYÉN Y HỌC Phán DI T R U Y Ề N Y M O t Chương SINH HỌC PHÂN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC 121 MỤC TIÊ U 121 NỘI DUNG 122 4.1 Những điểm chung axit nucleic 122 4.2 Axit deoxyribonucleic (ADN) 125 4.3 Axit ribonucleic (ARN) 134 4.4 Protein 138 4.5 Sự điều hoà biểu g e n 145 4.6 Một số ứng dụng sinh học phân tử y họ c 155 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ CHƯƠNG 166 Chương DI TRUYỀN HỌC NGƯỜI 167 MỤC T IÊ U 167 NỘI DUNG 168 5.1 Một số phương pháp nghiên cứu di truyền học người 168 5.2 Sự di truyền số tính trạng người 178 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ CHƯƠNG 190 Chương ĐỘT BIẾN VÀ CÁC TẬT, BỆNH CÓ LIÊN QUAN 192 MỤC T IÊ U 192 NỘI DUNG 192 6.1 Đột biến nhiễm sắc thé tật, bệnh có liên quan 192 6.2 Đột biến gen tật, bệnhliên qu an 203 6.3 Một số vấn đề tư vấn di truyền 214 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ CHƯƠNG .216 TÀI LIỆU THAM KHẢO 218 Phần I S IN tl nọc Đ Ạ I C U Ố N G Trước nghiên cứu tế bào phần Sinh học đại cương, sinh viên càn có khải quát ngan vê nguồn goc đa dạng cua sông thê qua hệ thông phân loại sinh giới, von hàm chứa tế bào —đơn vị cùa thê Điêu bỏ ích cho hình thành nhận thức vê thê giới sông xung quanh chúng ta, biết vị trí cua người đa dạng cua sinh giới Chưong ĐA DẠNG CỦA sụ SÓNG MỤC TIÊU Sau nghiên cứu chương này, sinh viên có khả năng: ^ Trinh bày đặc tính sở chung sống ^ Mỏ tả hệ thống phân loại sinh giới hành giải thích sở khoa học việc xếp sinh vật hệ thống phân loại sinh giới ^ Phân biệt siêu giới vi khuẩn (Bacteria), siêu giới vi sinh vật cổ (Archaea) siêu giới sinh vật nhân thực (Eukarya) 5r' Vẽ phân tích sơ đồ sống (nguồn gốc) động vật có vú; giải thích nguồn gốc loài người ^ Phân biệt virus với sinh vật nêu vai trò virus đời sống cùa sinh vật (8 tá « /ù n Á SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ DI TRUYÊN Y HỌC NỘI DUNG 1.1 Nguồn gốc đặc điểm sở sống 1.1.1 Nguồn gốc sống Chúng ta giai thích đa dạng cua sống Trái Đất, biết tế bào đon vị sở cùa sống tế bào xuất từ tế bào có trước Trái Đất hình thành khối nham thạch lóng, nóng, cách khoảng 4,5 tỷ năm Khi nguội lạnh, nhiều hoi nước diện khí Trái Đất ngưng tụ thành nước lóng bề mặt cua đại dương giàu dinh dưỡng Một kịch cho ràng, nguồn gốc sống sinh môi trường nóng, loãng, có mùi cua amoniac, formaldehyt, axit formic, xyanit, metan, hydro sulfua cacbohydrat hữu Các nhà nghiên cứu đồng ý ràng, sống xuất đại dương, khe thông thuỷ nhiệt biển sâu nơi cách tự phát từ nước sơ khới (Raven et al., 2011) Con đường xuất sống bí ấn, người tò mò, muốn khám phá nguồn gốc cùa vật sống Trái Đất, đa dạng cua chúng bao gồm thân Mặc dù đa dạng lớn, nhung nhà sinh học đà phát nét chung cùa sống Trước tiên điểm qua đặc điểm chung 1.1.2 Nhũng đặc tính CO’ sở chung cùa sống Trước hướng tới nguồn gốc sống, cần xem xét đặc điểm cua vật coi "sống" Các nhà sinh học đcã phát tập hợp đặc tính sau chung thê Trái Đất, với tính di truyền đóng vai trò chù yếu, đặc biệt > Tồ chức tế bào: Tất cá thể gồm nhiều tế bào, bao bọc bời màng (hình 1.1) > Tính cảm ứng (sensitivity): Mọi có cách phan ứng khác với kích thích khác ,fk ầ n / SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Hình 1.1 Sự phân ngăn tế bào Các thẻ đơn bào phức tạp gọi Paramecia phân loại sinh vật nguyên sinh (protists) Những nấm men sử dụng nhuộm màu bọc túi có màng gọi không bào tiêu hoá (Raven et al., 2011) > Sinh trưởng: Các sinh vật đồng hoá lượng, sư dụng lượng đỏ đè trì trật tự bên sinh trưởng Quá trình gọi trao đổi clìất Thực vật, tảo số vi khuân sử dụng ánh sáng Mật Trời để tạo nên liên kết cacbon - cacbon cộng hoá trị từ CO2 H2O qua quang hợp Sự truyên lượng vào liên kết cộng hoá trị yếu với toàn sống Trái Đất > Phát trien: Các sinh vật đa bào đơn bào chịu biến đối có hệ thống, điều khiển bơi hệ gen chúng sinh trương trương thành > Sinh sàn: Các sinh vật sinh sán thông qua việc truyền đạt thông tin di truyền từ hệ sang hệ > Diêu hoà: Mọi sinh vật có ché điều hoà phổi hợp trình bên thể > Tính nội hung: Toàn sinh vật có kha trì điêu kiện bên cư thê tương đoi ôn định khác biệt với môi trường bên > Tính di truyền: Tất sinh vật Trái Đất có hệ thống di truyên dựa vào chế tái ban ADN Cơ chế cho phép thích nghi tiến hoá qua thời gian đặc trưng khác biệt thể sống Như đà nói đến trên, tế bào đơn vị sở cùa sinh vật tạo thành đa dạng cùa sống Trái Đất Đẻ nhận thức đa dạng cùa sống, nhà khoa học nghiên cứu, xếp chúng thành giới, siêu giới; đề xuất sơ đồ sống; hình thành nên hệ thống phân loại sinh giới (S iá o ỉù h  SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG VÀ DI TRUYÉN Y HỌC đột biến động học có lặp lại ba, nguyên nhân cua sổ bệnh lý phổ biến Ở có biến đổi ba kề sát gcn hay bên gen có tác dụng làm giam huỷ biểu cua gen Vi dụ: - Chậm trí tuệ nhiễm sac the X dề gãy - Loạn dưỡng trương lực Steinert thể sơ sinh trưởng thành - Bệnh múa giật: bị trí nhớ từ lúc 40 -ỉ- 50 tuổi Có thể phân loại lặp lại tuỳ theo vị trí khu trú: - vùng không dịch mã: lặp lại cùa XGG lên đến 100 lần - Ớ vùng dịch mã: ba XAG mã hoá cho glutamic, số lượng lặp lại có thê lên đến 100 lần 6.2.2 Những tật, bệnh đột biến gen 2 Bệnh d i tru y ề n lặn trê n n h iễ m sắc th ê thư ng (autosom e) a) Bệnh bạch tạng Bệnh bạch tạng rối loạn việc tạo nên sắc to melanin cua da, mắt, lông tóc - Tần số gặp 1/15.000 trẻ sơ sinh - Có 10 thê bạch tạng, có bạch tạng măt - da, thể bệnh mắt, da, tóc, lông sắc tố - Các thể bạch tạng mắt - da phố biến châu Âu là: + Bạch tạng mắt - da typ I hay gọi bạch tạng âm tính + Bạch tạng mắt - da typ II hay bạch tạng dương tính Thê bệnh nói chung nhẹ bạch tạng typ I Trong the bệnh có hội chứng Hermansky - Pudlak, có rối loạn đông máu gây cháy máu nhiều cách bất thường bị thương, hội chứng Chédiak - Higashi thể nặng cùa typ II vi phạm đen bạch cầu suy giảm miễn dịch với chùng vi khuân thông thường + Có bạch tạng mắt - da khác, có bạch tạng typ III gặp hầu hết gia đình gốc Phi da đen Trong thể bệnh di truyền kể trên, ca hai bố mẹ người lành mang gen bệnh: tức nhiễm sắc thể cua họ có đột biến, nhiễm sắc thể đong nguồn không bị đột biên, ca bô mẹ đcu san sinh sắc tố melanin có màu da, màu mắt bình thường SAần 207 DI T R U Y Ề N Y H Ọ C Họ truyên ca nhiễm sac the có gen mang đột biến cho con, đứa đồng hợp từ gen lặn bị bệnh bạch tạng, chiếm tỷ lệ 1/4 - Các thê bạch tạng khác có giám thiếu hoàn toàn sac tố mắt, bệnh nhân có thị lực giảm (ờ -r tuồi thị lực 1/10 typ I, typ II thị lực có hơn, có thê đạt tới 4- 5/10), mat cùa họ nhạy cám với ánh sáng: sợ ánh sáng, có bất thường vị trí giao thoa thị giác, rung giật nhãn cầu Thường bị loạn thị nặng, có thê bị cận thị viễn thị - Biến chứng da ung thư da, xảy vùng da chịu tác động trực tiếp cùa ánh nấng Mặt Trời, cần phai đề phòng cách che phu da mỡ bôi chống nẩng quần áo dài, mũ Đối với mắt: chinh kính dùng kính màu (tuy nhiên kính màu không nên đeo thường xuyên) - Ở bạch tạng măt - da typ I đột bien gen TIR, typ II đột biến gen p, gen kiểm soát pH, tức tỷ lệ độ axit nơi melanin sản xuât Neu độ axit không điều chi có melanin Bạch tạng mắt - da typ III đột biến gen TIRP1, gen đoạn cuối chuồi tổng hợp melanin đột biến không làm ngưng trệ hoàn toàn tông hợp, chi có melanin Đó bạch tạng vàng màu thường gặp người gốc Phi da đen nặng hai loại - Bạch tạng mắt - da xảy tất chúng tộc châu lục, hay gặp hem quẩn thể da đen có nguồn gốc Phi cận Sahara Trong dại đa S ố trường hựp di truyền lặn - autosome (còn cỏ thê bệnh di truyền lặn liên kết X: bạch tạng mat đột biến gen OAI, thê bạch tạng khác truyền theo autosome trội) Bàng 6.1 Một số gen bệnh bạch tạng Gen Vị tri khu trú Tizosinaza Nhiễm sắc thể 11 Dopachrome tautomeraza (TRP2) Nhiễm sắc thể 13 HICA oxydaza (TRP1) Nhiễm sắc thể Hermansky-Pudlak syndrome (HPS) Nhiễm sắc thẻ 10 Ocular albinism (OA1) Nhiễm sắc thể X