Tài liệu di truyền học

Cơ chế truyền đạt thông tin di truyền thực hiện qua ba quá trình: tái bản DNA, phiên mã, dịch mã. Theo luận thuyết này, DNA tổng hợp ra RNA, RNA tổng hợp protein chỉ diễn ra theo một chiều duy nhất. Ngày nay, chúng ta còn biết là chuỗi RNA cũng có khi được làm khuôn để tổng hợp chuỗi DNA theo trình tự bổ sung, nhưng việc này hiếm khi xảy ra. Vì vậy, luận thuyết trung tâm được công nhận ban đầu cách đây khoảng 50 năm vẫn giữ giá trị quan trọng.

ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN SINH HỌC DI TRUYỀN HỌC (Dùng cho sinh viên năm thứ nhất) Tài liệu lưu hành nội 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC i CHƯƠNG CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN 1 Luận thuyết trung tâm 1.1 Tái DNA 1.2 Phiên mã 1.3 Dịch mã 2 Nucleic acid vật chất di truyền 2.1 Giới thiệu 2.2 Các thí nghiệm chứng minh nucleic acid vật chất di truyền 3 Cấu trúc phân tử DNA 3.1 Nucleotide 3.2 Purine pyrimidine 3.3 Chuỗi polynucleotide 3.4 Các kiểu cấu trúc DNA 10 Cấu trúc chức protein 16 4.1 Cấu trúc tính chất amino acid 17 4.2 Các bậc cấu trúc protein 20 4.3 Nhóm prosthetic 28 4.4 Domain 29 4.5 Protein hình cầu 31 4.6 Protein dạng sợi 32 1.7 Chức protein 34 CHƯƠNG CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC Ở MỨC PHÂN TỬ 41 Sao chép DNA 41 1.1 Sao chép bán bảo tồn 42 1.2 Chiều chép DNA 43 1.3 Cơ chế chép DNA 44 1.4 Sự chép DNA đầu mút nhiễm sắc thể eukaryote 54 -i- 1.5 Sửa chữa sai sót chép 58 Sự phiên mã 59 2.1 Cấu trúc RNA 59 2.2 Sự phiên mã 62 2.3 Quá trình trưởng thành RNA 74 2.4 xử lý pre-mrna theo nhiều cách (Alternative processing) 79 2.5 biên tập rna (RNA editing) 82 2.6 Các loại RNA 83 Sự dịch mã 85 3.1 Mã di truyền 85 3.2 Đặc điểm trình dịch mã 90 3.3 Các giai đoạn trình dịch mã 93 Kiểm soát biểu gene prokaryote 105 4.1 Cấu trúc operon .105 4.2 Gene điều hòa (Regulator gene) .106 4.3 Hoạt động operon chế điều hòa dương 106 4.4 Hoạt động Tpr operon Lac operon E.coli 107 CHƯƠNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN 113 Phương pháp nghiên cứu phả hệ 113 1.1 Các ký hiệu dùng để lập phả hệ 114 1.2 Phương pháp lập phả hệ 114 1.3 Phân tích phả hệ 115 1.4 Bệnh (hoặc tính trạng) di truyền trung gian nhiễm sắc thể thường 119 1.5 Bệnh (hoặc tính trạng) di truyền liên kết với nhiễm sắc thể giới tính 119 Phương pháp nghiên cứu sinh đôi 122 2.1 Phân loại đa thai 122 2.2 Hệ số di truyền ứng dụng thực hành 123 Phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào 125 3.1 Phương pháp xét nghiệm “karyotype” 125 3.2 Phương pháp lai chỗ phát huỳnh quang 125 CHƯƠNG ĐỘT BIẾN GENE 126 - ii - Các khái niệm đột biến gene 126 Các loại đột biến 128 2.1 Ảnh hưởng cấu trúc gene 128 2.2 Ảnh hưởng trình tự protein .131 Nguyên nhân đột biến 135 3.1 Đột biến ngẫu nhiên 136 3.2 Đột biến nhân tạo 140 Các chế sửa chữa DNA 149 4.1 Sửa chữa DNA trực tiếp 149 4.2 Các chế sửa chữa cắt bỏ .150 4.3 Sửa chữa lỗi “mismatch” (Mismatch Repair - MMR) .153 Cơ chế đột biến gene gây bệnh Hemoglobin Thalassemia 154 5.1 Nhóm hemoglobin bất thường 155 5.2 Nhóm thalassemia .157 Sự sai hỏng hệ thống sửa chữa DNA bệnh khô da sắc tố Xeroderma Pigmentosum 158 6.1 Biểu bệnh khô da sắc tố Xeroderma Pigmentosum 158 6.1 Đặc điểm phân tử bệnh Xeroderma Pigmentosum 158 CHƯƠNG BỆNH HỌC NHIỄM SẮC THỂ 161 Đột biến gây rối loạn số lượng NST 161 1.1 Nguyên nhân .161 1.2 Đa bội thể (Polyploidy) 162 1.3 Dị bội thể (Aneuploidy) 165 1.4 Các bệnh dị bội thể Người .171 Đột biến gây rối loạn cấu trúc NST 177 2.1 Cơ chế chung 177 2.2 Các dạng đột biến cấu trúc NST .178 Các vấn đề liên quan đến NST giới tính 197 3.1 Vật thể NST giới tính 197 3.2 Đặc điểm nst giới tính .202 3.3 Bệnh lưỡng tÍnh 208 - iii - CHƯƠNG SỰ BIỂU HIỆN TÍNH TRẠNG CỦA GENE 216 Độ thấm độ biểu gene 216 1.1 Độ thấm 216 1.2 Độ biểu 220 Sao chép kiểu gene, chép kiểu hình; tính đa hiệu gene; allele gây chết 222 2.1 Sao chép kiểu gen .222 2.2 Sao chép kiểu hình 223 2.3 Tính đa hiệu gene (pleiotropy) 223 2.4 Allele gây chết 224 CHƯƠNG DI TRUYỀN NHÓM MÁU 227 Một số khái niệm 227 1.1 Các kháng nguyên kích thích đáp ứng miễn dịch .227 1.2 Kháng nguyên tế bào hồng cầu đường protein 227 Di truyền hệ nhóm máu ABO 228 2.1 Locus ABO .229 2.2 Locus H (FUT1) .231 2.3 Locus Se (FUT2) 232 2.4 Ứng dụng 233 Di truyền nhóm máu Rh 233 3.1 Thực nghiệm phát yếu tố Rh 233 3.2 Cơ sở phân tử nhóm máu Rh 234 3.3 Đặc điểm di truyền, kháng nguyên kháng thể nhóm máu Rh quần thể người .235 3.4 Ý nghĩa lâm sàng kháng thể Rh 235 Di truyền nhóm máu Duffy 236 4.1 Sơ lược lịch sử 236 4.2 Cơ sở phân tử nhóm máu Duffy .236 4.3 Đặc điểm kiểu gene, kiểu hình, kháng nguyên kháng thể nhóm máu Duffy quần thể người 237 CHƯƠNG NGUYÊN TẮC CỦA MỘT SỐ KỸ THUẬT SINH HỌC PHÂN TỬ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC 239 Nguyên tắc tách chiết DNA, RNA điện di DNA 239 - iv - 1.1 Nguyên tắc tách chiết DNA 239 1.2 Nguyên tắc tách chiết RNA 241 1.3 Định tính định lượng nucleic acid 243 1.4 Điện di nucleic acid qua gel 244 Phản ứng chuỗi trùng hợp (PCR) 246 2.1 Nguyên tắc hoạt động .247 2.2 DNA polymerase 251 2.3 Ứng dụng PCR chẩn đoán bệnh 252 Nguyên tắc giải trình tự DNA 252 3.1 Phương pháp Sanger 253 3.2 Giải trình tự tự động 256 Vai trò chế hoạt động enzyme cắt giới hạn 258 4.1 Lịch sử nghiên cứu ứng dụng enzyme cắt giới hạn .258 4.2 Một số kiến thức enzyme cắt giới hạn .258 Nguyên tắc ứng dụng kỹ thuật lai phân tử 262 5.1 Lai (hybridization) gì? 262 5.2 Phương pháp phát phân tử mục tiêu kỹ thuật lai .263 5.3 Các kỹ thuật lai phổ biến 263 CHƯƠNG SINH SẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT ĐA BÀO - TẠO DÒNG ĐỘNG VẬT 277 Khái niệm 277 Phân loại 277 2.1 Tạo dòng cấp độ phân tử .277 2.2 Tạo dòng tế bào 278 2.3 Tạo dòng liệu pháp (therapeutic cloning) 278 2.4 Tạo dòng sinh sản (reproductive cloning) 279 Lịch sử nhân 280 Các kỹ thuật nhân phôi động vật (cloning) 281 4.1 Nhân phôi phân tách tế bào phôi blastomere 281 4.2 Nhân phôi chia cắt túi phôi .281 4.3 Nhân chuyển nhân tế bào soma .281 -v- Ưu bất lợi nhân vô tính động vật 286 Ý nghĩa việc tạo dòng động vật 287 CHƯƠNG 10 TẾ BÀO GỐC - ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN VỌNG 288 Khái niệm tế bào gốc 288 Lịch sử nghiên cứu tế bào gốc 288 Phân loại tế bào gốc 289 3.1 Phân loại theo tiềm biệt hoá .290 3.2 Phân loại theo vị trí thu nhận 291 Nguồn lấy tế bào gốc 293 4.1 Nguồn lấy tế bào gốc phôi 293 4.2 Nguồn lấy tế bào mầm phôi tế bào gốc thai 293 4.3 Nguồn lấy tế bào gốc trưởng thành 294 Ưu nhược điểm loại tế bào gốc 294 5.1 Tế bào gốc phôi 294 5.2 Tế bào gốc trưởng thành 295 Ứng dụng tế bào gốc 295 6.1 Ứng dụng tế bào gốc phôi điều trị 296 6.2 Ứng dụng tế bào gốc trưởng thành điều trị .297 Các ứng dụng lâm sàng tế bào gốc tạo máu 298 - vi - ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC CHƯƠNG CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ DI TRUYỀN MỤC TIÊU HỌC TẬP Sau học xong, sinh viên phải: - Mô tả nội dung luận thuyết trung tâm - Mô tả cấu trúc nucleotide Mô tả cấu trúc chức phân tử DNA - So sánh cấu trúc DNA tế bào prokaryote eukaryote - Phân biệt loại trình tự DNA nhiễm sắc thể eukaryote - Trình bày, phân tích cấu trúc chức protein LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM Vào năm 1953, giả thuyết công nhận với việc cho DNA nhiễm sắc thể làm khuôn để tổng hợp phân tử RNA, sau RNA vùng tế bào chất, nơi chúng định xếp acid amin cấu trúc protein Năm 1956, Francis Crick nói đến đường để vận chuyển dòng thông tin di truyền luận thuyết trung tâm (the central dogma) Hình 1 Luận thuyết trung tâm Crick (1956) Cơ chế truyền đạt thông tin di truyền thực qua ba trình: tái DNA, phiên mã, dịch mã Theo luận thuyết này, DNA tổng hợp RNA, RNA tổng hợp protein diễn theo chiều Ngày nay, biết chuỗi RNA có làm khuôn để tổng hợp chuỗi DNA theo trình tự bổ sung, việc xảy Vì vậy, luận thuyết trung tâm công nhận ban đầu cách khoảng 50 năm giữ giá trị quan trọng 1.1 TÁI BẢN DNA Tái đề cập đến trình nhân đôi DNA Từ phân tử DNA xoắn kép nhân thành hai phân tử DNA giống giống DNA ban đầu, diễn trình ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC nhân đôi tế bào Nhờ có tái DNA mà tế bào phân chia tạo hai tế bào mới, vật chất di truyền truyền tải từ tế bào mẹ sang tế bào con, từ thông tin di truyền DNA bảo lưu truyền đạt qua hệ 1.2 PHIÊN MÃ Phiên mã trình mà thông tin di truyền chứa đoạn DNA chuyển sang cho RNA thông tin tổng hợp Nhờ mà thông tin di truyền chứa đựng phân tử DNA chuyển sang cho mRNA để mRNA trực tiếp thực chức truyền đạt thông tin di truyền đến cấu trúc phân tử protein trình dịch mã Quá trình tổng hợp RNA diễn theo hướng định, đầu 5’ kết thúc với nucleotide đầu 3’ Nhờ có tri thức trình xử lí RNA, cắt nối (splicing) nhằm loại bỏ đoạn intron giá trị di truyền cấu trúc mRNA tiền thân (premRNA) để hình thành mRNA trưởng thành phát Bên cạnh việc loại bỏ intron, chế splicing cho phép tạo phân tử mRNA hoàn thiện khác Trong phân tử RNA có nhiều exon việc xuất nhiều exon cho phép biểu thành nhiều protein liên quan nhau, tạo đa dạng số lượng protein tạo thành, ví dụ protein fibronectin Tuy nhiên, tế bào sống có trình splicing, việc cắt nối prokaryote 1.3 DỊCH MÃ Sau hình thành từ khuôn DNA, phân tử mRNA trưởng thành nhân tìm đường đến ribosome, dịch mã Trong tế bào prokaryote màng nhân, đầu 5' mang mũ chóp mRNA ló vị trí tổng hợp RNA polymerase ribosome tiếp cận bắt đầu trình dịch mã Vì thế, trình phiên mã dịch mã xảy đồng thời vi khuẩn Ở tế bào eukaryote, có màng nhân ngăn cách, việc phiên mã diễn nhân, tách biệt với việc dịch mã diễn tế bào chất Vì vậy, mRNA phải vận chuyển từ nhân tế bào chất, đến lưới nội sinh chất có hạt, nơi mà phân tử mRNA kết hợp với ribosome Tại đó, mRNA đọc ribosome dạng mã ba (codon) Bộ ba mở đầu đánh dấu bắt đầu gene AUG Các ba kết thúc đánh dấu kết thúc gene UAG, UGA, UAA Protein chịu tác động môi trường trực tiếp biểu thành tính trạng (biểu thành đặc điểm bên thể) Nhờ mà sinh thường giống với cha mẹ, loài trì ổn định gene nhờ mà sống trì liên tục qua hệ ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Các trứng chuột chưa thụ tinh dùng để nhận nhân cho Sau loại bỏ nhân, đưa nhân tế bào cho vào tế bào trứng tiêm nhân trực tiếp Nhân tế bào cho lấy vài phút tế bào soma thu nhận từ thể chuột Khác với kỹ thuật Roslin, kỹ thuật Honolulu không nuôi cấy tế bào soma Sau giờ, tế bào trứng chấp nhận nhân Trứng để yên thêm 5-6 nữa, thời gian trứng không phát triển Các tế bào đặt vào môi trường nuôi cấy khởi động cho việc phát triển, chức môi trường giống shock nhiệt Sau cấy phôi vào mẹ mang thai giùm Bảng Một số khác biệt kỹ thuật Roslin Honolulu Kỹ thuật Roslin Tế bào cho Cách đưa nhân tế bào cho vào tế bào nhận Tỷ lệ thành công Kỹ thuật Honolulu Là tế bào tuyến vú, cần đưa giai đoạn G0 Là tế bào tự nhiên trạng thái ngủ (giai đoạn G0 G1): tế bào cumulus, tế bào não, tế bào sertoli Được nuôi cấy nhân lên thể Dùng ngay, không nuôi cấy thể Shock điện Tiêm trực tiếp Đồng thời với nhận nhân trứng dòng điện hoạt hóa Trứng sau nhận nhân, để yên (không có kích thích khác) 5-6 phép chấp nhận nhân có thời gian tái lập trình nhân tế bào Thấp (1 số 277 lần làm) Cao (3/100 lần làm) Trong nuôi cấy kể Roslin Honolulu thêm vào chất cytochalasin B có chức làm ngưng hình thành thể cực thứ hai, nên trứng không chia đôi nhân 2n vừa chuyển vào Điều có nghĩa trứng chấp nhận nhân 2n hợp tử xúc tiến trình phát triển thành phôi sau kích thích hoạt hóa Kỹ thuật Honolulu thành công với tế bào gò trứng (cumulus cell)-cho nhân có hiệu cao tế bào lại, lý nghiên cứu chủ yếu tập trung vào sử dụng tế bào Kỹ thuật Honolulu cho ưu việt kỹ thuật Roslin ứng dụng rộng rãi để nhân vô tính động vật khác 4.3.3 Kỹ thuật tạo dòng Handmade Kỹ thuật tạo dòng Handmade (Gabor Vajta, 2002 thuộc viện khoa học Nông nghiệp Đan Mạch) phát triển phương pháp tạo dòng mới, kinh tế dễ thực so với phương pháp truyền thống Màng zona pellucida tách sau tế bào trứng trưởng thành trước loại nhân Những tế bào trứng xẻ làm đôi, loại bỏ phần 285 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC chứa nhân Hai nửa không chứa nhân gắn lại với nhau, cộng thêm vật liệu di truyền loài vật cần tạo dòng, trứng ‘mới’, hoàn chỉnh hình thành ƯU THẾ VÀ BẤT LỢI CỦA NHÂN BẢN VÔ TÍNH ĐỘNG VẬT So với nhân phôi đơn thuần, số “bản sao” tạo nhân vô tính nhiều Về lý thuyết, số lần cá thể nhân bị hạn chế số lượng trứng chấp nhận nhân chuyển vào số lượng thể “mẹ nuôi” có sẵn để cấy phôi vô tính tạo nên Tuy nhiên, nhân phôi đơn từ phôi thụ tinh nhân tạo dễ làm hơn, tỷ lệ phôi sống phát triển đạt 100 phần trăm, để nhân vô tính cừu Dolly người ta thất bại 276 lần nhân Với thành tựu nhân vô tính, tương lai phục hồi số động vật tuyệt chủng Nhân động vật có tiềm to lớn ngành công nghiệp chăn nuôi, cho phép nhân vật nuôi mang đặc tính quý báu (lợn siêu nạc, bò siêu sữa…) Dolly sống đến hết đời Viện Roslin Nó ba lần sinh nở với cừu đực giống Welsh Mountain (tên David) có tổng cộng sáu đứa con: lần đầu sinh mang tên Bonnie vào năm 1998, sau sinh đôi năm 1999 sinh ba vào năm 2000 Vào mùa thu năm 2001, tuổi, Dolly bị mắc chứng viêm khớp trở nên lại khó khăn, sau điều trị thuốc chống viêm thành công Vào 14 tháng năm 2003, Dolly tiêm mũi tiêm gây chết không đau đớn nhằm thoát khỏi bệnh phổi trở nên trầm trọng Thông thường cừu giống Finn Dorset Dolly có vòng đời từ 12 đến 15 năm, nhiên Dolly sống đến tuổi Một kiểm tra trước cho thấy, mắc loại ung thư phổi gọi Jaagsiekte, bệnh thường gặp cừu gây loài Retrovirus JSRV Những nhà khoa học Roslin phát biểu họ không nghĩ có mối liên quan bệnh tật việc Dolly vật nhân bản, cừu khác đàn chết bệnh tương tự Những bệnh phổi lại đặc biệt nguy hiểm cho vật nuôi nhà, giống trường hợp Dolly nuôi bên nhà lí bảo mật Tuy nhiên, số người tin tác nhân gây chết Dolly việc sinh với gene cừu tuổi, tương đương với tuổi cừu Finnish Dorset dùng để nhân bản, sinh ra, gene cừu Dolly không đặt lại đồng hồ sinh học mà ghi nhớ tuổi trước Như gene, cừu Dolly cô cừu tuổi sinh Hiện nhân vô tính phải đối mặt với vấn đề lão hóa Trong nhân từ phôi không gặp phải vấn đề Cơ sở ý kiến việc phát telomere Dolly ngắn, mà điều coi kết trình lão hóa 286 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Ý NGHĨA CỦA VIỆC TẠO DÒNG ĐỘNG VẬT Mục đích việc tạo dòng gene động vật có vú (đặc biệt người) tạo sản phẩm thể với số lượng lớn có giá trị thương mại Tạo dòng gene đồng nghĩa với việc thu nhận mARN protein gene Tạo dòng tế bào động vật để tăng lượng tế bào, tế bào đơn ban đầu phát triển (cells cloning) thành lượng lớn tế bào giống chất liệu di truyền, gọi dòng tế bào (cell lines) Việc tăng số lượng phôi động vật từ phôi ban đầu giúp cho người chăn nuôi có nhiều động vật giống di truyền Điều có lợi cho việc đánh giá xác kiểu di truyền yếu tố điều kiện ngoại cảnh, ảnh hưởng đến suất hay kiểu hình (phenotype) vật nuôi Sự tách phôi giúp cho việc xác định giới tính sớm vật nuôi; giúp cho vấn đề nghiên cứu ứng dụng khác phát triển CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ Tạo dòng động vật ? Nêu kỹ thuật tạo dòng động vật? Nêu quy trình kỹ thuật tạo dòng động vật kỹ thuật chuyển nhân tế bào soma ? Ý nghĩa việc tạo dòng động vật ? TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tham khảo khác từ: www.stemcellresearch.org Lê Thúy Quyên (2009) Tài liệu Di truyền học Bộ môn Sinh học, Đại học Y Dược TP HCM Lifetime Achievement: Drs James Till and Ernest McCulloch Được lấy từ: http://www.oicr.on.ca/Portalnews/Vol3_Issue3/lifetime.htm Lodish, Berk, Kaiser et al (2013) Molecular Cell Biology 7th ed, W.H Freeman & Company Michelle Roberts (2008, 19 Nov) Windpipe transplant breakthrough Được lấy từ: http://news.bbc.co.uk/2/hi/7735696.stm Phan Kim Ngọc (2009) Công nghệ tế bào gốc NXB giáo dục Việt Nam Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc (2007) Công nghệ sinh học nguời động vật NXB giáo dục Việt Nam 287 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC CHƯƠNG 10 TẾ BÀO GỐC - ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN VỌNG MỤC TIÊU HỌC TẬP Sau học xong phần này, sinh viên có thể: - Hiểu tế bào gốc - Phân loại tế bào gốc Các ứng dụng triển vọng tế bào gốc KHÁI NIỆM TẾ BÀO GỐC Là tế bào nguyên thủy chưa biệt hóa, có khả tự trì tự tái sinh (self renew) vô hạn Trong điều kiện sinh lý thực nghiệm định, tế bào gốc biệt hóa thành kiểu tế bào có chức chuyên biệt thể tế bào tim, tế bào tuyến tụy, tế bào bào da, tế bào máu, tế bào não, tế bào sinh dục, tế bào thần kinh… Thuật ngữ “gốc” tế bào nguồn gốc tế bào chuyên biệt khác LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TẾ BÀO GỐC - Năm 1945: Phát tế bào gốc tạo máu - Thập kỷ 1960: Xác định tế bào carcinoma phôi chuột loại tế bào gốc Khám phá não trưởng thành có chứa tế bào gốc biệt hóa thành tế bào thần kinh Năm 1963: Hai nhà nghiên cứu người Canada Ernest McCulloch James Till lần chứng minh tồn tế bào gốc máu Năm 1981: Evans Kaufman Martin phân lập tế bào gốc phôi từ khối tế bào bên phôi nang (blastocyst) chuột Năm 1995-1996: Tế bào gốc phôi linh trưởng có nhân lưỡng bội bình thường phân lập từ khối tế bào bên phôi nang trì in vitro - 288 Năm 1998: James Thomson cộng đại học Wisconsin-Madison (Mỹ) tạo dòng tế bào gốc từ phôi người từ khối tế bào bên phôi nang Họ biết tách tế bào gốc, tế bào không biệt hóa khoảng thời gian dài; chúng giữ nguyên khả biến đổi thành nhiều loại tế bào chuyên biệt có tế bào cơ, tế bào ruột, tế bào thần kinh tế bào sụn ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC - Năm 1999 –2000: nhà khoa học phát việc điều khiển mô chuột trưởng thành khiến chúng cung cấp loại tế bào định số tế bào gốc tủy xương biến thành tế bào thần kinh gan, tế bào gốc - - não dường có khả hình thành nên loại tế bào khác Năm 2001: Các nhà khoa học Advanced Cell Technology nhân phôi người thành công (giai đoạn 4-6 tế bào) nhằm mục đích khai thác tế bào gốc phôi Năm 2003: Tạo noãn bào từ tế bào gốc phôi chuột Điều gợi ý tế bào gốc phôi có tính toàn năng, thực nghiệm làm tế bào “trẻ lại” Tháng 7/2005: lần giới, PGS.TS.BS Phan Toàn Thắng công tác Đại học Quốc gia Singapore, tìm công nghệ tách tế bào gốc từ cuống dây rốn Công nghệ giúp điều trị nhiều bệnh nan y ung thư, chống lão hoá, bỏng, tiểu đường… Tháng 10/2007: Mario Capecchi, Martin Evans, Oliver Smithies nhận giải thưởng Nobel Y học khám phá tảng liên quan đến tế bào gốc phôi chuột Đây - kĩ thuật ưu việt ứng dụng hầu hết lĩnh vực y sinh học Giữa năm 2009: Ca thí nghiệm lâm sàng dùng tế bào gốc chữa chấn thương cột sống (được FDA chuẩn y) thực Được đặt tên GRNOPC1 (do nhóm khoa học gia thuộc Công ty kỹ thuật sinh học Geron taọ ra), tế bào “nhân tạo” bao quanh cột sống, giúp sửa lại tế bào thần kinh hỏng để tạo kết nối cho hệ thống tế bào thần kinh Tại Việt Nam, 15/2/2009 khai trương Ngân hàng tế bào gốc Việt Nam Bộ Y tế cấp giấy phép mang tên MekoStem TP HCM, thức cung cấp dịch vụ thu nhập, phân tích, xử lý tách tế bào, bảo quản loại tế bào gốc từ máu màng dây rốn cho cộng đồng Giữa năm 2009, nghiên cứu Công ty Cổ phần Sinh học Y học tái tạo (FBM) công bố sản phẩm có nguồn gốc từ dược phẩm dùng với mục đích thẩm mỹ ứng dụng công nghệ tế bào gốc (Juvian JuviGrow S) Cho đến có nhiều công trình nghiên cứu tế bào gốc nhà khoa học bệnh viện, trường Đại học viện nghiên cứu nước thực PHÂN LOẠI TẾ BÀO GỐC Có cách phân loại khác tùy theo tác giả Vào thời điểm năm 2005 trở trước, người ta thường chia tế bào gốc thành hai dạng bản: tế bào gốc phôi (phân lập từ phôi) tế bào gốc trưởng thành (gồm tế bào gốc thể trưởng thành nhũ nhi) Nhưng năm 2005 – 2007, nhiều tác giả thức thừa nhận loại tế bào gốc nhũ nhi nhóm riêng biệt Mặc dù tế bào gốc phôi, rõ ràng giải phẫu học, tế bào gốc nhũ nhi không khai thác thể trưởng 289 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC thành Hơn nữa, tiềm “gốc” chúng lớn tế bào gốc trưởng thành, chưa kể kĩ thuật thu nhận, thao tác chúng có điểm khác biệt Một số tác giả khác lại chia tế bào gốc thành bốn loại, bao gồm: tế bào gốc phôi, tế bào gốc thai, tế bào gốc cuống rốn tế bào gốc trưởng thành… 3.1 PHÂN LOẠI THEO TIỀM NĂNG BIỆT HOÁ Theo mức độ biệt hoá xếp tế bào gốc thành bốn loại: toàn (hay thuỷ tổ), vạn năng, đa đơn 3.1.1 Tế bào gốc toàn (tế bào gốc thủy tổ -totipotent stem cells) Là tế bào có khả biệt hóa thành tất loại tế bào thể từ tế bào ban đầu Tế bào toàn có khả phát triển thành thai nhi, tạo nên thể sinh vật hoàn chỉnh Trứng thụ tinh (hợp tử) tế bào sinh từ lần phân chia tế bào trứng thụ tinh (giai đoạn - tế bào – blastosomer) tế bào gốc toàn năng, có khả phân chia biệt hóa tất dòng tế bào để tạo nên thể sinh vật hoàn chỉnh 3.1.2 Tế bào gốc vạn (pluripotent stem cells) Là tế bào có khả biệt hóa thành tất tế bào thể có nguồn gốc từ ba mầm phôi – phôi trong, phôi phôi Ba mầm phôi nguồn gốc tất loại tế bào chuyên biệt khác thể Khác với tế bào gốc toàn năng, tế bào gốc vạn phát triển thành thai, không tạo nên thể sinh vật hoàn chỉnh mà tạo nên tế bào, mô định Các tế bào gốc phôi lấy từ khối tế bào bên blastocyst (inner cell mass-ICM) tế bào gốc vạn 3.1.3 Tế bào gốc đa (multipotent stem cells) Là tế bào có khả biệt hóa thành nhiều loại tế bào thể từ tế bào ban đầu Các tế bào tạo thành nằm hệ tế bào có liên quan mật thiết, ví dụ tạo nên tế bào máu (bao gồm hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu lympho…), tạo nên tế bào hệ thống thần kinh Các tế bào gốc trưởng thành tế bào gốc tạo máu, tế bào gốc thần kinh có tính đa năng; điều kiện định, chúng chuyển biệt hóa trở nên có tính vạn 290 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Hình 10 Tế bào gốc toàn năng, vạn đa 3.1.4 Tế bào gốc đơn (mono/unipotential progenitor cells) Tế bào gốc đơn năng, gọi tế bào định hướng đơn dòng hay tế bào đầu dòng (progenitor cells), tế bào gốc có khả biệt hóa theo dòng Ví dụ mẫu tiểu cầu, tế bào định hướng dòng lympho, tế bào định hướng dòng hồng cầu, dòng bạch cầu Trong điều kiện bình thường, tế bào gốc trưởng thành nhiều tổ chức biệt hóa có tính đơn biệt hóa thành dòng tế bào Khả biệt hóa theo dòng cho phép trì trạng thái sẵn sàng tự tái tạo mô, thay tế bào mô chết già cỗi tế bào mô 3.2 PHÂN LOẠI THEO VỊ TRÍ THU NHẬN Theo nguồn gốc phân lập xếp loại tế bào gốc làm loại: tế bào gốc phôi, tế bào mầm phôi, tế bào gốc thai, tế bào gốc trưởng thành 3.2.1 Tế bào gốc phôi (ES- Embryonic stem cells) Tế bào gốc phôi tế bào gốc vạn lấy từ phôi giai đoạn sớm (4-7 ngày tuổi) Ở giai đoạn phôi có hình cầu gọi phôi nang (blastocyst) Blastocyst có cấu trúc gồm thành phần: Một lớp tế bào bên (trophoblast), khoang chứa đầy dịch nhóm có khoảng 30 tế bào vạn nằm lệch cực gọi khối tế bào bên (inner cell mass-ICM) Dùng loại enzyme đặc biệt để phân tách tế bào khối thu tế bào gốc phôi Sẽ biệt hóa thành tất tế bào thể (khoảng 200 loại tế bào, trừ tế bào thai cuống rốn) 291 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Hình 10 Tế bào gốc phôi 3.2.2 Tế bào mầm phôi (Embryonic germ cells-EG) Tế bào mầm phôi tế bào mầm nguyên thủy thu nhận từ rãnh sinh dục (genital ridge)- tiền thân quan sinh dục sau này, có tính vạn Đó tế bào hình thành nên giao tử (trứng tinh trùng) người trưởng thành Các tế bào mầm nguyên thủy phân lập từ phôi 5-9 tuần tuổi từ thai nhi So với tế bào gốc phôi, tế bào mầm phôi khó trì dài hạn nuôi cấy nhân tạo chúng giai đoạn biệt hóa cao Cần lưu ý khác biệt sau: tế bào mầm sinh dục (EG) thu nhận giai đoạn phát triển muộn phôi (ở người phôi khoảng tuần tuổi), đó, tế bào gốc phôi thu nhận giai đoạn phôi nang 292 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC 3.2.3 Tế bào gốc ung thư biểu mô phôi (Embryonic carcinoma-EC) Tế bào gốc ung thư biểu mô có chất giống tế bào gốc phôi, thu nhận từ khối u tinh hoàn, buồng trứng số chủng chuột EC biệt hóa thành nhiều kiểu tế bào khác mô 3.2.4 Tế bào gốc trưởng thành (Adult stem cells/Somatic stem cells) Còn gọi tế bào gốc thân-các tế bào chưa biệt hóa, tìm thấy với số lượng mô người trưởng thành (máu ngoại vi, mô não, mô da, mô cơ, tủy xương, giác mạc, võng mạc, tủy răng, gan, dày, tụy…) Tuy nhiên, tìm thấy trẻ em, thai nhi tách chiết từ máu cuống rốn Trong thể, vai trò chủ yếu tế bào gốc trưởng thành trì sửa chữa tổ chức mà chúng tìm Bình thường, tế bào gốc trưởng thành cho có tính đa năng, chúng phát triển thành nhóm tế bào có quan hệ mật thiết với tổ chức Ví dụ tế bào gốc tạo máu có khả hình thành nên tất loại tế bào máu khác bao gồm hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu, lympho… Tuy nhiên, chứng gần cho thấy số loại tế bào gốc trưởng thành có tính vạn năng, có khả biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác (tức có tính mềm dẻo-plasticity) 3.2.5 Tế bào gốc thai (Foetal stem cells) Là tế bào vạn đa phân lập từ tổ chức thai sau nạo phá thai từ máu cuống rốn sau sinh Nhiều người cho rằng, tế bào gốc thai thuộc loại tế bào gốc trưởng thành giai đoạn biệt hóa thấp NGUỒN LẤY TẾ BÀO GỐC 4.1 NGUỒN LẤY TẾ BÀO GỐC PHÔI Tế bào gốc phôi lấy từ khối tế bào bên (inner cell mass) phôi nang (blastocyst) phát triển từ: - Các phôi tạo nên kỹ thuật thụ tinh ống nghiệm Các phôi nhân (cloned embryo) tạo nên tách blastosomer giai đoạn phôi 2- tế bào, phân chia blastocyst - Các phôi nhân vô tính tạo nên kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân 4.2 NGUỒN LẤY TẾ BÀO MẦM PHÔI VÀ TẾ BÀO GỐC THAI Nguồn lấy tế bào mầm phôi tế bào gốc thai thai động vật thai nhi nạo bỏ Với thai người nạo bỏ, thường lấy thai nhi tuần tuổi (thai sớm, mức độ biệt 293 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC hóa chưa cao) Tổ chức mầm sinh dục thai nơi lấy tế bào mầm phôi, tổ chức khác thai (não, gan) nơi lấy tế bào gốc thai 4.3 NGUỒN LẤY TẾ BÀO GỐC TRƯỞNG THÀNH Thường lấy từ tổ chức trưởng thành như: máu cuống rốn, trung mô cuống rốn, tủy xương, máu ngoại vi, nang lông, tổ chức não… Hình 10 Các nguồn lấy tế bào gốc ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI TẾ BÀO GỐC 5.1 TẾ BÀO GỐC PHÔI Do có tính vạn dễ tăng sinh nuôi cấy phòng thí nghiệm, tế bào gốc phôi có lẽ thuận lợi cho liệu pháp điều trị tế bào gốc Tuy nhiên đơn tiêm tế bào gốc phôi vào vị trí tổn thương, có khả hình thành nên khối u teratoma vị trí tiêm Do tế bào gốc cần định hướng biệt hóa thành tế bào mong muốn trước tiêm vào vị trí tổn thương Hiện có số kỹ thuật dùng để kiểm soát biệt hóa tế bào gốc nuôi cấy thực nghiệm, ví dụ: thay đổi thành phần hóa học môi trường nuôi cấy, tác động vào bề mặt đĩa nuôi cấy (tạo giá thể), hay gài gene đặc hiệu vào tế bào 294 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Hình 10 Phân lập tế bào gốc phôi từ phôi nang người chuột, nuôi cấy biệt hóa thành loại tế bào Một trở ngại khác có việc sử dụng dòng tế bào gốc phôi tế bào gốc trị liệu truyền tế bào gốc từ thể vào thể khác chúng bị loại bỏ chế miễn dịch hệ miễn dịch thể nhận coi protein có bề mặt tế bào gốc truyền vào kháng nguyên lạ 5.2 TẾ BÀO GỐC TRƯỞNG THÀNH Lợi ích việc sử dụng tế bào gốc trưởng thành lấy từ người bệnh chỗ: tế bào thân người bệnh nhân lên nuôi cấy, xử lý để biệt hóa thành tế bào mong muốn, đưa trở lại vào người bệnh Việc sử dụng tế bào thân người bệnh loại bỏ khả chúng bị thải loại hệ thống miễn dịch Các tế bào gốc trưởng thành có tính đa năng, nhiên có tính vạn (nhờ khả mềm dẻo) cho phép chúng biệt hóa thành chủng loại tế bào khác Nhược điểm việc sử dụng tế bào gốc trưởng thành chúng có tổ chức trưởng thành khó nhân lên số lượng nuôi cấy so với tế bào gốc phôi, chúng giai đoạn biệt hóa cao ỨNG DỤNG TẾ BÀO GỐC Nghiên cứu tế bào gốc nhiều nhà khoa học đeo đuổi với hy vọng đạt bước đột phá lớn y học Các nhà nghiên cứu nỗ lực tìm tòi liệu pháp khôi phục thay tế bào tổn thương nhờ tế bào tạo từ tế bào gốc; đồng thời mang hy vọng đến cho người phải chịu đựng bệnh ung thư, tiểu đường, 295 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC bệnh tim mạch, chấn thương cột sống bệnh nan y khác Cả tế bào gốc phôi tế bào gốc trưởng thành sở để nhà khoa học phát triển phương thức mới, có giá trị nhằm sản xuất dược phẩm xét nghiệm Trên giới có vài trường hợp điều trị thành công nhờ tế bào gốc, đa số giai đoạn thử nghiệm theo dõi người bệnh tình nguyện tham gia nghiên cứu tế bào gốc Triển vọng tế bào gốc lớn thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm, gia đình người bệnh mong chờ ứng dụng tế bào gốc điều trị bệnh Ghép tế bào gốc trị liệu (stem cell therapy): Là dùng tế bào gốc để thay thế, sửa chữa phần thể bị bệnh tổn thương tế bào khỏe mạnh Kỹ thuật gọi kỹ thuật ghép tế bào trị liệu (cell transplantation therapy) hay kỹ thuật thay tế bào trị liệu (cell replacement therapy) Quy trình ứng dụng tế bào gốc trị liệu bao gồm khâu sau: (i) Sản xuất dòng tế bào gốc: Thu tế bào gốc từ phôi từ tổ chức trưởng thành; (ii) nuôi cấy tế bào gốc labo nhằm nhân lên mặt số lượng; (iii) với tế bào gốc phôi, cần nuôi cấy nhân tạo điều kiện môi trường lý hóa thích hợp để định hướng biệt hóa thành tế bào mong muốn; (iv) ghép tế bào gốc, đưa tế bào gốc vào khu vực tổn thương cần sửa chữa 6.1 ỨNG DỤNG TẾ BÀO GỐC PHÔI TRONG ĐIỀU TRỊ Tuy có nhiều triển vọng, tế bào gốc phôi chưa dùng tế bào gốc trị liệu người Các bệnh điều trị ghép tế bào có nguồn gốc từ tế bào gốc phôi người bao gồm bệnh Parkinson, đái đường, chấn thương tủy sống, suy tim… Vấn đề điều trị cho bệnh yêu cầu tế bào gốc phôi phải định hướng biệt hóa thành chủng loại tế bào đặc thù trước ghép Một ưu điểm dùng tế bào gốc phôi so với tế bào gốc trưởng thành tế bào gốc phôi có khả tăng sinh không giới hạn in vitro có khả sinh nhiều chủng loại tế bào định hướng biệt hóa Ưu tăng lên trình ghép tế bào hay ghép mô, tế bào gốc phôi không gây kích hoạt trình thải ghép miễn dịch Nhược điểm dùng tế bào gốc phôi cho ghép trị liệu dễ hình thành khối u teratoma Điều làm cho tế bào gốc phôi chưa sử dụng ghép tế bào gốc trị liệu lâm sàng Hiện có số phương pháp nhằm loại bỏ tế bào gốc phôi không biệt hóa trước ghép cho phép tránh việc hình thành khối u teratoma thể nhận 296 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC 6.2 ỨNG DỤNG TẾ BÀO GỐC TRƯỞNG THÀNH TRONG ĐIỀU TRỊ Trên lâm sàng, tế bào gốc trưởng thành sử dụng điều trị bệnh tự miễn, tai biến mạch máu não, suy giảm miễn dịch, thiếu máu, nhiễm Estein-barr virus, tổn thương giác mạc, bệnh máu bệnh gan, tạo xương không hoàn chỉnh, tổn thương tủy sống, liền vết thương da, điều trị ung thư (kết hợp với hóa chất tia xạ), u não, u nguyên bào võng mạc, ung thư buồng trứng, khối u đặc, ung thư tinh hoàn, đa u tủy, lơ-xê-mi, ung thư vú, u nguyên bào thần kinh, u lympho Non-Hodgkin, carcinoma tế bào thận, tái tạo tim sau đau tim, đái tháo đường type I, tổn thương xương sụn, bệnh Parkinson… Các nghiên cứu mô hình động vật số thử nghiệm lâm sàng cho thấy dùng tế bào gốc tạo máu tiêm trực tiếp vào vùng tổn thương tim để tái tạo lại mô tim mạch máu tổn thương nhồi máu tim, tiêm tế bào gốc tạo máu để điều trị bệnh Parkinson Các nghiên cứu theo hướng dựa vào khả “mềm dẻo” tế bào gốc tạo máu gợi mở tiềm ứng dụng tế bào gốc tạo máu Tạo tế bào gốc từ mô người bệnh loại bỏ hoàn toàn vấn đề hệ thống miễn dịch-đào thải (không chấp nhận) tế bào ghép vào Qui trình gồm bước sau: Hình 10 Các bước tạo tế bào gốc từ mô người bệnh Bước Tế bào da lấy từ phần bụng người bệnh Bước Nhân tế bào người bệnh cấy vào tế bào trứng chưa thụ tinh, sau nhân trứng tách khỏi Bước Tế bào trứng sinh sản (theo cấp số nhân bội) tạo nên tế bào gốc 297 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Bước Các tế bào gốc chuyển sang dĩa nuôi cấy để chúng phát triển thành loại tế bào mà người bệnh cần để chữa trị bệnh ông ta, ví dụ gan, thần kinh, tim, tế bào insulin Bước Các tế bào tiêm vào cho người bệnh để điều trị bệnh Cơ thể người bệnh không đào thải tế bào này, chúng chứa DNA thân người bệnh (nghĩa tế bào có chung loại DNA giống nhau, hệ thống miễn dịch chấp nhận) Tế bào gốc trưởng thành không gây khối u ác quái (teratomas).Ứng dụng tế bào gốc trưởng thành điều trị gặp phải vấn đề luân lý hoàn toàn tránh tranh luận nóng bỏng trị, liên quan đến việc sử dụng phôi người Mặc dù lĩnh vực đặc biệt hấp dẫn, gây nhiều tranh cãi cộng đồng khoa học đồng thời cần có thêm nhiều nghiên cứu bổ sung kỹ lưỡng để hiểu toàn tiềm tế bào gốc trưởng thành, đặc biệt so với tế bào gốc phôi CÁC ỨNG DỤNG LÂM SÀNG CỦA TẾ BÀO GỐC TẠO MÁU Điều trị bệnh u lympho: tế bào gốc tạo máu bị ung thư người bệnh phá hủy tia xạ hóa chất thay ghép tủy xương ghép tế bào gốc tạo máu lấy từ máu ngoại vi người cho phù hợp Người cho phù hợp thường anh, chị, em người bệnh, người thừa hưởng kháng nguyên hòa hợp tổ chức tương tự người bệnh, giảm thiểu phản ứng thải mô ghép phản ứng ghép chống chủ Điều trị rối loạn máu bẩm sinh bao gồm thiếu máu bất sản, beta-thalassemia, hội chứng Blackfan-Diamond, thiếu máu hồng cầu liềm… Dùng tế bào gốc tạo máu cứu nguy cho trường hợp hóa trị liệu xạ trị liệu điều trị ung thư Biện pháp gọi ghép tế bào gốc tự thân Với mục đích tế bào gốc huy động từ tủy xương vào máu thu giữ, bảo quản người bệnh điều trị hóa chất tia xạ để tiêu diệt tế bào ung thư Khi thể người bệnh lọc hết hóa chất hay tia xạ, người bệnh nhận lại tế bào gốc tạo máu Với biện pháp điều trị vấn đề bất đồng miễn dịch dẫn đến thải ghép phản ứng mảnh ghép chống túc chủ Tuy nhiên vấn đề ghép tế bào gốc tự thân tế bào ung thư vô tình thu gom truyền trở lại cho người bệnh với tế bào gốc 298 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ Nêu nguồn thu lấy loại tế bào gốc? So sánh ưu nhược điểm tế bào gốc phôi với tế bào gốc trưởng thành? Trong điều trị bệnh, thu lấy tế bào gốc nào, vị trí người bệnh để cấy ghép hay thay phận bị tổn thương? Tìm hiểu công trình nghiên cứu biến tế bào da thành tế bào gốc (năm 2007) TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tham khảo khác từ: www.stemcellresearch.org Lê Thúy Quyên (2009) Tài liệu Di truyền học Bộ môn Sinh học, Đại học Y Dược TP HCM Lifetime Achievement: Drs James Till and Ernest McCulloch Được lấy từ: http://www.oicr.on.ca/Portalnews/Vol3_Issue3/lifetime.htm Lodish, Berk, Kaiser et al (2013) Molecular Cell Biology 7th ed, W.H Freeman & Company Michelle Roberts (2008, 19 Nov) Windpipe transplant breakthrough Được lấy từ: http://news.bbc.co.uk/2/hi/7735696.stm Phan Kim Ngọc (2009) Công nghệ tế bào gốc NXB giáo dục Việt Nam Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc (2007) Công nghệ sinh học nguời động vật NXB giáo dục Việt Nam 299 [...]... chất di truyền cho thế hệ sau c Vật chất di truyền có khả năng biến đổi được Cơ chế tái bản của vật chất di truyền dù rất chính xác vẫn không tránh khỏi những sai sót tuy tần suất rất thấp, gây nên các đột biến được dùng làm nguyên liệu cho sự tiến hóa của loài Ngoài đột biến, hiện tượng tái tổ hợp và các yếu tố di truyền vận động (transposable genetic element) cũng góp phần làm biến đổi vật chất di truyền. .. TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC 2 NUCLEIC ACID LÀ VẬT CHẤT DI TRUYỀN 2.1 GIỚI THIỆU Vật chất di truyền đóng vai trò quan trọng trong tự nhiên: Mỗi sinh vật trong quá trình phát sinh và phát triển đều mang những đặc điểm (tính trạng) riêng biệt của loài và của riêng cá thể Các đặc điểm này phải được mã hóa dưới dạng những thông tin di truyền chứa đựng trong dạng vật chất di truyền của tế bào, của cơ thể... RNA Theo George J Brewer (1983), vật chất di truyền phải có các tính chất như sau: a Chứa đựng các thông tin di truyền đặc trưng cho loài Đây là các thông tin cần thiết đối với cấu tạo, hoạt động, phát triển và sinh sản của tế bào, của cơ thể Vật chất di truyền phải ở trong dạng bền vững lâu dài b Tự sao chép (tái bản) được một cách chính xác để thông tin di truyền của thế hệ sau giống như của thế hệ... trực phân, mỗi tế bào con sẽ nhận được một bản sao vật chất di truyền giống hệt tế bào mẹ  Ở eukaryote, hoạt động phân bào theo kiểu nguyên phân và giảm phân Qua nguyên phân, mỗi tế bào con nhận được một bản sao chứa toàn bộ thông tin di truyền trong nhân Qua giảm phân, mỗi tế bào đơn bội hình thành chỉ nhận được bản sao của một nửa vật chất di truyền trong nhân  Đối với virus, phương thức sinh sản là... protein Như vậy, thông tin di truyền trong TMV chứa trong RNA Ngày nay, chúng ta đều biết rằng ở phần lớn sinh vật có vật liệu di truyền là DNA, và ở một số virus có RNA Hình 1 4 Thành phần nucleic acid (DNA hoặc RNA) của một số virus: (a) Virus khảm thuốc lá TMV; (b) Adenovirus; (c) Virus cúm; (d) Thực khuẩn thể (bacteriophage) T4 (http://pixshark.com/tobacco-mosaic-virus-diagram) 3 CẤU TRÚC PHÂN TỬ... trên, các base purine và pyrimidine trong các tế bào được liên kết với carbohydrate, gọi là nucleoside Các nucleoside gắn với gốc đường thông qua một liên kết β-N-glycosidic giữa cacbon anomeric của ribose và N-9 của purine hoặc N-1 của pyrimidine 8 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC Trong phân tử DNA, một đặc điểm cấu trúc quan trọng là sự kết nối giữa các gốc base đối di n theo kiểu purine hình... phân hủy DNA bằng DNAse thì hiện tượng biến nạp đã không còn xảy ra nữa Như vậy, các tác giả đã chứng minh được DNA chính là nhân tố biến nạp làm thay đổi kiểu di truyền ở vi khuẩn S pneumoniae Hình 1 3 Thực nghiệm chứng minh DNA là vật chất di truyền của Avery (1944) (http://biology.kenyon.edu) Năm 1952, Alfred Hershey và Martha Chase củng cố thêm phát hiện trên bằng các thí nghiệm trên thực khuẩn thể... (Molecular Cell Biology, 7ed Lodish và cộng sự) Trong mỗi nucleotide, mỗi base liên kết hóa trị với C-1 của một đường pentose để tạo nên một nucleoside Vị trí của liên kết này trên base là vị trí N-9 đối với các purine và vị trí N-1 đối với các pyrimidine Loại liên kết này gọi là liên kết glycoside Ở DNA có các nucleoside là deoxyadenosine, deoxyguanosine, deoxycytidine và deoxythymidine Ở RNA gồm nucleoside... cytidine và uridine Một nucleotide gồm một nucleoside cùng với một hay nhiều nhóm phosphate nối hóa trị tại vị trí 3’, 5’ (hoặc 2’) của đường pentose (vị trí 2’ chỉ có trên ribose) Nếu là đường ribose, người ta gọi hợp chất đó là ribonucleotide; còn nếu là đường deoxyribose thì gọi là deoxyribonucleotide Về mặt hóa học, các hợp chất này là những phosphate ester 7 ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh BỘ MÔN SINH HỌC... polynucleotide Nucleotide chính là đơn phân của nucleic acid 3.2 PURINE VÀ PYRIMIDINE Các nucleotide được tìm thấy trong tế bào là các dẫn xuất dị vòng của các hợp chất cơ bản bậc cao, purine và pyrimidine Bản chất kiềm hóa học của các nucleotide cho chúng một thuật ngữ phổ biến "base" khi chúng kết hợp với các nucleotide hiện di n trong DNA và RNA Có năm base chủ yếu được tìm thấy trong các tế bào Các