Đề cương tế bào di truyền học

Đề cương tế bào di truyền học, phục vụ ôn tập cho thi cao học chuyên ngành Sinh học. Nhận làm thuê slide cực đẹp, chuyên nghiệp, giá cực rẻ và nhanh chóng tại Hà Nội: 0966.839.291. Công Ty Cổ Phần Công Nghệ Tài Nguyên Và Môi Trường. Nhận đào tạo về Powerpoint.

1.2 Cấu trúc, chức nguồn gốc số cấu trúc tế bào nhân thực a Màng sinh chất Màng sinh chất màng lipoproteit bao bọc khối tế bào chất tế bào Màng sinh chất cấu trúc màng đặc trưng tồn tất dạng tế bào nhân sơ nhân thực Ngoài nhiều loài sinh thể phi bào (virus) có lớp màng lipoproteit bao bọc xung quanh phân tử axit nucleic, gọi lõi nucleocapsid Màng sinh chất dạng tế bào khác tuân theo mô hình cấu tạo chung thành phần hóa sinh điển hình Cấu trúc màng sinh chất: Năm 1972, hai nhà khoa học Singer Nicolson đưa mô hình cấu trúc màng sinh chất gọi mô hình khảm – động Cấu trúc khảm: màng sinh chất có lớp kép photpholipid dày khoảng 9nm bao bọc tế bào có nhiều loại protein khảm – động lớp kép photpholipid Liên kết với phân tử protein lipid có phân tử carbohydrate Ngoài ra, màng sinh chất tế bào động vật có thêm nhiều phân tử cholesterol có tác dụng tăng cường ổn định màng Các protein màng sinh chất có tác dụng kênh vận chuyển chất vào tế bào thụ thể tiếp nhận thông tin từ bên Cấu trúc động: lực liên kết yếu phân tử photpholipid, phân tử photpholipid chuyển động màng với tốc độ trung bình 2mm/s, protein chuyển động chậm nhiều so với photpholipid Chính điều làm tăng tính linh động màng Chức màng sinh chất: Ngăn cách tế bào với môi trường, làm cho tế bào thành hệ thống riêng biệt Giữ cho tế bào có hình dạng ổn định, tính linh hoạt, màng tế bào thay đổi hình dạng để đáp ứng chức thể, chuyển động amip, thực bào, uống bào,… Thực trao đổi chất tế bào môi trường cách có chọn lọc Đảm nhiệm nhiều chức quan trọng tế bào như: vận chuyển chất, tiếp nhận truyền thông tin từ bên vào tế bào, nơi định vị nhiều loại enzyme, protein màng làm nhiệm vụ ghép nối tế bào mô Có “dấu chuẩn” glycoprotein đặc trưng cho loại tế bào, nhờ vậy, tế bào thể nhận biết nhận biết tế bào lạ b Mạng lưới nội chất Lưới nội chất hệ thống màng bên tế bào nhân thực, tạo thành hệ thống xoang dẹp ống thông với nhau, ngăn cách với phần lại tế bào chất Lưới nội chất hạt (trên màng có nhiều ribosome gắn vào), có chức tổng hợp protein để đưa tế bào protein cấu tạo nên màng tế bào Lưới nội chất trơn có nhiều loại enzyme, thực chức tổng hợp lipid, chuyển hóa đường, phân hủy chất độc hại tế bào Peroxixom hình thành từ lưới nội chất trơn, có chứa enzyme đặc hiệu, tham gia vào trình chuyển hóa lipid khử độc cho tế bào c Ribosom Cấu trúc: Ribosome bào quan nhỏ màng bao bọc Ribosome có kích thước từ 15 – 25 nm Mỗi tế bào có từ hang vạn đến hang triệu ribosome Thành phần hóa học chủ yếu rARN protein Bản chất ribosome ribonucleoprotein rARN ribosome chiếm khoảng 80 – 90% tổng số ARN tế bào Mỗi ribosome gồm hạt lớn hạt bé Các hạt tách môi trường có nồng độ cation Mg, Ca, Co, Mn giảm xuống nồng độ cation lại tăng lên cao hai hạt lại liên kết với tạo thành ribosome hoàn chỉnh Chức năng: Là nơi tổng hợp protein cho tế bào, xem phân xưởng tổng hợp protein tế bào sống Tại ribosome, acid amine môi trường nội bào tập hợp, lắp ráp tạo thành mạch polypeptide thông tin di truyền mạch mARN quy định Sự tổng hợp protein ribosome gọi dịch mã hay giải mã Nguồn gốc: Các rARN tổng hợp nhân tế bào khuôn ADN, sau tích lũy nhân con, rARN liên kết với protein hình thành tiền ribosome, nhờ liên kết hydro ion Mg 2+ Tiền ribosome chuyển qua màng nhân tế bào chất hình thành tiểu phần ribosome d Ti thể Cấu trúc: Ti thể bào quan tế bào nhân thực, thường có dạng hình cầu thể sợi ngắn Hình dạng, số lượng, kích thước, vị trí xếp ti thể biến thiên tùy thuộc điều kiện môi trường trạng thái sinh lý tế bào Ti thể chứa nhiều protein lipid, chứa acid nucleic (ADN vòng, ARN) ribosome (giống với ribosome vi khuẩn) Ti thể có cấu trúc màng kép, màng trơn nhẵn màng ăn sâu vào khoang ti thể, hướng vào phía chất tạo mào Trên mào có nhiều loại enzyme hô hấp Giữa hai lớp màng có khe gian màng Màng màng ti thể có vai trò giữ cho ti thể có hình dạng cấu trúc ổn định, thể tính đàn hồi, tính linh hoạt tổ chức phân tử chúng liên hệ mật thiết với chức ti thể Màng chứa 80% protein 20% lipid, thành phần protein màng “mào” đa dạng, protein có vai trò quan trọng vận chuyển chất qua màng, permease đặc trưng Các enzyme xúc tác có phản ứng oxy hóa để giải phóng lượng cần thiết cho oxy photphorin hóa tạo thành ATP Như vậy, ATP tạo thành màng ti thể, vận chuyển vào xoang vào tế bào chất, đáp ứng nhu cầu sử dụng tế bào xoang Số lượng ti thể loại tế bào khác không giống nhau, có tế bào có tới hàng nghìn ti thể Chức năng: Ti thể nơi cung cấp lượng cho tế bào dạng phân tử ATP Ngoài ra, ti thể tạo nhiều sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng trình chuyển hóa vật chất ADN ti thể có tính bền vững tồn thời gian dài, di truyền theo mẹ nên sử dụng để giám định sinh vật Nguồn gốc: Có giả thuyết cho rằng, trình tiến hóa tế bào, ti thể hình thành phân hóa màng sinh chất ăn sâu vào tế bào chất, sau tách phức tạp hóa hệ thống màu, trở thành bào quan độc lập Giả thuyết cộng sinh cho xuất ti thể tế bào nhân thực kết cộng sinh số dạng vi khuẩn hiếu khí với tế bào, chứng ADN ti thể giống với AND vi khuẩn, ribosome ti thể có kích thước, thành phần rARN giống ribosome vi khuẩn đặc biệt chế tái AND hoạt động tổng hợp protein ti thể có nhiều đặc điểm giống vi khuẩn e Lục lạp Cấu trúc: Lục lạp ba dạng lạp thể (vô sắc lạp, sắc lạp, lục lạp) có tế bào có chức quang hợp thực vật Lục lạp thường có hình bầu dục Lục lạp có cấu trúc màng kép trơn nhẵn, màng màng ngoài, khe gian màng, chất màng lipoproteit Bên màng lục lạp khối chat không màu, gọi chất (stroma), nơi chứa enzyme quy định tổng hợp gluxit, acid nucleotide ribosome enzyme tham gia vào trình di truyền Trong stroma có tilacoit (tấm đĩa dẹp) xếp chồng lên tạo thành cột grana Trên tilacoit có chứa hạt chlorophyll (200 hạt/tấm) tạo nên dàn anten thu bắt ánh sáng Chức năng: Chuyển hóa lượng quang thành lượng hóa chất hữu Nguồn gốc: Sự xuất lục lạp kết cộng sinh với vi khuẩn lam Dẫn chứng: • • • ADN lục lạp giống với ADN vi khuẩn lam Ribosome lục lạp giống với ribosome tế bào vi khuẩn nói chung vi khuẩn lam nói riêng Ở vi khuẩn lục lạp có ribosome 70s với thành phần 23s, 16s 5s Quá trình tổng hợp protein có nhiều điểm giống f Lisosome Cấu trúc: Lisosome loại bào quan dạng túi có kích thước trung bình từ 0,25 – 0,6 µm, có màng bao bọc chứa nhiều enzyme thủy phân làm nhiệm vụ tiêu hóa nội bào Các enzyme phân cắt nhanh chóng đại phân tử protein, acid nucleic, carbohydrate, lipid Chức năng: Lisosome tham gia vào trình phân hủy tế bào già, tế bào bị tổn thương bào quan hết thời hạn sử dụng Nguồn gốc: Lisosome hình thành từ máy Golgi theo cách giống túi tiết không xuất g Không bào Là bào quan dễ nhận thấy tế bào thực vật Khi tế bào thực vật non có nhiều không bào nhỏ Ở tế bào thực vật trưởng thành không bào nhỏ sáp nhập với tạo không bào lớn Mỗi không bào tế bào thực vật bao bọc lớp màng, bên dịch không bào chứa chất hữu ion khoáng tạo nên áp suất thẩm thấu tế bào Một số tế bào cánh hoa thực vật có không bào chứa sắc tố làm nhiệm vụ thu hút côn trùng đến thụ phấn Một số không bào lại chứa chất phế thải, chí độc loài ăn thực vật Một số thực vật lại có không bào để dự trữ chất dinh dưỡng Một số tế bào động vật có không bào bé, nguyên sinh động vật có không bào tiêu hóa phát triển Nguồn gốc: Không bào tạo từ hệ thống lưới nội chất máy Golgi h Màng nhân Cấu trúc: Màng nhân gồm màng màng trong, chất lipoproteit, màng dày – nm Ở khe gian màng Màng thường nối với lưới nội chất Màng có cấu trúc không liên tục, có lỗ màng nhân Trên lỗ màng nhân có nhiều enzyme TPase lỗ màng nhân vận chuyển chất theo chế chủ động Mặt màng có nhiều hạt Ribosome dính vào tham gi vào trình tổng hợp Protein Màng phía tiếp xúc với môi trường nhân, có liên hệ với mỏng laminar (bản chất Protein) có tác dụng giữ cho màng nhân có cấu trúc ổn định Màng nhân có tính thẩm thấy chọn lọc Trên bề mặt màng nhân có nhiều lỗ nhân có đường kính từ 50 – 80 nm Lỗ nhân gắn với nhiều phân tử protein cho phép phân tử định vào hay khỏi nhân Màng nhân liên hệ với tế bào chất qua khe lập thành hệ thống khe thông với Một số trường hợp hệ thống khe mở r khoảng gian bào liên hệ trực tiếp với xoang quanh nhân môi trường ngoại bào Chức năng: Ngăn cách chất nhân với tế bào chất làm cho NST cách ly khỏi tế bào chất Màng nhân tồn kỳ trung gian đến cuối kỳ trước tiêu biến Trao đổi chất màng nhân tế bào chất theo chế hoạt tải qua lỗ màng nhân Tham gia vào trình tổng hợp Protein nhờ Ribosome dính vào mặt màng Có chức nâng đỡ nhờ liên kết mỏng 1.3 Chu kỳ tế bào phân bào nguyên nhiễm a Chu kỳ tế bào: Khái niệm: Chu kỳ tế bào thời gian diễn kể từ thời điểm tế bào hình thành nhờ phân bào tế bào mẹ kết thúc phân bào để hình thành tế bào Đặc điểm: Chia làm giai đoạn: giai đoạn chuẩn bị (G1, S, G2) giai đoạn phân chia (M) Giai đoạn chuẩn bị (Kỳ trung gian) Pha G1: tiếp sau phân bào bắt đầu pha S Pha G gọi pha sinh trưởng pha diễn tổng hợp ARN protein Thời gian pha G phụ thuộc vào chức sinh lý tế bào VD: tế bào gan động vật có vú pha G1 kéo dài năm, tế bào neuron kéo dài suốt đời Vào cuối pha G1 có thời điểm gọi điểm hạn định R Nếu tế bào vượt qua điểm R, chúng tiếp tục vào pha S Đối với tế bào biệt hóa chúng không vượt qua R mà vào trình biệt hóa Pha S: pha pha G1, tế bào vượt qua điểm R Trong pha này, chủ yếu diễn trình tổng hợp ADN nhân đôi ADN Pha G2: pha S, thời gian G2 ngắn, từ – 5h Cuối pha G2, protein tổng hợp cyclinB tích lũy nhân tiền kỳ phân bào CyclinB hoạt hóa enzyme kinaza đóng vai trò quan trọng việc thực trình phân bào tạo thành vi ống tubulin để tạo thành thoi phân bào Thời gian gian kỳ phụ thuộc vào thời gian pha G + S + G2, đặc biệt phụ thuộc vào G1 Giai đoạn phân chia (pha M): Là pha phân chia diễn kỳ phân bào nguyên nhiễm (kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối) b Phân bào nguyên nhiễm Quá trình nguyên phân trình phức tạp, gồm nhiều thời kỳ nối tiếp nhau: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối Thực tế tế bào sống khó phân biệt giới hạn chuyển tiếp kỳ Trong chu kỳ sống tế bào thời kỳ phân bào thời kỳ có nhiều biến đổi sâu sắc cấu trúc tập tính NST Qua NST nhân đôi gian kỳ phân bố đồng cho tế bào Diễn biến: Kỳ đầu: NST xuất dạng sợi xoắn, mảnh, xếp nhân Về sau thấy rõ hơn, gồm sợi xoắn kép có tên nhiễm sắc tử (chromatide) Hai nhiễm sắc tử NST đính lại với tâm động chung Số nhiễm sắc tử nhân gấp đôi số 2n (2n x 2) Dần dần nhiễm sắc tử xoắn lại co ngắn lại, dày lên Ở cuối kỳ đầu, NST chuyển phía màng nhân màng nhân dần biến Bộ máy phân bào xuất gồm thoi phân bào Kỳ giữa: Các NST tập trung vào tế bào, tâm động nằm mặt phẳng xích đạo Thoi vô sắc hình thành đầy đủ thấy dạng sợi Một dạng sợi kéo dài qua suốt tế bào, nối với cực tế bào Một dạng sợi dính đầu mút vào cực tế bào đầu dính vào tâm động NST Ở cuối kỳ giữa, NST bắt đầu tách phần tâm Kỳ sau: Bắt đầu từ lúc NST phân tách di chuyển cực khác Tâm động phân đôi, tâm động tách mang theo nhiễm sắc tử Như nhiễm sắc tử NST tách nhờ tâm động di chuyển hai cực tế bào theo sợi thoi phân bào Và nhiễm sắc tử trở thành NST Ở thời kỳ bắt đầu hình thành nhân nhỏ, màng nhân xuất màng ngăn cách tế bào chị em, quan phân phối tế bào Kỳ cuối: Ở giai đoạn này, NST chuyển đến hai cực, chúng dần mở xoắn ẩn vào dịch tế bào giống lúc bắt đầu kỳ đầu Màng nhân tái tạo hoàn toàn, hạch nhân xuất Đồng thời xảy trình phân chia tế bào chất Quá trình phân chia tế bào xảy động vật thực vật khác nhau: - Tế bào động vật: phân chia tế bào động vật bình thường bắt đầu hình thành rãnh phân cắt chạy vòng quanh tế bào Khi phân chia tế bào chất xảy ra, vị trí rãnh thường xác định định hướng thoi phân bào, thường vùng mặt phẳng xích - đạo thoi Rãnh ngày ăn sâu vào cắt ngang qua tế bào, tạo hai tế bào Tế bào thực vật: Vì tế bào thực vật có vách cellulose tương đối cứng nên tạo rãnh phân cắt, phân chia tế bào chất xảy theo cách khác Ở nhiều loài nấm tảo, màng nguyên sinh vách phát triển vào bên tế bào hai mép gặp tách biệt hoàn toàn thành hai tế bào Ở thực vật bậc cao có mảng đặc biệt gọi đĩa tế bào, đượng thành lập mặt phẳng xích đạo thoi phân bào Đĩa tế bào ban đầu hình thành trung tâm tế bào chất từ từ lan chạm vào mặt tế bào cắt tế bào làm hai phần Ý nghĩa: Ý nghĩa sinh học: phương thức sinh sản tế bào đơn bào, qua tế bào mẹ truyền thông tin di truyền cho hệ tế bào Thông tin di truyền ADN NST nhân đôi phân đôi tế bào con, bảo tồn, giữ nguyên số lượng NST qua hệ Là sở tế bào phương thức sinh sản sinh dưỡng (vô tính) thực vật số động vật bậc thấp Ý nghĩa thực tiễn: dựa sở nguyên phân tiến hành giâm cành, chiết cành, ghép cành,… Ứng dụng nuôi cấy mô đạt hiệu 2.2 Phân bào giảm nhiễm (diễn biến, đặc điểm, ý nghĩa) Diễn biến Giảm phân hình thức phân bào tế bào sinh dục chin, gồm hai lần phân bào liên tiếp NST nhân đôi có lần kỳ trung gian trước lần phân bào I (giảm phân I) Lần phân bào II (giảm phân II) diễn sau kỳ trung gian ngắn Giảm phân I Kỳ đầu: Các NST kép xoắn, co ngắn, đính vào màng nhân xếp định hướng Sau diễn tiếp hợp cặp đôi NST kép tương đồng suốt theo chiều dọc diễn trao đổi chéo nhiễm sắc tử chị em Sự trao đổi đoạn tương ứng cặp tương đồng đưa đến hoán vị gen tương ứng., tạo tái tổ hợp gen không tương ứng Tiếp theo tách rời NST cặp tương đồng NST tách khỏi màng nhân Kỳ giữa: Từng cặp NST kép tương đồng tập trung xếp song song mặt phẳng xích đạo thoi phân bào Kỳ sau: Các cặp NST kép tương đồng phân li độc lập hai cực tế bào Kỳ cuối: Hai nhân tạo thành chứa đơn bội kép (n NST kép), nghĩa có số lượng nửa tế bào mẹ Sự phân chia tế bào chất diễn hình thành hai tế bào chứa n NST kép, lại khác nguồn gốc chí cấu trúc Sau kỳ cuối giảm phân I kỳ trung gian diễn nhanh, thời điểm không xảy chép ADN nhân đôi NST Giảm phân II Tiếp sau kỳ trung gian Diễn nhanh chóng nhiều so với lần I Kỳ đầu: Thấy rõ số lượng NST kép đơn bội Kỳ giữa: NST kép xếp thành hàng mặt phẳng xích đạo thoi phân bào Mỗi NSt kép gắn với sợi tách biệt thoi phân bào Thông thường, nhiễm sắc tử chị em hay sợi cromatit tách phần Kỳ sau: Sự phân chia tâm động tách hoàn toàn hai nhiễm sắc tử chị em cực tế bào Kỳ cuối: Các nhân tạo thành chứa NST đơn bội (n) phân chia tế bào chất hoàn thành, tạo tế bào Sự tan biến tái màng nhân, hình thành thoi phân bào hai lần phân bào giảm phân diễn nguyên phân Kết trình giảm phân từ tế bào mẹ có NST lưỡng bội 2n qua hai lần phân bào liên tiếp tạo tế bào mang NST đơn bội n, số lượng NST giảm diễn theo công twhcs (2n x 2) : = n Các tế bào sở để hình thành giao tử Ý nghĩa Nhờ có giảm phân, giao tử tạo thành mang NST đơn bội n qua thu tinh giao tử đực mà NST lưỡng bội 2n phục hồi Nếu giảm phân sau lần thụ tinh, NST loài lại tăng gấp đôi số lượng Như vậy, trình nguyên phân, giảm phân thụ tinh đảm bảo trì ổn định NST đặc trưng loài sinh sản hữu tính qua hệ thể, nhờ thông tin di truyền truyền đạt ổn định qua đời, đảm bảo cho hệ sau mang đặc điểm hệ trước Sự phân li độc lập trao đổi chéo cặp NSt tương đồng giảm phân tạo nhiều loại giao tử khác nguồn gốc, cấu trúc NST với kết hợp ngẫu nhiên loại giao tử qua thụ tinh tạo hợp tử mang tổ hợp NST khác Đây sở tế bào học để giải thích nguyên nhân tạo đa dạng kiểu gen kiểu hình đưa đến xuất nguồn biến dị tổ hợp phong phú loài sinh sản hữu tính Loại biến dị nguồn nguyên liệu dồi cho trình tiến hóa chọn giống Qua cho thấy, sinh sản hữu tính (giao phối) có nhiều ưu so với sinh sản vô tính xem bước tiến hóa quan trọng mặt sinh sản sinh giới Vì vậy, người ta thường dùng phương pháp lai hữu tính để tạo biến dị tổ hợp nhằm phục vụ cho công tác chọn giống 2.3 Đặc điểm giai đoạn hô hấp hiếu khí Hô hấp hiếu khí chia thành ba trình riêng rẽ đường phân, chu trình acid citric dẫn truyền hydro Hai ba trình nói xảy ti thể - bào quan hô hấp tế bào Đường phân Là trình biến đổi phân tử glucose xảy tế bào chất Kết từ phân tử glucose tạo phân tử acid piruvic (C3H4O3) phân tử ATP (thực tế phân tử ATP phân tử ATP dùng để hoạt hóa phân tử glucose) với phân tử NADPH 3.1 Vật chất di truyền cấp độ phân tử: a Các tiêu chuẩn vật chất di truyền: Chứa đựng thông tin dạng bền vững cần thiết cho việc cấu tạo hoạt động sinh sản tế bào Được chép cách xác để thông tin di truyền hệ sau giống hệ trước Thông tin di truyền chứa vật chất di truyền phải sử dụng để sinh phân tử cần cho cấu trúc hoạt động tế bào Vật chất di truyền phải có khả biến đổi b Cấu trúc chức ADN Cấu trúc: ADN tồn chủ yếu nhân tế bào có ti thể, lạp thể tế bào chất Đó acid hữu cơ, có chứa nguyên tố C, H, O, N P Cấu trúc phân tử ADN chuỗi xoắn kép gồm hai mạch poliNu (mỗi mạch Nu liên kết với liên kết phosphor-di-este) chạy song song ngược chiều xoắn đặn quanh trục phân tử Chiều xoắn từ trái sang phải – xoắn phải Đường kính vòng xoắn nm, chiều cao vòng xoắn 3.4 nm (một chu kỳ xoắn) gồm 10 cặp Nu Chiều dài phân tử tới hàng chục, hàng trăm µm Đa số phân tử ADN cấu tạo từ hai mạch poliNu cấu trúc theo nguyên tắc đa phân (gồm nhiều đơn phân liên kết với nhau) nguyên tắc bổ sung (A mạch liên kết với T cạch hai mối liên kết hydro ngược lại; G mạch liên kết với X mạch ba mối liên kết hydro ngược lại) Phân tử ADN tế bào nhân sơ thường có cấu trúc dạng vòng phân tử ADN tế bào nhân thực lại có cấu trúc dạng thẳng Chức năng: Nguyên tắc cấu trúc đa ohaan làm cho ADN vừa đa dạng lại vừa đặc thù Mỗi đoạn ADN có cấu trúc riêng, phân biệt số lượng, thành phần, trật tự Nu Tính đa dạng đặc thù ADN sở hình thành tính đa dạng đặc thù loài sinh vật ADN đảm nhận chức lưu trữ, bảo quản truyền đạt thông tin di truyền loài sinh vật Trình tự Nu mạch poliNu thông tin di truyền, quy định trình tự Nu mARN, từ quy định trình tự acid amine phân tử protein c Cấu trúc chức loại ARN Cấu trúc ARN có nhiều tế bào chất Có ba loại ARN: ARN thông tin (mARN), ARN vận chuyển (tARN), ARN ribosome (rARN) Phân tử mARN mạch poliNu (gồm từ hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân) mã từ đoạn mạch đơn ADN U thay cho T Phân tử tARN mạch poliNu gồm từ 80 đến 100 đơn phân quấn trở lại đầu, có đoạn cặp base liên kết theo nguyên tắc bổ sung (A-U, G-X) Mỗi phân tử tARN có đầu mang acid amine, đầu mang ba đối mã (một thùy tròn) đầu mút tự Phân tử rARN mạch poliNu chứa hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân, 70% số Nu có liên kết bổ sung Chức Phân tử mARN có chức truyền đạt thông tin di truyền Phân tử tARN có chức vận chuyển acid amine tới robisome để tổng hợp protein Mỗi loại tARN vận chuyển loại acid amine Phân tử rARN thành phần chủ yếu ribosome, nơi tổng hợp protein ADN → ARN → Protein Các phân tử ARN thực chất phiên đúc mạch khuôn gen phân tử ADN nhờ trình phiên mã Sau thực xong chức mình, phân tử mARN thường bị enzyme tế bào phân giải thành NU Trong tế bào, tARN, rARN tương đối bền vừng, mARN bền vững d Cấu trúc phân đoạn gen sinh vật nhân thực phương pháp phát gen phân đoạn Cấu trúc phân đoạn gen sinh vật nhân thực: Một gen cấu trúc sinh vật nhân thực liên quan với số trình tự có vị trí chức trình tự tăng cường, trình tự khởi động, trình tự vân hành Nhiều gen sinh vật nhân thực mang đoạn không mã hóa gọi intron, xen vào làm gián đoạn đoạn mã hóa, gọi exon Những gen có cấu trúc gồm exon intron gọi gen phân đoạn, hay gọi gen khảm Phương pháp phát gen phân đoạn: Phương pháp so sánh trình tự gene với trình tự cADN Bước 1: • • • • Tách chiết ADN hệ gen Phân lập gen kỹ thuật PCR hay enzyme cắt hạn chế Tạo dòng ADN tái tổ hợp, nhân dòng tách dòng gen Giải trình tự gen Bước 2: • • • Tách mARN tế bào chất (hàm lượng mARN lớn) Sử dụng enzyme mã ngược tổng hợp cADN Giải trình tự cADN Bước 3: So sánh trình tự ADN hệ gen với trình tự cADN xác định đoạn intron exon 3.2 Gen mã di truyền a Đặc điểm hệ gen sinh vật nhân sơ sinh vật nhân thực Hệ gen (genome) toàn gen nằm tế bào thể sinh vật, toàn thông tin di truyền đặc trưng cho loài, cho cá thể loài Đặc điểm hệ gen tế bào nhân sơ Gồm toàn gen tế bào: vùng nhân (Nu) plasmid Gen tế bào nhân sơ gồm nhiều cistron, promotor, operator Mỗi cistron chứa thông tin loại chuỗi polypeptide; promotor trình tự Nu có lực với ARN polumerase – chức khởi động trình phiên mã; operator trình tự Nu có lực với protein ức chế Nếu protein ức chế gắn với operator ngăn cản di chuyển ARN polymerase tới gen cấu trúc, dẫn đến ức chế trình phiên mã Hệ gen tế bào nhân sơ gồm thành phần gồm đoạn ADN không giống Gen cấu trúc tế bào nhân sơ gen liên tục (chỉ gồm trình tự mã hóa aa) Đặc điểm hệ gen tế bào nhân thực: Gồm toàn gen nằm tế bào, gồm: hệ gen nhân, hệ gen ti thể, hệ gen lạp thể Gen cấu trúc phần lớn gen phân đoạn, số gen liên tục Có ba thành phần ADN không giống nhau: đoạn ADN lặp lại nhiều (25%), đoạn ADN lặp lại (30%), đoạn ADN không lặp lại (45%) b Các đặc tính mã di truyền Tính linh hoạt mã di truyền Đặc tính mã di truyền: Mã di truyền mã ba: không chồng chéo, Nu tham gia vào thành phần hai codon gần Mã di truyền “dấu phẩy”(không ngắt quãng): thông tin đọc theo chiều Trình tự đọc thông tin di truyền phụ thuộc vào điểm bắt đầu, từ việc đọc tiến hành liên tục theo ba theo chiều từ 5’ đến 3’ Mã di truyền mang tính “thoái hóa”: acid amine mã hóa số ba khác Mã di truyền mang tính thoái hóa mạnh Thể việc có acid amine methionin tryptophan có ba mã hóa, acid amine mã hóa ba, acid amine mã hóa ba, acid amine mã hóa ba, acid amine mã hóa ba Mã di truyền có tính chất phổ biến: Các loài sinh vật mã hóa theo nguyên tắc chung Gen tách từ thể sinh vật bậc cao đem giải mã thể cho loại protein Đây chứng chứng minh nguồn gốc chung sinh giới Mã di truyền có ba khởi đầu kết thúc đặc hiệu Tính linh hoạt mã di truyền Cấu trúc inosin: Trong tế bào có loại tARN kết cặp với số ba khác mARN Phân tích trình tự tARN cho thấy số tARN có inosin bazơ có cụm mã đối (anticodon) Cấu trúc có khả kết cặp với nhiều bazơ VD: Inosin tARN kết cặp với A, U G ba mã mARN Tính linh hoạt kết cặp: Phân tích trình tự cho thấy đầu 5’ codon đối mã (bổ trợ với bazơ thứ ba cụm mã) khác với bazơ kia, có khả kết hợp với số bazơ đầu 3’ cụm mã Tính linh hoạt có giới hạn: C (tARN) kết cặp với G, A (tARN) kết cặp với U 4.1 Các chế di truyền cấp độ phân tử: Tái ADN; Sự phiên mã; Tổng hợp protein a Tái ADN Đặc điểm trình tái ADN Gồm giai đoạn: duỗi xoắn, tổng hợp mồi, kéo dài, hoàn chỉnh sợi Mạch ADN tổng hợp theo chiều 5’ đến 3’, mạch polynucleotide tổng hợp liên tục mạch tổng hợp gián đoạn Mỗi bước trình tái có tham gia loại enzyme tương ứng Quá trình liên kết với Nu thực theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – C) Có tham gia primer (mồi ARN) Mỗi ADN tạo thành chứa mạch cũ mạch (bán bảo toàn) b Sự phiên mã Phiên mã sinh vật nhân sơ Enzyme ARN polymerase tín hiệu khởi đầu, kết thúc phiên mã Thành phần xúc tác tổng hợp ARN E.coli ARN polymerase (ARNase) có hệ số lắng 11S – 13S khối lượng phân tử 5000.000 dalton ARNase E.coli gồm thành phần: nhân tố sigma nhân tố enzyme Nhân tố sigma có vai trò giúp lõi enzyme nhận biết bám vào vùng khởi động ADN điểm đặc thù, gọi điểm khởi đầu (promotor) Nếu thiếu sigma trình tổng hợp ARN xảy điểm ngẫu nhiêm Sau nhân tố sigma tách kết hợp với lõi enzyme khác Lõi enzyme gồm chuỗi polypeptide α, chuỗi β Lõi enzyme đóng vai trò chủ yếu tổng hợp ARN dọc theo sợi khuôn ADN Đoạn nhận biết: đoạn để ARNase nhận biết đoạn gồm Nu gọi pribnow (hộp TA), nằm cách điểm phiên mã 5-6 bazơ Hộp pribnow sợi đối khuôn (antitemplate) có công thức chung 5’ TAT purin AT purin 3’ Tín hiệu kết thúc trình tự Nu đặc thù nằm sau gen, gồm vùng giàu cặp AT GC Các giai đoạn trình phiên mã sinh vật nhân sơ Gồm bước: khởi đầu, kéo dài kết thúc Khởi đầu: Quá trình phiên mã bắt đầu nhân tố sigma kết hợp với lõi enzyme ARNase, giúp lõi enzyme nhận bám vào vùng khởi động Kéo dài: Sau nhân tố sigma tách lõi enzyme thực việc tổng hợp ARN Lõi enzyme ARNase trượt dọc gen (3’ – 5’) vừa xúc tác biến tính cục hai sợi ADN làm lộ sợi khuôi vừa xúc tác lắp ráp tổng hợp ARN theo nguyên tắc bổ sung A – U, G – C Vùng ADN phiên mã xoắn trở lại ban đầu Sợi ARN sinh theo chiều 5’ – 3’ Kết thúc: Khi lõi enzyme đến điểm kết thúc gen, tác dụng loại protein đặc hiệu, sợi ARN tổng hợp lõi enzymes phóng thích khỏi sợi khuôn Tín hiệu kết thúc nhận phức hợp lõi enzyme protein nusA Phiên mã sinh vật nhân thực ARN polymerase vùng kiểm soát phiên mã ARN polymerase I: chuyên trách việc phiên mã gen để tổng hợp rARN loại 28S, 18S 5S ARN polymerase II: tổng hợp mARN ARN polymerase III: phiên mã tổng hợp tARN rARN loại 5,8S Hộp Goldberg – Hogness (hộp TATA) nằm cách điểm khởi đầu phiên mã 25 – 30 bp coi đoạn khởi đầu Chức năng: giúp cho enzyme ARN polymerase nhận bám vào điểm khởi đầu phiên mã Đoạn kết thúc nằm đầu 3’ gen Đoạn kết thúc không dài 21 bp, nấm men có trình tự TTTTATA Các giai đoạn trình phiên mã sinh vật nhân thực Khởi động: chịu kiểm tra trình tự đặc biệt hộp Goldberg – Hogness nằm trước bị trị bắt đầu phiên mã khoảng 25 – 30 bp ARN polymerase II hoạt động phiên mã nhờ nhiều nhân tố TF (transcription factor) có chất protein cho phép khởi động phiên mã Kéo dài: phân tử ARN tổng hợp từ mạch khuôn ADN Quá trình nhờ nhân tố TF IIS Kết thúc: phiên mã kết thúc trước điểm gắn đuôi poly A xa Kết thúc phiên mã có liên quan đến cấu trúc kẹp tóc tiếp sau trình tự giàu GC Quá trình hoàn thiên mARN nhân Sản phẩm phiên mã gen cấu trúc nhóm sinh vật nhân thực tiền mARN Để có mARN trưởng thành cần có trình chế biến nhân Quá trình gồm bước sau: Gắn chóp: tiền mARN tổng hợp dài 20 – 30 bazơ đầu 5’ P bổ sung chóp 7methyl guanozin triphosphat (7-mGppp) Thêm đuôi poly A đầu 3’: Một đoạn ngắn mARN bị cắt bazơ A nối vào thành đuôi poly A Đối với gen mã hóa liên tục (chỉ có exon) trình chế biến nhân để tạo mARN trưởng thành gồm hai bước Splicing: Đối với gen phân đoạn, phiên mã tiền mARN gồm exon intron Vì vậy, tiền mARN mã từ gen trải qua giai đoạn cắt bỏ đoạn intron nối exon lại với So sánh trình phiên mã sinh vật nhân sơ sinh vật nhân thực Sinh vật nhân sơ Sinh vật nhân thực Sản phẩm phiên mã ARN sợi đơn Vùng ADN chứa gen phiên mã phải có mở xoắn cục làm lộ sợi khuôn Đặc điểm chung Nguyên liệu ribonucleotide triphosphat: ATP, GTP, CTP, UTP gọi chung NTP, enzyme xúc tác ARN polymerase Sự khởi đầu kết thúc phiên mã phụ thuộc vào tín hiệu khởi đầu kết thúc, trình tự Nu đặc thù nằm trước sau gen ARN tổng hợp theo chiều 5’ – 3’, enzyme ARN polymerase di chuyển theo chiều 3’ – 5’ sợi khuôn Tất gen phiên mã Có loại ARN polymerase chịu trách nhiệm loại ARN polymerase phiên mã cho gen khác Sự khác biệt Các sản phẩm ARN sau Các tiền ARN có biến đổi trước xuất phiên mã sử dụng vào tế bào chất dạng hoạt động trình dịch mã Các tín hiệu điều hòa trình phiên mã sinh vật nhân sơ sinh vật nhân thực khác c Tổng hợp protein 4.2 Di truyền học quần thể a Sự di truyền quần thể tự thụ phấn Trong quần thể tự phối, không trì cân thành phần di truyền Sự phân bố tần số kiểu gen bị biến đổi từ hệ sang hệ khác Số thể đồng hợp không ngừng tăng, số thể dị hợp không ngừng giảm Tần số tương đối alen không đổi qua hệ b Sự di truyền quần thể ngẫu phối Định luật Hardy – Weinberg (nội dung, chứng minh, điều kiện nghiệm đúng, ý nghĩa) Định luật Hardy – Weinberg Nội dung: Trong điều kiện định không làm biến đổi tần số alen quần thể có tỉ lệ xác định cá thể mang tính trạng trội cá thể mang tính trạng lặn, tần số tương đối alen thành phần kiểu gen có xu hướng trì ổn định qua hệ Nếu gen gồm alen A a Ký hiệu p tần số alen A, q tần số alen a, tỉ lệ kiểu gen hệ sau là: p2 AA : 2pq Aa : q2 aa = Công thức Hardy – Weinberg phản ánh phân bố kiểu gen quần thể Biểu thức nhị thức Newton: (pA + qa)2 = Nếu gen gồm nhiều alen ký hiệu tần số alen p, q, r,…thì thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối là: (pA + qa + ra1 + …)2 = Chứng minh định luật Bằng sử dụng tần số kiểu gen: VD: Một quần thể ngẫu phối có 25 cá thể chia thành nhóm có kiểu hình khác nhau: màu đen gồm cá thể có kiểu gen AA, màu xám gồm 12 cá thể có kiểu gen Aa, màu trắng gồm cá thể có kiểu gen aa Tần số tương đối nhóm màu đen ĐAA = 4/25 = 0.16 Tần số tương đối nhóm màu xám HAa = 12/25 = 0.4 Tần số tương đối nhóm màu trắng Raa = 9/25 = 0.36 Tần số phân bố kiểu gen hệ xuất phát là: 0.16 AA : 0.48 Aa : 0.36 aa = Số alen A quần thể xuất phát là: + 12 = 20 Số alen a quần thể xuất phát là: 18 + 12 = 30 Tần số tương đối alen A = ; a = Sự kết hợp ngẫu nhiên cá thể quần thể có: Thế hệ cha mẹ Xác suất AA x AA Thế hệ AA Aa aa 0.16 x 0.16 0.0256 - - AA x Aa 0.16 x 0.48 0.0384 0.0384 - AA x aa 0.16 x 0.36 - 0.0576 - Aa x AA 0.48 x 0.16 0.0384 0.0384 - Aa x Aa 0.48 x 0.48 0.0576 0.1152 0.0576 Aa x aa 0.48 x 0.36 - 0.0864 0.0864 aa x AA 0.36 x 0.16 - 0.0576 - aa x Aa 0.36 x 0.48 - 0.0864 0.0864 aa x aa 0.36 x 0.36 Tổng cộng - - 0.1296 0.16 0.48 0.36 Như vậy, tần số tương đối kiểu gen hệ tần số tương đối kiểu gen tương ứng hệ bố mẹ Như vậy, định luật Hardy – Weinberg chứng minh cách sử dụng tần số kiểu gen Bằng sử dụng tần số alen: Ví dụ: Quan sát quần thể ngô thời kỳ trổ hoa có p tần số alen A quy định tạo thành màu vàng hạt, q tần số alen a quy định tạo thành màu nâu hạt Sự gặp ngẫu nhiên hạt phấn noãn mang alen A a cho hệ sau: Tần số tương đối kiểu gen hệ con: p2 AA : 2pq Aa : q2 aa = Gọi p1 tần số tương đối alen A, q1 tần số tương đối alen a hệ con, ta có: P1 = = p(p + q) Vì p + q = nên p1 = p q1 = = q(q + p) Vì p + q = nên q1 = q Như tần số alen hệ tần số alen hệ bố mẹ Định luật Hardy – Weinberg chứng minh sử dụng tần số alen Điều kiện nghiệm Sự bắt cặp cá thể tổ hợp giao tử quần thể hoàn toàn ngẫu nhiên Kích thước quần thể phải lớn để tránh trường hợp giao tử phân bố không Đột biến thuận đột biến nghịch xảy vô đến mức bỏ qua Không có xâm nhập quần thể khác Các cá thể có kiểu gen khác có khả sống độ hữu thụ chọn lọc Ý nghĩa định luật Hardy – Weinberg Về mặt lý luận: Định luật Hardy – Weinberg phản ánh trạng thái cân di truyền quần thể giao phối Điều giải thích tự nhiên có quần thể giữ vững trạng thái ổn định thời gian dài Trong tiến hóa, trì kiên định đặc điểm đạt có ý nghĩa quan trọng có phát sinh đặc điểm mới có ý nghĩa Về mặt thực tiễn: Dựa vào công thức Hardy – Weinberg, từ tỉ lệ kiểu hình suy tỉ lệ kiểu gen tần số alen Ngược lại, từ tần số tương đối alen dự tính tỉ lệ kiểu gen kiểu hình Nắm tần số kiểu gen kiểu hình số quần thể dự đoán tác hại đột biến gây chết, đột biến gây hại khả gặp đồng hợp tử mang đột biến có lợi c Ảnh hưởng trình đột biến, trình giao phối tiến hóa quần thể Ảnh hưởng trình đột biến tiến hóa • • • • • • • Đột biến vật chất di truyền biến đổi nên di truyền qua hệ qua chế tự ADN tự nhân đôi NST Đa số đột biến có hại có đột biến có lợi trung tính Tần số đột biến gen riêng rẽ trung bình 10 – 104 Sinh vật có nhiều gen nên tỉ lệ giao tử mang đột biến gen gen khác lớn Đây nguồn nguyên liệu vô phong phú cho trình chọn lọc Khi môi trường thay đổi, giá trị thích nghi đột biến bị thay đổi Trong môi trường quen thuộc, thể đột biến thường tỏ có sức sống kém thích nghi so với dạng gốc Đặt vào điều kiện sống thể đột biến tỏ thích nghi Giá trị thích nghi đột biến thay đổi tùy tổ hợp gen Một đột biến nằm tổ hợp gen có hại tương tác với gen tổ hợp khác trở nên có lợi Tuy đột biến có hại phần lớn gen đột biến gen lặn, thể dị hợp không biểu kiểu hình gây hại Đột biến gen xem nguồn nguyên liệu chủ yếu tiến hóa vì:  Đột biến gen phổ biến đột biến NST  Đột biến gen ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức sống sinh sản sinh vật Ảnh hưởng trình giao phối tiến hóa • • • • • Quá trình giao phối nhân tố tiến hóa bản, tạo nguồn nguyên liệu tiến hóa Giao phối làm đột biến phát tán quần thể tạo vô số biến dị tôt hợp nguồn nguyên liệu phong phú CLTN Quá trình giao phối làm trung hòa tính có hại đột biến Quá trình giao phối góp phần tạo tổ hợp gen thích nghi Giao phối tự làm cho thành phần kiểu gen quần thể đạt tới trạng thái cân bằng, nhân tố tạo nguồn nguyên liệu tiến hóa không làm biến đổi thành phần kiểu gen quần thể 4.3 Kỹ thuật tái tổ hợp ADN: phương pháp phân lập gen; Vector đặc tính vector; Tạo ADN tái tổ hợp; Chọn dòng mang gen biến nạp; Ứng dụng kỹ thuật tái tổ hợp ADN a Các phương pháp phân lập gen Phân lập gen cách sử dụng RE Tách đoạn ADN từ gen enzyme cắt giới hạn gắn vào vector tạo vector tái tổ hợp Phương pháp mang tính mò mẫm toàn đoạn ADN cấu thành gen sinh vật gắn vào vector, Tuy nhiên, phương pháp có hiệu việc thiết lập ngân hang ADN gen hay gọi thư viện ADN gen Phân lập gen cách sử dụng kỹ thuật PCR Muốn tổng hợp gen phương pháp cần biết thông tin trình tự Nu gen để thiết kế cặp mồi đặc hiệu Sự hoàn thiện phương pháp nghiên cứu cấu trúc bậc protein với phương pháp xác định trình tự Nu thúc đẩy nhanh chóng việc tổng hợp nhân tạo gen Phân lập gen từ mARN kỹ thuật PCR ngược (RT-PCR) Từ khuôn mẫu mARN tách từ tế bào chất, nhờ sử dụng enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase) tổng hợp đoạn ADN sợi (cADN = complementary) Từ cADN sợi đơn tổng hợp ADN kép nhờ enzyme ADN polymeraza Sử dụng phương pháp tổng hợp dòng cADN có trình tự mã hóa liên tục b Vector đặc tính vector Vector phân tử ADN ARN không lớn lắm, có khả xâm nhập vào tế bào vi khuẩn, tự nhân lên cách độc lập so với NST vi khuẩn, hoàn thành vai trò vật chất dẫn truyền trung gian Các đặc tính vector Có trình tự khởi đầu chép để tự chép tồn độc lập Vector có kích thước nhỏ tốt, dễ xâm nhập vào tế bào vi khuẩn chép nhanh Vector có trình tự nhận biết để RE cắt hở làm chỗ gắn gen lạ vào Có trình tự điều hòa vị trí bám ribosme tạo thuận lợi cho phiên mã biểu gen lạ Vector phải có đặc tính cho phép phát dễ dàng tế bào vi khuẩn có chứa chúng Các đặc tính mã hóa gen chọn lọc Thông thường đặc tính kháng với kháng sinh giúp vi khuẩn có mang vector sống môi trường có kháng sinh khả sản sinh enzyme chuyển hóa chất tạo màu phát môi trường thạch Vector phải tồn tế bào chủ qua nhiều hệ gây xáu trộn cho tế bào chủ c Tạo ADN tái tổ hợp Mục đích Gắn đoạn ADN (đoạn gen quan tâm) hay cADN vào vector chuyển gen để tạo nên plasmid tái tổ hợp Quá trình thực nhờ xúc tác enzyme ADN ligase Các enzyme xúc tác phản ứng nối cách hình thành liên kết phosphodieste nối hai Nu kế cận d Chọn dòng mang gen biến nạp Plasmid đoạn gen cần tạo dòng trộn lẫn với tác dụng enzyme ADN ligase Hỗn hợp có plasmid tái tổ hợp với plasmid gen lạ xen vào Hỗn hợp trộn lẫn với tế bào vi khuẩn để thực biến nạp Sau cấy hỗn hợp lên môi trường dinh dưỡng, hỗn hợp không đồng trên, nên khuẩn lạc mọc lên có loại sau: • • Tế bào vi khuẩn nhận plasmid gen lạ xen vào Tế bào vi khuẩn nhận plasmid tái tổ hợp Vì cần xác định dòng vi khuẩn chứa plasmid tái tổ hợp Có thể sử dụng phương pháp sau: Lai acid nucleic Sử dụng phương pháp lai acid nucleic có hiệu việc tách dòng gen mong muốn từ thư viện ADN việc sử dũng mẫu dò đánh dấu phóng xạ Người ta tiến hành làm tan chỗ khuẩn lạc giấy lọc nitrocellulo để ADN thoát gắn giấy Sau cho mẫu dò lai ADN màng lai Các sợi đơn mẫu dò bắt cặp với sợi đơn ADN màng lai vị trí có trình tự Nu bổ sung Việc phát phân tử lai thông qua phóng xạ tự ghi Bằng phương pháp này, người ta dễ dàng phát khuẩn lạc mang đoạn ADN mong muốn từ nhiều khuẩn lạc mang đoạn ADN khác nhau, dựa vào thông tin biết tổng hợp mẫu dò Phát khuẩn lạc chứa plasmid tái tổ hợp thông qua biểu kiểu hình Nhiều vector thiết kế mang trình tự điều hòa gen lacZ (gen tổng hợp protein enzyme β– galactozidaza) biến nạp vào tế bào vi khuẩn chủ, biến tế bào chủ có kiểu hình Lac - thành Lac+ (được gọi bổ sung α) Các vi khuẩn có kiểu hình Lac + nhận biết nhờ chuyển hóa chất X-gal làm khuẩn lạc có màu xanh Nếu đoạn ADN lạ gắn xen vào trình tự điều hòa LacZ, làm gen không hoạt động, không thực phản ứng biến đổi X-gal thành màu xanh, khuẩn lạc có màu trắng Nhờ vật, người ta nhận biết nhanh chóng mắt thường khuẩn lạc chứa plasmid tái tổ hợp (màu trắng) lẫn đám khuẩn lạc màu xanh (không mang plasmid tái tổ hợp) Mất hoạt tính xen đoạn Phương pháp sử dụng vecrtor mang gen kháng thuốc (pBR 322), nên gen (chẳng hạn ampiciline, tetracycline) có mang điểm nhận biết enzyme cắt hạn chế Plasmid mở vòng tác dụng RE mà điểm cắt nằm gen kháng thuốc (VD: gen kháng tetracycline) đoạn ADN lạ xen vào vị trí mở vòng plasmid, làm cho gen kháng thuốc hoạt tính Hỗn hợp biến nạp vào E.coli, tế bào E.coli có loại kiểu gen kiểu sau: Tế bào E.coli không nhận plasmid không mọc môi trường có ampiciline, tetracycline Tế bào E.coli nhận plasmid gen lạ không gắn vào mọc môi trời có ampiciline, tetracycline Tế bào E.coli nhận plasmid tái tổ hợp, gen kháng tetracycline bị hoạt tính gen lạ xen vào, gen kháng ampiciline hoạt động bình thường Do vậy, tế bào E.coli mang plasmid tái tổ hợp không mọc môi trường chứa tetracycline, mọc môi trường chứa ampiciline Đây dòng tế bào cần chọn e Ứng dụng kỹ thuật tái tổ hợp ADN Trong y học Sản xuất hormone để chữa bệnh cho người Thành tựu: Sản xuất insulin kỹ thuật ADN tái tổ hợp, tác dụng chữa bệnh đái tháo đường, cách phân lập gen sản xuất insulin người, chuyển vào tế bào vi khuẩn E.coli thông qua vector plasmid Insulin sản sinh tế bào vi khuẩn giống tế bào người Sản xuất interferon công nghệ plasmid tái tổ hợp Interferon loại protein đặc biệt, có vai trò bảo vệ thể động vật bị nhiễm virus Người ta tách gen mã hóa interferon từ thể sống ghép vào plasmid, đưa vào E.coli để sản xuất interferon Sản xuất vaccine công nghệ ADN tái tổ hợp Là loại vaccine chế từ vi khuẩn nấm men tái tổ hợp mang gen mã hóa kháng nguyên virus hay vi khuẩn Một số loại vaccine sản xuất công nghệ ADN tái tổ hợp: vaccine viêm gan B, vaccine sốt rét, vaccine dại kiểu mới, vaccine tả kiểu mới,… Trong trồng trọt Công nghệ ADN tái tổ hợp tạo nhiều giống trồng có suất cao, mang gen chống chịu sâu bệnh: thành công việc tách dòng gen Nif (Nitrogen fixing) gen tổng hợp enzyme xúc tác cho trình cố định nitrogen phân tử, có plasmid vi khuẩn nốt sần họ đậu chuyển vào họ đậu, tạo giống cho suất cao mà không cần đến phân đạm Tạo giống thuốc mang gen kháng virus TMV (tobacco mosaic virus) Tạo kháng sâu đục thân Tạo giống khoai lang kháng bọ hà Chuyển gen tổng hợp sắc tố khác hoa,… Trong chăn nuôi Sản xuất vaccine phòng chống số bệnh gia súc, gia cầm Thành tựu: Sản xuất vaccine chống bệnh Newcasle (bệnh cúm gia cầm); sản xuất vaccine chống bệnh lở mồm long móng loài động vật móng guốc (trâu, bò, lợn, cừu) Công nghệ gen động vật sản xuất loại protein quý hiếm, đặc hiệu Thành tựu: Sản xuất chất hoạt hóa plasminogen mô người, chất tăng đông máu, chất tiết qua tuyến sữa (các động vật bậc cao) nhờ promotor β-lactoglobulin; phương pháp tương tự người ta tổng hợp α1-antitrypsin người,… [...]... chất di truyền ở cấp độ phân tử: a Các tiêu chuẩn của vật chất di truyền: Chứa đựng thông tin ở dạng bền vững cần thiết cho việc cấu tạo hoạt động và sinh sản của tế bào Được sao chép một cách chính xác để thông tin di truyền của thế hệ sau giống như của thế hệ trước Thông tin di truyền chứa trong vật chất di truyền phải được sử dụng để sinh ra những phân tử cần cho cấu trúc và hoạt động của tế bào. .. đoạn ADN không lặp lại (45%) b Các đặc tính của mã di truyền Tính linh hoạt của mã di truyền Đặc tính của mã di truyền: Mã di truyền là mã bộ ba: không chồng chéo, cùng một Nu không thể tham gia vào các thành phần của hai codon gần nhau Mã di truyền không có “dấu phẩy”(không ngắt quãng): thông tin được đọc theo một chiều Trình tự đọc thông tin di truyền chỉ phụ thuộc vào điểm bắt đầu, từ đó việc đọc... khác nhau c Tổng hợp protein 4.2 Di truyền học quần thể a Sự di truyền trong quần thể tự thụ phấn Trong quần thể tự phối, không duy trì được sự cân bằng các thành phần di truyền Sự phân bố tần số kiểu gen bị biến đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác Số thể đồng hợp không ngừng tăng, số thể dị hợp không ngừng giảm Tần số tương đối các alen không đổi qua các thế hệ b Sự di truyền trong quần thể ngẫu phối... chuyển của ARN polymerase tới các gen cấu trúc, dẫn đến ức chế quá trình phiên mã Hệ gen ở tế bào nhân sơ chỉ gồm một thành phần gồm các đoạn ADN không giống nhau Gen cấu trúc ở tế bào nhân sơ là gen liên tục (chỉ gồm các trình tự mã hóa aa) Đặc điểm hệ gen ở tế bào nhân thực: Gồm toàn bộ các gen nằm trong tế bào, gồm: hệ gen nhân, hệ gen ti thể, hệ gen lạp thể Gen cấu trúc phần lớn là gen phân đoạn,... chất di truyền phải có khả năng biến đổi b Cấu trúc và chức năng của ADN Cấu trúc: ADN tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào và cũng có ở ti thể, lạp thể trong tế bào chất Đó là acid hữu cơ, có chứa các nguyên tố C, H, O, N và P Cấu trúc phân tử ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch poliNu (mỗi mạch do các Nu liên kết với nhau bằng liên kết phosphor -di- este) chạy song song và ngược chiều nhau xoắn đều... • Tách mARN trong tế bào chất (hàm lượng mARN rất lớn) Sử dụng enzyme sao mã ngược tổng hợp cADN Giải trình tự cADN Bước 3: So sánh trình tự ADN hệ gen với trình tự cADN xác định được các đoạn intron và exon 3.2 Gen và mã di truyền a Đặc điểm hệ gen ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực Hệ gen (genome) là toàn bộ các gen nằm trong tế bào của cơ thể sinh vật, toàn bộ thông tin di truyền đặc trưng... thuốc trên mất hoạt tính Hỗn hợp trên được biến nạp vào E.coli, tế bào E.coli có thể có 3 loại kiểu gen và kiểu hình như sau: Tế bào E.coli không nhận được plasmid sẽ không mọc được trên môi trường có ampiciline, tetracycline Tế bào E.coli nhận được plasmid nhưng gen lạ không gắn được vào sẽ mọc được trên môi trời có ampiciline, tetracycline Tế bào E.coli nhận được plasmid tái tổ hợp, gen kháng tetracycline... tính chất phổ biến: Các loài sinh vật đều được mã hóa theo nguyên tắc chung Gen tách từ cơ thể sinh vật bậc cao đem giải mã trong bất kỳ cơ thể nào cũng chỉ cho một loại protein Đây là một trong những bằng chứng chứng minh nguồn gốc chung của sinh giới Mã di truyền có bộ ba khởi đầu và kết thúc đặc hiệu Tính linh hoạt của mã di truyền Cấu trúc inosin: Trong tế bào có những loại tARN có thể kết cặp... các loài sinh vật ADN đảm nhận chức năng lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền ở các loài sinh vật Trình tự Nu trên mạch poliNu chính là thông tin di truyền, nó quy định trình tự các Nu trên mARN, từ đó quy định trình tự các acid amine trên phân tử protein c Cấu trúc và chức năng của các loại ARN Cấu trúc ARN có nhiều trong tế bào chất Có ba loại ARN: ARN thông tin (mARN), ARN vận chuyển... gen ở tế bào nhân sơ Gồm toàn bộ các gen trong tế bào: trong vùng nhân (Nu) và plasmid Gen ở tế bào nhân sơ gồm nhiều cistron, promotor, operator Mỗi cistron chứa thông tin một loại chuỗi polypeptide; promotor là trình tự Nu có ái lực với ARN polumerase – chức năng khởi động quá trình phiên mã; operator là trình tự Nu có ái lực với protein ức chế Nếu protein ức chế gắn với operator sẽ ngăn cản sự di chuyển