CÔNG NGHỆ PROTEIN TÁI TỔ HỢP NGUYỄN HOÀNG LỘC

Phụ lục Một số thuật ngữ Adapter Một oligodeoxyribonucleotide tổng hợp tương tự linker, có đầu đầu lồi 5’ tương ứng với vị trí cắt hạn chế cho phép nối cDNA sợi đôi với plasmid vector bacteriophage l vector có đầu tương đồng (xem thêm linker) Adenosine diphosphate (ADP) Một ribonucleoside 5’-diphosphate cấu tạo từ adenine, đường ribose (5C) hai gốc phosphate ADP có tác dụng nhận phosphate chu trình lượng tế bào Adenosine triphosphate (ATP) Một ribonucleoside 5’-triphosphate cấu tạo từ adenine, đường ribose (5C) ba gốc phosphate ATP phân tử chứa lượng hóa học tế bào, chủ yếu tập hợp ty thể (mitochondria) lạp thể (chloroplast) Các gốc phosphate ATP có mang liên kết bị thủy phân phóng thích lượng tự lớn Năng lượng trình hơ hấp quang hợp sử dụng để tạo thành ATP từ ADP Sau đó, ATP biến đổi ngược trở lại thành ADP nhiều vùng khác tế bào, lượng phóng thích dùng để điều khiển phản ứng hóa sinh nội bào Đôi xảy thủy phân tiếp ADP thành AMP (adenosine monophosphate) để phóng thích lượng nhiều Amino acid Là phân tử nhỏ mang gốc amine (-NH3) gốc carboxyl (-COOH) liên kết với nguyên tử carbon Amino acid đơn vị cấu trúc sở chuỗi polypeptide Có 20 amino acid khác chuỗi polypeptide có tự nhiên Trình tự xếp amino acid chuỗi polypeptide định cấu trúc chức polypeptide protein mà tạo thành Ampicillin (Amp) Chất kháng sinh bán tổng hợp dùng môi trường chọn lọc để chọn tế bào mang đột biến khuyết dưỡng chọn dòng tế bào (tái tổ hợp) mang đoạn DNA tạo dòng BAC (bacteria artificial chromosome) Nhiễm sắc thể nhân tạo vi khuẩn, dựa sở plasmid F-factor, sử dụng làm vector tạo dịng BAC tái E coli với đoạn chèn DNA có kích thước lên đến 300 kb Bản đồ cắt hạn chế (restriction map) Trình tự vị trí nhận biết (recognition sites) tất enzyme hạn chế (restriction enzyme hay restriction endonuclease, RE) phân tử DNA Bazơ đồng đẳng (analog base) Chất hóa học có cấu trúc phân tử giống base bình thường DNA Chúng thay nitrogen base bình thường DNA hoạt động tác nhân đột biến Trong lần chép DNA, base đồng đẳng bắt cặp sai với base bình thường, tạo nên đột biến điểm Ví dụ: base đồng đẳng adenine (A) 2-aminopurine (AP) gắn vào DNA vị trí adenine; lần chép tiếp bắt cặp với cytosine (C), lần chép C kết cặp với guanine (G) Như diễn thay cặp A-T cặp G-C Bazơ nitơ (nitrogen base) Loại phân tử cấu tạo nên nucleic acid (DNA RNA) Các nitrogen base có nucleic acid adenine, guanine, cytosine thymine (DNA) uracil (RNA) Trình tự xếp chúng dọc theo phân tử nucleic acid tạo nên thông tin di truyền thể sinh vật Bắt cặp bổ sung (complementary base pairing) Sự kết hợp thành đôi nitrogen base nằm hai mạch đơn chuỗi xoắn kép DNA-DNA, DNA-RNA RNA-RNA thông qua mối liên kết hydrogen Sự bắt cặp mang tính đặc hiệu: guanine bắt cặp với cytosine, adenine bắt cặp với thymine DNA uracil RNA Biến nạp (transformation) Là trình truyền DNA ngoại lai vào tế bào nhận, chẳng hạn sphaeroplast protoplast, hợp nhiễm sắc thể nhờ tái tổ hợp tương đồng biến đổi đơn vị chép tự trị (autonomous replicon) Sự biến nạp xuất điều kiện tự nhiên số vi khuẩn (ví dụ: Bacillus, Haemophilus, Neisseria Streptococcus), nhiều vi khuẩn (ví dụ: E coli) thể sinh vật eukaryote biến nạp xuất tế bào “thấm” DNA phương pháp nhân tạo như: hóa biến nạp, điện biến nạp Biến nạp điện (electroporation) Kỹ thuật dùng xung điện tạo lỗ thủng tạm thời màng sinh chất để đưa DNA ngoại lai vào bên tế bào vật chủ Biến tính (denaturation) Là tượng chuyển từ dạng mạch kép sang dạng mạch đơn DNA RNA thường nhiệt gây nên Biến tính protein tượng chuyển từ cấu hình hoạt động thành dạng khơng hoạt động Biểu gen (gene expression) Là trình phiên mã (transcription) dịch mã (translation) gen để tạo sản phẩm protein Cặp base (base pair, bp) Là liên kết A-T C-G phân tử DNA mạch kép, đơn vị đo chiều dài phân tử DNA Chromosome walking Kỹ thuật dùng để lập đồ nhiễm sắc thể từ tập hợp đoạn DNA cắt hạn chế chồng lên (overlapping) Bắt đầu từ thư viện chứa đoạn DNA nói tạo dòng Một đoạn DNA mang gen biết lựa chọn sử dụng mẫu dò để nhận dạng (ví dụ: cách lai khuẩn lạc) đoạn khác, đoạn chồng lên chứa gen Sau đó, trình tự nucleotide đoạn phân tích nhờ xác định toàn đoạn nhiễm sắc thể Từ đó, đồ vùng đặc biệt xây dựng Chu trình sinh tan (lylic cycle) Một kiểu chu trình sống thực khuẩn thể (bacteriophage) xâm nhiễm vi khuẩn, điều khiển hoạt động sinh sản sinh trưởng gen sinh bacteriophage hệ con, chui khỏi tế bào vi khuẩn sau phá vỡ tế bào Chu trình tiềm tan (lysogenic cycle) Là tượng hệ gen bacteriophage diện trạng thái ổn định không sinh tan tế bào vật chủ sống Các tế bào vật chủ tiếp tục sinh trưởng phân chia, chép hệ gen bacteriophage (prophage) phối hợp với nhiễm sắc thể vật chủ cho tế bào phân chia prophage chuyển vào hai tế bào Prophage trì cách hợp nhiễm sắc thể vật chủ (ví dụ: bacteriophage λ, bacteriophage Φ105) plasmid bên nhiễm sắc thể (ví dụ: bacteriophage P1 bacteriophage F116) Tế bào vật chủ khơng thể biểu kiểu hình biến đổi Chuỗi contig (contiguous sequence) Một đoạn trình tự dài hình thành từ số đoạn phân tử ngắn chồng lên (overlapping) Chuỗi khảm (concatemer) Phân tử DNA bao gồm nhiều đoạn cá biệt nối với thơng qua đầu dính Chuỗi mã hóa (coding sequence) Đoạn phân tử DNA mang mã di truyền xác định để phiên mã thành mRNA sau dịch mã thành chuỗi polypeptide Chuyển gen (transgenic) Quá trình chuyển đoạn DNA ngoại lai (foreign DNA) kỹ thuật khác (Agrobacterium, vi tiêm, bắn gen, xung điện ) vào thể vật chủ (vi sinh vật, động vật thực vật) Chuyển nhiễm (transfection) Kỹ thuật đưa DNA phage DNA virus vào tế bào vật chủ Cosmid Vector lai (hybrid vector) cấu thành từ đoạn trình tự plasmid vị trí cos (đầu dính) bacteriophage λ Cơng nghệ DNA tái tổ hợp (DNA recombinant technology) Hệ thống phương pháp phịng thí nghiệm cho phép cắt đoạn DNA từ sinh vật để ghép nối vào DNA sinh vật khác tạo phân tử DNA tái tổ hợp Phân tử đưa vào sinh vật khác để tạo giống chủng vi sinh vật, thực vật động vật có phẩm chất đặc biệt, đáp ứng nhu cầu ngày cao sản xuất đời sống người Cơng nghệ có ứng dụng rộng rãi y học, dược học, nông nghiệp nhiều ngành công nghiệp khác Công nghệ sinh học (biotechnology) Theo nghĩa rộng q trình cơng nghiệp có sử dụng vi sinh vật tế bào động vật thực vật (công nghệ sinh học truyền thống) Theo nghĩa phổ biến q trình sản xuất sử dụng giống sinh vật mới, tạo công nghệ DNA tái tổ hợp (công nghệ sinh học đại) Trong công nghệ sinh học truyền thống (lên men sản xuất rượu, bia, ủ chua thực phẩm, làm phomát, trồng trọt, chăn nuôi ) trước tiên người chọn lựa đối tượng sản xuất thích hợp (chủng vi sinh vật, trồng vật nuôi) thông qua thực tiễn sản xuất sau phương pháp khoa học gây đột biến, phân lập… Ngày nay, cách thay đổi gen nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp người ta tạo đối tượng sản xuất thích hợp hơn, thay đổi lượng chất nhiều trình sản xuất công nghệ sinh học truyền thống trước đây, nâng chúng lên vị trí cao mở triển vọng lớn cho lĩnh vực hoạt động công nghệ sinh học Deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP) Tiền chất triphosphoryl hóa (“năng lượng cao”) cần thiết cho trình tổng hợp DNA N ký hiệu cho bốn nitrogen base (A, G, T C) Deoxyribonuclease (DNase) Loại enzyme nuclease thủy phân (phân hủy) DNA sợi đôi DNA sợi đơn Deoxyribonucleic acid (DNA) DNA đại phân tử sinh học có cấu trúc xoắn đơi, tồn chủ yếu nhân tế bào, nhiễm sắc thể, mang thông tin di truyền sinh vật Phân tử DNA gồm hai chuỗi polynucleotide, chuỗi xoắn quanh chuỗi tạo nên chuỗi xoắn kép Trong nucleotide, theo chiều dọc gốc phosphate nối xen kẽ với phân tử đường deoxyribose tạo nên khung bên chuỗi xoắn kép, theo chiều ngang phân tử đường kết hợp với bốn nitrogen base: adenine, guanine, cytosine thymine DNA không trực tiếp thể chức sinh học mà gián tiếp qua protein mã hóa DNA tạo RNA, RNA tạo protein RNA acid nhân (nucleic acid) Nó có thành phần cấu tạo giống DNA, ngoại trừ gốc thymine (T) DNA thay gốc uracil (U), RNA dạng sợi đơn khơng phải dạng xoắn kép DNA Q trình đọc mã di truyền chứa DNA để tổng hợp protein gọi phiên mã (transcription) tạo RNA mang thông tin di truyền mRNA (messenger RNA) mRNA kết hợp với quan tử tế bào ribosome để tạo protein trình dịch mã (translation) Quá trình gọi trình sinh học Năm 1962, Watson (Mỹ) Crick (Anh) chia sẻ Giải Nobel với Wilkins (Anh) phát minh cấu trúc không gian DNA ý nghĩa việc truyền thơng tin di truyền Điều đáng tiếc Franklin, người có đóng góp đáng kể cho phát minh trước Theo qui định Giải Nobel khơng dược phép tặng cho người Dịch chuyển điểm đứt (nick translation) Phương pháp đánh dấu DNA phóng xạ [a-32P]dCTP nhờ enzyme DNA polymerase I E coli Dịch mã (translation) Sự tổng hợp protein khuôn mRNA Quá trình chuyển thơng tin di truyền trình tự base mRNA sang trình tự amino acid chuỗi polypeptide tế bào cịn gọi q trình sinh tổng hợp protein Dịch mã ngược (reverse translation) Là kỹ thuật phân lập gen nhờ khả chúng việc lai với đoạn mã oligonucleotide đó, đoạn chuẩn bị cách dự đoán đoạn mã nucleic acid từ đoạn mã hóa protein biết trước Dideoxyribonucleotide triphosphate (ddNTP) Một đồng phân dNTP dùng để kết thúc chuỗi DNA thí nghiệm xác định trình tự gen (sequencing) Dimer Là hỗn hợp tạo hai phân tử đồng khối lượng phân tử gấp đơi so với phân tử nguyên thủy DNA bổ sung̣ (complementary DNA, cDNA) DNA tổng hợp khuôn mẫu mRNA nhờ q trình phiên mã ngược (reverse transcription) Do vậy, có trình tự xếp nucleotide bổ sung với trình tự nucleotide mRNA Ví dụ: mRNA trình tự UUGAAG DNA bổ sung có trình tự tương ứng AACTTC DNA bổ sung tổng hợp tự nhiên chu trình sống virus mang vật chất truyền RNA Ví dụ: HIV, virus cúm retrovirus nói chung DNA bổ sung tổng hợp nhân tạo phòng thí nghiệm để xây dựng thư viện cDNA (cDNA library) DNA khn mẫu (template DNA) Sợi DNA mà trình tự nucleotide dùng làm khn mẫu để tổng hợp nên sợi DNA trình tái (sao chép) khuếch đại DNA (PCR) để tổng hợp nên sợi RNA trình phiên mã DNA polymerase Enzyme tổng hợp DNA khuôn mẫu DNA cách xúc tác phản ứng gắn nucleotide riêng biệt vào đầu chuỗi DNA tổng hợp Năm 1959, hai nhà khoa học người Mỹ Kornberg Ochoa nhận Giải Nobel nghiên cứu làm sáng tỏ chế trình chép DNA liên quan đến DNA polymerase I DNA siêu xoắn (supercoiled DNA) DNA xoắn lại thân nó, thường kết gấp khúc, mở xoắn xoắn lại chuỗi xoắn kép DNA DNA vệ tinh (satellite DNA) Là đoạn DNA mang trình tự lặp lại nối tiếp có thành phần khác với trị số trung bình DNA hệ gen DNA vệ tinh tạo thành băng theo gradient tỷ trọng dễ dàng phân biệt với băng phần lớn DNA hệ gen DNA vệ tinh có tỷ trọng nhỏ Bản DNA vệ tinh lặp lại hàng triệu lần hệ gen, tập trung chủ yếu vùng tâm động hai đầu nhiễm sắc thể Dòng (clone) Tập hợp tế bào phân tử giống hệt bắt nguồn từ tế bào hay phân tử ban đầu Dot blot Là kỹ thuật vết trịn nhỏ (hoặc điểm) có chứa nucleic acid đặt lên màng nitrocellulose nylon để lai với đoạn mồi DNA có đánh dấu đồng vị phóng xạ Đa hình độ dài đoạn cắt hạn chế (restriction fragment length polymorphism, RFLP) Tính đa hình chiều dài đoạn cắt hạn chế để sai biệt di truyền vị trí nhận biết enzyme hạn chế (chẳng hạn thay đổi nucleotide) dẫn đến sai biệt chiều dài đoạn hình thành từ phản ứng cắt hạn chế DNA với enzyme RFLP thường dùng để thiết lập đồ di truyền với số marker di truyền biết trước Đánh dấu đuôi (end labelling) Bổ sung phân tử phóng xạ vào polynucleotide nhờ enzyme T4 polynucleotide kinase Đầu (blunt end) Các đầu DNA sợi đơi khơng có đầu 3’ 5’ lồi (protruding ends) Đầu dính (cohesive ends sticky ends) Các đầu phân tử DNA có trình tự bổ sung ngắn dính kết lại để nối hai phân tử DNA với Các đầu dính thường enzyme hạn chế tạo Đầu tận C (C terminus) Gốc carboxyl (COOH) tự vị trí tận phân tử protein chuỗi polypeptide Đầu tận N (N terminus) Gốc amine (NH2) vị trí tận phân tử protein chuỗi polypeptide Tất polypeptide tổng hợp từ đầu tận N đến đầu tận C Điểm đứt (nick) Điểm đứt gãy sợi đơn DNA sợi đôi Điện di gel (gel electrophoresis) Kỹ thuật dùng để phân tách phân tử nucleic acid protein dựa vào dịch chuyển chúng giá thể dạng gel (agarose polyacrylamide) ảnh hưởng điện trường Sự dịch chuyển phân tử phụ thuộc vào điện tích, cấu hình, kích thước khối lượng phân tử nucleic acid protein dung môi nồng độ chất dùng làm giá thể Đoạn cắt hạn chế (restriction fragment) Các đoạn DNA nhỏ sinh sau xử lý đoạn DNA lớn enzyme hạn chế Đoạn kết thúc phiên mã (terminator hay transcription terminator) Trình tự nucleotide nằm cuối gen hoạt động tín hiệu kết thúc phiên mã Nó hiệu cho RNA polymerase giải phóng phân tử RNA tạo thành khỏi gen Lưu ý không nhầm với ba kết thúc (terminator codons hay stop codons: UAG, UAA UGA), xuất mRNA, tín hiệu dừng dịch mã (xem mã vơ nghĩa) Có hai loại terminator phổ biến: Rho-independent terminator (thường cấu trúc thân-quai (stem-loop structure) RNA phiên mã) nằm đầu operons, Rho-dependent terminator (vùng khơng có cấu trúc đặc trưng RNA, khơng dịch mã, xem yếu tố Rho) nguyên nhân gây chiều phân cực dịch mã (translational polarity) Đoạn Klenow (Klenow fragment) Còn gọi đoạn lớn DNA polymerase I Đây đoạn DNA polymerase I (khối lượng phân tử 76.000) E coli bị hoạt tính exonuclease 5’®3’ Đoạn mồi (primer) Một trình tự DNA hay RNA ngắn, bắt cặp với mạch DNA khn mẫu có mang đầu 3’-OH tự giúp DNA polymerase bắt đầu tổng hợp chuỗi DNA Đoạn nhồi (stuffer fragment) Còn gọi vùng đệm hay vùng trung tâm Là phần phage λ loại bỏ thay đoạn chèn DNA (insert DNA) mà không ảnh hưởng đến khả sinh sản phage tế bào vật chủ Đoạn xuôi ngược (palindrome) Đoạn DNA mạch kép có trình tự xếp base hai mạch đơn giống hệt đọc theo chiều (chẳng hạn 5’®3’) Ví dụ: đoạn nhận biết enzyme hạn chế Đóng dấu (replica plating) Phương pháp chuyển nguyên mẫu khuẩn lạc vết tan từ đĩa thạch gốc sang đĩa thạch cách dùng màng nylon (ví dụ: màng Hybond-N+) vừa khít áp lên mặt thạch đĩa gốc để dính lấy tế bào khuẩn lạc (colony) vết tan (plaque) đĩa gốc, đưa màng áp lên mặt thạch Đơn vị phiên mã (transcriptional unit) Đoạn DNA mã hóa cho phân tử RNA, điểm khởi đầu phiên mã đến điểm kết thúc phiên mã, dài gen Đơn vị chép (replicon) Đoạn DNA điểm khởi đầu chép kéo dài hai phía tới hai điểm kết thúc chép Đơn vị tái tổ hợp (recon) Đoạn DNA gen có chiều dài đủ ngắn để trao đổi chéo diễn bên Hiện nay, biết cặp nucleotide Đi polyA (polyA tail) Đoạn trình tự dài 50-200 nucleotide adenine bổ sung vào đầu 3’ hầu hết mRNA eukaryote sau phiên mã E coli (Escherichia coli) Vi khuẩn thường có ruột non động vật có xương sống E coli coi sinh vật mẫu cho việc nghiên cứu hoạt động tế bào Đây vi khuẩn Gram âm có kích thước genome khoản 4×106 base-pair Các q trình biểu gen (phiên mã dịch mã) đôi với nhau, sinh sợi mRNA tổng hợp sử dụng cho trình dịch mã Khơng có tượng biến đổi sau dịch mã (post-translation) Vì thế, E coli xem tế bào vật chủ đơn giản Rất nhiều thí nghiệm tạo dịng gen thực hàng ngày phịng thí nghiệm sử dụng E coli làm vật chủ với nhiều chủng khác mặt di truyền cho ứng dụng đặc biệt Endonuclease Là enzyme nuclease cắt bên phân tử nucleic acid, ngược với exonuclease enzyme phân giải DNA từ đầu hai đầu Nuclease thủy phân liên kết phosphodiester nucleotide phân tử nucleic acid Các nuclease đặc hiệu DNA (deoxyribonuclease) đặc hiệu RNA (ribonuclease) Enzyme Chất xúc tác sinh học, phân tử sinh học có chất protein đóng vai trị chất xúc tác cho phản ứng biến đổi hóa sinh Enzyme gắn DNA (DNA ligase) Enzyme dùng để nối phân tử DNA với cách tạo mối liên kết phosphodiester nhóm 5’-phosphate nhóm 3’-hydroxyl trình tái sửa chữa DNA Enzyme hạn chế (restriction enzyme, RE) Loại endonuclease có khả cắt DNA đoạn trình tự định mà chúng nhận biết Enzyme hạn chế phát vào năm 1970, chúng tồn tế bào vi khuẩn, có tác dụng cắt DNA ngoại lai (ví dụ: DNA phage) điểm xác định, để tiêu diệt DNA Cho đến 900 enzyme hạn chế tìm thấy Các enzyme hạn chế sử dụng rộng rãi phịng thí nghiệm thao tác gen “chiếc kéo” cắt DNA điểm đặc hiệu Vị trí cắt phụ thuộc vào loại enzyme hạn chế lựa chọn Năm 1978, Arber (Thụy Sĩ), Nathans (Mỹ) Smith (Mỹ) nhận Giải Nobel nhờ phát enzyme hạn chế ứng dụng chúng để giải nhiều vấn đề quan trọng sinh học phân tử Các enzyme “chiếc kéo phân tử” cắt DNA thành đoạn xác định, mở thời kỳ phát triển sinh học đại-Thời kỳ thao tác gen Enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase) DNA polymerase phụ thuộc RNA (RNA-dependent DNA polymerase) có RNA virus (retrovirus) dùng để tổng hợp cDNA điều kiện in vitro Exon Các đoạn DNA gen có chức phiên mã Exon tồn sinh vật prokaryote eukaryote Riêng sinh vật eukaryote exon nằm xen kẽ với đoạn intron Các intron chiếm tới 90% tổng số DNA tế bào eukaryote chức phiên mã Eukaryote Sinh vật có tế bào mang nhân điển hình (nhân thật) nghĩa nhân bao bọc màng nhân tham gia vào hai chế phân bào quan trọng nguyên phân giảm phân Exonuclease Loại enzyme nuclease tác động vào đầu tận phân tử nucleic acid, cắt nucleotide theo thời gian Chúng chuyển hóa theo đầu 5’ 3’ sợi DNA Ex vivo Thuật ngữ dùng để thí nghiệm thực tế bào nuôi cấy, tế bào sau đưa vào thể sống b-galactosidase Enzyme mã hóa gen lacZ Enzyme thủy phân lactose thành glucose galactose Gen (gene) Là đơn vị di truyền, yếu tố định tính trạng thể Thơng tin di truyền gen mã hóa DNA định tính biến dị loài cá thể DNA chuỗi bao gồm đơn vị nucleotide, có bốn loại nucleotide mang bốn nitrogen base khác adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) Trình tự nucleotide gen xác định polypeptide RNA Gen có khả bị đột biến Các gen chủ yếu nằm dọc theo nhiễm sắc thể nhân tế bào Mỗi gen chiếm vị trí xác định nhiễm sắc thể gọi locus Gen tồn nhiều dạng gọi allele Các gen biểu thông qua phân tử chúng sinh RNA (trong trình phiên mã) protein (trong trình dịch mã) Gen thị (reporter gene) Là gen mã hóa mà sản phẩm trắc nghiệm cách dễ dàng (ví dụ chloramphenicol acetyltranferase) Gen thị gắn với promoter cho biểu dùng để thử nghiệm chức promoter Gen lacZ Gen E coli mã hóa b-galactosidase thích hợp cho chọn lọc thể biến nạp khuẩn lạc xanh (b-galactosidase kết hợp với IPTG X-gal bổ sung môi trường nuôi cấy) khuẩn lạc trắng (đoạn DNA ngoại lai xen vào gen lacZ làm cho gen hoạt tính khơng sản xuất b-galactosidase) Ghép đơi lệch (mismatch) Sự ghép đôi không với quy luật bổ sung nucleotide thuộc hai sợi đơn DNA mạch kép Ghép exon hay splicing (RNA) Quá trình cắt bỏ intron nối exon sản phẩm phiên mã ban đầu (tiền thân mRNA) để tạo thành mRNA hồn chỉnh (mature mRNA) Q trình biến đổi xảy nhân tế bào Gốc tái (origin, ori) Trình tự nucleotide vị trí DNA mà bắt đầu tái (sao chép) Gradient Biến thiên đại lượng theo hướng Một gradient mật độ xác lập số trường hợp ly tâm Một gradient proton ion tạo qua màng nhờ vận chuyển tích cực địi hỏi lượng Hệ gen (genome) Là tập hợp gen có tế bào đơn bội eukaryote, tế bào prokaryote virus Hệ gen chứa toàn DNA thể, ví dụ: hệ gen người chứa DNA dài khoảng 1,6 m rộng khoảng phần tỉ mm Ở người, số DNA nói chia làm 46 phần có độ dài ngắn khác gọi nhiễm sắc thể (chromosome), tập hợp DNA dạng nén chặt đến kích thước đường kính cịn 3-4 phần triệu mét Tuy nhỏ vậy, nhiễm sắc thể người có đến tỷ gốc nucleotide Sự xếp đặc thù chúng định chất sinh học thể Hoạt tính phóng xạ đặc hiệu (specific radioactivity) Là hoạt độ phóng xạ đơn vị ngun liệu, chẳng hạn: mẫu dị đánh dấu phóng xạ có hoạt tính đặc hiệu 106 lần đếm/phút microgram Hoạt tính đặc hiệu dùng để xác định hoạt độ enzyme Huỳnh quang (fluorescence) Hiện tượng phát sóng ánh sáng có bước sóng khác với bước sóng hấp thụ trước Một số phân tử gọi thể huỳnh quang (ví dụ: enzyme luciferase đom đóm) có đặc tính In dấu DNA (DNA fingerprinting) hay in dấu di truyền (genetic fingerprinting) Là phương pháp dùng mẫu dị phóng xạ dùng kỹ thuật PCR để nhận dạng băng DNA có đoạn lặp lại với tần số cao Bản mẫu hình băng DNA cá thể, dùng để xác định đặc trưng cá thể quan hệ huyết thống In dấu chân DNA (DNA footprinting) Phương pháp nhận dạng vùng DNA mà protein điều hòa bám vào Intron Những đoạn DNA nhỏ sinh vật eukaryote không mang thông tin mã hóa amino acid, phân bố rải rác dọc theo phân tử DNA Sau thông tin từ DNA phiên mã sang mRNA intron mRNA bị cắt bỏ, đoạn mRNA cịn lại gồm tồn exon nối lại với chuyển đến ribosome để dùng làm khn mẫu cho q trình dịch mã Intron khơng thấy có sinh vật prokaryote In vitro in vivo Là thuật ngữ mơ tả thí nghiệm ống nghiệm (in vitro) thể (in vivo) Cùng với phát triển ứng dụng máy tính, nhà khoa học cịn tiến hành thí nghiệm mơ computer Q trình gọi thí nghiệm in silico Kéo dài đoạn mồi (primer extension) Sự tổng hợp nucleic acid đoạn mồi Được sử dụng để đánh dấu phóng xạ đoạn DNA làm mẫu dò khuếch đại đoạn DNA kỹ thuật PCR Kháng nguyên (antigen) Phân tử thường tìm thấy bề mặt tế bào, có tác dụng kích thích tạo thành kháng thể Do vậy, dùng để gây nên phản ứng miễn dịch Kháng thể (antiboby) Một protein (immunoglobulin) bạch cầu lympho B hệ thống miễn dịch sản sinh, có tác dụng nhận biết kháng nguyên ngoại nhập đặc hiệu gắn với nó, kháng nguyên nằm bề mặt tế bào việc gắn kết dẫn tới kết cụm tế bào làm bất hoạt kháng nguyên Kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody) Kháng thể xuất phản ứng miễn dịch có nhiệm vụ gắn tham gia loại bỏ chất lạ (antigen) lọt vào thể Thông thường, phản ứng miễn dịch có mặt hỗn hợp nhiều loại kháng thể Tuy nhiên, nhờ tế bào lai hybridoma người ta tạo loại kháng thể gọi kháng thể đơn dòng Kháng thể đơn dòng chủ yếu sử dụng cho mục đích chẩn đốn bệnh Khuếch đại (amplification.) Sự sản xuất nhiều trình tự DNA nhờ kỹ thuật PCR Khung đọc mở (open reading frame, ORF) Là trình tự mã hóa chuỗi polypeptide bắt đầu với mã khởi đầu (initiation codon) kết thúc mã dừng (stop codon) Một khung đọc mở bị ngăn chận stop codon định vị gần với mã khởi đầu Mặc dù lý thuyết mã di truyền xây dựng dựa ba nucleotide, có ba khung đọc có sợi DNA, nhiên thực tế khung đọc xác xác định điểm bắt đầu cố định Khuyết đoạn (deletion, deficiency) Đột biến nhiễm sắc thể dẫn đến làm đoạn vật chất di truyền thông tin di truyền chứa rời khỏi nhiễm sắc thể Kiểu hoang dại (wild type) Dạng thường thấy gen quần thể hoang dại Allele kiểu hoang dại ký hiệu chữ in hoa thêm dấu cộng sau chữ viết thường, ví dụ: A hay a+ Allele kiểu hoang dại thường trội cho kiểu hình bình thường Kilobase (kb) 1000 base (hoặc cặp base), dùng đơn vị để đo xác định chiều dài phân tử DNA RNA Kinase Các enzyme xúc tác phản ứng phosphoryl hóa phân tử nhận nhờ ATP Kỹ thuật di truyền (genetic engineering) Cịn gọi cơng nghệ DNA tái tổ hợp Bao gồm hệ thống phương pháp di truyền phân tử dùng để thao tác vật chất di truyền, với ba bước gồm ba khâu 1) Tách chiết DNA từ sinh vật khác nhau; 2) Cắt nối DNA điểm đặc hiệu để tạo DNA tái tổ hợp (DNA mang gen có nguồn gốc khác nhau), ví dụ: DNA plasmid có mang gen người; 3) Đưa DNA tái tổ hợp vào hoạt động tế bào thể sống để sinh sản phẩm đặc biệt cần thiết cho người, ví dụ: DNA plasmid mang gen tạo insulin người đưa vào vi khuẩn E coli để sản xuất Lai khuẩn lạc (colony hybridization) Kỹ thuật lai in situ để xác định vi khuẩn mang vector khảm (chimeric vector) mà DNA vector tương đồng với đoạn mã hóa đặc biệt Lai phân tử (molecular hybridization) Q trình hai mạch nucleic acid bổ sung (A-T, G-C) bắt cặp hình thành nên mạch kép Đây kỹ thuật hữu ích để phát trình tự nucleotide chuyên biệt Lai chỗ (in situ hybridization) Quá trình bắt cặp mẫu dị (là trình tự DNA sợi đơn hay RNA) với DNA tế bào cố định lam kính Lập đồ hạn chế (restriction mapping) Kỹ thuật dùng để xác định vị trí điểm cắt hạn chế phân tử DNA Linker Một oligonucleotide tổng hợp có hai đầu bằng, chứa nhiều vị trí cắt hạn chế cho phép nối cDNA sợi đôi với plasmid vector bacteriophage l vector cDNA sợi đơi trước xử lý với DNA polymerase bacteriophage T4 DNA polymerase I E coli để tạo đầu Các linker sau gắn với hai đầu đoạn cDNA nhờ DNA ligase cắt hạn chế để tạo đầu so le tương đồng với hai đầu vector Phản ứng gắn đoạn cDNA có mang linker hai đầu với vector xúc tác nhờ DNA ligase Lysosome Một bào quan có màng bao bọc tế bào chất tế bào eukaryote Lysosome chứa nhiều enzyme thủy phân Ly tâm theo gradient mật độ (density gradient centrifugation) Kỹ thuật tách hợp chất dựa vào khác mật độ chúng thực phương pháp ly tâm để làm lắng chất qua gradient nồng độ saccharose CsCl Mã di truyền (codon) Nhóm ba nucleotide nằm kề (bộ ba) phân tử mRNA xác định amino acid chuỗi polypeptide, tín hiệu kết thúc việc tổng hợp polypeptide Mã thoái biến (degenerate codon) Mã di truyền mà amino acid quy định số ba nitrogen base, ba Thoái biến đặc điểm vốn có mã di truyền tồn phổ biến sinh giới Mã vô nghĩa (nonsense codon) hay mã dừng (stop codon) Là codon mà trình dịch mã dừng lại (nơi kết thúc chuỗi polypeptide) Có tất ba codon vơ nghĩa với tên gọi amber (UAG), ocher (UAA) opal (UGA) Maturation Q trình mRNA vừa phiên mã trải qua số biến đổi hóa học để trở thành mRNA hồn chỉnh sẵn sàng làm khn mẫu cho việc tổng hợp protein Máy đếm nhấp nháy (scintillation counter) Máy dùng để xác định hoạt tính phóng xạ mẫu thí nghiệm Mẫu dị (probe) Một đoạn RNA hay DNA chuyên biệt đánh dấu đồng vị phóng xạ hay hóa chất (chất phát huỳnh quang enzyme), dùng để định vị trình tự nucleic acid định thông qua kỹ thuật lai phân tử (xem Northern blot, Southern blot ) Mật độ quang (optical density) Thông số cho phép đo độ hấp thụ ánh sáng bước sóng môi trường dung dịch Monomer Là phân tử đơn vị nhỏ, liên kết với phân tử đơn vị giống để hình thành phân tử lớn (polymer) Ví dụ: nucleotide monomer nucleic acid amino acid monomer protein Nấm men Saccharomyces cerevisiae Là vi sinh vật nhân thật sử dụng nhiều công nghệ DNA tái tổ hợp Genome nấm men S cerevisiae khoảng 1,35×107 base-pair nhiều E coli khoảng 3,5 lần Nấm men thường dùng làm tế bào vật chủ để biểu protein có cấu trúc phức tạp cần trình hậu dịch mã mà vi khuẩn E coli khơng thể đáp ứng Nhân tố kiểm sốt phiên mã (transcription control element) Đoạn nucleotide nằm xung quanh điểm bắt đầu kết thúc gen, tham gia vào điều hòa hoạt động biểu gen Nhiệt độ nóng chảy (melting temperature, Tm) Là nhiệt độ mà có nửa số phân tử trình tự DNA bị biến tính Northern blot Kỹ thuật chuyển cố định RNA từ formaldehyde agarose gel (sau phân đoạn điện di) lên màng lai nylon nitrocellulose để lai với mẫu dò đánh dấu đồng vị phóng xạ [a-32P]dCTP digoxigenin-dUTP Nucleic acids Những polynucleotide sinh học thiên nhiên, đơn vị nucleotide kết hợp với liên kết phosphodieste thành trình tự DNA RNA riêng biệt Nucleoside Một hợp chất gồm base purine pyrimidine kết hợp đồng hóa trị với phân tử đường pentose Nucleotide Một nucleoside phosphoryl hóa với hydroxyl pentose Phân tử đóng vai trị cấu trúc sở DNA RNA, gồm ba phần: đường pentose (ribose RNA, deoxyribose DNA), nitrogen base gốc phosphate Nucleolytic Phản ứng thủy phân cầu nối phosphodiester nucleic acid Nuclease Bal 31 Một loại enzyme exonuclease thủy phân hai sợi phân tử DNA lúc ... vật thực vật (công nghệ sinh học truyền thống) Theo nghĩa phổ biến q trình sản xuất sử dụng giống sinh vật mới, tạo công nghệ DNA tái tổ hợp (công nghệ sinh học đại) Trong công nghệ sinh học... đầu N vector biểu Protein nguyên thể (native protein) Là protein tái tổ hợp mã hóa gen ngoại lai (foreign gene) vi sinh vật chủ Khác với protein dung hợp, protein nguyên thể tổng hợp từ đầu N từ... phân tử protein từ vài nghìn đến vài triệu Có khoảng 20 loại amino acid Các loại protein phức tạp có liên kết thêm với nhóm bổ sung Protein dung hợp (fusion protein) Là protein tái tổ hợp lai