1

• Chương 1 Mở đầu – Lược sử sự ra đời của SHPT – Sựchuyển vật liệu di truyền ở vi khuẩn.(T. Trí)

• Chương 2 Vật liệu di truyền: Đại phân tử sinh học & Liênkết hóa học yếu.(T. Trí)

• Chương 3 Tính ổn định và những biến động của DNA:Sao chép & Đột biến , tái tổ hợp, Gen nhảy (C.Sương)

• Chương 4 Sự phiên mã (C. Sương)• Chương 5 Sự dịch mã (T. Trí)• Chương 6 Sự điều hòa biểu hiện gen (T. Trí)• Chương 7 Kỹ thuật trong SHPT• Chương 8 Một số ứng dụng của SHPT (seminar)

Lược sử sự ra đờiSinh học phân tử

• 1666 Phát hiện tế bào

Matthias Schleiden (1804-1881) và TheodorSchwann (1810-1882)đưa ra học thuyết tế bào1839

• RobertHooke

• TheodorSchwann

• MatthiasSchleiden

1859 Học thuyết tiến hóa, Darwin

2

Phuû ñònh thuyeátVSV phaùt sinhngaãu nhieân(Pasteur, 1864)

• 1866 Định luật phân lyđộc lập trong di truyềntính trạng, Mendel

• 1869 JohannFriedrich Miescherkhám phá ra DNA vàgoi nó là nuclein.

Mendel: Cha đẻ của Di truyền học

Johann Miescher

• 1902 - Emil Hermann Fischerđạt gải Nobel : chỉ ra rằng cácamino acid được kết hợp vớinhau để hình thành cấu trúccủa protein

• 1912 Bản đồ liên kết gen của ruồiDrosophila, Morgan

EmilFischer

ThomasMorgan

Thí nghiệm của Frederick Griffith ,1928 Thí nghiệm về biến nạp của Griffith

3

• 1941 – George Beadlevà Edward Tatum tiếnhành thí nghiệm độtbiến dinh dưỡng ởNeurospora crassa. Đưara giả thuyết một gen, mộtenzyme.

George Beadle Edward Tatum

DNA mang tín hiệu di truyền

Năm1944 nhóm Avery, McCarty, McLeodxác định rõ nguyên nhân gây biến nạp là gì?Tế bào S + (protease,

RNAase)→ Chuột chết

Tế bào S + (DNAase)→ Chuột sống

→ DNA là nhân tố biến nạp Oswald T. Avery

• 1952 – AlfredHershey và MarthaChase kết luận vậtliệu di truyền củaphage T2 là DNA

1952-1953 James D.Watson và Francis H. C.Crick công bố cấu trúcchuỗi xoắn kép củaDNA

→ Sinh học phân tử ra đời.

James Watson và Francis Crick

Học thuyết trung tâm (F.Crick,1956) DNA → RNA → Protein

• Một gen được biểu hiện qua hai bước1) Phiên mã (Transcription): tổng hợp RNA2) Dịch mã (Translation): Tổng hợp Protein

4

• 1970 Howard Temin vàDavid Baltimore độc lậpphân lập được enzyme cắtgiới hạn

→ Cột mốc lịch sử trong kỹthuật di truyền

• 1984 Kỹ thuật PCRđược Kary Mullis đềxuất.

→ Kỹ thuật nền tảng củakỹ thuật di truyền

• 1986 Leroy Hood:Phát triển máy giảitrình tự tự động

• 1990 chương trình bộgen người (HGP) bắtđầu.

Leroy Hood

• 1996 Bộ gen của nấm men(Saccharomyces cerevisiae)được giải trình tự.

• 1997 Escherichia coli được giảitrình tự

• 1998 Hoàn thành việcgiải trình tự bộ genCaenorhabditis elegans

• 2000 Hoàn thành việcgiải trình tự bộ genDrosophila melanogaster

• 2000, bộ gen thựcvật đầu tiên,Arabidopsis thalinađược giải trình tự

5

14/4/2003 hoàn tất bảngiải kí tự chuỗi bộ genngười (Homo sapiens).Tốn 2,7 tỉ USD

Ứng dụng của Sinh học phân tử

• Công nghệ tạo các sinh vật mới có ích.

Công nghệ sản xuất giống cây trồng, vật nuôi vượtgiới hạn của tiến hóa để chống chịu bệnh, thíchnghi với các điều kiện sinh thái và cho năng suấtcao.

• Công nghệ sản xuất các loại thực phẩm mới cógiá trị dinh dưỡng cao, có giá trị thuốc – dinhdưỡng, các chất bổ sung (các vitamin..) cáprotein đơn bào.

6

CÁ- Gen sinh trưởng (fGH, hGH, bGH)- -gallactosidase,- kháng hygromycine,- protein chống đông lạnh,- -globin, neomicine,- phosphats-transferase,- liciferase

Các loại gen sinh trưởng- mMT,- hGH,- mMT-bGH,- PRL-bGH,- mMT-hGRF,- alb-hGRF,- mMT-hGF và mMT-bGH

HEO

Caùc gen choáng thaûi loïai

Caùc gen trò lieäu- smt-sGH5, sMT-sGH9.- 1-antitripsin (trongñiều trị vieâm phổi),- Tạo albumin,- Yếu tố trong ñoâng maùu

CÖØU- Taïo caùc gene taêng tröôûng

(mMT, hGH, mMT-bGH, PRL-bGH,mMT-hGRF, alb-hGRF, mMT-hGF )

b-GH

BOØ

Gen taïo maùuGen taïo söõaGen taïo khaùng theå

• Liệu pháp gen vàliệu pháp thay thế tếbào và mô.

7

Phương pháp chuẩn đoán bệnh mới

• Kỹ thuật tạo dòng(cloning) và đặc biệt là kỹthuật PCR đưa đến kỹ thuật chuẩn đoán mớibằng lai DNA và RNA. Phương pháp này hiệnđang được ứng dụng rộng rãi trong chuẩn đoáncác bệnh di truyền, quan hệ dòng họ, tội phạmhình sự….

Một số thành tựu ở Việt Nam

• 1997, hoàn thiện quy trình công nghệ chuyểngen hormon sinh trưởng người vào cá vàng(Carassius auratus)

• Năm 2003, Viện Sinh học nhiệt đới đã chuyểngen Bt kháng sâu vào cây thuốc lá (Nicotianatabacum) và cây ngô (Zea mays)

• Năm 2005, Viện Sinh học nhiệt đới đã chuyểngen hormon sinh trưởng người vào cá chép(Cyprinus carpio)

Các hiện tượng di truyền ở vi khuẩn

- Biến nạp (transformation)- Tải nạp (transduction)- Giao nạp, tiếp hợp (conjugation)- Chuyển vị gen (transposition)

8

Biến nạp (transformation)- Quá trình tế bào tiếp nhận DNA trần từvào tế bào chủ

- Tính khả nạp (competence): có thể đượctăng cường bằng xử lý hóa học, vật lý

- Cơ chế biến nạp:+ DNA gắn lên DNA-binding protein trên vách tế bào+ Nuclease thủy phân một mạch DNA, cho phép mạch đơn còn lại đivào trong tế bào+ Mạch DNA được mang và bảo vệ bởi một số protein chuyên biệt+ Mạch DNA tái tổ hợp vào bộ gen bởi RecA protein+ Tế bào có kiểu gen mới được tạo thành khi tế bào phân chia

Taûi naïp (transduction)

- DNA của tế bo cho được chuyển qua tế bo nhận bởi virut- Tải nạp chuyên biệt (specialized transduction): tải nạp

trên một số gen nhất định của vi khuẩn cho (virut mangtheo gen của vi khuẩn khi bị cắt một cách không chínhxác ra khỏi bộ gen tế bào chủ)

- Tải nạp chung (generalized transduction): tải nạp mộtgen bất kỳ từ vi khuẩn cho sang tế bo nhận (DNA của tếbo bị phn đoạn và lắp ngẫu nhiên vào vỏ virut mới)

- Biến đổi bởi phage (phage conversion): sự thay đổi kiểuhình ở vi khuẩn do sự thể hiện của gen virut tiềm tan

Plasmid- Phân tử DNA vòng, kích thước nhỏ có thể tự sao chép độc

lập trong tế bào chủ- Cấu trúc của plasmid:

+ Mang gen ORI (origin of replication, Ori) kiểm soát tần số sao chépvà số lượng bản sao của plasmid trong tế bào+ Gen điều khiển sự chuyển DNA trong giao nạp (một số)+ Các gen khác: kháng kháng sinh, tạo ra độc tố, khả năng biếndưỡng những cơ chất không bình thường như thuốc trừ sâu, dungmôi công nghiệp

Plasmid R: plasmid kháng thuốc+ Mang một số transposon mỗi loại cho tính kháng đối với một loạikháng sinh nhất định+ Kháng đồng thời đến 5 loại kháng sinh khác nhau+ Phát tán tính kháng thuốc nhanh trong quần thể thông qua quátrình giao nạp

- Tế bào có thể chứa đồng thời một số plasmid khác nhaunếu chúng tương thích (ORI khác nhau)

9

Sự giao nạp (conjugation)- Chuyển DNA thông qua giao nạp ở vi khuẩn- Plasmid xúc tiến sự giao nạp:

+ Tổng hợp khuẩn mao pili giúp hai tế bào tiếp xúc+ Tạo cầu giao nạp (conjugative bridge) truyền DNA+ Plasmid sao chép bằng cơ chế sao chép cuộn vòng (rolling circlereplication) và chuyển một bản sao cho tế bào nhận+ Tế bào nhận sao chép để có plasmid vòng mạch kép

- Yếu tố F ở E. coli thực hiện việc cho gen trên nhiễm sắcthể tế bào cho sang tế bào nhận (chủng Hfr):+ Sự hiện diện đồng thời của trình tự sát nhập (insertion sequence) ởyếu tố F và nhiễm sắc thể của tế bào+ F chứa trình tự khởi đầu chuyển (origin of transfer)+ Trình tự này giúp F mang theo các gen của nhiễm sắc thể nằm ngaydưới hạ lưu của trình tự chuyển từ tế bào cho sang tế bào nhận+ Sự cắt không chính xác khi sao chép và chuyển yếu tố F làm tăngtần số giao nạp chuyên biệt của nhiễm sắc thể sang tế bào nhận