CN gen Thự Vật

Bài giảng
Công nghệ gen thự c vât


PLANT GENE TECHNOLOGY
PLANT GENE TECHNOLOGY
PGS. TS. Nông Văn Hải
PGS. TS. Nông Văn Hải
NCVCC, Phó Viện trư ở ng,
Giám đố c Phòng thí nghiệm trọ ng điểm Công nghệ gen
Viện Công nghệ s inh học
Viện Khoa học và Cô ng nghệ Việt Nam
18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
Tel/Fax (04).3836322 Email: vhnong@ ibt.ac .vn

Bài 2.
Hệ gen học thực vật và lĩnh vực/
Hệ gen học thực vật và lĩnh vực/
bộ môn khoa học có liên quan
bộ môn khoa học có liên quan
1. Các khái niệm cơ bản
Gen
Hệ/ Bộ gen (nhân, lục lạp, ty thể)
Hệ gen học
1. Các lĩnh vực/ bộ môn khoa học có liên quan
Hệ protein học
Hệ phiên mã học
Hệ trao đổi chất học
Sinh tin học
…



Gen
Gen


What is a gene?
What is a gene?


Lodish et al. (2003) Molecular Cell Biology (5th edition).
Lodish et al. (2003) Molecular Cell Biology (5th edition).
WH Freeman & Co.
WH Freeman & Co.
The entire nucleic sequence that is necessary for the synthesis
of a functional polypeptide or RNA…
Tr×nh tù nucleic (acid) trän vÑn cÇn thiÕt cho sù tæng hîp
mét polypeptide chøc n¨ng hoÆc RNA…

DNA/RNA
DNA/RNA

 !"#$%&'(&$)*#$%&
 !"#$%&'(&$)*#$%&

Tr¹ng th¸i tù nhiªn
Tr¹ng th¸i biÕn tÝnh sîi ®¬n
Tr¹ng th¸i l¹i tÝnh

CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n s¬ (Prokaryotes)
CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n s¬ (Prokaryotes)
Promoter CDS Terminator
transcription
Genomic DNA
mRNA
protein
UTR UTR
translation

CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n chuÈn
CÊu tróc gen tÕ bµo nh©n chuÈn
(Eukaryotes)
(Eukaryotes)
5’ - Promoter Exon1 Exon2 Terminator – 3’
UTR Intron1 UTR
transcription
translation
Poly A
protein
Gen th7
êng bÞ
ng¾t
qu·ng bëi
1 hay
nhiÒu
®o¹n chÌn
(introns):

Definitions of DNA Sequencing (on the Web)

Definitions of DNA Sequencing (on the Web)

§inh nghÜa:)+,-&./01
•
The experimental process of determining the nucleotide sequence of a region
of DNA…
www.sequenceanalysis.com/glossary.html
•
Determining the exact order of the base pairs in a segment of DNA.
www.accessexcellence.org/AE/AEPC/NIH/gene27.html
•
Procedures for determining the nucleotide sequence of a DNA fragment.
www.biotechwithitaly.com/nw_glossary_cd.html
•
Analysis of the sequence of building blocks of hereditary information.
www.mwgbiotech.com/html/glossary/glossary_overview.shtml
•
The process of determining the order of nucleotide bases in a DNA molecule.

www.biotech.ca/EN/what_glossary.html

Luận thuyết (lý thuyết) trung tâm của Sinh học phân tử
Luận thuyết (lý thuyết) trung tâm của Sinh học phân tử
The Central Dogma of Molecular Biology
RNA
Protein
DN
DN
A
A

Do
Francis Crick
Francis Crick đề
xuất năm 1958 để mô
tả dòng thông tin di
truyền trong tế bào

Thông tin di truyền
chứa đựng trong DNA
đ7ợc chuyển tải đến
RNA và từ RNA đến
protein

Qua hơn 4 thập kỷ
phát triển của Sinh học
phân tử, luận thuyết (lý
thuyết) trung tâm này
đ7ợc sửa đổi nhiều lần
DN
DN
A
A
?
RNA
Protein
Prion
bò điên
(BSE)
Virus

RNA

Geno me là gi/ What is a genome?
Geno me là gi/ What is a genome?
•
The ge nome c ons is ts of the entire DNA s eque nc e
in an organis m
Ge nome chứa trình tự DNA trọn vẹ n c ủa m ột cơ thể
•
Genomes inc lude more than genes
Ngoài các gen, genome c ò n bao gồm:
s pacer DNA: DNA
repetitive DNA: DNA lặp lại
intronic DNA:DNA c ủa c ác intro n
‘junk’ DNA?: DNA “rác /phế thải”
* Cơ thể bậc cao: genome là toàn bộ DNA chøa trong 1n nhiÔm s¾c thÓ (genome
nh©n). Ngoµi ra, cßn cã genome ty thÓ; genome lôc l¹p
** Virus chøa RNA (cóm, HIV ) : … toµn bé RNA cña virus

23
•
Genome
Genome – entire genetic material of an individual:
Genome – Chất liệu di truy ền trọn vẹn c ủa một
cá thể
Bộ môn/lĩnh vực khoa học: Genomics
•
Transcriptome
Transcriptome – set of transcribed sequences
Trans criptome: Tập hợ p

các trình tự đuợ c phiê n mã
Bộ môn/lĩnh vực khoa học: Trans criptomics

•
Proteome
Proteome – set of proteins encoded by the
genome
Prote ome : Tập hợ p các p rotein mã hóa bởi
ge nome
Bộ môn/lĩnh vực khoa học:Proteomics

4+ 5
&$&

Gene number
increases
with phylogenetic
complexity:
Sè gen t¨ng lªn theo
sù phøc t¹p vÒ chñng
lo¹i ph¸t sinh

6%+-&
6%+-&
•
789:;%&<=(>?
•
7@A:?'&*<(>?“B*C”
•
7@DEF%$G<)$HI(>?

•
7@JDK$&*<L-">?&
•
7@99F<L-MB+(>?-Nλ
•
7@99O&<= PBQR#SBB&$)*
;)GT#&<= P,$U
•
7@8:;&%%<UBV$-N;7E
•
7@8JK$$Bet al<L-W$WM
•
7@@:=+-#S.="1X
&Y*& Z$[U-X
\
BV]^ Z$.U^\$
B_1
•
`::`L-W$V+
1
15
150
1.500
25.000
50.000
200.000

K%
K%
# !a

53.000.000

6%/b&$&
6%/b&$&
1995
Trình tự toàn bộ genome vi khuẩn H. influenzae
1996
Trình tự toàn bộ genome nấm men S. cerevisiae
1997
Trình tự toàn bộ genome tuyến trùng C. elegans
1999
Trình tự toàn bộ genome ruồi giấm D. melanogaster
2000
Trình tự toàn bộ genome ng#ời H. sapiens (bản
nháp)
Cho
Cho
đến nay, có trên
đến nay, có trên
1500
1500
genome đ đợc xác định ã
genome đ đợc xác định ã
trình tự hoàn toàn, bao gồm:
trình tự hoàn toàn, bao gồm:

Human, mouse, rat, zebra fish, drosophila, yeast,
anopheles, rabidopsis thalliana, rice, wheat, tomato

E. coli (4 strains), M. tuberculosis, M. leprae.

Mitochondria, chloroplast, plasmids

Số lượng gen của các loài sinh vật
•
Người 20.000 – 25.000 gen
•
Nấm men 6.000 gen
•
Ruồi giấm (Drosophila) 14.000 gen
•
Arabidopsis thaliana 27.000 gen
•
Lúa 40.000 gen

Độ lớn của hệ gen một số loài thực vật

Phân bố số l7ợng genom đã đ7ợc giải trình tự
Phân bố số l7ợng genom đã đ7ợc giải trình tự
hoàn toàn ở các sinh vật
hoàn toàn ở các sinh vật
Archea (16)
Archea (16)
Eukarya (20)
Eukarya (20)
Bacteria (139)
Bacteria (139)
Viruses (1500)
Viruses (1500)