BÀI GIẢNG: SINH HỌC PHÂN TỬ pdf

GV. TS. Voõ Minh Trí
SINH HỌC PHÂN TỬ
(MOLECULAR BIOLOGY)
TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
1
SINH HỌC PHÂN TỬ
(MOLECULAR BIOLOGY)
CBGD: GV.TS. Voõ Minh Trí
NỘI DUNG
1. Giới thiệu
2. Cấu trúc và sự nhân bản của vật liệu di truyền
3. Biểu hiện gene
4. ðiều hòa biểu hiện gene
GV. TS. Voõ Minh Trí
2
6. Enzyme dùng trong sinh học phân tử
5. Dụng cụ, thiết bị dùng trong sinh học phân tử
4. ðiều hòa biểu hiện gene
7. Một số phương pháp trong sinh học phân tử
GIỚI THIỆU
GV. TS. Voõ Minh Trí
 Sinh học phân tử là gì?
 Môn học tìm hiểu những hiện tượng sinh học ở
mức ñộ phân tử: ñịnh nghĩa này khó phân
biệt sinh học phân tử với sinh hóa (biochemistry).
 Môn học nghiên cứu cấu trúc và chức năng của
gen ở mức ñộ phân tử.

Trong lịch sử, sinh học phân tử phát triển từ môn
3


Trong lịch sử, sinh học phân tử phát triển từ môn
di truyền học và sinh hóa học.
 ðiểm bắt ñầu của sinh học phân tử từ những thí
nghiệm di truyền của Mendel từ giữa thế kỷ 19.
 Di truyền tính trạng
 Sinh học phân tử ra ñời vào 1944 khi thành phần
hóa học của gen ñược khám phá.
GV. TS. Voõ Minh Trí
4
GV. TS. Voõ Minh Trí
CẤU TRÚC VÀ SỰ NHÂN BẢN CỦA VẬT LIỆU
DI TRUYỀN
 Phát hiện và vị trí của DNA trong tế bào
 DNA là vật liệu di truyền

Thành phần và cấu trúc DNA
5

Thành phần và cấu trúc DNA
 Cơ chế sao chép
 Cơ chế sửa sai và bảo vệ DNA
GV. TS. Voõ Minh Trí
PHÁT HIỆN VÀ VỊ TRÍ CỦA DNA TRONG TẾ BÀO
 1896 Friedrich Meischer ñã phân lập DNA từ
tinh trùng cá và mủ từ vết thương.
 Vì phân lập từ vùng nhân (nuclei), F. Meischer
ñặt tên cho thành phần hóa học mới này là nuclein

Tên ñược ñổi thành nucleic acid, sau ñó là

6

Tên ñược ñổi thành nucleic acid, sau ñó là
deoxyribonucleic acid (DNA)
 1914 Robert Feulgen phát hiện DNA nhuộm
màu với thuốc nhuộm fuchsin
GV. TS. Voõ Minh Trí
Phát hiện và vị trí của DNA trong tế bào
7
GV. TS. Voõ Minh Trí
Vị trí của DNA trong tế bào
8
GV. TS. Voõ Minh Trí
DNA LÀ VẬT LIỆU DI TRUYỀN
 Thí nghiệm chứng minh hiện tượng biến nạp
ở vi khuẩn của Griffith (1928)
 Thí nghiệm chứng minh nhân tố gây biến nạp
là DNA của Avery, Loeod, và Carty (1944)
9
 Thí nghiệm xác ñịnh vật liệu do phage bơm
vào vi khuẩn là DNA của Hershey và Chase (1952)
GV. TS. Voõ Minh Trí
HIỆN TƯỢNG BIẾN NẠP Ở VI KHUẨN (Griffith)
 Streptococcus pneumoniae:
phế cầu khuẩn gây viêm phổi
 Chủng ñộc (S, smooth):
khuẩn lạc trơn, gây chết chuột
 Chủng lành (R, rough):
khuẩn lạc thô, không gây
chết chuột

10
GV. TS. Voõ Minh Trí
 ðun diệt chủng ñộc, tiêm
vào chuột: chuột sống.
 ðun diệt chủng ñộc, trộn
với chủng lành, tiêm vào
chuột: chuột chết.
 Kết luận: tế bào chết chủng
ñộc ñã truyền tính gây bệnh
HIỆN TƯỢNG BIẾN NẠP Ở VI KHUẨN (Griffith)
11
ñộc ñã truyền tính gây bệnh
cho chủng lành.
 Biến nạp (transformation):
 Griffith: hiện tượng truyền tính
gây bệnh từ vi khuẩn ñộc sang
vi khuẩn lành.
 Sinh học phân tử hiện ñại: sự
tiếp nhận DNA trần bởi tế
bào nhận.
GV. TS. Voõ Minh Trí
HIỆN TƯỢNG BIẾN NẠP Ở VI KHUẨN (Griffith)
12
GV. TS. Voõ Minh Trí
NHÂN TỐ GÂY BIẾN NẠP LÀ DNA (Avery, Loeod, Carty)
13
GV. TS. Voõ Minh Trí
NHÂN TỐ GÂY BIẾN NẠP LÀ DNA (Avery, Loeod, Carty)
 Huyền phù chủng ñộc ñã bị ñun chết ñược trộn
với các enzyme khác nhau trước khi trộn với chủng

lành và tiêm vào chuột:
 Xử lý với protease (thủy phân protein): chuột chết.
 Xử lý với ribonuclease (thủy phân RNA): chuột chết.

Xử lý với endonuclease
(thủy phân DNA):
14

Xử lý với endonuclease
(thủy phân DNA):
chuột sống.
 Trộn DNA từ chủng ñộc
chết với chủng lành, tiêm
vào chuột: chuột chết.
 Kết luận: DNA là vật
liệu di truyền ở hiện tượng biến nạp
GV. TS. Voõ Minh Trí
VẬT LIỆU DO PHAGE BƠM VÀO VI KHUẨN LÀ DNA (Hershey, Chase)
 Sự xâm nhập và nhân bản
bacteriophage ở vi khuẩn
15
 Nuôi cấy bacteriophage
GV. TS. Voõ Minh Trí
SỰ XÂM NHẬP VÀ NHÂN BẢN BACTERIOPHAGE Ở VI KHUẨN
 Bacteriophage (phage,
thực khuẩn thể): vi rút
của vi khuẩn
 Phage T2:
 Vỏ protein bên ngoài
 DNA bên trong


Phage T2 xâm nhiễm vi
16

Phage T2 xâm nhiễm vi
khuẩn E. coli
 Gắn lên bề mặt vi khuẩn
 Chuyển vật chất vào vi khuẩn
 Làm tan vi khuẩn và phóng
thích các phage mới
 Protein hay DNA ñược
chuyển vào E. coli?
GV. TS. Voõ Minh Trí
SỰ XÂM NHẬP VÀ NHÂN BẢN BACTERIOPHAGE Ở VI KHUẨN
17
GV. TS. Voõ Minh Trí
18
GV. TS. Voõ Minh Trí
THÍ NGHIỆM CỦA HERSHEY VÀ CHASE (1952)
 ðánh dấu protein của phage bằng
35
S bằng cách
nhiễm phage lên E. coli ñược nuôi trong môi trường
có chứa chất dinh dưỡng
35
S
 Phage ñược sinh ra có protein mang
35
S
19

GV. TS. Voõ Minh Trí
THÍ NGHIỆM CỦA HERSHEY VÀ CHASE (1952)
 ðánh dấu DNA của phage bằng
32
P bằng cách
nhiễm phage lên E. coli ñược nuôi trong môi trường
có chứa chất dinh dưỡng
32
P
 Phage ñược sinh ra có DNA mang
32
P
20
GV. TS. Voõ Minh Trí
THÍ NGHIỆM CỦA HERSHEY VÀ CHASE (1952)
 Nhiễm phage ñã ñánh dấu
35
S và
32
P lên E. coli nuôi
trong môi trường không chứa ñồng vị phóng xạ
 Tách phần gắn của phage lên bề mặt E. coli bằng
cách lắc mạnh
 Ly tâm ñể làm lắng E. coli ở ñáy ống ly tâm
21
 Thu E. coli ở cặn lắng (cặn ly tâm, precipitant) ñáy
ống ly tâm và thu dịch không lắng (dịch nổi,
supernatant) chứa phage
GV. TS. Voõ Minh Trí
THÍ NGHIỆM CỦA HERSHEY VÀ CHASE (1952)

 Tế bào E. coli (phần cặn) chứa 70% tổng
32
P
 Dịch nổi chứa phage chiếm 80% tổng
35
S
 Xác ñịnh hàm lượng ñồng vị phóng xạ
35
S và
32
P
ở phần cặn (chứa E. coli) và phần dịch nổi
(chứa phage):
22
 DNA của phage ñược chuyển vào trong tế bào E. coli,
cho phép nhân bản tạo nhiều phage mới trong E. coli
 Vật chất di truyền của phage là DNA
 Kết luận:
GV. TS. Voõ Minh Trí
THÍ NGHIỆM CỦA HERSHEY VÀ CHASE (1952)
23
GV. TS. Voõ Minh Trí
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC DNA
 Thành phần hóa học và ñặc ñiểm DNA sợi ñơn
 Mô hình cấu trúc DNA mạch ñôi Watson-Crick
 ðặc tính ñối song song

Các cấu hình DNA
24


Các cấu hình DNA
 Cấu trúc bậc cao của DNA ở tế bào
tiền nhân (prokaryote)
 Cấu trúc bậc cao của DNA ở tế bào
nhân thật (eukaryote)
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ðƠN PHÂN TRONG DNA VÀ RNA
GV. TS. Voõ Minh Trí
25