NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - CHƯƠNG 2 doc

CHƯƠNG II
TẾBÀO LÀNHÀMÁY SẢN XUẤT
VÀ CÔNG CỤ THỬ NGHIỆM CỦA
CNSH
I. CÁC PHÂN TỬ
II. CÁC GEN
III. CÁC TẾ BÀO
IV. CẢI BIẾN VÀ SỬ DỤNG TẾ BÀO
• Tế bào thể hiện thực sự là một nhà
máy tí hon : trong các thành phần tế
bào diễn ra vô số phản ứng enzyme
dưới sự kiểm soát chính xác về không
gian và thời gian (của bộ gen).
• Các tế bào cũng thực hiện như
õ
ng công
việc tinh vi (và vô cùng phức tạp) mà
các kỹ sư tài giỏi nhất vẫn chưa bắt
chước được.
I. CÁC PHÂN TỬ.
• 1. Các nguyên tố cơ thể sống.
Sự hoàn hảo của hóa học tế bào
sống thể hiện ngay trong thành
phần các nguyên tố vốn có trong
thiên nhiên. Trong 92 nguyên tố
của thiên nhiên chỉ 25 có trong
các sinh vật.
Bảng II.1. Tỉ lệ tương đối và
tầm quan trọng các nguyên tố
trong cơ thể người.
• Tên và tỉ lệ (%) Tầm quan trọng hay

chức năng
• 1. Oxygen (O) 65 Tham gia vào hô hấp;
có trong nước và hầu hết các chất hữu cơ.
• 2. Carbon (C) 18 Tạo khung chất hữu cơ;
có thể tạo liên kết với 4 nguyên tử khác.
• 3. Hydrogen (H) 10 Có trong hầu hết các
chất hữu cơ và thành phần của nước.
• 4. Nitrogen (N) 3 Thành phần của các
protein, acid nucleic.
• 5. Calcium (Ca) 1,5Thành phần xương và răng;
quan trọng trong co cơ, dẫn truyền xung thần
kinh, và đông máu.
• 6. Phosphor (P) 1 Thành phần acid nucleic;
xương; rất quan trọng trong chuyển năng
lượng.
• 7. Kalium (K) 0.4 (Potassium) Cation (ion
+
)
chủ yếu tế bào; quan trọng cho hoạt động thần
kinh và co cơ.
• 8. Sulfur (S) 0.3 Thành phần của protein.
• 9. Natrium (Na) 0.2
• (Sodium) Ion
+
chủ yếu trong dòch của mô;
quan trọng trong cân bằng chất dòch; ong
dẫn truyền xung thần kinh.
• 10.Magnesium(Mg) 0.1 Cần cho máu, các mô;
thành phần nhiều hệ enzyme.
• 11. Chlor (Cl) 0.1 Anion chủ yếu của

d
òch
cơ thể; quan trọng trong cân bằng nội dòch.
• 12.Ferrum(Sắt)(Fe) vết Thành phần của
hemoglobin, myoglobin và một số enzyme.
• 13. Iod ( I ) vết Thành phần của
hormone tuyến giáp (thyroid).
• Các nguyên tố khác có rất ít (< 0,01%)
thường gọi là vi lượng hay vi tố.
2. Ca
ù
c cha
á
t vô cơ, h
ư
õ
u cơ.
a. Nước (H
2
O).
• b. Các chất vô cơ khác.
• Bộ xương chứa nhiều chất vô cơ nhất (khoảng 1/10
trọng lượng người, chủ yếu Ca).Các chất thường
gặp: NaCl, KCl, NaHCO
3
, CaCl
2
, CaCO
3
, MgSO

3
,
NaH
2
PO
4
“Ionomics”: các gen làm thế nào điều
hòa tất cả các ion trong tế bào ? -> tạo thực vật
cần ít phân bón hơn, sản phẩm thu hoạch có giá trò
dinh dưỡng cao hơn và thực vật có thể hút bỏ các
kim loại gây ô nhiễm đất.
Các chất hữu cơ phân tử nhỏ gồm
các chất như hydrocarbon,
carbohydrate, lipid, các amino acid và
các nucleotide cùng các dẫn xuất.
• Carbohydrate là nguồn cung cấp năng lượng chủ
yếu của sinh vật. Thực vật tổng hợp nên các chất
đường đơn, đôi và tinh bột. Động vật ăn
carbohydrate của thực vật và dự trữ ở dạng
glycogen. Glucose có trong dòch sinh vật và được
duy trì ở một nồng độ ổn đònh.
• Glucose còn là nguồn nguyên liệu tổng hợp các
chất khác.
• Lipid :Các acid béo, Glycerid còn gọi là mỡ trung
tính, Phospholipid. Các steroid và polyisoprenoid.
Phospholipid-> màng tế bào. Glycerid nguồn dự
trữ năng lượng dài hạn
Ca
ù
c

amino acid : Ca
ù
c amino acid co
ù
hai
nhóm chứa: amin -NH
2
mang tính kiềm và
carboxyl-COOH tính acid.
• Các L-amino acid nối nhau bằng liên kết peptid để
tạo thành mạch polypeptid. Mạch polypeptid có
hai đầu mút: đầu -N và đầu C
• Có 20 amino acid với các chữ viết tắt gồm 3
chữ
Các nucleotide : Các nucleotide là
những đơn vò cấu trúc của DNA và
RNA, mà thành phần gồm các base
nitơ mạch vòng. Cytosine (C),
Thymine (T) và Uracil (U) là các dẫn
xuất của các pirimidine; còn Adenine
(A) và Guanine (G) là các purine.
4. Nucleic acid.
• –Cơ sơ
û
cho s
ư
ïtruye
à
n đạt thông tin t

ư
øDNA đe
á
n
RNA và protein.
• – Cơ sở cho sự sao chép chính xác của vật
chất di truyền.
• – Cơ chế phân tử của đột biến.
• – Biết trình tự nucleotide mạch1, suy ra
trình tự tương ứng mạch 2.
• – Biến tính (Denaturation) và hồi tính
(renaturation) DNA dẫn đến lai nucleic acid và
lai phân tử làm cơ sở cho các chẩn đoán mới.
• – Tiềm năng cho sữa sai, khi sai ở mạch 1
dựa vào mạch 2 để sửa sai
–– Thuận tiện cho cắt nối, ghép gen.
Bieán tính DNA vaø lai nucleic acid.
• ARN có các đặc điểm chung : cấu trúc một mạch,
polyribonucleotide và uracil (thay thimine ) và
gồm 3 loại chủ yếu :
• 1. ARN thông tin (mARN) :
• 2. ARN ribosome (rARN):
• 3.ARN vận chuyển(tARN):
• + Bộ ba đối mã (anticodon) gồm 3 ribonucleotide
đặc hiệu với amino acid mà nó cần vận chuyển.
Nó có thể nhận ra bộ ba mã hóa tương ứng trên
mARN trong tổng hợp protein.
• + Đầu đối diện có vò trí gắn axit amin đặc
hiệu.
5. Protein.

• Các enzyme hay ferment là nhóm protein lớn nhất
và quan trọng nhất. Có hàng nghìn enzyme và
mỗi cái xúc tác một kiểu phản ứng sinh hóa nhất
đònh.
• Các protein đảm nhận nhiều chức năng quan
trọng của sự sống như xúc tác, cấu trúc, vận
chuyển, vận động, bảo vệ và hoạt tính điều hòa.
• Một số protein đặc biệt :
bacteriorhodopsin, protein một loại tơ
nhện, protein làm đông đá và chống
đông đá
• DNA trở nên dễ nghiên
cứu và sự hiểu biết về gen
ngày nay phải đạt đến
trình tự sắp xếp các
nucleotide của gen.Hơn
thế nữa, nhiều phương
pháp dẫn xuất được xây
dựng nên đã nhân lên
đáng kể quyền lực của kỹ
thuật di truyền.
• Phải biết cấu trúc không
gian 3 chiều của protein
ĐẶC ĐIỂM CÁC PHẢN ỨNG
HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO
• 1. Tuân theo các quy luật vật lý và hóa hocï
nhưng có những đặc điểm riêng.
• 2. Trật tự sinh học
• Biểu hiện đúng trong không gian và thời gian.
• 3. Phản ứng nhờ vào hệ thống cấu trúc và tổ

chức của tế bào.
• 4. Sự xúc tác của enzyme.
• 5. Gởi tín hiệu xa với độ chính xác cao.
II. CÁC GEN
• Sự xuất hiện khái niệm gen, nhân tố di truyền đã
cung cấp cho sinh học một đơn vò chính xác không
những để quan sát, mà còn nghiên cứu thực
nghiệm chi tiết các hiện tượng muôn màu muôn
vẽ của sinh giới. Ví dụ, trong số hàng ngàn
enzyme của tế bào, các nhà sinh hóa học muốn
tách đúng cái cần tìm thì phải dựa vào các đột
biến sai hỏng ở chức năng tương ứng.
• - Quan hệ tiến hóa : chuột làm mô hình.
SỰ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM GEN
•Năm 1865, Gregor Mendel và các quy luật
Mendel.
• Năm 1868, Frederic Miesher phát minh
DNA.
• Năm 1910-1920, T.H.Morgan với thuyết DI
TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ.
• Năm 1953, J.Watson, Fr.Crick với chuỗi xoắn
kép DNA.
• Năm 1973,KỸ THUẬT DI TRUYỀN ra đời
DI TRUYỀN HỌC MENDEL
Năm 1865, Gregor Mendel nêu ra các quy
luật di truyền và khái niệm nhân tố di
truyền, mà sau này gọi là gen.
Năm 1900 được coi là năm ra đời của Di
truyền học với phát minh lại các quy luật
Mendel. Đầu thế kỷ 20, khái niệm gen được

xác lập, nhưng ở dạng trừu tượng : nhân tố di
truyền xác đònh một tính trạng.
Ño
ä
t bie
á
n chuo
ä
t be
ù
o phì do sai ho
û
ng
protein lectin