Sinh học phân tử - CHƯƠNG I.doc

Chơng I
LCH S RA I CA SINH HC PHN T
I. Định nghĩa
Theo Francois Jacob thỡ sinh vt hc hin i cú mc ớch l gii thớch cỏc c
tớnh ca c th sng thụng qua nghiờn cu cu trỳc v chc nng ca cỏc phõn t vt
cht thnh phn.
Sinh hc phõn t: l mt ngnh sinh hc hin i quan tõm n vic gii thớch
nhng hin tng v quy lut sinh hc mc phõn t. Cỏc nh sinh hc phõn t thng
s dng nhng k thut sinh húa nghiờn cu nhng vn di truyn. Lch s ra i
v phỏt trin ca sinh hc phõn t chính là sự hội tụ và phát triển của nhiều ngành khoa
học nh Sinh học tế bào, Di truyền học và Sinh hóa học. Có th túm tt qua cỏc giai
on phỏt trin chớnh sau õy:
II.Thuyết tiến hóa và tế bào
1. Thuyt tin húa của Darwin v Wallace
- Đ xut vo nm 1859, trờn c s quan sỏt gii t nhiờn.
- S phõn b a lý ca cỏc loi sinh vt trờn trỏi t theo quy lut nht nh tp
trung thnh cỏc trung tõm khi nguyờn.
- Cú s khỏc v ging nhau gia cỏc nhúm sinh vt cn thõn.
- Sinh vt thng xuyờn bin i (qua thi gian di) do chn lc t nhiờn thụng
qua nhng bin ng ca mụi trng v chn lc nhõn to bi con ngi, gi li
nhng c im thớch ng, sau ú c di truyn li cho th h sau, to lờn s a
dng muụn hỡnh muụn v nh hin nay.
2. Thuyt t bo (1666)
- Nh s phỏt minh ra kớnh hin vi quan sỏt t bo vi phúng i ln, đa ra
quan niệm sinh vật đợc cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào, có sinh vật đơn và đa bào.
- Quan niệm về vật sống và không sống, trên cơ sở phân lập thành công tác nhân
vi sinh vật gây bệnh Pasteur cho rằng sự sống chỉ có thể sinh ra từ sự sống
- Thathias Jacob Schleiden (1838), Theodor Schwann (1839) cho rằng tế bào là
1
đơn vị sống cơ bản ở cả động vật và thực vật, sau đó Rudolph Virchow (1858)
kết luận : mỗi động vật đợc cấu tạo từ một tập hợp các đơn vị sống, mỗi đơn vị mang

trong nó tất cả các đặc tính của sự sống.
- T bo cụ lp cú kh nng tỏi sinh, phõn chia t bo, phõn hoỏ ri sinh trng v
phỏt trin thnh mt sinh vt hon chnh, õy l c s ca cụng ngh nuụi cy mụ
t bo.
- Mi t bo u cú hỡnh thự v kớch thc nht nh, cú cu to bao gm: thnh t
bo, mng nguyờn sinh cht, t bo cht cha cỏc c quan t v nhõn.
- Tt c mi sinh vt t tin nhõn, n bo v a bo u xut phỏt t mt t bo
ban u v mi t bo dinh dng u mang y tt c cỏc thụng tin di truyn
ca mt c th.
3. Quan niệm hiện đại về cấu trúc tế bào
Nh phỏt minh ra kớnh hin vi in t cú th phúng i vt quan sỏt lờn hng
1000 ln ó:
- Phỏt hin ra nhõn, ty th, lc lp v cỏc c quan t khỏc ca t bo.
- Kh nng phỏ v t bo v thu c nhng c quan t riờng bit, nghiờn cu
quan sỏt chc nng ca chỳng.
- Sn phm protein ca mt s gen cú th cú tỏc dng iu hũa lờn hot ng ca
gen khỏc.
- Nuụi cy thnh cụng t bo ng vt cú vỳ trong in vitro bi Harry Eagles v
Theodore Puck.
- Ra i ca ngnh virut hc.
III. sinh hóa học và di truyền học
- Sinh húa hc chuyờn phõn lp v xỏc nh tớnh cht ca cỏc phõn t thnh phn
trong t bo. Hin ngời ta cú th cụ lp v t tng hp nhõn to c mt s
thnh phn ca vt cht sng.
- Bnh di truyn liờn quan n thiu ht hoc tha mt cht sinh húa.
- Thuyt 1 gen sinh ra 1 enzyme sau ny 1 polypeptide.
- Phỏt hin ra nhng t bin liờn quan n húa sinh (thiu, tha hoc mt cht
sinh húa) và c ch cỏc quỏ trỡnh bin i vt cht xy ra trong c th sng.
- Di truyn hc chuyờn nghiờn cu di truyn cỏc c tớnh ca c th sng.
- T phỏt minh ca Mendel (1865-1900) bt u cú khỏi nim v mt s thut ng

nh: Tớnh trng, kiu gen, kiu hỡnh, ng hp t, alen, tri, ln, nhim sc th,
2
ngun gen, quỏ trỡnh to giao t, phõn chia nguyờn nhim, gim nhim, chui
gen liờn kt, di truyn qun th. Di truyn hc cú th túm tt 4 khớa cnh sau:
+ Nghiờn cu v quỏ trỡnh di truyn cỏc tớnh trng t i ny qua i khỏc.
+ Di truyn phõn t gii thớch cu trỳc v chc nng ca gen mc phõn
t.
+ Di truyn qun th nghiờn cu s di truyn cỏc tớnh trng qua cỏc nhúm cỏ
th, qun th v loi.
+ Di truyn s lng nghiờn cu s di truyn nhng tớnh trng c iu
khin bi nhiu gen.
IV. Sự ra đời của sinh học phân tử
1. Đầu tiên xut phỏt t nhng phỏt minh sau:
- Phỏt hin ra cu trỳc DNA vo nm 1953, bi James Watson v Francish Crick
ó khi u thi k phỏt trin hin i ca sinh hc phõn t.
- Cu trỳc chi tit ca phõn t DNA, v xỏc nh trỡnh t ca chỳng trong b
genome.
- Chng minh DNA l vt cht mang thụng tin di truyn qua thớ nghim trờn vi
khun gõy viờm phi chut.
- Afred Hershey ó chng minh khi thc khun th xõm nhp vo t bo vi khun
thỡ thc khun th ch chuyn DNA ca mỡnh vo t bo vi khun cũn protein v
vn nm bờn ngoi. Sau ú chớnh DNA ny s dng b mỏy sinh hc ca t
bo vi khun li tng hp lờn protein v th thc khun mi. õu cú DNA
ú cú mang thụng tin di truyn tớnh trng.
2. Cú 3 khỏm phỏ quan trng vo nhng nm 60
- mRNA truyn thụng tin di truyn t DNA (gen).
- Mó di truyn
- Protein c to ra t thụng tin di truyn ca gen qua mRNA vo t bo cht ti
õy nh RNA vn chuyn v cỏc ribosome, gi l quỏ trỡnh dch mó.
- Vật chất sống, xem xét ở mức độ phân tử, đợc cấu tạo từ nhiều đại phân tử sinh

học, trong đó quan trọng nhất là axit nucleic và protein
3. Phát minh vào cui nm 1970
- Phỏt hin ra cỏc enzyme ct gii hn DNA.
- Nhõn dũng nhng on DNA c ct nh vector trong t bo vi khun.
3
- Nh xỏc nh c trỡnh t DNA, m cỏc nh di truyn cú th hiu thu vai trũ
ca tng nucleotit trong mt gen t ú cú th tựy ý to ra nhng t bin nhõn
to theo ý mun.
- Chuyn gen mong mun t sinh vt ny sang sinh vt khỏc to sinh vt chuyn
gen.
V. Nội dung môn Sinh học phân tử
Đợc trình bầy trong 15 chơng lý thuyết với nội dung từng chơng đợc tóm tắt dới đây:
- Các đại phân tử sinh học, cấu tạo và chức năng
- Liên kết hóa học yếu và vai trò trong hệ thống sống
- Gen và genome, cấu trúc và chức năng ở các thể sinh vật và cơ quan tử tế bào.
- Tính ổn định của DNA, quá trình sao mã bán bảo toàn và cơ chế sửa sai ở hai hệ
thống sinh vật.
- Cơ chế gây biến đổi DNA, cơ chế phân tử của đột biến và nguyên nhân. Biến đổi
DNA xẩy ra ở 2 hệ thống sinh vật. Tái tổ hợp DNA vở vi sinh vật và trao đổi chéo
nhiễm sắc thể ở sinh nhân chuẩn.
- Phiên mã sinh tổng hợp RNA, cơ chế phân tử của quá trình. Quá trình phiên mã ở hai
hệ thống sinh vật.
- Mã di truyền và dịch mã, cơ chế phân tử và vai trò các loại RNA trong quá trình tổng
hợp protein.
- Sự điều hòa và biểu hiện của gen ở hai hệ thống sinh vật, tiền và nhân thật. Mô hình
operon, điều hòa âm dơng tính và theo cơ chế suy giảm. Đặc điểm và các cơ chế điều
hòa biểu hiện của gen ở sinh vật Eukaryote. Bất hoạt gen bằng công nghệ RNAi, hiện
tợng và cơ chế.
- Kính hiển vi quang học và điện tử, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và úng dụng.
- Phơng pháp tách chiết axit nhân, protein, định tính, phân tách và định lợng bằng

quang phổ kế, các phơng pháp điện di, quay li tâm và sắc ký.
- Enzyme dùng trong kỹ thuật di truyền, enzyme cắt giới hạn, DNA, RNA polymerase,
ligase, DNase, RNase. Nguồn gốc, cấu trúc, tính năng và ứng dụng.
- Phơng pháp lai phân tử, DNA, RNA và protein, cơ sở phân tử của các phơng pháp lai
và ứng dụng.
- Các loại mẫu dò và phơng pháp đánh dấu DNA, RNA.
- Vector và quá trình tạo dòng tách gen, DNA, tính chất và yêu cầu của các loại vector.
Đờng hớng tách gen và đặc điểm quá trình.
- Tổng hợp axit nhân và cơ sở phân tử của phơng pháp PCR, nền tảng cho các phơng
pháp phân tích DNA khác nh RAPD, AFLP, SSR.

4