Bài giảng sinh học phân tử 1

Sinh học phân tử

1


ĐỀ CƯƠNG HƯỚNG DẪN HỌC TẬP MÔN HỌC

1. Mục tiêu môn học :
Giúp hiểu được cấu trúc cơ bản và chức năng của gen
2. Số đơn vị học trình : 3 LT + 2 TT
3. Đánh giá kết thúc môn: LT - 100 câu trắc nghiệm
TT - Thực hành (6) và LT TH (4)
2


Tài liệu tham khảo
CHỦ YẾU :
Nguyễn Văn Thanh. Sinh học phân tử. NXB Giáo dục. 2007.
CÁC TÀI LIỆU KHÁC :
Hồ Huỳnh Thùy Dương. Sinh học phân tử. NXB Giáo Dục. 1997
Swarbrick J. Pharmaceutical Gene Delivery Systems. Marcel
Dekker Inc. New York. 2003
Lê Ðình Lương. Ngun lý kỹ thuật di truyền. NXB Khoa học Kỹ
thuật. 2001
Phạm Thành Hổ. Di truyền học. NXB Giáo Dục. 1998
Richard A. Harvey, Pamela C. Champe. Biochemistry. 3rd ed.
Lippincott Williams and Wilkins, Baltimore. 2005
Richter, J. D. in Translational Control of Gene Expression
(Hershey, J. W. B. , Mathews, M. B. , and Sonenberg, N., eds), Cold
Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY. 2000
Sambrook, J., Fritsch, E., và Maniatis, T. Molecular Cloning: A

Laboratory Manual, 2 Ed., Vol. 3, Cold Spring Harbor Press, Cold
Spring Harbor, New York. 1989
Smith C. A. and Wood E. J. Molecular biology and Biotechnology.
Chapman & Hall. 1991
Strachan T and Read A. P. Human Molecular Genetics. Bios
3
Scientific Publishers Ltd. 1996


NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC
• goàm 8 baøi
•
•
•
•
•
•
•
•

Bài 1. Nhập môn sinh học phân tử
Bài 2. Sao chép ADN
Bài 3. Các loại ARN
Bài 4. Sự phiên mã và mã di truyền
Bài 5. Sinh tổng hợp protein
Bài 6. Điều hòa hoạt động gen
Bài 7. Đột biến gen
Bài 8. Các phương pháp phân tích ADN

4

Bài 1. Nhập môn sinh học phân tử
Mục tiêu:
- Trình bày được lịch sử và phương pháp nghiên cứu
sinh học phân tử
- Nêu được mục tiêu và đối tượng môn học
- Nắm được các thành tựu hiện đại do sinh học phân
tử đem lại

5


Lược sử
Giai đoạn hình thành các tiền đề
1865, Gregor Mendel - Các quy luật di truyền và nhân tố
di truyền (Gen)
1869, Frederic Miesher phát minh DNA (acid nucleic)
1910-1920, Morgan - Thuyết DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ
...

6


Lược sử
Giai đoạn sinh học phân tử ra đời
1953, J. Watson, Fr. Crick: chuỗi xoắn kép DNA
1961, M. Nirenberg, J. Matthei: bộ mã di truyền đầu tiên
1961, F. Jacob và J. Monod: cơ chế di truyền điều hòa
tổng hợp protein

1962, W. Arber: enzym cắt giới hạn trong tế bào vi khuẩn
1967, enzym ADN ligase được chiết xuất
1970, H. Smith chiết được enzym cắt giới hạn
1973, Kỹ thuật di truyền ra đời
2000, Giải trình tự bộ gen người
7


DI TRUYỀN HỌC MENDEL
Năm 1865, Gregor Mendel  Các quy luật di truyền và
nhân tố di truyền (= gen)
Năm 1900, Di truyền học ra đời, phát minh lại các quy
luật Mendel

8


PHÁT MINH ADN
Năm 1868, JF Miesher, nhà sinh hóa học người
Thụy Sĩ, ở tuổi 25, đã tìm ra một chất acid từ nhân
tế bào bạch huyết của mủ và đặt tên là nuclein,
mà sau này gọi là nucleic acid
Vào năm 1868, Miescher, nhà sinh hóa học người Thụy Sĩ,
phát hiện trong nhân tế bào bạch cầu một chất không phải
protein và ông gọi là nuclein (chất nhân). Về sau thấy chất
này có tính axit nên gọi là nucleic axit. Có hai loại là
desoxyribonucleic axit (viết tắt là DNA) và ribonucleic axit
(viết tắt là RNA). Chất mà Miesher tìm ra là DNA. Năm 1914,
nhà bác học Đức R. Fulgen đã tìm ra phương pháp nhuộm
màu DNA. Năm 1944, vai trò mang thông tin di truyền của

DNA mới được chứng minh và đến năm 1952 mới được
công nhận

9


THUYẾT DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ
Năm 1910–1920, T.H.Morgan,
Thuyết di truyền nhiễm sắc thể,
chứng minh gen là một locus trên
nhiễm sắc thể

Nếu Mendel được xem là cha đẻ của di truyền học cổ
điển, thì Thomas Hunt Morgan (đại học Columbia) được
xem là cha đẻ của di truyền học hiện đại. Morgan
nghiên cứu về những biến đổi trong di truyền trên ruồi
giấm (fruit fly) với tên khoa học là Drosophila
melanogaster, năm 1904.

10


MÔ HÌNH CẤU TRÚC DNA CỦA
WATSON-CRICK
– Năm 1953, mô hình cấu trúc phân tử
DNA của Watson-Crick đặt nền móng
cho sự phát triển của SHPT
– " Học thuyết trung tâm " của SHPT
(Crick F. 1958; sửa đổi 1970, Baltimore
và Temin)

“information cannot be
transferred back from protein to
either protein or nucleic acid”
Nature

11


Watson và Crick với mô hình ADN năm 1953

12


M.H.F.Wilkins

(1921-1958)

Ảnh chụp nhiễu xạ tia X
với mẫu DNA

13


C«ng bè ®Çu tiªn vÒ
Chuçi xo¾n kÐp DNA

14

BỘ GEN NGƯỜI
1. Chương trình bộ gen người
. Đầu năm 1990, dự án giải trình tự
nucleotide bộ gen người (Human Genome
Project – HGP), 3 tỉ USD, 15 năm
. Viện sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ NIH phối
hợp với Anh, Pháp, Đức, Trung Quốc và
Nhật Bản (18 cơ quan khoa học lớn trên
toàn thế giới trực tiếp tham gia chương
trình)
Nhóm Consortium (Liên hiệp các công ty)
. chủ trì đầu tiên – J. Watson, sau - F.Collins
15


BỘ GEN NGƯỜI
• Nhóm thứ hai
• . 1998, Celera Genomics
• . Craig Venter chủ trì, ra đời chậm

hơn nhưng đạt kết quả nhanh với chi
phí thấp
• . Năm 1967, C. Venter làm y tá quân

y ở VN
• Năm 1998, nhờ số vốn 300 triệu USD

từ công ty Applied Biosystems, ông
lập công ty tư Celera Genomics
(Celera = tăng tốc)

16


BỘ GEN NGƯỜI
2. Bản phác thảo (the Draft) đầu tiên năm 2000
Ngày 26/6/2000, dưới sự chủ trì của Tổng thống Mỹ
Bill Clinton và Thủ tướng Anh Tony Blair,
Fr. Collins và C.Venter lần đầu tiên công bố về giải
trình tự bộ gen người gần xong (99%)
. là một kì công vĩ đại của loài người
. còn hàng ngàn lỗ trống (gap) và nhiều sai sót nên
nó được gọi là bản phác thảo (the Draft)
. giúp định hướng khai thác nên còn gọi là bản phác
thảo hành động (the Working Draft)
17


18


19


20


Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Sinh học phân tử là một bộ phận của sinh học, khoa
học về sự sống

Đối tượng nghiên cứu: sự sống ở cấp độ phân tử,
tập trung vào các khía cạnh về cấu trúc, sự sao chép
và biểu hiện của gen; sự tương tác và chức năng
sinh lý của ADN, ARN và sinh tổng hợp protein, các
tương tác này được điều hòa như thế nào.
Các khoa học khác như sinh học và hóa học, đặc
biệt là di truyền học và hóa sinh cũng nghiên cứu
sinh học ở mức độ phân tử, tuy nhiên thiên về chức
năng sinh học của gen hay sản phẩm của gen hơn là
chính các phân tử này
21


Học thuyết trung tâm (Central Dogma)
Francis Crick, 1958
“Thông tin khi đã chuyển sang protein thì không thể
lấy ra lại được”

22


Các phương pháp nghiên cứu
Tạo dòng biểu hiện
PCR
Điện di gel
Lai vết Southern (Southern, 1975, ADN), Northern
Lai vết Western và hóa miễn dịch

23

Những đóng góp lớn của shpt hiện nay
Genomics: giải mã bộ gen và ngành hệ gen học
Proteomics: phân tích biến động protein và ngành hệ protein học
Tương tác của các protein
Nhận diện protein
Các kỹ thuật được sử dụng trong proteomics
Genomics, proteomics và sự phát triển thuốc
Pharmacogenomics và chiến lược phát triển thuốc
Chiến lược chemogenomics để phát minh thuốc
Sản xuất và sử dụng chip ADN
Chuyển gen vào cây trồng
Tin sinh học
Công nghệ nano sinh học

24


Genomics, proteomics và sự phát triển thuốc
Phát minh thuốc
Các gen
Các đích
thuốc

Cơ
hội

Tiền lâm sàng
Các phân tử
nhỏ

Thử
tế bào

Hiểu về bệnh,
đích ưu tiên,
nhận định đích
mới

Dẫn
thuốc

Thử
thuốc

Genomic
dự đoán
độc tính
trên người

Thử lâm sàng
I II III
Thử
trên người

Phê chuẩn IV

Thuốc

Thử độ an
toàn, hiệu

quả, dấu
hiệu sinh
học

Tiêu thụ

Bán và
tiếp thị

Nhận diện tỉ
lệ, các yếu tố
nguy cơ cho
sự an toàn
và sự can
thiệp làm
thuốc an
toàn hơn
trong tương
lai

25