Phân loại sinh học phân tử

SEMINAR NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI SINH VẬT
SEMINAR NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI SINH VẬT
LỚP K53A - SINH HỌC
PHÂN LOẠI
PHÂN LOẠI


SINH HỌC PHÂN TỬ
SINH HỌC PHÂN TỬ
Giáo viên hướng dẫn:
Giáo viên hướng dẫn:
TS. Nguyễn Trung Thành
TS. Nguyễn Trung Thành
Sinh viên thực hiện:
Sinh viên thực hiện:
Đào Trọng Khoa
Đào Trọng Khoa
Hoàng Thị Xoan
Hoàng Thị Xoan
Phan Hồng Anh
Phan Hồng Anh
Trần Văn Hiếu
Trần Văn Hiếu

NỘI DUNG CHÍNH
NỘI DUNG CHÍNH
I. Tổng quan về phân loại Sinh học phân tử
I. Tổng quan về phân loại Sinh học phân tử
II. Các phương pháp cơ bản của phân loại
Sinh học phân tử

II. Các phương pháp cơ bản của phân loại
Sinh học phân tử
III. Ứng dụng của phương pháp phân loại
Sinh học phân tử
III. Ứng dụng của phương pháp phân loại
Sinh học phân tử
IV. Giá trị phân loại học của các đặc điểm
Sinh học phân tử
IV. Giá trị phân loại học của các đặc điểm
Sinh học phân tử

I. TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SINH HỌC PHÂN TỬ
1.1. ĐỊNH NGHĨA SINH HỌC PHÂN TỬ
1.1. ĐỊNH NGHĨA SINH HỌC PHÂN TỬ


Sinh học phân tử là môn khoa học nghiên cứu giới sinh vật ở mức
độ phân tử.

Sinh học phân tử chủ yếu nghiên cứu tương tác giữa các hệ thống
cấu trúc khác nhau trong tế bào, gồm quan hệ qua lại giữa quá trình
tổng hợp DNA, RNA, Protein và cách thức điều hòa các mối tương tác
này.

1.2. PHÂN LOẠI SINH HỌC PHÂN TỬ
1.2. PHÂN LOẠI SINH HỌC PHÂN TỬ

Là phương pháp phân loại sinh vật bằng
đặc điểm gen ở mức độ phân tử. Tức là
phân loại bằng các dẫn liệu so sánh hóa sinh

các phân tử lớn như DNA, RNA, protein.

Hiện nay phân loại sinh học phân tử đã và
đang trở thành khoa học mũi nhọn trong
phân loại học, bổ sung cho phân loại học
truyền thống những phương pháp nghiên
cứu mới và một loại đặc điểm phân loại
hoàn toàn khác với những đặc điểm phân
loại đã̃ dùng trước đây.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN CỦA PHÂN LOẠI
SINH HỌC PHÂN TỬ
2.1. So sánh Protein
2.2. Kỹ thuật điện di.
2.3. Phân tích và so sánh DNA.
2.5. Phân tích trình tự r-RNA.
2.4. Phân tích trình tự DNA.
2.6. Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction).

2.1. SO SÁNH PROTEIN
2.1. SO SÁNH PROTEIN

Số liệu so sánh Protein là một đăc điểm phân loại quan trọng, đáng
tin cậy để xác định quan hệ giữa các taxon sinh vật, kể cả sinh vật
nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.

Có nhiều phương pháp so sánh Protein.


Nguyên lý: Protein của một loài sinh vật có phản ứng kháng thể đối

với protein của một loài có quan hệ gần mạnh hơn đối với protein của
loài có quan hệ xa hơn.

Phương pháp này được áp dụng để kiểm tra một số kết quả phân loại
theo đặc điểm hình thái và các đặc điểm phân loại khác.



Kỹ thuật nghiên cứu định lượng phản ứng kháng thể.

VD: phương pháp cố định vi bổ thể lượng (microcomplement
faxation) do Champion đề xướng.


Hiện nay, phương pháp
xác định và so sánh trình
tự acid amin của các
protein có cùng chức năng
là phương pháp trực tiếp
và được sử dụng rộng rãi
nhất.

Số liệu so sánh trình tự
cytochrome, các protein
vận chuyển điện tử
(electron transport
protein), trình tự các
histone, các protein sốc
nhiệt, protein phiên mã,
dịch mã được dùng rất phổ

biến trong phân loại học.


Một số phương pháp so sánh gián tiếp:

Phương pháp điện di

Kỹ thuật miễn dịch học so sánh kháng thể

Kỹ thuật điện di enzyme đa locut

2.2. KỸ THUẬT ĐIỆN DI

Trước đây, trong kỹ thuật nghiên cứu hóa sinh, kỹ thuật sắc ký
(chromatographic mathods) được sử dụng rộng rãi.


Tuy nhiên hiện nay trong nghiên cứu sinh học phân tử, phương
pháp sắc ký được thay thế bằng phương pháp điện di
(electrophoresis).

2.2.1. KỸ THUẬT ĐIỆN DI


Các bước chính của kỹ thuật điện di:
•
Đặt gel điện di đã nạp vật mẫu nghiên cứu
vào dung dịch đệm của môi trường điện di có
độ pH thích hợp.
•

Cho dòng điện một chiều chạy qua môi
trường điện di.
•
Trong điều kiện nhiêt độ thích hợp, thời
gian thích hợp các cấu tử điện di (các phần
tử tích điện) sẽ di chuyển trên giá thể điện di
hay bản gel điện di với tốc độ khác nhau, tạo
thành phổ băng điện di.
•
Sau khi bản gel được nhuộm màu bằng
thuốc nhuộm thích hợp, ta có thể quan sát
phổ băng điện di dưới kính hiển vi quang
học, hoặc chụp ảnh với độ phóng đại cần
thiết.
•
Kết quả phân tích cuối cùng được thể hiện
bằng biểu đồ hình cây (dendrogram - cây
nguồn gốc chủng loại).


VIDEO

2.2.2. ĐIỆN DI GEL TRƯỜNG ĐIỆN XUNG

Là dạng cải tiến của kỹ thuật điện
di.
•
Hạn chế cơ bản của kỹ thuật điện
di là không có khả năng phân tách
vật mẫu có kích thước phân tử lớn.

•
Hạn chế này đã được khắc phục
bằng kỹ thuật gel trường điện xung
(PFGE = pulssed field gel
electrophoresis) là một dạng cải tiến
của kỹ thuật điện di.
•
Thủ pháp chính của kỹ thuật PFGE
là: đổi chiều dòng điện chạy qua gel
điện di, gây xung điện theo chu kỳ.

•
Ưu điểm: kỹ thuật PFGE có khả năng phân tách theo kích
thước những đoạn DNA kích thước tới vài megabase.
•
Với ưu điểm vượt trội trên, hiện nay kỹ thuật PFGE được sử
dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm hóa sinh và công
nghệ sinh học.

2.3. PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH DNA
Gồm có các phương pháp chính
sau:

So sánh thành phần base
hữu cơ của nucleic acid.

Lai DNA/DNA.

Lai DNA/RNA.


Phân tích các đoạn DNA cắt
giới hạn (REA)

Kỹ thuật thấm tách
Southern.

2.3.1. SO SÁNH THÀNH PHẦN BASE HỮU CƠ CỦA NUCLEIC ACID
•
Đây là phương pháp so sánh DNA
được sử dụng đầu tiên và có thể
cũng là phương pháp đơn giản nhất.
•
Phương pháp này dựa trên tỷ lệ
(G+C)/(A+T) hoặc thành phần G+C
trong DNA:
Mol% G+C =
•
Số liệu so sánh tỷ lệ G+C là đặc
điểm phân loại đáng tin cậy để kiểm
tra kết quả phân loại bằng những
loại đặc điểm khác. Tỷ lệ G+C cũng
là đặc điểm phân loại tin cậy để xác
định các chi, thường là các chi sinh
vật nhân sơ.
100x
TACG
CG
+++
+

•
Xác định thành phần base hữu cơ của DNA qua nhiệt độ nóng chảy
(Tm) của DNA.
•
Tm là nhiệt độ làm 50% sợi kép tách thành sợi đơn.

2.3.2. LAI DNA/DNA

•
Có thể so sánh trực tiếp các
nguồn gen khác nhau của
sinh vật nhờ phương pháp lai
DNA.
•
Mức độ lai của những đoạn
DNA sợi đơn từ những nguồn
khác nhau biểu thị mức độ
giống nhau của các sinh vật
mang các nguồn gen đó.
•
Phương pháp này chỉ có thể
áp dụng để so sánh và phân
biệt với những sinh vật có
quan hệ gần.

•
Phản ứng lai của những đoạn DNA
sợi đơn của 2 nguồn gene khác nhau
có thể xảy ra ngay cả khi trình tự
nucleotide của 2 nguồn gene khác

nhau 15%.
•
Những nucleotide không ghép cặp
bổ sung sẽ làm cho sợi kép lai kém
bền và sẽ tách thành 2 sợi đơn ở Tm
thấp.
•
Trong điều kiện tối ưu, nếu mức độ
lai DNA của 2 nguồn gene thí nghiệm
đạt từ 70 – 100%, Tm của sợ kép lai
giảm dưới 5% thì 2 nguồn gene là
của cùng một loài.

2.3.3 LAI DNA/RNA
•
Phương pháp này cho phép so sánh và phân biệt nguồn gene của
những sinh vật thuộc các taxon khác nhau có quan hệ xa.
•
Trong phép lai DNA/RNA sử dụng r-RNA hoặc t-RNA.
•
Kỹ thuật lai cũng gồm có các khâu cơ bản tương tự như lai DNA/DNA.

•

Kỹ thuật lai DNA/DNA và DNA/RNA
không ngừng được cải tiến. Hiện nay
có khá nhiều kỹ thuật lai. Thường
dùng là phương pháp lai với mẫu dò:
sử dụng đoạn DNA tổng hợp nhân tạo
có trình tự ngắn(20-30 Nu) làm mẫu

dò.

lai với mẫu dò trong pha rắn (solid
phase hybridization)

lai với mẫu dò trong pha lỏng
(solution phase hybridization)

lai tại chỗ (in situ hybridization)