Sinh học phân tử

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1></div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

L i nói đ u

ờ

ầ

Sinh h c phân t là khoa h c nghiên c u các hi n tọ ử ọ ứ ệ ượng s ng m c đ phân t .ố ở ứ ộ ử
Ph m vi nghiên c u c a mơn h c này có ph n trùng l p v i m t s môn h c khácạ ứ ủ ọ ầ ặ ớ ộ ố ọ
trong sinh h c đ c bi t là di truy n h c và hóa sinh h c. Sinh h c phân t ch y u t pọ ặ ệ ề ọ ọ ọ ử ủ ế ậ
trung nghiên c u m i tứ ố ương tác gi a các h th ng c u trúc khác nhau trong t bào, baoữ ệ ố ấ ế
g m m i quan h qua l i gi a quá trình t ng h p c a DNA, RNA và protein và tìmồ ố ệ ạ ữ ổ ợ ủ
hi u cách th c đi u hòa các m i tể ứ ề ố ương tác này.

Hi n nay, sinh h c phân t và sinh h c t bào đệ ọ ử ọ ế ược xem là n n t ng quan tr ngề ả ọ
c a công ngh sinh h c. Nh phát tri n các công c c b n c a sinh h c phân t nhủ ệ ọ ờ ể ụ ơ ả ủ ọ ử ư
các enzyme c t h n ch , DNA ligase, các vector t o dòng, lai phân t , k thu t PCR...ắ ạ ế ạ ử ỹ ậ
sinh h c phân t ngày càng đ t nhi u thành t u ng d ng quan tr ng. ọ ử ạ ề ự ứ ụ ọ

Giáo trình sinh h c phân t này cung c p nh ng ki n th c c b n cho sinh viênọ ử ấ ữ ế ứ ơ ả
v i các n i dung chính sau:ớ ộ

- C u trúc và ch c năng c a genấ ứ ủ
- C u trúc genomeấ

- Các quá trình tái b n, phiên mã và d ch mã c a nguyên li u di truy nả ị ủ ệ ề
- Đi u hòa bi u hi n genề ể ệ

- S a ch a và b o v genử ữ ả ệ
- Tái t h p và chuy n genổ ợ ể

Do m i đớ ược xu t b n l n đ u nên giáo trình này khó tránh kh i thi u sót ho cấ ả ầ ầ ỏ ế ặ
ch a đáp ng đư ứ ược yêu c u b n đ c. Vì th , chúng tơi mong nh n đầ ạ ọ ế ậ ược nhi u ý ki nề ế
đóng góp đ l n xu t b n sau để ầ ấ ả ược hoàn thi n h n. ệ ơ

Chúng tôi chân thành c m n Qu Nâng cao ch t lả ơ ỹ ấ ượng-D án Giáo d c đ i h cự ụ ạ ọ

đã h tr chúng tôi biên so n giáo trình này, PGS. TS. Nơng Văn H i đã đ c b n th oỗ ợ ạ ả ọ ả ả
và góp nhi u ý ki n quý báu.ề ế

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Ch

ươ

ng 1

Cac đai phân t sinh hoc

́

̣

ử

̣

I. Nucleic acid

Nucleic acid, vât chât mang thông tin di truyên cua cac hê thông sông, la môṭ ́ ̀ ̉ ́ ̣ ́ ́ ̀ ̣
polymer hinh thanh t cac monomer la nucleotide. Môi nucleotide gôm ba thanh phân:̀ ̀ ư ́ ̀ ̃ ̀ ̀ ̀
nhom phosphate, đ́ ường pentose (đường 5 carbon) va môt nitrogen base. Cac nitrogeǹ ̣ ́
base thuôc hai nhom: cac purine gôm adenine (A) va guanine (G), cac pyrimidine gôṃ ́ ́ ̀ ̀ ́ ̀
thymine (T), cytosine (C) va uracil (U). Cac nucleotide đ̀ ́ ược nôi v i nhau băng liên kêt́ ớ ̀ ́
phosphodiester tao thanh chuôi dai.̣ ̀ ̃ ̀

Nucleic acid gôm hai loai phân t co câu tao rât giông nhau la deoxyribonucleic̀ ̣ ử ́ ́ ̣ ́ ́ ̀
acid (DNA) va ribonucleic acid (RNA).̀

1. Deoxyribonucleic acid

Phân t DNA la môt chuôi xoăn kep gôm hai s i đ n. Môi s i đ n la môt chuôiử ̀ ̣ ̃ ́ ́ ̀ ợ ơ ̃ ợ ơ ̀ ̣ ̃
nucleotide (Hình 1.1). Môi nucleotide gôm ba thanh phân: nhom phosphate, đ̃ ̀ ̀ ̀ ́ ường
deoxyribose va môt trong bôn base (A, C, G và T) (Hình 1.2). Hai s i đ n kêt h p v ì ̣ ́ ợ ơ ́ ợ ớ
nhau nh cac liên kêt hydrogen hinh thanh gi a cac base bô sung năm trên hai s i: A bôờ ́ ́ ̀ ̀ ữ ́ ̉ ̀ ợ ̉
sung cho T va C bô sung cho G. Môi s i đ n co môt trinh t đinh h̀ ̉ ̃ ợ ơ ́ ̣ ̀ ự ̣ ướng v i môt đâuớ ̣ ̀
5’phosphate t do, đâu kia la 3’ hydroxyl t do (quy ự ̀ ̀ ự ước la 5’̀ →3’). Hướng cua hai s ỉ ợ
đ n trong chuôi xoăn kep ngơ ̃ ́ ́ ược nhau, nên được goi la hai s i đơi song.̣ ̀ ợ ́

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Hình 1.1. Chu i xo n kép c a DNAỗ ắ ủ

Phân t DNA trong nhiêm săc thê cua sinh vât eukaryote dang m ch thăng, conử ̃ ́ ̉ ̉ ̣ ở ̣ ạ ̉ ̀
phân l n tê bao prokaryote (vi khuân) phân t DNA l i co dang m ch vong. Tuy

ở ̀ ớ ́ ̀ ̉ ử ạ ́ ̣ ạ ̀

nhiên, du dang nao thi cac phân t DNA này đêu tôn tai theo ki u cuôn chăt. Trong tề ở ̣ ̀ ̀ ́ ử ̀ ̀ ̣ ể ̣ ̣ ́
bao eukaryote, DNA kêt h p chăt che v i các protein la histone.̀ ́ ợ ̣ ̃ ớ ̀

DNA eukaryote co kich th́ ́ ước rât l n (Vi du: DNA nǵ ớ ́ ̣ ở ười co thê dai đên 1 m)́ ̉ ̀ ́
nên v n đ đăt ra la phân t nay phai đấ ề ̣ ̀ ử ̀ ̉ ược nen nh thê nao trong m t thê tich rât hań ư ́ ̀ ộ ̉ ́ ́ ̣
chê cua nhân. Viêc nen đ́ ̉ ̣ ́ ược th c hiên nhiêu m c đô, m c đô thâp nhât la nucleosomeự ̣ ở ̀ ứ ̣ ứ ̣ ́ ́ ̀
va m c đô cao nhât la câu truc nhiêm săc chât. Thât vây, đ̀ ứ ̣ ́ ̀ ́ ́ ̃ ́ ́ ̣ ̣ ường kinh cua chuôi xoăń ̉ ̃ ́
DNA chi la 20̉ ̀ , trong khi s i nhiêm săc chât quan sat dợ ̃ ́ ́ ́ ưới kinh hiên vi điên t có ̉ ̣ ử ́
đường kinh 100́ , đôi khi đat 300̣ . Điêu nay ch ng to phân t DNA tham gia hinh̀ ̀ ứ ̉ ử ̀
thanh nh ng câu truc ph c tap h n (Hinh 1.3). ̀ ữ ́ ́ ứ ̣ ơ ̀

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5></div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Vùng cùng hướng (downtream). Đ c p đ n v trí c a m t đo n trình t nàoề ậ ế ị ủ ộ ạ ự
đó n m phía đ u 3’ c a gen ho c m t đo n gen quan tâm.ằ ở ầ ủ ặ ộ ạ

Vùng đa n i (polylinker ố hay polycloning sites). M t trình t DNA m ch képộ ự ạ
đượ ổc t ng h p nhân t o có mang m t lo t các v trí nh n bi t c a các enzyme h nợ ạ ộ ạ ị ậ ế ủ ạ
ch . Trình t này đế ự ược g n vào các vector dùng trong k thu t t o dòng gen (nh vùngắ ỹ ậ ạ ư
t o dòng).ạ

Vùng liên k t ribosome (ribosome binding sites, RBS). ế Vung trên phân t̀ ử
mRNA giup cho no bam vao ribosome trong qua trinh dich ma (xem trình t Shine-́ ́ ́ ̀ ́ ̀ ̣ ̃ ự
Dalgarno).

Vùng nhân (nucleoid). M t vùng trong t bào vi khu n t p trung v t ch t diộ ế ẩ ậ ậ ấ
truy n.ề

Vùng ngược hướng (upstream region). V trí c a m t trình t nucleotide nàoị ủ ộ ự
đó n m phía đ u 5’ c a phân t DNA so v i gen quan tâm.ằ ở ầ ủ ử ớ

Vùng siêu bi n (hypervariable region, HVR). ế Vùng trong h gen bao g m m tệ ồ ộ
s lố ượng bi n đ ng các trình t l p l i và đế ộ ự ặ ạ ược dùng đ xác đ nh đ c tr ng cá thể ị ặ ư ể
(xem in d u di truy n).ấ ề

Vùng t o dòng (multiple cloning sites, MCS).ạ Đoan DNA ngăn trong môt vectoṛ ́ ̣
th h th ba (ví d : các nhóm pUC, pGEM, pBluescript…) co ch a cac vi tri nhân biêtế ệ ứ ụ ́ ứ ́ ̣ ́ ̣ ́
cho m t s enzyme c t h n ch thông d ng, độ ố ắ ạ ế ụ ược thi t k đ chèn đo n DNA ngo iế ế ể ạ ạ
lai vào đây (xem vùng đa n i).ố

Western blot. K thu t phân tích protein d a trên nguyên lý liên k t khángỹ ậ ự ế
nguyên-kháng th đ phát hi n protein đ c hi u có b n ch t kháng nguyên (thể ể ệ ặ ệ ả ấ ường
được th m tích lên màng nitrocellulose sau khi ch y đi n di SDS-PAGE, và c đ nh ẩ ạ ệ ố ị ở
đó). Sau khi protein trên màng lai g n v i kháng th th nh t đ c hi u và ti p đ n làắ ớ ể ứ ấ ặ ệ ế ế
kháng th th hai có đánh d u enzyme (alkaline phosphatase ho c horse-radishể ứ ấ ặ
peroxidase…) thì ph c h p này s đứ ợ ẽ ược liên k t v i c ch t đ t o màu. S hi n di nế ớ ơ ấ ể ạ ự ệ ệ
c a protein ngo i lai (s n ph m d ch mã c a gen ngo i lai đủ ạ ả ẩ ị ủ ạ ược chuy n vào t bào v tể ế ậ
ch ) s đủ ẽ ược phát hi n nh s xu t hi n màu c a ph n ng lai.ệ ờ ự ấ ệ ủ ả ứ

Xo n alpha (helix ắ α). C u trúc xo n c a chu i polypeptide, thấ ắ ủ ỗ ường là quay
ph i, v i s lả ớ ố ượng t i đa liên k t trong chu i, m t trong nh ng c u trúc b c hai phố ế ỗ ộ ữ ấ ậ ổ
bi n c a protein đế ủ ược tìm th y keratin.ấ ở

Xo n kép (double helix).ắ C u trúc ba chi u t nhiên c a hai chu i DNA bấ ề ự ủ ỗ ổ
sung, đ i song và xo n v i nhau.ố ắ ớ

YAC (Yeast artificial chromosome). Nhi m s c th nhân t o c a n m men,ễ ắ ể ạ ủ ấ

được dùng làm vector đ t o dịng nh ng đo n DNA có kích thể ạ ữ ạ ướ ấ ớc r t l n trong n mấ
men.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Y u t tác đ ng ế ố ộ cis (cis-acting element). Đo n trình t DNA ch bi u hi nạ ự ỉ ể ệ
hi u qu trên chính phân t DNA mà nó tác đ ng. Ví d : h p CAAT là m t ph n tệ ả ử ộ ụ ộ ộ ầ ử
tác đ ng ộ cis đ i v i quá trình phiên mã các sinh v t eukaryote.ố ớ ở ậ

Y u t tác đ ng ế ố ộ trans (trans-acting element). Y u t di truy n có th bi uế ố ề ể ể
hi n hi u qu mà không c n n m trên cùng m t phân t v i đo n trình t đích.ệ ệ ả ầ ằ ộ ử ớ ạ ự
Thường y u t đó mã hóa cho m t s n ph m protein (có th là m t enzyme hay m tế ố ộ ả ẩ ể ộ ộ
protein đi u hòa) và s n ph m này có th khu ch tán đ n đi m tác đ ng.ề ả ẩ ể ế ế ể ộ

Tài li u tham kh o/đ c thêmệ ả ọ

1. Ban T đi n-NXB Khoa h c và K thu t.ừ ể ọ ỹ ậ 2002. T đi n Bách khoa Sinh h c. ư ể ọ NXB 
Khoa h c và K thu tọ ỹ ậ, Hà N i.ộ

2. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K and Walter P. 2002. Molecular

Biology of the Cell. 4th ed. Garland Science Publishing, Inc. New York, USA.

3. Karp G. 2002. Cell and Molecular Biology. John Wiley & Sons, Inc. New York, USA.

4. Lawrence E. 1995. Henderson’s Dictionary of Biological Terms. 7th ed. Longman

Group Ltd. Singapore.

5. Singleton P and Sainsbury D. 2001. Dictionary of Microbiology and Molecular

Biology. 3rd ed. John Wiley & Sons, Ltd. UK.

6. Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M and Losick R. 2004. Molecular

Biology of the Gene. Pearson Education, Inc./Benjamin Cummings Publishing, San Francisco,

</div>