CÔNG NGHỆ GENĐại Học Lạc Hồng

GV: TS Hoàng Quốc KhánhViện Sinh học nhiệt đớihoangqk@gmail.com

• PHẦN I – NGUYÊN LÝ SINH HỌC PHÂN TỬ

• Chương I. Các loại tế bào và các đại phân tử (4 tiết)• Phân loại tế bào• Các bào quan• Các đại phân tử• Sự tập hợp các đại phân tử

• Chương II. Cấu trúc, chức năng và phương pháp phân tích protein (4 tiết)• Acid amin• Cấu trúc và chức năng protein• Phương pháp phân tích protein

• Chương III. Acid Deoxiribonucleic (4 tiết)• Mô hình và cấu trúc DNA của Watson và Crick• Thành phần hóa học của DNA• Cấu trúc của DNA• Một số đặc điểm vật lý của DNA• Chức năng sinh học DNA• Khái niệm về gen

• Chương IV. Tái bản của DNA (4 tiết)• Các mô hình tái bản DNA• Các thành phần cần thiết cho tái bản DNA ở prokaryot• Tái bản DNA sợi kép ở prokaryot• Tái bản DNA ở eukaryot

• Chương V Bản chất của gen (4 tiết)• Định nghĩa về gen• Kích thước của gen• Nghịch lý của giá trị C• Thông tin trong gen• Gen cấu trúc• Các yếu tố điều hòa

• PHẦN II – NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP KỸ THUẬT GEN

• Chương VI. Nguyên lý kỹ thuật gen (6 tiết)• Một số yếu tố cần thiết trong kỹ thuật gen• Nguyên lý kỹ thuật gen• Các phương pháp tách dòng gen• Ngân hàng bộ gen• Ngân hàng cDNA

• Chương VII. Phương pháp PCR và các kỹ thuật cơ bản trong CNSH phân tử (6 tiết)

• Phương pháp PCR• Phương pháp điện di• Phương pháp giải trình tự gen• Các kỹ thuật lai phân tử• Kỹ thuật phân tử nghiên cứu đa dạng di truyền và ứng dụng trong phân lọai

phân tử• Các phương pháp chuyển gen

• Chương VIII. Ứng dụng kỹ thuật gen trong y học và chuẩn đóan (4 tiết)• Kỹ thuật gen trong sản xuất chế phẩm sinh học• Sử dụng kỹ thuật gen trong chẩn đóan và chũa bệnh

• Chương IX. Kỹ thuật gen ứng dụng trong thực tế sản xuất (4 tiết)• Kỹ thuật gen ứng dụng trong nông nghiệp• An tòan của sinh vật biến đổi gen

• Ôn tập và dự phòng (2 tiết)

Chương 1Các loại tế bào và các đại phân tử

1.1 Phân loại tế bào 1.1.1 Tế bào nhân sơ (prokaryot)- Tế bào thật (eubacteria) - Tế bào cổ (archaea)- Tảo lam (vi khuẩn lam - cyanobacteria)

Phần lớn là đơn bào

1.1.2 Sinh vật nhân thật (eukaryot)NấmProtista (tảo và nguyên sinh động vật)Thực vật Động vật

Viruses

1.1.3 Sự biệt hóaSự phân chia tế bào có thể thay đổi phương

thức biểu hiện genSự hình thành bào tử: ở prokaryotPhát sinh mô: tế bào phôi biệt hóa thành tế

bào chuyên hóa như tế bào gan, thận

1.2 Các bào quan

1.2.1 Nhân tế bàoMang các thông tin di truyền trong các

nhiễm sắc thểNhân tế bào được bào bọc bởi màng

nhân,cho phép các phân tử lớn đi quaSự phiên mã xảy ra trong nhân. Hạch nhân: nơi tổng hợp rRNA

Nhân tế bào

Figure 6.10

Nucleus

NucleusNucleolus

Chromatin

Nuclear envelope:Inner membraneOuter membrane

Nuclear pore

Rough ER

Porecomplex

Surface of nuclear envelope.

Pore complexes (TEM). Nuclear lamina (TEM).

Close-up of nuclearenvelope

Ribosome

1 µm

1 µm0.25 µm

1.2.2 Ty thể và lục lạpTy thể (mitochondria)Lục lạp (chloroplast)

Thuyết cộng sinh về quá trình tiến hóa của tế bào eukaryot

1.2.3 Lưới nội chất (endoplasmic reticulum)

Lưới nội chất nhẵn: chứa enzym, tổng hợp lipid

Lưới nội chất xù xì: chứa ribosome

Phức hệ Golgi: Chồng các túi dẹp có màng bào bọc

1.2.4 Các vi thểLysosome: tách từ thể Golgi, chứa nhiều loại

enzym

Peroxisome: ngăn peroxide phân hủy các thành phần tế bào

Glyoxysome: thực hiện các phản ứng của chu trình glycosyl hóa

• Lysosomes carry out intracellular digestion by– Phagocytosis

Figure 6.14 A(a) Phagocytosis: lysosome digesting food

1 µm

Lysosome containsactive hydrolyticenzymes

Food vacuole fuses with lysosome

Hydrolyticenzymes digestfood particles

Digestion

Food vacuole

Plasma membraneLysosome

Digestiveenzymes

Lysosome

Nucleus

Lysosomes

• Phagocytosis

Figure 6.14 A

(a) Phagocytosis: lysosome digesting food

1 µm

Lysosome containsactive hydrolyticenzymes

Food vacuole fuses with lysosome

Hydrolyticenzymes digestfood particles

Digestion

Food vacuole

Plasma membraneLysosome

Digestiveenzymes

Lysosome

Nucleus

1.2.5 Tách các bào quan

Ly tâm dựa trên gradient nồngđộ (đường, ficoll, cesium chloride

1.3 Các đại phân tử1.3.1 Protein và acid nucleic1.3.2 Các polysaccharideTinh bộtCelluloseGlycogen

1.3.3 LipidGliceridePhopholipid

1.3.4 Các đại phân tử phức

Glycoprotein

Chức năng của glycoproteins[3]

Function GlycoproteinsStructural molecule Collagens

Lubricant and protective agent

Mucins

Transport molecule Transferrin, ceruloplasmin

Immunologic molecule Immunoglobins, histocompatibility antigens

Hormone Chorionoic gonadotropin, thyroid-stimulating hormone (TSH)

Enzyme Various, eg, alkaline phosphatase

Cell attachment-recognition site

Various proteins involved in cell-cell (eg, sperm-oocyte), virus-cell, bacterium-cell, and hormone cell interactions

Antifreeze Certain plasma proteins of coldwater fish

Interact with specific carbohydrates

Lectins, selectins (cell adhesion lectins), antibodies

Receptor Various proteins involved in hormone and drug action

Affect folding of certain proteins

Calnexin, calreticulin

Regulation of development

Notch and its analogs, key proteins in development

Hemostasis (and thrombosis)

Specific glycoproteins on the surface membranes of platelets

Proteoglycan

• Chondroitin sulfate

1.4 Tập hợp các đại phân tử

1.4.1 Các phức hệ proteinBộ khung xương tế bào (Cytoskeleton):

cách sắp xếp các sợi protein trong tế bào

Các vi ống (microtubule): protein tubulin

Các vi sợi: tập hợp protein actin cùng với myosin

1.4.2 Nucleoprotein- Ribosome:Vi khuẩn: 70S, tiểu đơn vị lớn (50S - 23S và 5S

RNA + 31 protein) và tiểu đơn vi nhỏ (30S – 16S RNA và 21 protein), KL tổng số 2,5x106 Da

Eukaryot: 80S, TĐV lớn (60S) và TĐV nhỏ (40S)

- Chromatin: vật chất cấu tạo nên nhiễm sắc thể eukaryot, phức hệ deoxiribonucleoprotein → Nucleosome

– Carry out protein synthesisER

Endoplasmic reticulum (ER)

Ribosomes Cytosol

Free ribosomes

Bound ribosomes

Largesubunit

Smallsubunit

TEM showing ER and ribosomes Diagram of a ribosome

0.5 µm

Figure 6.11

Nucleosome

Six-fold DNA compaction

Figure 7-19 The core histones share a common structural fold

(1)(2)

(1) Histone H1 binds to the linker DNA between nucleosome, inducing tighter DNA wrapping around the nucleosome

Higher-order chrom

atin structure

Figures 7-28, 29

(2) Nuclear arrays can form more complex structures: the 30-nm fiber (“zigzag model”)

Higher-order chrom

atin structure

Figures 7-30

(40-fold compaction)

Cấu trúc trật cao của chromatin. (a) Ảnh vi điện tử , (b) Mô hình

1.4.3 Màng sinh học

• Lớp kép lipid: phospholipid và sphingolipid• Chức năng protein màng:- Là các thụ quan- Các enzym phân hủy các phân tử ngọai

bào- Kênh vận chuyển các phân tử nhỏ- Chất trung gian cho tương tác tế bào – tế

bào

Màng tế bào

Figure 5-2: The fluid mosaic model of the membrane

Protein vận chuyển

Figure 5-7: Transport proteins of the cell membrane

• Enzym gắn trên màng– Phản ứng bên

ngòai– Phản ứng bên trong

• Thụ thể– Ví dụ: Hormones– Phân tử nhận diện

tế bào

Protein màng

Figure 5-6: Cell membrane receptor

Một số đối tượng nghiên cứu trong công nghệ sinh học

Escherichia coli (thường được viết tắt là E. coli) là một trong những loài vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng (bao gồm chim và động vật có vú). Vi khuẩn này cần thiết trong quá trình tiêu hóa thức ăn và là thành phần của khuẩn lạc ruột

Saccharomyces cerevisiae

Arabidopsis thaliana