Bài giảng Di truyền học đại cương: Di truyền phân tử

DI TRUYEÀN HOÏC ÑAÏI CÖÔNG- DI TRUYEÀN HOÏC PHAÂN TÖÛ LEÂ THÒ PHÖÔNG HOÀNG DAØN BAØI Phaàn I- Sinh hoïc phaân töû cuûa gene 1. Môû ñaàu 2. Nucleic acid laø vaät lieäu di truyeàn 3. Caáu truùc DNA 4. Taùi baûn DNA 5. Codon 6. Sao cheùp 7. Dòch maõ 8. Ñoät bieán gene 9. Di truyeàn ôû virus Phaàn II- Kieåm soaùt söï bieåu hieän gene 1. YÙ nghóa 2. Ñieàu hoøa gene ôû prokaryote °Operon lac °Operon Trp °Ñieàu hoøa ôû möùc dòch maõ 3. Söï nhaän bieát protein - nucleic acid 4. Tieàm naêng di truyeàn vaø söï bieåu hieän gene coù choïn loïc ôû eukaryote 5.Söï neùn chaët cuûa DNA 6.Kieåm soaùt söï bieåu hieän gene eukaryote ôû möùc sao cheùp 7.Kieåm soaùt söï bieåu hieän gene eukaryote ôû möùc sau-sao cheùp 8. Homeotic gene vaø homeotic protein 9. Ñieàu hoøa gene ung thö ° Keát luaän veà söï ñieàu hoøa gene ôû eukaryote Phaàn III- Kyõ thuaät di truyeàn 1- Söï chuyeån gene trong thieân nhieân 2. Caùc coâng cuï chuû yeáu cuûa coâng ngheä DNA ° Caùc enzyme giôùi haïn vaø DNA ligase ° Caùc vector ° Caùc doø nucleotide 3. Taïo doøng caùc gene °Ngaân haøng genome °Ngaân haøng cDNA °Tuyeån choïn (Screening) 4. Ích lôïi cuûa söï chuyeån gene ° Taïo döôïc phaåm ° ÖÙng duïng trong noâng nghieäp ° Ñoäng vaät chuyeån gene 5- Vaøi vaán ñeà lieân quan tôùi söï aùp duïng kyõ thuaät hoïc DNA Phaàn I- Sinh hoïc phaân töû cuûa gene Môû ñaàu: Lyù thuyeát trung taâm vaø di truyeàn phaân töû (Crick, 1958) Chöùng minh nucleic acid laø vaät lieäu di truyeàn °Thí nghieäm cuûa Griffith (1928) Griffith (1928) laàn ñaàu tieân nghieân cöùu veà bieán naïp (transformation) ôû 2 daïng Streptococcus pneumoniae: S (smooth) vaø R (rough). S gaây vieâm phoåi ôû chuoät, R thì khoâng. Ñoät bieán S  R xaûy ra trong ~ 10 phuùt. S coù voû polysaccharide (khuaån laïc moïc treân thaïch coù daïng trôn laùng). R maát khaû naêng taïo voû, maát khaû naêng gaây beänh (khuaån laïc goà gheà). Caùc noøi S. pneumoniae ñöôïc phaân bieät döïa vaøo baûn chaát polysaccharide: IIS, IIR, IIIS, IIIR,... Voû polysaccharide giuùp S choáng laïi heä thoáng mieãn dòch cuûa teá baøo chuû. Keát quaû thí nghieäm: ° Chích S vaøo chuoät: chuoät cheát ° R: chuoät khoâng cheát ° R + S (nhieät): chuoät cheát ° S (nhieät): chuoät khoâng cheát. Keát quaû quan troïng: Khi chích IIR soáng + IIIS (bò gieát bôûi nhieät), vi khuaån ñöôïc coâ laäp töø chuoät beänh luoân luoân laø IIIS. IIR soáng + IIIS cheát ® IIIS soáng Kieåu II chöa bao giôø ñoät bieán thaønh kieåu III. Griffith keát luaän: IIR nhaän thoâng tin di truyeàn môùi ñeå taïo polysaccharide kieåu III, khoâng coù ñoät bieán, chæ coù söï bieán naïp, töùc söï xen moät “yeáu toá bieán naïp” töø IIIS vaøo IIR. “Yeáu toá bieán naïp” ñoù ñöôïc Avery (1944) chöùng minh laø DNA. Thí nghieäm cuûa Hershey vaø Chase (1952) chöùng minh: DNA laø vaät lieäu di truyeàn cuûa bacteriophage T2. T2: DNA + protein voû, = “oáng tieâm phaân töû” bôm DNA vaøo teá baøo vi khuaån vaø taùi taïo phage môùi. Thí nghieäm vôùi ñoàng vò phoùng xaï: 35S ñaùnh daáu protein 32P ñaùnh daáu DNA cuûa T2. Nuoâi T2 + E. coli vôùi 35S  protein phage* Nuoâi T2 + E. coli vôùi 32P  DNA phage* Nuoâi T2* + E. coli: (1) T2* + E. coli (khoâng *) (2) Duøng maùy troän taùch rôøi voû protein phage (3) Ly taâm: vi khuaån laéng, phage noåi (4) So saùnh phoùng xaï: °T2 + 35S-protein:  phaàn loûng* °T2 + 32P-DNA  phaàn traàm hieän * Ñaët vi khuaån cuûa phaàn traàm hieän trong moâi tröôøng loûng, chuùng bò phaân giaûi vaø phoùng thích phage chöùa 32P-DNA. Keát luaän: Chæ coù DNA phage vaøo teá baøo chuû, ñieàu khieån söï taïo nhieàu DNA vaø protein phage, vaø taïo nhieàu phage môùi. Thí nghieäm cuûa Fraenkel-Conrat vaø Singer (1957) ÔÛ Virus theå khaûm thuoác laù (TMV, tobacco mosaic virus): thoâng tin di truyeàn trong RNA. TMV: sôïi ñôn RNA + voû protein, coù daïng truï daøi döôùi kính hieån vi ñieän töû. Duøng 2 noøi TMV khaùc nhau bôûi protein voû. Taùch protein voû khoûi RNA nhôø xöû lyù phenol. Taïo caùc toå hôïp virus môùi. Nhieãm caùc virus môùi vaøo caây thuoác laù: virus con chaùu luoân luoân chöùa RNA vaø protein töông öùng. Keát luaän: Nucleic acid (RNA ôû TMV), khoâng phaûi protein, laø vaät lieäu mang thoâng tin di truyeàn. Chöùng minh DNA laø vaät lieäu di truyeàn ôû moïi eukaryote: - Moãi teá baøo cô theå 2n chöùa cuøng löôïng DNA, giao töû n chöùa ñuùng phaân nöûa löôïng naày. - Caùc taùc nhaân gaây ñoät bieán (vaät lyù & hoùa hoïc) cuõng gaây bieán ñoåi DNA. [Tia 260nm (ñöôïc DNA haáp thu) gaây ñoät bieán maïnh hôn tia 280nm (ñöôïc protein haáp thu)]. Caáu truùc cuûa caùc phaân töû nucleic acid