Bài giảng Công nghệ gen - Hoàng Quốc Khánh

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ gen - Hoàng Quốc Khánh

1. CÔNG NGHỆ GEN Đại Học Lạc Hồng GV: TS Hoàng Quốc Khánh Viện Sinh học nhiệt đới hoangqk@gmail.com
2. • 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
3. • 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
4. • 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
5. • 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)
6. Chương 1 Các 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
7. 1.1.2 Sinh vật nhân thật (eukaryot) Nấm Protista (tảo và nguyên sinh động vật) Thực vật Động vật
8. Viruses
9. 1.1.3 Sự biệt hóa Sự phân chia tế bào có thể thay đổi phương thức biểu hiện gen Sự hình thành bào tử: ở prokaryot Phát sinh mô: tế bào phôi biệt hóa thành tế bào chuyên hóa như tế bào gan, thận
10. 1.2 Các bào quan 1.2.1 Nhân tế bào Mang các thông tin di truyền trong các nhiễm sắc thể Nhân tế bào được bào bọc bởi màng nhân,cho phép các phân tử lớn đi qua Sự phiên mã xảy ra trong nhân. Hạch nhân: nơi tổng hợp rRNA
11. Nhân tế bào Nucleus Nucleus 1 µm Nucleolus Chromatin Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane Nuclear pore Pore complex Rough ER Surface of nuclear envelope. Ribosome 1 µm 0.25 µm Close-up of nuclear envelope Figure 6.10 Pore complexes (TEM). Nuclear lamina (TEM).
12. 1.2.2 Ty thể và lục lạp Ty thể (mitochondria) Lục lạp (chloroplast) Thuyết cộng sinh về quá trình tiến hóa của tế bào eukaryot
13. 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
14. 1.2.4 Các vi thể Lysosome: 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
15. • Lysosomes carry out intracellular digestion Nucleus 1 µm by – Phagocytosis Lysosome Lysosome contains Food vacuole Hydrolytic active hydrolytic fuses with enzymes digest enzymes lysosome food particles Digestive enzymes Lysosome Plasma membrane Digestion Food vacuole Figure 6.14 A (a) Phagocytosis: lysosome digesting food
16. Lysosomes Nucleus 1 µm • Phagocytosis Lysosome Lysosome contains Food vacuole Hydrolytic active hydrolytic fuses with enzymes digest enzymes lysosome food particles Digestive enzymes Lysosome Plasma membrane Digestion Food vacuole (a) Phagocytosis: lysosome digesting food Figure 6.14 A
17. 1.2.5 Tách các bào quan Ly tâm dựa trên gradient nồng độ (đường, ficoll, cesium chloride
18. 1.3 Các đại phân tử 1.3.1 Protein và acid nucleic 1.3.2 Các polysaccharide Tinh bột Cellulose Glycogen 1.3.3 Lipid Gliceride Phopholipid
19. 1.3.4 Các đại phân tử phức Glycoprotein
20. Chức năng của glycoproteins[3] Function Glycoproteins Structural molecule Collagens Lubricant and Mucins protective agent Transport molecule Transferrin, ceruloplasmin Immunologic molecule Immunoglobins, histocompatibility antigens Hormone Chorionoic gonadotropin, thyroid-stimulating hormone (TSH) Enzyme Various, eg, alkaline phosphatase Cell attachment- Various proteins involved in cell-cell (eg, sperm-oocyte), recognition site virus-cell, bacterium-cell, and hormone cell interactions Antifreeze Certain plasma proteins of coldwater fish Interact with specific Lectins, selectins (cell adhesion lectins), antibodies carbohydrates Receptor Various proteins involved in hormone and drug action Affect folding of certain Calnexin, calreticulin proteins Regulation of Notch and its analogs, key proteins in development development Hemostasis (and Specific glycoproteins on the surface membranes of thrombosis) platelets
21. Proteoglycan • Chondroitin sulfate
22. 1.4 Tập hợp các đại phân tử 1.4.1 Các phức hệ protein Bộ 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
23. 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
24. –RibosomesCarry out proteinER synthesis Cytosol Endoplasmic reticulum (ER) Free ribosomes Bound ribosomes Large subunit Small 0.5 µm subunit TEM showing ER and ribosomes Diagram of a ribosome Figure 6.11
25. Nucleosome Six-fold DNA compaction
26. Figure 7-19 The core histones share a common structural fold (2) (1)
27. Higher (1) Histone H1 binds to the linker DNA between nucleosome, inducing tighter - order chromatin structure DNA wrapping around the nucleosome Figures 7-28, 29
28. Higher (2) Nuclear arrays can form more complex structures: the 30-nm fiber (“zigzag - order chromatin structure model”) Figures 7-30 (40-fold compaction)
29. Cấu trúc trật cao của chromatin. (a) Ảnh vi điện tử , (b) Mô hình
30. 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
31. Màng tế bào Figure 5-2: The fluid mosaic model of the membrane
32. Protein vận chuyển Figure 5-7: Transport proteins of the cell membrane
33. Protein màng • Enzym gắn trên màng – Phản ứng bên ngòai – Phản ứng bên trong • Thụ thể – Ví dụ: Hormones – Phân tử nhận diện tế bào Figure 5-6: Cell membrane receptor
34. 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
35. Saccharomyces cerevisiae
36. Arabidopsis thaliana