Giáo Trình Sinh Học Phân Tử Học Viện Quân Y 2020 - Tài Liệu Học Tập Chính Thức Dành Cho Sinh ...

Giáo trình sinh học phân tử Học viện Quân y cung cấp kiến thức chuyên sâu về cấu trúc, chức năng DNA, RNA và protein trong y học quân sự hiện đại.

• Tác giả: Pgs. Trần Văn Khoa
• Trường học: Học Viện Quân Y
• Chuyên ngành: Sinh Học Phân Tử
• Đề tài: Giáo Trình Sinh Học Phân Tử
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh giáo trình sinh học phân tử Học viện Quân y 2020

Giáo trình Sinh học Phân tử của Học viện Quân y, được ban hành theo Quyết định số 2748/QĐ-HVQY ngày 24 tháng 6 năm 2020, là một tài liệu y khoa quân sự nền tảng dành cho chương trình đào tạo bác sĩ đa khoa. Dưới sự chủ biên của PGS. Trần Văn Khoa và sự tham gia biên soạn của các chuyên gia hàng đầu từ bộ môn Mô phôi Học viện Quân y và các phòng ban liên quan, tài liệu này cung cấp kiến thức cập nhật và hệ thống về lĩnh vực sinh học phân tử hiện đại. Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc, chức năng và cơ chế hoạt động của các đại phân tử sinh học ở cấp độ phân tử. Nội dung được biên soạn bám sát khung chương trình giảng dạy, tập trung vào các vấn đề thực tiễn lâm sàng trong chẩn đoán, điều trị và phòng bệnh. Cấu trúc giáo trình bao gồm 10 chương, đi từ những kiến thức cơ bản nhất như cấu trúc DNA, RNA đến các kỹ thuật phức tạp như kỹ thuật PCR, công nghệ gen và tin sinh học. Đây không chỉ là một cuốn sách sinh học phân tử pdf thông thường mà còn là một công trình khoa học được thẩm định kỹ lưỡng bởi hội đồng chuyên môn uy tín, bao gồm các nhà khoa học từ Học viện Quân y và Viện Nghiên cứu hệ Gen. Sự ra đời của giáo trình sinh học phân tử học viện quân y đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc chuẩn hóa tài liệu giảng dạy, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của y học hiện đại và quân sự.

1.1. Đội ngũ biên soạn và giá trị học thuật của tài liệu

Chất lượng của giáo trình sinh học phân tử học viện quân y được bảo chứng bởi một đội ngũ tác giả uy tín, do PGS. Trần Văn Khoa, Chủ nhiệm Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, làm chủ biên. Các thành viên biên soạn đều là những giảng viên, nhà nghiên cứu giàu kinh nghiệm thuộc Học viện. Hội đồng thẩm định gồm những chuyên gia đầu ngành như GS.TS. Đỗ Quyết và các phản biện từ Đại học Y Hà Nội, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Điều này đảm bảo nội dung không chỉ chính xác về mặt khoa học mà còn phù hợp với thực tiễn đào tạo y khoa tại Việt Nam. Giáo trình được thiết kế như một ebook sinh học phân tử y học toàn diện, cung cấp một cái nhìn hệ thống và logic, giúp người học dễ dàng tiếp cận và nắm bắt các khái niệm phức tạp của ngành di truyền học phân tử.

1.2. Phân tích cấu trúc 10 chương trong đề cương SHPT Quân y

Bố cục của giáo trình được chia thành 10 chương khoa học, tuân thủ chặt chẽ đề cương SHPT Quân y. Bắt đầu với nền tảng về Cấu trúc và chức năng DNA, RNA (Chương 1) và Bộ gen (Chương 2), giáo trình dẫn dắt người đọc khám phá các quá trình cốt lõi như Mã thông tin di truyền (Chương 3), Điều hòa biểu hiện gen (Chương 4) và Đột biến gen (Chương 5). Năm chương cuối tập trung vào các kỹ thuật hiện đại, là công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu y sinh. Các chương này bao gồm: Các enzym trong kỹ thuật di truyền (Chương 6), Vector và tách dòng phân tử (Chương 7), Kỹ thuật PCR và giải trình tự gen (Chương 8), Lai phân tử (Chương 9) và Tin sinh học (Chương 10). Cấu trúc này giúp sinh viên xây dựng kiến thức từ cơ bản đến nâng cao một cách vững chắc, tạo nền tảng để tiếp cận các slide bài giảng sinh học phân tử và các tài liệu chuyên sâu khác.

II. Cách vượt khó khi ôn thi y sinh học di truyền với tài liệu này

Sinh học phân tử là một môn học có khối lượng kiến thức lớn và trừu tượng, gây không ít khó khăn cho sinh viên y khoa. Thách thức lớn nhất nằm ở việc phải ghi nhớ và liên kết các cơ chế phức tạp, từ sao chép, phiên mã, dịch mã đến các kỹ thuật thực nghiệm tinh vi. Việc ôn thi y sinh học di truyền đòi hỏi một phương pháp học tập khoa học và nguồn tài liệu đáng tin cậy. Nhiều sinh viên cảm thấy quá tải trước các thuật ngữ chuyên ngành và các quy trình kỹ thuật như kỹ thuật PCR hay tạo dòng ADN tái tổ hợp. Hơn nữa, việc tìm kiếm một ngân hàng đề thi sinh học phân tử chuẩn hóa, bám sát chương trình học là một vấn đề nan giải, dẫn đến việc ôn tập lan man và kém hiệu quả. Giáo trình sinh học phân tử học viện quân y được biên soạn để giải quyết những thách thức này. Sách trình bày kiến thức một cách logic, có hệ thống, đi kèm với các hình ảnh minh họa rõ ràng và ví dụ thực tiễn. Việc nắm vững nội dung trong giáo trình giúp sinh viên xây dựng một nền tảng kiến thức vững chắc, từ đó tự tin giải quyết các câu hỏi lý thuyết và bài tập tình huống, giảm bớt áp lực và nâng cao hiệu quả ôn tập.

2.1. Thách thức trong việc hệ thống hóa kiến thức trừu tượng

Một trong những rào cản chính khi tiếp cận sinh học phân tử là tính trừu tượng của các khái niệm. Các quá trình diễn ra ở cấp độ phân tử như điều hòa biểu hiện gen hay cơ chế sửa chữa DNA rất khó hình dung nếu không có mô hình trực quan. Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc kết nối các chương kiến thức riêng lẻ thành một bức tranh tổng thể. Ví dụ, để hiểu về công nghệ gen, người học cần nắm vững cả cấu trúc DNA, vai trò của enzyme và chức năng của vector. Sự thiếu liên kết này khiến kiến thức trở nên rời rạc và khó nhớ. Giáo trình này giải quyết vấn đề bằng cách sắp xếp các chương theo một trình tự logic, mỗi chương sau đều xây dựng dựa trên nền tảng của chương trước, giúp người học dễ dàng hệ thống hóa kiến thức.

2.2. Khó khăn khi tìm ngân hàng đề thi sinh học phân tử uy tín

Việc luyện tập với đề thi là một phần quan trọng của quá trình ôn tập. Tuy nhiên, tìm được một ngân hàng đề thi sinh học phân tử chất lượng, phản ánh đúng trọng tâm của đề cương SHPT Quân y là không hề đơn giản. Nhiều nguồn tài liệu trôi nổi trên mạng thường không được kiểm chứng, có thể chứa sai sót hoặc không còn phù hợp với chương trình đào tạo hiện hành. Điều này không chỉ lãng phí thời gian mà còn có thể gây nhiễu loạn kiến thức. Cách tiếp cận hiệu quả nhất là bám sát vào các câu hỏi ôn tập cuối mỗi chương trong giáo trình sinh học phân tử học viện quân y. Những câu hỏi này được thiết kế để kiểm tra mức độ hiểu và khả năng vận dụng kiến thức cốt lõi, là cơ sở tốt nhất để chuẩn bị cho các kỳ thi.

III. Hướng dẫn nắm vững 5 chương đầu của giáo trình SHPT Quân y

Năm chương đầu của giáo trình sinh học phân tử học viện quân y xây dựng toàn bộ nền tảng lý thuyết cơ bản, là chìa khóa để hiểu các kỹ thuật ứng dụng sau này. Phương pháp học hiệu quả là tiếp cận từng chương một cách tuần tự và có hệ thống. Chương 1, "Cấu trúc và chức năng DNA, RNA", yêu cầu người học phải nắm chắc các thành phần hóa học, cấu trúc xoắn kép và cơ chế sao chép bán bảo toàn. Đây là kiến thức gốc rễ của toàn bộ môn di truyền học phân tử. Tiếp theo, Chương 2 về "Bộ gen" mở rộng tầm nhìn ra toàn bộ vật liệu di truyền, so sánh sự khác biệt giữa bộ gen virus, prokaryote và eukaryote. Chương 3 giải thích "Mã thông tin di truyền" và quá trình thực hiện thông tin, làm rõ luồng thông tin trung tâm từ DNA đến protein. Chương 4, "Điều hòa biểu hiện gen", là một trong những chương khó nhất, mô tả cách tế bào kiểm soát hoạt động của gen. Cuối cùng, Chương 5 về "Đột biến gen" kết nối các sai sót ở cấp độ phân tử với các bệnh lý di truyền. Để nắm vững các chương này, sinh viên nên kết hợp đọc giáo trình, xem lại slide bài giảng sinh học phân tử và tự vẽ sơ đồ tư duy để hệ thống hóa kiến thức.

3.1. Nền tảng về cấu trúc ADN ARN và các loại bộ gen sinh vật

Để bắt đầu, việc hiểu rõ cấu trúc của acid nucleic là yêu cầu tiên quyết. Giáo trình trình bày chi tiết về cấu trúc xoắn kép của DNA theo mô hình Watson-Crick, các dạng DNA (A, B, Z), và sự khác biệt với cấu trúc sợi đơn của RNA. Người học cần phân biệt rõ thành phần đường (deoxyribose và ribose), các base nito (A, T, G, C, U) và vai trò của liên kết hydro. Phần về bộ gen giúp so sánh tổ chức vật chất di truyền ở các nhóm sinh vật khác nhau. Điểm nhấn là sự khác biệt giữa nhiễm sắc thể vòng của vi khuẩn và nhiễm sắc thể thẳng, phức tạp ở sinh vật nhân thực. Nắm vững phần này giúp lý giải tại sao các kỹ thuật như công nghệ gen lại có thể ứng dụng được trên nhiều đối tượng khác nhau.

3.2. Cơ chế điều hòa biểu hiện gen và hậu quả của đột biến gen

Chương 4 và 5 là hai chương có tính ứng dụng lâm sàng cao. "Điều hòa biểu hiện gen" giải thích tại sao các tế bào có cùng bộ gen lại có thể biệt hóa thành các loại mô khác nhau. Các khái niệm như operon ở prokaryote và các yếu tố phiên mã ở eukaryote cần được hiểu sâu. "Đột biến gen" mô tả các dạng thay đổi trình tự DNA và hậu quả của chúng, từ đó giải thích cơ chế phân tử của nhiều bệnh di truyền. Việc liên hệ kiến thức này với các bệnh lý cụ thể sẽ giúp việc học trở nên thú vị và dễ nhớ hơn. Đây là phần kiến thức quan trọng, làm cơ sở cho các phương pháp chẩn đoán và điều trị bệnh dựa trên di truyền học phân tử, ví dụ như liệu pháp gen trong tương lai.

IV. Bí quyết làm chủ các kỹ thuật PCR ADN tái tổ hợp từ sách

Phần hai của giáo trình sinh học phân tử học viện quân y (từ chương 6 đến 10) tập trung vào các phương pháp và kỹ thuật thực nghiệm, là cầu nối giữa lý thuyết và ứng dụng. Để làm chủ phần này, người học cần thay đổi tư duy từ "học thuộc" sang "hiểu nguyên lý". Chương 6 giới thiệu các "công cụ" thiết yếu là các enzyme thông dụng như enzyme giới hạn, ligase và polymerase. Chương 7 đi sâu vào các vector và kỹ thuật tách dòng phân tử, nền tảng của công nghệ ADN tái tổ hợp. Đây là kỹ thuật tạo ra các phân tử DNA lai, có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất protein, vaccine. Chương 8 mô tả chi tiết các phương pháp kinh điển và hiện đại nhất, bao gồm kỹ thuật PCR, điện di và giải trình tự gen. PCR là kỹ thuật khuếch đại một đoạn DNA mục tiêu lên hàng triệu lần, có vai trò không thể thiếu trong chẩn đoán bệnh nhiễm trùng, bệnh di truyền và giám định pháp y. Việc hiểu rõ từng bước trong chu trình PCR (biến tính, bắt cặp, kéo dài) và vai trò của từng thành phần là cực kỳ quan trọng. Cuốn sách sinh học phân tử pdf này trình bày các nguyên lý một cách rõ ràng, giúp sinh viên không chỉ hiểu mà còn có thể phân tích và giải thích kết quả thực nghiệm.

4.1. Vai trò của enzyme và vector trong công nghệ gen hiện đại

Công nghệ gen dựa trên khả năng cắt, dán và vận chuyển các đoạn DNA một cách có chủ đích. Giáo trình giải thích cặn kẽ vai trò của enzyme giới hạn (restriction enzyme) như những "cây kéo phân tử" có khả năng nhận biết và cắt tại các trình tự DNA đặc hiệu. DNA ligase hoạt động như "keo dán", nối các đoạn DNA lại với nhau. Vector (thường là plasmid hoặc virus) đóng vai trò là "phương tiện vận chuyển" để đưa gen mong muốn vào tế bào chủ. Hiểu rõ chức năng của các yếu tố này là bước đầu tiên để nắm bắt được toàn bộ quy trình tạo ra một sinh vật biến đổi gen hay sản xuất một protein bằng công nghệ ADN tái tổ hợp.

4.2. Nguyên lý và ứng dụng của điện di và giải trình tự gen

Điện di và giải trình tự gen là các kỹ thuật phân tích sản phẩm của kỹ thuật PCR và tách dòng. Điện di là phương pháp tách các phân tử DNA, RNA hoặc protein dựa trên kích thước và điện tích khi chúng di chuyển trong một điện trường. Giáo trình mô tả nguyên lý điện di trên gel agarose, một kỹ thuật cơ bản trong mọi phòng thí nghiệm sinh học phân tử. Giải trình tự gen là kỹ thuật xác định thứ tự chính xác của các nucleotide trong một đoạn DNA. Việc nắm vững nguyên lý của phương pháp Sanger và các công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) được đề cập trong sách sẽ mở ra cánh cửa đến với y học cá thể hóa và nghiên cứu hệ gen.

V. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong y khoa quân sự

Giáo trình sinh học phân tử học viện quân y không chỉ là một tài liệu lý thuyết mà còn có định hướng ứng dụng thực tiễn mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực y khoa và y học quân sự. Các kiến thức và kỹ thuật được trình bày là nền tảng cho nhiều lĩnh vực chẩn đoán, điều trị và phòng bệnh hiện đại. Trong chẩn đoán, kỹ thuật PCR và lai phân tử giúp phát hiện sớm và chính xác các tác nhân gây bệnh như virus, vi khuẩn, kể cả các chủng mới hoặc các mầm bệnh dùng trong chiến tranh sinh học. Trong lĩnh vực di truyền, các kỹ thuật này cho phép chẩn đoán các bệnh lý di truyền, xác định nguy cơ mắc bệnh và tư vấn di truyền. Về điều trị, kiến thức về công nghệ gen và ADN tái tổ hợp mở ra hướng phát triển các liệu pháp gen, sản xuất các loại thuốc sinh học, vaccine thế hệ mới. Đặc biệt, lĩnh vực nghiên cứu tế bào gốc và y học tái tạo, dựa trên hiểu biết sâu sắc về điều hòa biểu hiện gen, hứa hẹn khả năng chữa trị các tổn thương do chiến tranh hoặc bệnh tật. Đây là một tài liệu y khoa quân sự quan trọng, giúp đào tạo thế hệ bác sĩ tương lai có khả năng làm chủ các công nghệ y sinh tiên tiến.

5.1. Vai trò trong chẩn đoán sớm và điều trị bệnh lý di truyền

Ứng dụng rõ rệt nhất của di truyền học phân tử là trong lĩnh vực chẩn đoán. Các kỹ thuật như PCR, real-time PCR, giải trình tự gen cho phép phát hiện các đột biến gen gây bệnh với độ nhạy và độ đặc hiệu cao, ngay cả ở giai đoạn sớm hoặc sàng lọc trước sinh. Điều này có ý nghĩa to lớn trong việc phòng ngừa và can thiệp sớm các bệnh di truyền như thalassemia, teo cơ tủy, hay các hội chứng ung thư di truyền. Hơn nữa, các liệu pháp dựa trên RNA can thiệp (siRNA, miRNA) hay chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9, vốn được xây dựng trên nền tảng kiến thức từ giáo trình, đang mở ra những chân trời mới trong việc điều trị tận gốc các bệnh lý này.

5.2. Nền tảng cho nghiên cứu tế bào gốc và y học cá thể hóa

Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa, có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc trong y học tái tạo đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về các cơ chế điều hòa biểu hiện gen, các con đường tín hiệu tế bào – những nội dung cốt lõi trong giáo trình. Bên cạnh đó, y học cá thể hóa, một xu hướng tất yếu của y học tương lai, cũng dựa trên việc phân tích bộ gen của từng cá nhân để đưa ra phác đồ điều trị phù hợp nhất. Giáo trình sinh học phân tử học viện quân y cung cấp những viên gạch nền tảng, giúp sinh viên và các nhà nghiên cứu tiếp cận và phát triển các lĩnh vực y học đỉnh cao này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO QUOC PHONG HOC VIEN QUAN Y GIAO TRINH SINH HOC PHAN TU (Diing cho dao tao trình độ đại học) Lưu hành nội bộ NHÀ XUẤT BẢN QUAN ĐỘI NHÂN ĐÂN HÀ NỘI- 2020 NHÀ XUẤT BAN MONG BAN ĐỌC GÓP Ý KIÊN, PHÊ BÌNH Quyết định ban hành sé 2748/QĐ-HVQY ngà y 24 tháng 6 năm 2020 của Giám độc Học viện Quân y HỘI ĐÔNG THÂM ĐỊNH 1. Đỗ Quyết, Giám đốc Học viện Quâ n y: Chủ tịch 2. Hoàng Văn Lương, Phó Giám đốc Học viện Quân y: Phó Chủ tịch 3. Nguyễn Trần Chiến, nguyên Chủ nhiệm Bộ môn Sinh học và Di truyén y hoc, Hoc viện Quan y: Phan bién 1 6. Nguyén Đăng Tôn, Viện Ngh iên cứu hệ Gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam: Phả n biện 2 5. Dang Chí Thanh, nguyén Chi nhiệm Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y: Ủy viên 6. Nguyễn Thị Trang, Bộ môn Y - Sinh học Di truyền, Đại học Y Hà Nội: Ủy viên 7. Nguyễn Tùng Linh, Trư ởng phòng Khoa học Quân sự, Học viện Quân y: Thư ký TÁC GIÁ Chủ biên: PGS. Trần Văn Khoa, Chủ nhiệm Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y Tham gia biên soạn: 1. N guyén Duy Bic, Trưởng phòng Đào tạo, Học viện Quân y 2. Lê Thị Kim Dung, Phó Chủ nhiệm Bộ môn Sinh học và Di truyền - y học, Học viện Quân y 3. Triệu Tiến Sang, Chủ nhiệm khoa Y - Sinh học Di truyền, Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y 4. Đặng Thị Hồng, Giảng viên Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y 5. Nguyễn Thúy Huyền, Giảng viên Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y 6. Nguyễn Thị Thanh Nga, Giảng viên Bộ môn Sinh học và Di truyén y học, Học viện Quân y 7. Ngô Trường Giang, Giảng viên Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y 8. Nguyễn Thị Việt Hà, Giảng viên Bộ môn Sinh học và Di truyền ý học, Học viện Quân y 355.7 2367-2020 QĐND-2020 MUC LUC Trang LOI NOI DAU CHU VIET TAT MỞ ĐẦU ll Chương 1. CÁU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG DNA, RNA 13 Chương 2. BỘ GEN 41 Chuong 3, MA THONG TIN DI TRUYEN VA QUA TRINH THUC 53 HIEN THONG TIN DI TRUYEN Chwong 4. DIEU HOA BIEU HIEN GEN 74 Chuong 5. DOT BIEN GEN 95 Chương 6. CÁC ENZYM THONG DUNG TRONG KY THUẬT 110 DI TRUYEN Chương 7. CÁC VECTOR VÀ TÁCH DONG PHAN TU 123 Chương 8. CÁC PHƯƠNG PHÁP PCR, ĐIỆN DI VÀ GIẢI TRÌNH 138 TỰ GEN Chương 9. CÁC PHƯƠNG PHÁP LAI PHÂN TỬ = 150 Chương 19. MỘT SÓ VAN ĐỀ CƠ BẢN VẺ TIN SINH HỌC 156 TÀI LIỆU THAM KHẢO 169 LOI NOI DAU Sinh học phân tử trong những năm qua đã có sự phát triển nhanh chong ca về chiều rộng và chiều sâu, tập trung vào những vấn đề thực tiễn lâm sàng chân đoán, điều trị và phòng bệnh. Để đáp ứng yêu cầu của công tác giảng dạy và học tập môn Sinh học phân tử, Bộ môn Sinh học và Di truyền y học, Học viện Quân y đã biên soạn giáo trình “Sinh học phân tử”. Nội dung giáo trình được biên soạn sát với khung chương trình giảng dạy nhằm cung cấp kiến thức sinh học phân tử cho sinh viên theo chương trình đào tạo bác sĩ đa khoa. Bố cục giáo trình gồm 10 chương: Chương 1: Câu trúc và chức năng DNA, RNA. Chương 2: Bộ gen. Chương 3: Mã thông tin di truyền và quá trình thực hiện thông tin đi truyền. Chương 4: Điều hòa biểu hiện gen. Chương 5: Đột biến gen. Chương 6: Các enzym thông dụng trong kỹ thuật di truyền. Chương 7: Các vector và tách dòng phân tử. Chương 8: Các phương pháp PCR; điện di và giải trình tự gen: Chương 9: Các phương pháp lai phân tử. Chương 10: Một số vấn đề cơ bản về tin sinh học. Mặc dù đã có nhiều cé gắng trong quá trình biên soạn giáo trình nhưng khó tránh khỏi những thiêu sót. Chúng tôi rât mong nhận được ý kiên đóng góp của bạn đọc và đồng nghiệp để giáo trình hoàn thiện hơn trong lần xuất bản sau. Các tác giả CAC TU VIET TAT Cp base nito (Base pair) cAMP: AMP ving (Circle adenosine monophosphate) CAP: Protein kich thich chuyén hóa (Catabolite activator protein) CircRNA: RNA dang vong (Circular RNA) DNA: Acid desoxyribonucleic (Desoxyribonucleic acide) Mb: Triéu cp base (Mega base pair) miRNA: RNA can thiép siéu nho (Micro interfere RNA) mRNA: RNA théng tin (Massenger RNA) NST: Nhiễm sắc thể PCR: Phân ứng chuỗi nhờ polymerase (Polymerase chain reaction) Acid ribonucleic (Ribonucleic acide) rRNA: RNA ribosom RE: Emzym gidi han (Restriction enzyme) siRNA: RNA can thiép kich thuéc nho (Small interfere RNA) snRNA: RNA nhân nhỏ (Small nuclear RNA)” 'Vùng gen xác định giới tính trên nhiễm sắc thể Y SRY: (Sex determining region on Y chromome) tmRNA: RNA truyén tin (Transfere-messenger RNA) tRNA: RNA van chuyén (Transfer RNA) UTR: Ving khéng dich ma (Untranslated region) MO DAU Sinh học phân tử là ngành khoa học nghiên cứu về các sinh vật ở cấp độ của các phân tử kiểm soát và tạo ra các sinh vật. Trong khi sinh học truyền thống tập trung vào nghiên cứu toàn bộ sinh vật và cách chúng tương tác trong quần thể thì sinh học phân tử tìm hiểu các sinh vật bang cách phân tích các thành phần cấu .tạo nên chúng. Cả hai phương pháp tiếp cận sinh học đều có giá trị như nhau, mặc dù những cải tiến về công nghệ đã cho phép các nhà khoa học tập trung hơn vào các phân tử của sự sống trong những năm gần đây. Sinh học phân tử là khoa học nghiên cứu về các đại phân tử và các cơ chế hoạt động của đại phân tử trong các sinh vật. Trái ngược với hóa sinh là ban đầu tap trung vao protein, enzym va sau nay chuyén sang acid nucleic, trong tam cia sinh hoc phan tr ngay từ đầu là nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của gen bao gồm bản chất phân tử của gen, sao chép gen, đột biến và biểu hiện gen. Sinh học phân tử ra đời và phát triển trên cơ sở ngành Di truyền học hiện đại. Có thể khái quát theo tiến trình sau: Năm 1866: Quy luật phân ly độc lập trong di truyền tính trạng được phát hiện bởi George Mendel (cha đẻ của Di truyền học hiện đại). Nam 1868: Friedrich Miescher đã phát hiện ra DNA và gọi tên là nuclein vì chất này thu được từ nhân của tế bào. Năm 1893: Albrecht Kossel phát hiện thấy acid nucleic bao gồm bốn loại base nHƠ. - Năm 1889: Richard Altmann tim thấy nuclein là acid và goi tén 1a acid nucleic. Nam 1909: Phoebus Levene phat hién ra DNA được tạo thành từ ba thanh phan cơ bán (đường, acid và base). Năm 1929, Phoebus Aaron Levene xác định và đặt tên hai loại acid nucleic 1a acid ribonucleic va acid deoxyribonucleic. Nam 1928: Frederick Griffith in đầu tiên đã phát hiện ra hiện tượng biến nap 6 Streptococcus pneumoniae (Diplococcus pneumoniae). Năm 1944: Avery, McCarty và McLeod xác định được nguyên nhân của hiện tượng biến nap. Năm 1949: Roger và Colette Vendrely cùng với André Boivin phát hiện ra lượng DNA trong tất cả các mô của cùngmột loài động vật là như nhau, lượng DNA trong nhân của tỉnh trùng chỉ bằng một nửa so với tế bào sinh dưỡng, điều đó cho thấy DNA có thể là Vật liệu đi truyền. 11 Nam 1952: Alfred Hershey va Martha Chase két luận vật liệu di truyền của Emierobacteriaphage T2 là DNA. : Năm 1950: Erwin Chargeaff thấy rằng số A bằng T và G bằng C trong DNA của nhiêu loài. ì Năm 1952: Maurice Wilkins và Rosali nd Franklin đã sử dụng các kỹ thuật phân tích tia X để có được hình ảnh DNA . Watson va Fran cis H. Crick công bố cấu trúc xoắn kép của DNA, đánh dâu sự ra đời của Sinh học phân tử. Crick dua ra ly thuyét trung tâm, gồm có 4 loại truyền ˆ thong tin di truyền là DNA —› DNA, (sao chép DNA), DNA —› RNA (phiên mã), RNA — protein (tong hop protein) va RNA —› RNA (tự nhân bản của virus). Nam 1970: Howard Temin va David Bal imore nghiên cứu độc lập phân lập enzym giới hạn. Năm 1984: Kỹ thuật PCR được phát mín h bởi Kary Mullis, là cơ sở của nhiêu kỹ thuật di truyền. Năm 1986: Leroy Hood phát triển mấy giải trình tự tự động. Năm 1996: Bộ gen của nấm men (Sacch aromyces cerevisiae) được giải trình tự. Năm 1997: Bộ gen Escherichia coli di đượ c giải trình tự. Năm 1998: Hoan thành trình tự bộ gen của một loài giun tròn (Caenorhabditis elegans). Năm 2000: Hoàn thành trình tự bộ gen của Drosophila melanogaster. Năm 2000: Bộ gen thực vật đầu tiên Arabidopsis thaliana đã được giải trình tự. Ngày O1 tháng 10 năm 1990, khởi xướ ng “Dự án giải trình tự bộ gen người” và ngày 14 tháng 4 năm 2003 đã cơ bản hoàn thàn h. Hiện nay, nhiều nước đã tiến hành các dự án giải trình tự hàng nghìn bộ gen của các cá thể thuộc dân tộc mình . Trong những năm gần đây, với sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (next gene ration sequencing), cung cấp một công đầy tiềm năng đã, đang và sẽ mang lại cụ những ứng dụng có giá trị trong y học nhiều lĩnh vực khác. và 12 Chuong 1 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG DNA, RNA Mục tiêu: - Trình bày được thành phần hóa học, cấu trúc và chức năng của DNA. - Trình bày được thành phân hóa học, cấu trúc và chức năng của RNA. - Trình bày được cơ chế, quá trình sao chép DNA. - Vẽ được cấu tạo hóa học của một nucleotid và sơ đồ chuỗi polynucleoid. _ ~Nhan thie dugc tằm quan trọng của việc nắm vững kiến thức cơ bản về acid nuleic trong học tập môn Sinh học phân tử. ACID NUCLEIC LÀ VẬT CHẤT DI TRUYÊN CỦA MỌI SINH VẬT 1. DNA là vật chất di truyền của virus và vi khuẩn a) Thí nghiệm của Griffith va Oswald Avery Năm 1928, Griffith đã phát hiện ra hiện tượng biến nap (transformation) 6 vi khudn Diplococcus pneumoniae gay bénh viém phổi ở động vật có vú. Vị khuẩn này có hai đạng khác nhau: - Dạng S (smooth) có khuẩn lạc nhẫn trên môi trường thạch. Tế bào của vi khuẩn dạng này có vỏ bao (capsule) nên hệ thống miễn dich của cơ thể động vật không thể tấn công tiêu diệt được. Vì vậy, khi xâm nhập vào cơ thể, chúng gây nên bệnh viêm phổi. - Dạng R (rough) có khuẩn lạc nhăn, tế bào của chúng không có vỏ bao nên khi xâm nhập vào cơ thể động vật sẽ bị hệ thống miễn địch của động vật tiêu diệt, không gây bệnh.