Bài giảng Sinh học phân tử - Chương 1: Lược sử ra đời sinh học phân tử

Chương 1: 
LƯỢC SỬ RA ĐỜI SINH HỌC PHÂN TỬ 
Các tính điểm môn học 
Chuyên cần: 10% 
Kiểm tra giữa kỳ: 30% 
Thi cuối kỳ: 60% 
•  Chương I. Lược sử phát triển của sinh học phân tử 
•  Chương II. Các đại phân tử sinh học: Acid nucleic và Protein 
–  Cấu trúc và chức năng của acid nucleic 
–  Cấu trúc và chức năng của protein 
•  Chương III. Cấu trúc gen và hệ gen của sinh vật 
–  Cấu trúc của gen 
–  Hệ gen 
–  Các DNA lặp lại trong hệ gen 
•  Chương IV. Sự tái bản DNA 
•  Chương V. Cơ chế gây biến đổi DNA 
•  Chương VI. Sự phiên mã của gen và cơ chế điều hòa phiên mã 
–  I.Sự phiên mã ở sinh vật tiền nhân 
–  Sự phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn 
–  Điều hòa phiên mã của gen 
•  Chương VII. Mã di truyền và quá trình dịch mã. 
–  Mã di truyền 
–  Nguồn gốc, cấu trúc và chức năng các loại RNA 
–  Sinh tổng hợp protein 
Tài liệu tham khảo chính 
•  1. PGS. TS. Phan Hữu Tôn, Giáo trình Sinh 
học phân tử đại cương, 2009. 
•  2. Hồ Huỳnh Thùy Dương, 2008, Sinh học 
phân tử, NXB giáo dục. 
•  3. PGS.TS. Khuất Hữu Thanh, Cơ sở di 
truyền phân tử và Kỹ thuật gen, 2004, NXB 
Khoa học kỹ thuật. 
•  4. PGS.TS. Khuất Hữu Thanh, Kỹ thuật gen 
– nguyên lý và ứng dụng, 2005, NXB KHKT 
•  5. David Clark, Molecular Biology, 2005, 
Elsevier Inc. 
Biotechnology 
Process 
or 
Technology
of
producing
Goods
and
Services
using
Biological organisms,
systems,
or 
processes
6 
Molecular Biotechnology 
Process 
or 
Technology
Genetic
engineering
or
Recombinant
DNA
Technology
Useful
products
or 
Commercial 
processes
For 
producing
Based
on
Những cuộc cách mạng trong CNSH gần đây 
Năm 1989, vi khuẩn được 
sử dụng để dọn sạch 11 
triệu gallons dầu trong sự 
cố tràn dầu trên bờ biển 
Alaska 
Nhiên liệu sinh học 
tử dầu thực vật 
Nuôi cấy tế bào gốc 
I. ĐỊNH NGHĨA 
•  Theo Francois Jacob: Sinh học hiện đại có mục 
đích giải thích các đặc tính của cơ thể sống thông 
qua nghiên cứu cấu trúc, chức năng các phân tử 
vật chất thành phần. 
•  Sinh học phân tử: Là một ngành sinh học hiện 
đại quan tâm đến việc giải thích các hiện tượng 
và quy luật ở mức phân tử. 
 ĐỊNH NGHĨA 
•  SHPT ra đời trên cơ sở hội tụ của các 
ngành học khác: sinh học tế bào, di 
truyền học, hóa sinh học. 
Tế bào 
học 
Hóa sinh 
học 
Di truyền 
học 
II. THUYẾT TIẾN HÓA VÀ THUYẾT TẾ BÀO 
•  Xuất hiện từ nửa sau 
thế kỷ 19 
•  Đặt nền móng cho sự 
ra đời của ngành Sinh 
học với tư cách là 
ngành khoa học 
thực nghiệm 
1859, Học thuyết tiến hóa Darwin và Wallace 
•  Dựa trên việc quan 
sát sự phân bố của 
các loài 
•  Chọn lọc tự nhiên: 
Sự biến đổi trong của 
các loài sinh vật trải 
qua một thời gian đủ 
dài, hoặc dưới áp lực 
của môi trường xung 
quanh. 
•  Sự biến đổi này 
được di truyền cho 
các thế hệ sau. 
Charles Darwin 
 (02/1908 – 04/1882) 
Alfred Russel 
Wallace 
 (1823 –1913) 
1666, Thuyết tế bào 
•  1666 phát hiện tế 
bào khi mô tả cấu 
trúc sợi bần 
•  1838 Mathias 
Jacob Schleiden và 
Theodor Schawann 
đưa ra thuyết tế 
bào 
Robert Hooke 
Mathias Jacob Schleiden Theodor Schawann 
Thuyết tế bào 
•  Theo Pasteur: Sự sống chỉ có thể sinh ra từ 
sự sống 
•  Thuyết tế bào ra đời là cơ sở cho nền sinh 
học hiện đại 
–  TB riêng lẻ có khả năng tăng trưởng và phân 
chia độc lập nên có thể làm đối tượng nghiên 
cứu vật chất sống 
–  Làm cơ sở cho kỹ thuật nuôi cấy tế bào in vitro 
“Mỗi động vật (sinh vật) được cấu tạo từ một tập 
hợp các đơn vị sống, mỗi đơn vị sống mang trong nó 
tất cả các đặc tính của sự sống” 
 Rudolph Virchow,1858 
III. SINH HÓA HỌC & DI TRUYỀN HỌC CỔ ĐIỂN 
•  Sinh hóa học cổ điển: các định luật hóa 
học có áp dụng được vào tế bào không? 
–  Nửa sau thế kỉ 19, người ta xác định tất cả 
các thành phần cấu tạo của tế bào: lipid, 
glucid, protein 
–  Cuối thế kỷ 19, xác định hầu hết các amino 
acid 
•  Di truyền học cổ điển nghiên cứu các 
định luật di truyền của Mendel 
Gregor Johann Mendel 
1822-1884 
IV. SỰ PHỐI HỢP GIỮA DI TRUYỀN HỌC 
VÀ SINH HÓA HỌC 
•  1909, A. Garrod nghiên cứu bệnh 
Alkaptonurie (bệnh alkapton niệu) ở 
người 
–  Do đột biến một gen lặn hiếm di truyền theo 
quy luật Mendel 
–  Biểu hiện nước tiểu có màu đen do hàm 
lượng homogentisic acid cao. 
–  Nguyên nhân: thiếu enzyme oxydase phân 
hủy các hợp chất vòng phenol 
–  Kết luận: Một bất thường sinh hóa là do thiếu 
sót di truyền. 
Thí nghiệm xác định DNA là vật chất di truyền 
•  1928 Griffith – Thí nghiệm biến nạp 
•  1944 Avery – Tác nhân biến nạp là DNA 
•  1952 Hershey & Chase – Thí nghiệm trên thực 
khuẩn thể 
1928, Thí nghiệm Griffith 
•  Phế cầu khuẩn Streptococcus Pneumoniae 
•  Chủng S: Độc, tế bào có vỏ polysaccharide, 
khuẩn lạc trơn (smooth) 
•  Chủng R: chủng lành, tế bào không có vỏ 
polysaccharide, khuẩn lạc nhăn (Rough) 
Tiến hành thí nghiệm 
Kết luận 
•  Một chất nào đó từ chủng S chết đã 
chuyển vào chủng R biến chủng R thành 
chủng S 
•  S chết + R sống S sống 
•  Griffith gọi quá trình này là sự biến nạp 
(transformation) 
•  Thành phần chuyển từ chủng S sang 
chủng R gọi là tác nhân biến nạp 
1944, Avery, Macleod & McCarty 
•  Bằng kỹ thuật tinh sạch DNA thu từ 
chủng S, Avery và cộng sự đã chứng 
minh tác nhân biến nạp là DNA 
Avery 
1952, thí nghiệm Harshey & Chase 
Martha Chase Alfred Harshey 
Đối tượng – thực khuẩn thể 
Nguồn:  
Phage xâm nhiễm tế bào E.coli 
Tiến hành 
•  Dùng phương pháp đánh dấu đồng vị 
phóng xạ 
–  32P: Đánh dấu DNA 
–  35S: Đánh dấu protein 
•  Cho thực khuẩn thể đã được đánh dấu 
với 35S và 32P xâm nhiễm vào tế bào 
E.coli 
•  Li tâm thu cặn tế bào và xác định đồng vị 
phóng xạ 
Kết quả 
•  Phần cặn tế bào vi khuẩn thu được chứa 
đồng vị phóng xạ 32P 
•  Như vậy, thực khuẩn thể chỉ chuyển DNA 
vào tế bào E.coli trong quá trình xâm 
nhiễm. 
V. SỰ RA ĐỜI CỦA SHPT 
•  Các mốc chính của SHPT 
1953, Cấu trúc DNA – Watson, Crick 
–  Dựa trên các thông tin: 
•  Thành phần hóa học của DNA 
•  Quy tắc