Tài liệu ôn tập sinh học

• Phần DNA

1. Những thí nghiệm chứng minh bản chất VLDT là DNA là:

• Thí nghiệm biến nạp ở Vi khuẩn (Transformation) – do Griffith phát hiện năm 1928
• Thí nghiệm của Avery, C. MacLeod, M. McCarty – 1944 – xác định rõ tác nhân gây biến nạp
• Thí nghiệm của A. Hershey và M. Chase – 1952 – kết luận VCDT của phage T₂ là DNA

1. Giải thích vì sao trong TN Griffith, nòi S khi đưa vào cơ thể chuột là S chết trộn với R, sau đó lại biến thành S sống?

Nòi S khi khi đưa vào cơ thể chuột là S chết trộn với R, sau đó biến thành S sống vì chủng R sống đã biến đổi thành chủng S sống với nguyên liệu cùa tế bào chủng S chết

1. Những thí nghiệm chỉ ra tác nhân biến nạp là Thí nghiệm của Avery, C. MacLeod, M. McCarty và Thí nghiệm của A. Hershey và M. Chase
2. Trong các thí nghiệm chứng minh bản chất của VLDT là DNA, thí nghiệm là bằng chứng xác thực nhất là TN của A. Hershey và M. Chase (1952)
3. Thành phần hoá học của Nucleotid:

• Gốc đường pentose nối với 1 base tại C_1’ bằng 1 liên kết β-glycosid và nối với nhóm phosphate tại C_5’ bằng 1 liên kết phosphomonoester
• Vị trí C_3’ tạo liên kết phosphodiester với nucleotide khác
• Cấu tạo các đơn phân khác nhau ở base nito (base N): Adenine và Guanine là các purine có cấu trúc vòng đôi, Thuymine và Cystosine là các pyrimidine có cấu trúc vòng đơn

1. Mô hình cấu trúc không gian phân tử của Waston và Crick:

• Phân tử DNA là 1 chuỗi xoắn kép mà 2 mạch gồm khung đường xen kẽ với các nhóm phosphat, được gắn với nhau nhờ liên kết hydro giữa các adenine và thymine ở mạch đối diện, giữa guanine và cystosine ở mạch đối diện. Mỗi mạch đơn là 1 trình tự base khác nhau nên mang thông tin di truyền khác nhau. Hai mạch đơn liên kết với nhau bằng 1 quan hệ bổ sung. Chính quan hệ này đã giải thích được cấu trúc chặt chẽ của phân tử DNA và đặc biệt là phương thức tự sao chép để tạo ra 2 phân tử con từ phân tử mẹ.

1. Cơ sở đúng đắn của học thuyết khuôn của Waston và Crick là: Thí nghiệm của Meselson và Stahl (1958) – đưa vi khuẩn sinh trưởng trên môi trường N¹⁵ rồi sau đó đưa lại môi trường N¹⁴, sau 1 thế hệ, 100% DNA sợi kép có tỷ trọng trung bình, nghiaz là 1 sợi nặng (N¹⁵) và 1 sợi nhẹ (N¹⁴) => các sợi DNA làm khuôn cho sự tái bản của riêng chúng
2. Cơ chế quá trình sao mã:

• Các liên kết hydro ổn định cấu trúc xoắn và gắn 2 mạch với nhau bị phá vỡ và tách rời 2 mạch
• Phải có đoạn mồi (primer): đoạn DNA hay RNA mạch đơn bắt cặp với mạch khuôn
• Đủ 4 loại nucleoside triphosphat bắt cặp với các nucleotide mạch khuôn
• Mạch mới tổng hợp theo chiều 5^’P → 3^’OH
• Các nucleotide mới được nối với nhau bằng liên kết cộng hoá trị để tạo mạch mới

Gồm 3 giai đoạn:

• Khởi đầu sự tái bản
• Kéo dài – tổng hợp chuỗi Okaseki
• Kết thúc

Các enzyme tham gia tái bản DNA

• Protein nhận biết và bám vào khởi điểm → “phức hợp mở”
• DNA gyrase: mở cuộn DNA siêu xoắn
• Helicase: tháo xoắn
• Protein SSB: giữ các mạch đơn tạm thời không dính trở lại
• Primase: tổng hợp RNA mồi
• DNA polymerase 5^’– 3’: xúc tác tổng hợp; exonuclease 3’ – 5’: đọc sửa; cắt bỏ dần đoạn mồi đi trước, kéo dài đoạn Okaseki theo lấp sau chỗ trống
• DNA Ligase: hàn liền khe hở = tạo liên kết 3’ – 5’ phosphodiester
• Phần RNA

1. Mối quan hệ của DNA, RNA và protein: DNA tạo ra mRNA nhờ phiên mã, sau đó mRNA tham gia dịch mã tạo protein
2. Đặc điểm quá trình phiên mã ở Prokaryote:

• Là 1 phản ứng enzyme tổng hợp RNA từ khuôn
• Chỉ 1 trong 2 mạch đơn của phân tử DNA được dùng làm khuôn: chiều di chuyển của RNA polymerase sẽ quyết định mạch đơn nào làm khuôn
• Enzyme RNA polymerase được cấu tạo từ nhiều tiểu đơn vị: là cấu trúc bậc 4 phức tạp, gồm 5 chuỗi polypeptide nối với nhau bởi các liên kết hoa học yếu, chỉ có 1 loại

1. Phiên mã ở Prokaryote:

• Gồm 3 giai đoạn: khởi động, kéo dài, két thúc

a, Khởi động:

• Tiểu đơn vị σ của enzyme RNA-pol nhận biết và gắn enzyme vào promoter để khởi động quá trình phiên mã
• Quá trình phiên mã bắt đầu tại vị trí xác định
• Sau khi tổng hợp được đoạn RNA ngán khoảng 8-10 nucleotide thì nhân tố σ tách khỏi enzyme lõi và sợi khuôn DNA, kết thúc giai đoạn mở đầu

b, Kéo dài:

• Nhân tố kéo dài protein Nus A được gắn vào, enzyme RNA-pol di chuyển dọc theo gene, làm giãn xoắn, polymer hoá, kéo dài sợi RNA mới theo NTBS
• Enzyme RNA-pol trượt dọc theo gene đến đâu thì tháo xoắn và tổng hợp mới được thực hiện đến đó, còn đoạn gene sau khi tháo xoắn được trượt qua rồi thì xoán trở lại cấu trúc ban đầu

c, Kết thúc:

• Tại điểm kết thúc, enzyme RNA-Pol dừng quá trình nối các nucleotide, giải phóng phân tử RNA mới tổng hợp
• Có 2 kiểu: có tác nhân ρ và không có tác nhân ρ
• So sánh khác nhau phiên mã và sao mã:

1. Đặc điểm khác trong phiên mã của Eukaryote với Prokaryote:

• Quá trình phiên mã xảy ra trong nhân tb, dịch mã xảy ra ở tb chất
• Có 3 loại RNA-pol: pol I tổng hợp rRNA, pol II tổng hợp mRNA và pol III tổng hợp các loại RNA khác
• Trình tự đoạn DNA promoter dài hơn
• Quá trình phiên mã và dịch mã không diễn ra đồng thời (vì xảy ra 2 nơi khác nhau)
• Sự khởi động phiên mã không đáp úng tức thời với điều kiện ngoại cảnh do cấu trúc phức hợp chặt chẽ histon – protein (xảy ra khi phức hợp này lỏng lẻo)

1. Phiên mã ở Eukaryote: gồm 2 quá trình

• Tạo phân tử tiền mRNA
• Biến đổi tiền mRNA thành mRNA trưởng thành

a, Tạo tiền mRNA: gồm 3 giai đoạn

• Khởi động: chịu sự kiểm tra của “hộp TATA” nằm trước vị trí phiên mã 25-35 nucleotide. RNA- pol II bắt đầu hoạt động phiên mã nhờ nhiều yếu tố phiên mã (TFIID, TFIIA, TFIIA, TFIIH)
• Kéo dài: tiến hành bởi RNA- pol II + nhân tố TFIIH
• Kết thúc: liên quan đến dạng kẹp tóc tiếp ngay sau là 1 trình tự giàu CG

b, Trưởng thành của các tiền mRNA

• Gắn mũ: gắn thêm mũ Guanine có biến đổi hoá học. Thực hiện bởi 3 loại enzyme:

+ phosphatase: loại 1 gốc phosphat khỏi đầu 5’ của RNA mới simh

+ guanylyl transferase: gắn GMP bằng liên kết đảo ngược vào đầu 5’ của RNA đang được tổng hợp

+ methyl transferase: gắn nhóm methyl vào guanosine

Chức năng của mũ:

+ Giúp ribosome nhận biết và gắn vào đầu 5’ của mRNA

+ khởi đầu dịch mã đúng vị trsi quy định

+ bảo vệ mRNA khỏi bị các enzyme nuclease phân huỷ

• Hình thành đuôi poly-A ở đầu 3’ – OH:

+ đuôi poly-A: trình tự dài khoảng 200 nucleotide với các base Adenine(A) – điểm đặc trưng của các phân tử mRNA ở Eukaryote

+ Được gắn vào sau khi phân tử tiền mRNA được tổng hợp xong nhờ enzyme poly-A-polymerase

+ Đầu 3’ – OH có 1 trình tự nhận biết là AAUAAA, enzyme endonuclease đặc hiệu nhận biết và cắt sợi tiền mRNA ở 11- 30 nucleotide sau trình tự nhận biết → enzyme poly-A-polymerase xúc tác tạo đuôi poly-A

+ Đuôi poly-A càng dài thì thời gian tồn tại của mRNA càng lâu

• Cắt bỏ intron và nối các exon: gồm 2 bước: Các endonuclease thực hiện vết cắt ở ranh giới giữa intron và exon, sau đó là nối các exon và loại bỏ intron (các gene không có intron thì không có giai đoạn này)
• Phần Mã di truyền, dịch mã, protein:

1. Mã di truyền là tổ hợp các gene trên DNA của 1 cá thể, chứa thông tin genetict quy định các đặc tính di truyền
2. Chứng inh mã di truyền là mã bộ 3:

• Có 20 loại amino acid cấu tạo nên protein, nếu mã gồm 1 hay 2 nucleotide thì chưa đủ để mã hóa cho 20 amino acid, mà gồm 4 nucleotide thì dư thừa quá nhiều → mã di truyền có thể là mã bộ 3
• 1961, Francis Crick, Sydney Brenner, Leslie Barnett and R.J. Watts-Tobin đã khẳng định mã di truyền là mã bộ ba
• 6/1966, Khoranna và Nirenberg đã hoàn thành giải toàn bộ hệ thống mã di truyền → nhận giải Nobel năm 1968

1. Đặc tính của mã di truyền:

• Là mã bộ 3: 1 bộ ba nucleotide kế tiếp mã hoá cho 1 amino acid. VD: GUU mã hoá cho Valin
• Không gối lên nhau: mỗi codon là 1 đơn vị độc lập và thông tin của mRNA được đọc theo 1 chiều 5’→3’ bắt đầu từ codon khởi đầu
• Liên tục, không bị ngắt quãng: không có khoảng hở giữa các codon
• Có các codon khởi đầu(initiation) và kết thúc (termination) nằm ở gần 2 đầu 5’ và 3’ của mRNA → tín hiệu khởi đầu và kết thúc tổng hợp chuôic polypeptide. Codon mở đầu là AUG quy định cho methionine (amino acid mở đầu chuỗi polypeptide, codon kết thúc là UAA, UAG, UGA là các codon vô nghĩa (không xác định amino acid nào)
• Tính đơn trị, rõ ràng: mỗi codon xác định 1 amino acid duy nhất, hoặc xác định sự kết thúc dịch mã
• Tính thoá hoá: có 61 codon có nghĩa trong khi chỉ có 20 loại aminoacid → mỗi amino acid có thể được xác định bằng 1 hoặc nhiều codon. Các codon đồng nghĩa là các codon xác định cùng 1 amino acid. VD: Arg (Argnine có 6 codon đồng nghĩa: CGU, CGC, CGA,CGG, AGA,AGG)
• Tính phổ biến: thông nhất cho toàn bộ sinh giới

1. Dịch mã (tổng hợp protein) là quá trình chuyển đổi thông tin từ ngôn ngữ nucleotide trên DNA thành ngôn ngữ amino acid trong protein
2. Cơ chế dịch mã:

• Mở đầu:

+ Tiểu đơn vị ribosome bé bám vào đơn vị mRNA tại vị trí codon mở đầu AUG nhờ các phân tử IF (initiation factor)

+ Phân tử tRNA khởi đầu đặc thù mang methionine ( ở vi khuẩn là formyl-Met) đi vào khớp với anticodon cảu nó với codon mở đầu của mRNA

+ Tiểu đơn vị ribosome lớn bàm vào tiểu đơn vị ribosome bé tạo 1 ribosme hoạt động hoàn chỉnh

+ Ribosome hoàn chỉnh gồm ít nhất 3 vị trí:

A: nới tiếp nhận tRNA gắn acid amin

P: nơi tiếp nhận tRNAMet khởi sự và nơi chứa tRNApeptide

E: vị trí thoát của tRNA

• Kéo dài:

+ Bắt đầu sau khi liên kết peptide đầu tiên được hình thành

+ Được xúc tác bởi enzyme peptidyl transferase

+ Kết quả tạo 1 peptidyl-tRNA ở vị trí A

+ Ribosome dịch sang 1 codon mới, đẩy tRNA tự do ở vị trí P ra ngoài, để peptyl-tRNA vào vị trí P, vị trí A trống để bắt đầu chu kì dịch mã mới

+ Quá trình này diễn ra tuần tự dọc theo mRNA làm chuỗi polypeptide kéo dài cho tới khi dịch mã xong codon có nghĩa cuối cùng

• Kết thúc:

+ Khi 1 trong 3 bộ 3 kết thúc (UAG,UGA,UAA) nằm ở vị trí A của ribosome → kết thúc quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide ở ribosome → phóng thích chuỗi polypeptide ra khỏi ribosome → kết thúc dịch mã

• Điểm cần lưu ý:

+ Trên 1 mRNA có rất nhiều ribosme cùng hoạt động, gọi lsg polysome (polyribosome), tạo nhiều polypeptide giống nhau

+ Trên nguyên tắc, amino acid mở đầu sẽ bị cắt khỏi chuỗi polypeptide, tuy nhiên ở Eukaryote trong 1 số protein nó vẫn được giữ lại

+ Sau khi tổng hợp, polypeptide sơ cấp được sửa đổi và chuyển đổi sang các cấu trúc bậc cao hơn theo đặc thù để thành protein hạot động chức năng

+ Các yếu tố protein cùng tham gia dịch mã: nhân tố mở đầu (IF: initination factor), nhân tố kéo dài (EF: elongation factor), nhân tố giải phóng (RF: release factor) cùng với ATP, GTP, cùng các ion Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺

+ Phiên mã và dịch mã là 2 quá trình tách biệt nhau cả về không gian và thời gian

1. Ý nghĩa của dịch mã: tổng hợp chuỗi polypeptide → protein => xây dựng, duy trì cấu trúc và chức năng của tế bào, quy định các quá trình sinh học khác trong cơ thể thông qua gene
2. Protein cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, các đơn phân là amino acid, kết hợp với nhau bằng các liên kết peptide

Cấu tạo của acid amin gồm 3 thành phần: nhóm amin (-NH₂) bắt đầu, kết thúc là nhóm cacboxyl (-COOH), ở giữa là nguyên tử cacbon trung tâm liên kết với H và gốc R

Gồm 4 bậc cấu trúc:

• Bậc 1: Amino acid mạch thẳng

+ Là thành phần và trình tự sắp xếp của các gốc amino acid trong mạch polypeptide

+ Kích cỡ tính bằng đơn vị Dalton

• Bậc 2: Thành phần tạo thành kiến trúc trung tâm, quan trọng nhất cuả protein

+ Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong chuỗi polypeptide

+ Làm bền chủ yếu nhờ liên kết hydrogen

+ Xếp thành 2 nhóm: xoắn α (α – helix) và phiến β

+ α – helix là sợi ở dạng xoắn ốc, cuộn xung quang trục, mỗi vòng xoắn có 3,6 gốc amino acid; có nhiều liên kết hydro với mức năng lượng nhỏ nên đảm bảo tính đàn hồi sinh học

+ Phiến nếp gấp β là chuỗi polypeptide được gấp nhiều lần, các mạch đã được kéo căng ra dễ gấp nếp nhưng dễ đứt khi kéo căng thêm.

• Bậc 3: Polypeptide gấp nếp – đặc biệt phụ thuộc vào tính chất các nhóm R trong mạch polypeptide

+ Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở xa nhau trong chuỗi polypeptide, là dạng cuộn lại trong không gian của toàn chuỗi polypeptide

+ Các gốc R phân cực hay ion hoá có khuynh hướng quay ra ngoài (ưa nước), gốc R không phân cực có xu thế vùi vào trong (kỵ nước)

+ Được giữ hăng định bởi lực hút giữa các gốc phân cực hay ion hoá của nhóm chuỗi bên (R). Lực hút của các gốc trên với các phân tử nước bao quanh hay giữa các liên kết hoá trị giữa các nhóm bên của chuỗi

+ Gồm 3 loại: protein sợi, protein cầu, protein xuyên màng

• Bậc 4: Protein kết hợp đa phân và tổ hợp thành đại phân tử

+ Mô tả số lượng và vị trí tương đối của các tiêu phần trong protein đa tiểu phần

+ Gồm từ 2 hay nhiều chuỗi protein hình cầu, tương tác với nhau trong không gian tạo nên

1. Chức năng của protein:

• Vai trò cấu trúc: tạo thành khung liên kết các cấu trúc nhất định trong cơ thể. VD: keratin trong da, tóc, móng tay; collagen là protein cấu trúc của xương, sụn, gân, dây chằng, da
• Vai trò xúc tác: mỗi một bước trong trao đổi chất đều được xúc tác bởi enzyme – tăng tốc độ phản ứng lên 10¹⁶ lần – đều là những protein hình cầu. VD: amylase trong nước bọt phân giải tinh bột chín, Pepsin phân giải protein, Lipase phân giải lipid, lactase và sucrase phân giải đường
• Vai trò vận chuyển: làm nhiệm vụ vận chuyển các chất đặc hiệu từ vị trí này sang vị trí khác. VD: hemoglobin vận chuyển O₂ từ phổi đến các cơ quan, serum albumin vận chuyển acid béo từ mô dự trữ tới các cơ quan khác, các protein đặc hiệu vận chuyển các chất qua màng
• Vai trò vận động: actin, myosin vận động cơ, tubolin là thành phần cơ bản thoi vô sắc - vận động lông, roi
• Vai trò bảo vệ: globulin miễn dịch (kháng thể) – chiếm 20% protein trong máu; protein làm đông máu: thrombin, fibrinogen ngăn cản sự mát máu của cơ thể khi bị thương
• Vai trò dựu trữ: ovalbumin trong lòng trắng trứng cung cấp đủ nito cho phôi phát triển, casein là protein sữa cung cấp nito cho động vật có vú còn non, phaseolin là protein dự trữ trong hạt đậu, ferritin tìm thấy trong mô động vật kết hợp với Fe
• Hoạt tính sinh học cao:

+ Điều khiển các protein khác thực hiện chức năng sinh học: insuline điều khiển nồng độ đường glucose trong máu

+ Điều khiển biểu hiện gene: chất ức chế (repressor) đình chỉ phiên mã

• Phần cDNA hay tạo dòng gene

1. Công nghệ DNA tái tổ hợp là một tập hợp các kỹ thuật phân tử để định vị, phân lập, biến đổi và nghiên cứu các đoạn DNA

Mục đích tạo dòng DNA: để thựuc hiện 1 quá trình gọi là tách dòng (sự tách lập và thu nhận nhiều bản sao đồng nhất của 1 gene hay của 1 mảnh đoạn DNA

Mục tiêu: phối hợp DNA từ 2 nguồn xa nhau

1. Enzyme cắt giới hạn là loại enzyme có khả năng nhận biết đoạn trình tự nucleotide đặc hiệu trên các phân tử DNA và cắt cả 2 sợi DNA bổ sung tại các vị trí đặc thù

Vai trò: vô hiệu hoá hoạt tính di truyền của các DNA lạ bằng cách phân cắt ở các vị trí đặc thù chưng nào nó chưa được sửa đổi cho giống DNA của vật chủ → là hàng rào bảo vệ tự nhiên của các vi khuẩn nhằm chống lại sự xâm nhập của các phage lạ

Gồm 2 loại:

• Loại I: cắt bên ngoài phạm vi đoạn nhận biết
• Loại 2: cắt đặc hiệu bên trong đoạn nhận biết→ công cụ hiệu năng cho phép thao tác trên các gene trong kĩ thuật DNA tái tổ hợp

Có 2 kiểu cắt:

• Cắt lệch: các vị trí cắt trên 2 sợi của DNA là so le, tạo ra các đoạn DNA có các đầu sợi đơn gồm 1 số base bổ sung gọi là các đầu dính → vai trò to lớn trong việc kiến tạo DNA tái tổ hợp in vitro. Điển hình là EcoRI và BamHI
• Cẳt thẳng: cắt cùng vị trí trên cả 2 sợi của DNA sợi kép, do đó tạo ra các đoạn DNA có các đầu bằng

Các enzyme giới hạn có đoạn đích giống nhau gọi là các enzyem giới hạn tương ứng (isoschizomers)

1. DNA tái tổ hợp là phân tử DNA được tạo ra trong ống nghiệm bằng cách kết hợp các DNA từ các nguồn (loài) khác nhau, theo 1 quy trình kỹ thuật nhất định - kỹ thuật tái tổ hợp DNA

Thành phần DNA tái tổ hợp: Vector (thể tải) – phân tử DNA có bản chất là plasmid hoặc phage nguyên vẹn + DNA ngoại lai – đoạn DNA từ nguồn khác mang 1 gene hoặc yếu tố điều hoà mong muốn được cho xen vào

1. Plasmid được sử dụng rộng rãi hơn vì:

• Có khả năng xâm nhập tế bào vật chủ mà vẫn hoạt động bình thường
• Có trọng lượng phân tử thấp nên dễ dàng tinh chiết
• Số bản sao trong mỗi tế bào vi khuẩn thường khá cao
• Một số plasmid chứa gene kháng thuốcn tiện lợi cho việc theo dõi và phát hiện sự có mặt của plasmid tái tổ hợp trong vi khuẩn chủ

Phage lamda có nhiều ưu thế nhẩt vì:

• Ở phần giữa của gene có chứa 1 số gene không quan trọng và không liên quan tới sự tái bản của nó, nên thuận lợi cho việc xen đoạn DNA mong muốn vào đây
• Không chứa gene kháng thuốc nên việc theo dõi phage tái tổ hợp được xác định dựa vào các vết tan dương tính trên nền vi khuẩn

1. Quy trình tạo dòng gene tái tổ hợp: 4 bước

• Bước 1: Tinh chiết DNA (Tách lập DNA lạ cần tạo dòng
• Bước 2: Kiến tạo phân tử DNA tái tổ hợp in vitro
• Bước 3: Biến nạp và phát hiện dòng DNA tái tổ hợp chung
• Bước 4: Chọn dòng DNA tái tổ hợp đặc hiệu

1. Phương pháp biến đổi vật liệu di truyền

• Loại bỏ 1 trình tự DNA: loại hẳn 1 đoạn lớn để ước lượng tầm quan trọng của đoạn đó

Trình tự:

+ Hai đầu của trình tự được loại bỏ được thủy giải bằng một enzyme giới hạn

+ Các sản phẩm của phản ứng giới hạn được phân tách trên gel agarose.

+ Các phân tử DNA không muốn loại bỏ sẽ được ly trích từ gel và nối lại bằng enzyme ligase

• Gắn thêm một trình tự DNA: gắn 1 trình tự vào nhiều vị trí khác nhau trên bộ gene rồi xem xét ảnh hưởng của vị trí đến hoạt động của trình tự → xác định tầm quan trọng của vị trí trình tự này trên bộ gene

Nguyên tắc: nguyên tắc tạo dòng (cắt và nối)

• Gây tạo đột biến điểm có định hướng: xác định một cách chính xác vai trò của 1 nucleotide trong 1 cơ chế điều hoà biểu hiện gene hay vai trò của 1 amino acid trong chức năng của 1 protein

Gồm các bước:

+ Trình tự A cần đưa đột biến vào phải được tạo dòng trong phage M13 (phage mạch đơn)

+ Một oligonucleotide có mang đột biến ở vị trí mong muốn được tổng hợp nhân tạo

+ Cho đem lai hai thành phần trên trong những điều kiện không nghiêm ngặt cao để có thể lai những trình tự không bổ sung 100%

+ Oligonucleotide bắt cặp với trình tự A được sử dụng làm mồi cho sự tổng hợp mạch bố sung với trình tự A nhờ DNA polymerase

+ Sau đó hai mạch được tách rời và được chuyến vào vi khuẩn

1. Chuyển vật liệu di truyền vào tế bào nuôi cấy và vào trứng thụ tinh:

• Phương pháp biến nạp: chuyển DNA trần vào tế bào

+ Ưu: thao tác đơn giản

+ Nhược: không kiểm soát được nhiều chỉ tiêu như số lượng bản sao các đoạn DNA được đưa vào, biểu hiện bền vững hay tạm thời

Các kĩ thuật: Kĩ thuật calcium phosphate, kĩ thuật điện biến nạp, kĩ thuật tiêm

• Các phương pháp tải nạp nhờ vector và virus:

+ Ưu: hiệu quả chuyển gene cao, gene biểu hiện mạnh trong tế bào chủ

+ Nhược: thao tác phức tạp

• Phương pháp tiêm DNA vào trứng thụ tinh:

+ Ưu: hiệu quả chuyển gene triệt để hơn

+ Nhược: hiệu quả thấp (10-20%), biểu hiện của gene không ổn định và ít khi được điều hoà chính xác

• Kỹ thuật tái tổ hợp đồng dạng: kỹ thuật tinh vi nhất

+ Ưu: kiểm soát vị trí gắn của đoạn DNA

+ Nhược: Tỷ lệ tái tổ hợp đồng dạng/tỷ lệ tái tổ hợp tự nhiên rất thấp (1/2000 – 1/500) → cần có những phương pháp hiệu quả để phân biệt chúng; tính chính xác của cơ chế không phải là tuyệt đối

• Chuyển gene bằng tế bào cuống phôi (ES – embryonic stem cell):

Là kỹ thuật nhiều ưu điểm nhất:

+ ES là những tế bào toàn năng → có khả năng biệt hoá theo mọi hướng tạo ra tất cá các loại mô

+ Gene mới sẽ được đưa vào bộ gene đúng vị trí của trình tự đích

+ Tỷ lệ các phôi sống sót sau thao tác khá cao (80%), trong đó 90% biểu hiện tính trạng mới

• Biến dị và Di truyền:

1. Biến dị không di truyền (thường biến):

• Biến đổi kiểu hình nhưng không biến đổi kiểu gene
• Không di truyền, thường có tính định hướng do 1 tác động biết được
• Xảy ra đồng thời trên nhiều cá thể
• Phạm vi phản ứng: giới hạn của mức độ biến đổi xảy ra
• Thể hiện mức phản ứng của kiểu gene đối với điều kiện môi trường → mang tính thích nghi với môi trường

Biến dị di truyền:

• Biến đổi kiểu gene, có thể biểu hiện hoặc không ra kiểu hình
• Nguyên nhân: ngẫu nhiên, cơ chế tái tổ hợp trong hệ gene, tác động của tác nhân gây đột biến lên DNA hoặc thể nhiễm sắc
• Có thể xảy ra ở tế bào soma hoặc tế bào sinh dục
• Gồm 3 dạng:

+ Đột biến gene: biến đổi trong cấu trúc phân tử DNA

+ Đột biến thể nhiễm sắc: biến đổi trong cấu trúc và số lượng thể nhiễm sắc

+ Tái tổ hợp di truyền: có được do sự sắp xếp lại các gene khi lai

1. Sự đa dạng của các loài sinh sản hữu tính là do phương thức sinh sản hữu tính sẽ xảy ra biến dị tái tổ hợp qua mỗi thế hệ, vì số lượng gene và số lượng thể nhiễm sắc của cơ thể là rất lớn nên tần số đột biến tái tổ hợp là rất lớn → tạo nên sự đa dạng di truyền
2. Mức độ biến đổi của bộ gene:

• Đột biến đồng nghĩa: còn gọi là trung tính hay im lặng – codon mã hoá cho 1 amino acid bị biến đổi thành codon khác vẫn mã hoá cho amino acid đó.
• Đột biến vô nghĩa: khi codon mã hoá cho 1 amino acid bị biến thành 1 trong 3 codon UAA, UAG, UGA
• Đột biến sai nghĩa: khi codon của amino acid này biến thành codon của amino acid khác gây nên sự thay đổi amino acid tương ứng trên phân tử protein
• Đột biến lệch khung: thêm hoặc mất 1 base dẫn đến 1 codon sai nghĩa hoặc vô nghĩa so với codon tương ứng ban đầu từ điểm biến đổi về sau → dịch mã lêch khung theo dây chuyền từ bộ 3 bị sai

1. Đột biến soma:

• Xảy ra ở tế bào soma ở bất kì giai đoạn nào trong quá trình phát triển tế bào
• Hậu quả và khả năng biểu hiện thành tính trạng tuỳ thuộc vào trạng thái trội lặn của gene và phụ thuộc vào dạng tế bào gene biểu hiện, thời gian chu kỳ tế bào, chu kì sống của cơ thể
• Gây nên biến đổi kiểu hình, hư hỏng ở mức độ tế bào, mô, cơ quan trong thế hệ 1 cá thể chứ không di truyền cho thế hệ sau qua giao tử

Đột biến mầm:

• Xảy ra trong tế bào sinh dục → các đột biến được di truyền cho thế hệ sau

1. Đột biến ngẫu nhiên:

• Xảy ra trong tự nhiên một cách ngẫu nhiên
• Không có sự tham gia của tác nhân gây đột biến
• Có tần số nhất định, không xác định được nguồn gốc
• Do sự sai lệch trao đổi chất trong tế bào hoặc tế bào không tự sủa chữa hết các sai sót xảy ra trước hoặc trong quá trình tái bản mã

Đột biến cảm ứng:

• Xảy ra do tác động của các tác nhân gây đột biến làm biến đổi cấu trúc phân tử DNA:

+ Phóng xạ ion hoá: các tia phóng xạ α, β, γ, tia X, chùm tia neutron hoặc proton

+ Phóng xạ không ion hoá: tia tử ngoại

+ Tác nhân gây đột biến hoá học: tạo sai hỏng khi sao chép, tác động trực tiếp lên gene gây đột biến diểm hay các biến đổi A-T → G-C hay G-C → A-T

1. Đột biến hình thái: các biến đổi ảnh hưởng tới hình dạng, màu sắc và kích thước

Đột biến sinh hoá:

• Làm mất khả năng tổng hợp các chất (ĐBkhuyết dưỡng)
• Các đột biến có thể không có biểu hiện trong những điều kiện và biểu hiện trong những điều kiện cho phép (ĐB có điều kiện)
• Biến đổi sinh hoá giúp kháng lại các tác nhân bất lợi (ĐB đề kháng)

1. Phương thức sửa chữa và bảo vệ DNA: gồm 2 phương thức chính

• Sửa chữa phục hồi trực tiếp :

+ Liên quan đến 2 loại sai hỏng trên phân tử DNA do tia tử ngoại gây ra là: cyclobutane-pyrimidine dimer (CPDs) và pyrimidine (6-4) pyrimidone (6-4 PPs) đều làm biến dạng cấu trúc xoắn của DNA

+ Được nhận biết và sửa chữa nhờ enzyme photolyase

+ Không thấy ở động vật có vú

• Cắt bỏ sai hỏng và sửa chữa lại:

+ Là phương thức sửa chữa đa số sai hỏng

+ Phải sử dụng thông tin di truyền chứa ở 1 trong 2 sợi đơn DNA

+ Gồm các cơ chế sửa chữa: hệ thống sửa chữa nhận biết các trình tự DNA không thsich hợp với các base chuẩn và thay thế chúng; hệ thống sửa chữa – cắt bỏ loại đi 1 đoạn DNA ở vị trí sai hỏng và thay thế nó; hệ thống sửa chữa tái tổ hợp sử dụng phương thứuc tái tổ hợp để thay thế vùng sợi đôi bị sai hỏng

1. Đột biến số lượng nhiễm sắc thể:

• Đa bội: hiện tượng tăng chẵn hoặc lẻ cả bộ NST: 3n, 4n,…

Cơ chế phát sinh:

+ Thụ tinh của các giao tử bất thường (2n)

+ thụ tinhn

.