Ghi chú bài giảng về Sinh học Tế bào và Di truyền
Giới thiệu
- Giảng viên: Lê Nguyễn Viên Chi
- Chủ đề: Sinh học tế bào và di truyền, đặc biệt về Deoxyribonucleotide và DNA.
- Tài liệu tham khảo: Giáo trình Sinh học tế bào và di truyền của Bộ Môn Sinh học, Đại học Y Dược TP.HCM, Chương 1, Bài 1.
Mục tiêu học tập
- Phân tích luận thuyết trung tâm và các quan điểm mới về di truyền học.
- Hiểu biết về cấu trúc DNA và giải thích tính ổn định của nó.
- Phân biệt cấu trúc DNA trong tế bào sinh vật nhân sơ (Prokaryote) và nhân thực (Eukaryote).
Thông tin cơ bản về DNA và RNA
- DNA và RNA là phân tử chứa thông tin di truyền.
- Chúng bảo quản và truyền đạt thông tin cho thế hệ sau.
Luận thuyết trung tâm của Francis Crick (1956)
- Thông tin di truyền được vận chuyển qua ba bước:
- Sao chép: DNA nhân đôi để tạo bản sao.
- Phiên mã: Chuyển thông tin từ DNA sang RNA.
- Dịch mã: RNA được dịch thành protein.
- Luận thuyết hiện tại đã được mở rộng với sự phát hiện rằng RNA cũng có thể là vật chất di truyền và có khả năng sao chép và tổng hợp thành DNA.
Cấu trúc DNA
- Cấu trúc DNA mô hình xoắn kép được Watson và Crick phát hiện vào năm 1953.
- Deoxyribonucleotide gồm 3 thành phần:
- Đường 5 carbon.
- Nhóm phosphate.
- Cơ sở nitơ.
- Sự khác biệt giữa DNA và RNA:
- DNA có nhóm OH bị mất ở carbon số 2, tạo ra tính bền vững hơn so với RNA.
Quá trình tổng hợp DNA
- Nucleotide được kết nối qua liên kết phosphodiester.
- Trong quá trình kéo dài mạch DNA, nhóm phosphate của nucleotide sẽ gắn vào vị trí 3, -OH của nucleotide trước đó.
- Mạch DNA có đầu tự do 3' và 5'.
- Các liên kết giữa các nitrogen base:
- Adenine (A) kết nối với Thymine (T).
- Guanine (G) kết nối với Cytosine (C).
Đặc điểm cấu trúc DNA
- Cấu trúc DNA có tính ổn định và chiều dài đều đặn (2 nm giữa các nucleotide).
- Thời điểm biến tính: Ở nhiệt độ cao, các liên kết hydro giữa các base pair có thể bị cắt đứt.
- Nhiệt độ nóng chảy của DNA phụ thuộc vào số lượng cặp GC và chiều dài của DNA.
Ứng dụng của DNA
- Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) sử dụng biến tính DNA để nhân đôi và tạo nhiều bản sao.
- Lai phân tử giúp phát hiện các đột biến gen và các bệnh di truyền.
Phân biệt giữa DNA Prokaryote và Eukaryote
- DNA của vi khuẩn (Prokaryote): Dạng vòng, thường có khoảng 4,6 triệu base pairs.
- DNA của tế bào nhân thực (Eukaryote): Dài và đa dạng, có cấu trúc nhiễm sắc thể và các trình tự không mã hóa.
- DNA ti thể cũng có cấu trúc vòng giống như DNA vi khuẩn.
Cấu trúc gen
- Trong Eukaryote, gen được cấu trúc với các vùng mã hóa và không mã hóa (intron, exon).
- Prokaryote có cấu trúc gen đơn giản hơn, thường có một promoter điều khiển cho một vùng mã hóa.
Các loại trình tự DNA
- Trình tự gen: Chứa thông tin di truyền, mã hóa cho protein.
- Trình tự lặp lại: Bao gồm DNA vệ tinh và telomere.
- Trình tự nhảy: Di chuyển trong genome và có thể ảnh hưởng đến di truyền.
Kết luận
- Luận thuyết trung tâm đã mở rộng với RNA và tính ổn định của DNA.
- Ứng dụng của sự biến tính DNA trong chẩn đoán và nghiên cứu bệnh lý.
- Cấu trúc gen trong Eukaryote phức tạp hơn và có nhiều trình tự không mã hóa.
Câu hỏi thảo luận
- Liên kết hydro giữa các base pair là gì và có khả năng xuất hiện không?
- Tại sao DNA bền vững hơn RNA?
- Ứng dụng của tiểu vệ tinh và vi vệ tinh trong xác định cá thể và huyết thống.
Cảm ơn các bạn đã lắng nghe và hẹn gặp lại trong các bài học tiếp theo!