Tóm tắt chuyên đề SINH HỌC TẾ BÀO PHÂN TỬ (Cao học Sinh học thực nghiệm K18) Năm học: 2015-2016

CHUYÊN ĐỀ SINH HỌC CAO HỌC

vectorstock.com/28062415

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN EBOOK PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

Tóm tắt chuyên đề SINH HỌC TẾ BÀO PHÂN TỬ (Cao học Sinh học thực nghiệm K18) Năm học: 2015-2016 Giảng viên: TS. Trần Thanh Sơn Nguồn: Học viên Bùi Quang Nam WORD VERSION | 2016 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

Tóm tắt slide bài giảng chuyên đề:

SINH HỌC TẾ BÀO PHÂN TỬ (Cao học Sinh học thực nghiệm K18) Năm học: 2015-2016 Giảng viên: TS. Trần Thanh Sơn Khoa Sinh-KTNN, ĐH Quy Nhơn

Cấu trúc và hoạt động của tế bào ở cấp độ phân tử

Nội dung chính: 1. Học thuyết tế bào và một số khái niệm cơ bản 2. Tế bào nhân sơ và tế bào nhân chuẩn 3. Virus, viroid và prion - dạng sống vô bào 4. Cấu trúc và CN của tế bào nhân chuẩn ở cấp độ phân tử 5. Cấu trúc và hoạt động của nhiễm sắc thể 6. Chu kỳ sống của tế bào nhân chuẩn 7. Sự vận động của tế bào 8. Sự truyền tín hiệu tế bào

Học thuyết tế bào Sleiden (1838) giáo sư thực vật học: "Tế bào là đơn vị sống căn bản của mọi cấu trúc thực vật" Schwan (1839) giáo sư giải phẫu học: "Tế bào là đơn vị cấu trúc căn bản của mọi sinh vật" 4 điểm chính của học thuyết tế bào: 1. Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào 2. Mức căn bản của sự sống là mức tế bào 3. Tế bào chứa ADN và là môi trường cho phép sự biểu hiện thông tin di truyền (các gen) một cách chính xác theo không gian và thời gian.

4. Tế bào có khả năng phân chia để sinh ra nhiều tế bào mới.

Một số hình ảnh tế bào

Modern Biology by John H. Postlethwait

Một số hình ảnh tế bào

(Tảo)

Một số khái niệm cơ bản Phân tử và đại phân tử của sự sống: - Vật chất di truyền: ADN, ARN - Protein: hình thành bởi các acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptide (C-N). Protein có 4 mức cấu trúc bậc 1-4.

- Diệp lục tố: thực hiện chức năng khi liên kết với protein, tổng hợp năng lượng hữu cơ từ năng lượng vô cơ (ánh sáng mặt trời). Đối với sinh vật tiền nhân, diệp lục tố liên kết với protein bậc 1.

- Cacbohydrates: C6 (glucose); polysaccharides - Lipid: tích lũy năng lượng và bảo vệ (cấu trúc màng tế bào)

Thành phần cấu tạo TB vi khuẩn

Một số dạng phân tử đường

Một số dạng phân tử đường

M᝙t sᝑ polysaccharide

Một số dạng lipid

Cấu trúc hóa học của base

Cấu trúc hóa học của nucleotide (1)

Cấu trúc hóa học của nucleotide (2)

Cấu trúc hóa học của nucleotide (2)

Cấu trúc hóa học của ARN Ribonucleotid: + Đường C5H10O5 + Base (A, U, G, C) + Gốc P (H3PO4)

Có thể gọi ADN và ARN là polymer được không?

Cấu trúc 4 bậc của protein

Cấu trúc vỏ capsit của virus SV40

Cấu trúc 4 bậc của protein

Cấu trúc bậc 4 của protein

Cấu tạo trúc không gian của Hemoglobin

Cấu trúc hóa học nhóm Heme ở Hemoglobin và Chlorophyl

Chức năng của protein (1)

Chức năng của protein (2)

Chức năng của protein (3)

Một số khái niệm cơ bản (2) Cấu tử và cấu trúc: - Cấu tử: nucleosome (hệ gene); riobosome (tổng hợp protein); - Cấu trúc là nơi diễn ra các hoạt động sống của tế bào. Vd: màng sinh chất.

Các kiểu tế bào căn bản (1)

Một số kiểu tế bào căn bản: 1. Tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực 2. Tế bào soma và tế bào sinh dục * Tế bào mầm sinh dục: tế bào giảm phân sinh giao tử 3. Tế bào gốc và tế bào phôi - Tế bào gốc: tế bào tương đối chưa phân hóa trong mô động vật.

-Tế bào gốc phôi: là nhóm tế bào ở giai đoạn phôi nang (blastocyst)

Các kiểu tế bào căn bản (2)

Sự phát triển phôi giai đoạn đầu

25

Các kiểu tế bào căn bản (3)

Tế bào vi khuẩn

Tế bào động vật

Tế bào thực vật

Tế bào thực vật

So sánh tổng quan tế bào động vật và tế bào thực vật

Tế bào gốc (1) Một số khái niệm cơ bản cần lưu ý: - Tế bào gốc hay tế bào mầm là mầm sống của một cơ thể.

- Khi tế bào gốc phân chia tạo thành các tế bào tiềm năng hay khả năng (potential): + Tế bào có tiềm năng cao có thể tạo ra nhiều kiểu tế bào khác nhau trong cơ thể. + Tế bào có tiềm năng thấp chỉ tạo ra được một vài tế bào chức năng. + Tế bào không có tiềm năng sẽ không phân chia, không tạo ra bất kỳ tế bào nào khác nhưng vẫn có các chức năng hoạt động sống: ví dụ tế bào hồng cầu vận chuyển oxi, cacbonic…

- Từ các tế bào tiềm năng tạo thành các tế bào có chức năng gọi là quá trình biệt hóa hay sự biệt hóa (differentiation). Ví dụ: Tế bào gốc tạo máu qua nguyên phân tạo hồng cầu.

- Quá trình một tế bào chức năng có thể thay đổi kiểu hình để thực hiện chức năng khác gọi là sự phản biệt hóa hay biệt hóa ngược (dedifferentiation).

Tế bào gốc (2) Khái niệm tế bào gốc: - Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa và chúng có khả năng biệt hóa thành các kiểu tế bào chức năng.

- Tế bào gốc được phân loại theo 3 tiêu chí: + Tiềm năng biệt hóa (toàn năng: totipotent, vạn năng: pluripotent, đa năng: multipotent, vài tiềm năng: oligopotent, bốn tiềm năng: quadripotent…). + Kiểu tế bào biệt hóa (tế bào gốc cơ tim, tế bào bào gốc xương). + Nơi thu nhận (tế bào gốc phôi: Embryonic Stem cell-ES; tế bào mầm hay tế bào gốc sinh dục: Embryonic germ cell-EG; tế bào gốc trưởng thành: VD: tế bào gốc tủy xương, răng, máu, giác mạc…)

Tế bào gốc (3)

Virus (1) - Virus: 1 phân tử acid nucleic nhỏ ADN (vd: Virus viêm gan B) hoặc ARN (vd: HIV).

- Phage (thực khuẩn thể): virus của vi khuẩn.

- Virus không có cấu trúc tế bào đầy đủ, không thể tự sinh sản ngoài TB vật chủ.

- Virion: giai đoạn virus ở ngoài tế vào vật chủ

Bacteriophage

HIV

Virus (2)

Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments

Virus (3) Virus/Tế bào

Kích thước genome (kpb ADN)

Hepatitis B virus

3.2 (thực khuẩn thể)

Phage λ

48.5 (virus)

Minivirus

1 200 (virus)

Mycoplasma genitalium

580 (vi khuẩn)

E.coli

4 700 (vi khuẩn)

TB Người

3 200 000 (TB nhân chuẩn)

Thí nghiệm của Hershey - Chase 1952: Martha Chase và Affred Hershey Thí nghiệm chứng minh ADN là vật chất di truyền ở phage T2

1. Rút ra kết luận gì từ các thí nghiệm trên của Hercshey-Chase?

2. Hershey và Chase sẽ có thể kết luận gì nếu họ tìm thấy cả 32P và 35S

Thí nghiệm của Fraenkel Conrat và Williams 1956: H. Fraenkel Conrat and R.Williams Thí nghiệm chứng minh ARN là vật chất di truyền ở virus khảm thuốc lá (Tobaco Mosaic Virus)

Rút ra kết luận gì từ thí nghiệm trên?

Genome của virus Genome của virus

Virus phụ thuộc vào tế bào vật chủ: 1. Vật liệu để tái bản vật chất di truyền (nucleotide) và hình thành vỏ capsid (axit amin).

2. Bộ máy dịch mã trong tế bào (ribosome).

3. Hệ enzyme mà virus không có

Virus Thuyết trung tâm của Sinh học phân tử (Central Dogma)- Francis Crick

Thuyết trung tâm cải tiến

Viroid ⚫ Phát hiện vào năm 1971, gây bệnh chủ yếu ở thực vật (khoai tây) ⚫ Cấu tạo rất nguyên thủy, đơn giản: 1 phân tử ARN vòng dạng gậy mà 2/3 các nucleotide bắt cặp bổ sung, không được bảo vệ bởi vỏ protein

Prion ⚫Phát hiện vào năm 1960 bởi Alper và Griffith: «gây bệnh bò điên bởi tác nhân protein». Prusiner chứng minh sự tồn tại vào năm 1970 và nhận giải thưởng Nobel năm 1997. ⚫ Prion là từ đảo ngược của Proin = small proteinaceous infectious particle. (phân tử nhỏ truyền nhiễm có tính chất protein) ⚫ Cấu tạo: là 1 protein nhỏ có khả năng xâm nhiễm vào cơ thể và sinh sản. Bình thường có thểtồn tại không gây bệnh, có thể thay đổi cấu trúc và gây bệnh

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn (1)

1. Kích thước tế bào: - Đa dạng, tùy theo từng loại tế bào - Tế bào nhỏ nhất: vi khuẩn mycoplasma (không có màng ngoài; chỉ chứa ADN, một số enzyme và một số cấu trúc đơn giản đủ duy trì sự sống và sinh sản; hình cầu 0,1-1µm). Mycoplasma không kháng thuốc kháng sinh.

- Tế bào lớn nhất: trứng chim - Tế bào dài nhất: tế bào cơ và tế bào thần kinh. Tảo biển đơn bào Acetabularia: dài 5cm - Tế bào nhân sơ: 1-10 µm - Tế bào nhân chuẩn: 10-100 µm 2. Hình dạng: đa dạng, tùy theo loại tế bào và chức năng

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn (2)

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn (3)

Phân biệt một số thuật ngữ: 1. Cytoplasm (Tế bào chất): là mọi chất nằm giữa màng plasma và màng nhân. TB nhân sơ: mọi chất bao bọc bởi màng plasma.

2. Protoplasm (Nguyên sinh chất): cytoplasm + nhân tế bào 3. Protoplast (Nguyên sinh thể hay tế bào trần): màng plasma + cytoplasm + nhân TB

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Lớp phủ bề mặt tế bào (1)

Lớp phủ bề mặt ở tế bào động vật: Trừ các TB độc lập, các tế bào liên kết với nhau ở cấu trúc mô. Giữa các TB có 1 lớp màng nhầy (150-200 Angstrom; 1 Angstrom = 0,1 nanometre) chứa: polysaccharide và protein.

Chức năng: bảo vệ, nâng đỡ và nối liền các tế bào.

Vách tế bào thực vật: Chứa các sợi cellulose, hợp chất pectic và protein. Vách có nhiều lớp, dày hơn màng plasma 10-100 lần. Không bít kín và có các lỗ vách tạo nên các cầu liên bào giúp cho các TB phối hợp hoạt động.

Chức năng: bảo vệ màng plasma, nâng đỡ tế bào, góp phần giúp thực vật đứng thẳng trên mặt đất.

Tế bào thực vật

Cấu trúc vách tế bào thực vật

Cấu trúc vách tế bào thực vật

Lớp phủ bề mặt tế bào (2)

Glycocalyx (lớp choàng tế bào-Động vật): -Vùng carbohydrate nhô ra khỏi mặt ngoài của màng plasma và nằm trong dịch ngoài tế bào.

- Tùy theo loại tế bào sẽ có các glycoprotein (protein-đường) hay glycolipid (lipidđường) khác nhau trên bề mặt. Các chất này hoạt động như dấu hiệu nhận biết tế bào.

- Vùng này có chứa các chất tiết của tế bào có vai trò bảo vệ cơ học cho tế bào, góp phần kiểm soát các phân tử qua màng plasma và các tương tác TB-TB; TBchất nền.

Lông nhung và lỗ lồng (Động vật): Giúp tế bào tăng diện tích bề mặt trao đổi chất.

Lông nhung: tạo ra do màng plasma xếp nếp Lỗ lồng: tạo ra màng plasma lõm vào trong

Chỗ nối tế bào động vật (1) Chỗ nối (Động vật): - Chức năng: giúp các tế bào nối với nhau và thông tin được với nhau.

- Có 3 kiểu chỗ nối: + Chỗ nối kín: không có khoảng hở giữa 2 TB; giúp cản trở rò rỉ các chất trong TB. + Chỗ nối bám: khoảng giữa 2 TB rộng; chứa đầy các chất gian bào; giúp thắt chặt 2 TB nhờ bộ khung xương của TB. + Chỗ nối liên lạc (chỗ nối hở): là các kênh cho phép nước và các phân tử nhỏ đi qua; giúp thông tin giữa 2 tế bào.

Chỗ nối kín

Chỗ nối hở

Chỗ nối bám

Chỗ nối tế bào động vật (2)

Ảnh hiển vi

Sơ đồ chỗ nối hở

Chỗ nối tế bào thực vật Plasmodesma/Plasmodesmata (số nhiều)

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Màng plasma (1) Lược sử nghiên cứu cấu trúc màng sinh chất: - 1899 (Overton): Màng cấu tạo bởi các phân tử kỵ nước là lipid.

- 1925 (Gorter và Grendel): Màng là một lớp đôi phospholipid - 1935 (Danielli và Davson): Có một lớp đơn protein hình cầu thích nước trên mỗi lớp lipid - 1955 (Robertson): Mô hình lớp đôi lipid với các protein hình sợi đặt lên trên.

Hai lớp lipid được đặt ngược nhau. Trên màng có các lỗ thích nước được tạo bởi các protein xuyên màng.

- 1972 (Singer và Nichoson): Đề xuất mô hình màng thể khảm lỏng + Có hai lớp phospholipid (1 đầu hữu cực thích nước và 1 đuôi kép vô cực kỵ nước). + Các protein màng phân tán trên màng tạo thành thể "khảm" . Protein xuyên qua lớp đôi phospholipid, có phần nhô ra khỏi màng + Các phân tử phospholipid và protein luôn luôn cử động, di chuyển ngang trong khắp cả màng ➔ « Lỏng »

MĂ ng plasma (2)

Màng plasma (3)

Mô hình thể khảm lỏng của màng plasma

Màng plasma (4)

Mô hình thể khảm lỏng của màng plasma-Góc nhìn không gian

Màng plasma (5) Một số chức năng cơ bản của protein màng

Màng plasma (6) Màng tế bào vi khuẩn Gram- và Gram+

Lipopolisaccaride

Màng plasma (6) PP nhuộm Gram do nhà khoa học người Đan Mạch Hans Christian Gram (1853-1938) phát hiện năm 1884. ❖ Phương pháp làm tiêu bản •Làm tiêu bản mẫu cần nhuộm.

•Cố định mẫu bằng ngọn lửa đèn cồn.

•Dùng thuốc nhuộm kiềm, tím tinh thể hay tím gentian nhuôm mẫu trong 1 phút.

•Rửa nước tối đa 5 giây.

•Thêm dung dịch Lugol (1% iot, 2% KI) trong 1 phút.

•Rửa bằng rượu trong 10 giây.

•Phủ lên mẫu với ethanol 95% (hoặc hỗn hợp acetone:ethanol 95% 5:1) vài lần cho đến khi không xuất hiện thêm màu trong mẫu (khoảng 1 phút). Dung dịch này sẽ rửa sạch thuốc nhuộm kiềm không kết gắn, vi khuẩn Gram dương giữ lại màu tím, còn vi khuẩn Gram âm mất màu.

•Rửa nước.

•Nhuộm tiếp với safranin hoặc fuchsin. Cả hai nhóm vi khuẩn đều bắt giữ thuốc nhuộm lần này, nhưng vi khuẩn Gram dương không bị thay đổi màu nhiều, trong khi vi khuẩn Gram âm trở nên đỏ vàng (nhuộm safranin) hay đỏ tía (fuchsin). Thời gian: 1 phút theo tài liệu mới nhất.

•Rửa qua nước. Để khô. ❖ Kết quả: quan sát lam kính dưới kính hiển vi Gram dương: xanh đen hay tím Gram âm: đỏ vàng hay đỏ tía.

MĂ ng plasma (7)

Màng plasma (8)

Các chức năng cơ bản của màng plasma: Bao bọc và cách ly; Điều hòa sự vận chuyển của các chất qua màng; Nhận tín hiệu ngoài tế bào; Phản ứng enzyme sinh hóa màng; Liên hệ với các tế bào khác; Chỗ bám cho bộ khung xương tế bào

Màng plasma (9)

Thành phần các chất của màng một số loại tế bào và bào quan

Màng plasma (9)

Tính thấm (khuếch tán) của các chất qua màng plasma: • Các phân tử nhỏ: thấm tự nhiên • Phân tử lớn: không thấm • Ion: không thấm

Màng plasma (10)

Vận chuyển chủ động và thụ động qua màng TB: •Thụ động: không cần năng lượng • Chủ động: cần năng lượng

Màng plasma (10)

Các quá trình vận chuyển qua màng thông qua protein vận chuyển: • Protein Vận chuyển đơn chất (Uniport): chỉ vận chuyển 1 chất.

• Protein vận chuyển kèm cùng hướng (Symport): vận chuyển 1 chất cùng phối hợp với 1 chất đồng vận chuyển (contransporter) • Protein vận chuyển kèm ngược hướng (antiport): vận chuyển 1 chất vào và đưa một chất khác ra ngoài (cùng điện tích)

Màng plasma (11)

Nguyên lý hoạt động của chức năng tiếp nhận tín hiệu tại màng plasma

Màng plasma (12)

Vận chuyển bằng các hình thức khác ngoài vận chuyển qua màng: - Hiện tượng thực bào (phagocytosis): liên kết với lisosome để phân giải - Hiện tượng uống bào (pinocytosis): liên kết với lisosome - Hiện tượng xuất bào (exocytosis): tạo bóng xuất bào (exosome)

Màng plasma (13)

Vận chuyển bằng các hình thức khác ngoài vận chuyển qua màng: - Hiện tượng thực bào (phagocytosis): liên kết với lisosome để phân giải - Hiện tượng uống bào (pinocytosis): liên kết với lisosome - Hiện tượng xuất bào (exocytosis): tạo bóng xuất bào (exosome)

Màng plasma (14)

Vận chuyển bằng các hình thức khác ngoài vận chuyển qua màng: - Hiện tượng thực bào (phagocytosis): liên kết với lisosome để phân giải - Hiện tượng uống bào (pinocytosis): liên kết với lisosome - Hiện tượng xuất bào (exocytosis): tạo bóng xuất bào (exosome)

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Cytosol - Đóng vai trò là chất nền của tế bào, dạng thể trong suốt.

- Bao gồm nước (chiếm 85%), protein, glycogen - Chứa mạng sợi protein gọi là bộ khung xương tế bào, treo các cấu trúc không có màng và các bào quan có màng, chứa các nhiên liệu và tiền chất cho các phản ứng sinh tổng hợp cũng như phân giải của tế bào.

- Mọi hoạt động sống của tế bào đều xảy ra trong tế bào chất và do các bào quan riêng biệt phụ trách, được phối hợp nhịp nhàng.

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Bộ xương tế bào (1) Có 3 kiểu sợi chủ yếu: 1. Vi sợi: đường kính 7nm; tạo bởi 2 chuỗi xoắn actin. Tiểu đơn vị của actin là protein hình cầu.

2. Sợi trung gian: đường kính 10nm; cấu tạo bởi các protein hình sợi, xoắn theo kiểu sợi thừng.

3. Vi ống: đường kính 25nm; là ống rỗng, thẳng, được cấu tạo từ các protein hình cầu (tubulin). Các tubulin luôn kết thành từng cặp gọi là heterodimer α,β-tubulin. (α-tubulin:53 kDa; β-tubulin: 55 kDa) Chức năng chính: nâng đỡ tế bào; giữ và định vị các bào quan; giúp cho vân động của tế bào.

Bộ xương tế bào (1)

Hệ thống vi sợi trong tế bào so sánh với bản đồ thành phố

Bộ xương tế bào (2)

G-actin=Globular actin (actin hình cầu) F-actin=Filamentous actin (actin sợi)

Cấu trúc vi sợi từ hai sợi actin

Bộ xương tế bào (3)

Cấu trúc sợi trung gian

Bộ xương tế bào (4)

Cấu trúc vi ống cấu tạo từ các tubulin

Bộ xương tế bào (4)

Cấu trúc tương trợ cơ học của vi sợi và sợi trung gian trong các vi lông của tế bào biểu bì ruột

Bộ xương tế bào (4)

Khái quát chức năng của vi ống

Bộ xương tế bào (5)

Hình chụp vi ống, vi sợi dưới kính hiển vi điện tử

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Ribosome (1) - Cấu tạo: dạng cấu tử, bao gồm rARN và protein. Gồm 2 tiểu phần lớn và bé.

- Prokaryote: Ribosome 70S (50S +30S) + Tiểu phần bé: 16S rARN (1540 nucleotide) + 21 protein + Tiểu phần lớn: 5S rARN (120 nu) + 23S rARN (2900 nu) + 31 protein

- Eukaryote: Ribosome 80S (60S + 40S) + Tiểu phần bé: 18S rARN (1900 nu) + 33 protein + Tiểu phần lớn: 5S rARN (120 nu) + 28S rARN (4700 nu) + 5,8S rARN (160 nu) + 43 protein Lưu ý: đơn vị Svedberg (ký hiêu: S hoặc Sv) do nhà hóa học người Thụy Điển Theodor Svedberg (1884–1971, Nobel Hóa học 1926) đề xuất dùng để xác định hằng số lắng khi ly tâm của các phân tử. 1S = 10-13s tương đương tốc độ 1 µm/s

Ribosome (2) -Chức năng: nơi sản xuất protein cho tế bào = ribozyme (vì xúc tác cho phản ứng petidyl transferase để liên kết các a.amin) - Có hai dạng ribosome có cấu trúc tương tự nhau: 1. Ribosome tự do: nằm trong cytosol, thực hiện sinh tổng hợp các phân tử protein ngay trong cytosol.

2. Ribosome liên kết: bám mặt ngoài của mạng lưới nội chất hoặc màng nhân, thực hiện tổng hợp protein màng, protein cho các bào quan hoặc cấu tử (lysosome), protein tiết ra ngoài tế bào.

Hai dạng protein trên có thể thay đổi luân phiên vị trí cũng như vai trò.

Ribosome (3)

Cấu trúc bên trong và cấu trúc không gian của ribosome

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Proteasome (1) - Cấu tạo: dạng phức hợp đa protein đặc biệt (protease) có mặt ở cytosol và nhân. Dạng hình trụ.

- Chức năng: phân giải các protein bất thường, các protein không còn cần thiết cho TB.

Proteasome (2) Phân giải protein theo 5 bước: Protein đích được đánh dấu bởi protein ubiquitin Phức hợp protein đích và ubiquitin được nhận biết bởi tiểu đơn vị mũ của proteasome.

Proteasome loại bỏ ubiquitin và kéo thẳng protein đích Chuỗi polypeptide đích được đưa vào bên trong và phân giải thành các chuỗi peptide nhỏ bởi các protease.

Các peptide nhỏ tiếp tục phân giải thành các a.a khi vào cytosol

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Trung thể Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Trung thể (1) Cấu tạo: cấu trúc dạng vi ống hình trụ 9 mặt, mỗi mặt 3 vi ống. Tồn tại ở TB Động vật, Tảo và một số loại VSV, hiếm gặp ở Thực vật. Mỗi trung thể bào gồm 2 trung tử (trung tử mẹ và trung tử con) nằm vuông góc với nhau.

Trung thể (2) Chức năng: Trung tử tạo nên các sợi tơ vô sắc để phân chia NST trong quá trình phân bào. Không có trung tử tế bào vẫn phân chia bình thường

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Mạng lưới nội chất (1) Cấu tạo chung của (Endoplasmic reticulum=ER) - Là một mạng lưới các túi nhỏ, túi dẹt, các ống thông nhau tạo thành một mạng lưới 3 chiều.

- Màng của lưới nội chất nối liền với màng nhân, CT tương tự màng plasma.

- Có 2 dạng: mạng lưới nội chất có hạt (đính ribosome) và mạng lưới nội chất không hạt (trơn, không đính ribosome). 2 dạng mạng lưới nội chất này dính liền nhau nhưng chức năng khác nhau.

Thành phần hóa học: - Phospholipide: 35% trọng lượng khô - Protein: 65% trọng lượng khô

Mạng lưới nội chất (2)

Cấu trúc liên hoàn giữa màng nhân và hai dạng mạng lưới nội chất

Mạng lưới nội chất (3)

Mạng lưới nội chất quan sát dưới kính hiển vi điện tử

Mạng lưới nội chất (4) Mạng lưới nội chất không hạt (Smooth endoplasmic reticulum): - Cấu tạo: là một hệ thống ống không có ribosome đính kèm - Chức năng: 1. Tổng hợp lipid: xúc tác tổng hợp chất béo phospholipid và steroid.

2. Điều hòa trao đổi chất cacbonhydrate và khử độc: điều hòa lượng đường ở gan vào máu, phân giải các dược chất (thuốc kháng sinh, chất kích thích, thuốc an thần), chất độc cho TB (cồn…)

3. Dự trữ Calcium (Ca): dự trữ Ca cho sự co cơ.

Mạng lưới nội chất (5) Mạng lưới nội chất có hạt (Rough endoplasmic reticulum): - Cấu tạo: là một hệ thống các túi dẹp liên thông với nhau, có nhiều ribosome trên bề mặt.

- Chức năng: 1. Tổng hợp các protein tiết (kháng thể, insulin).

2. Tổng hợp các protein màng: protein màng được tổng hợp liên kết với cấu trúc màng của lưới nội chất có hạt. Bổ sung protein và phospholipid cho các màng của lưới nội chất và màng plasma

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn (2)

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Bộ máy Golgi (1) - Tồn tại ở TV, ĐV nhưng không

có ở Nấm. Phát hiện bởi Camillo Golgi

năm 1898.

- Cấu trúc: gồm 3 mức độ tổ chức được bao bọc bởi CT màng plasma 1. Túi chứa dịch (màng chứa dịch): có thể có túi cầu nhô ra từ túi dẹp 2. Thể Golgi (dictyosome): 5-8 túi màng chứa dịch xếp chồng lên nhau, không liên thông và không có ribosome.

3. Bộ máy Golgi (phức hệ Golgi, hệ lưới): tập hợp nhiều thể Golgi

Bộ máy Golgi (2) Chức năng: - Là nơi trung tâm tiếp nhận, kho chứa, chế biến, sắp xếp, đóng gói và cô đặc những sản phẩm chế tiết đã được sản xuất bởi mạng lưới nội chất và chế biến thành các hạt chất tiết trước khi vận chuyển đi nơi khác.

- Sản phẩm tập trung vào bộ Golgi thường là protein, các hormone.

Bộ máy Golgi (3) Mô hình vận chuyển các túi (Vesicular Shuttle Model hay Vesicular Transport Model ) 1. Các túi chứa dịch ở mặt nhận (mặt cis) dung hợp với các túi vận chuyển từ mạng lưới nội chất.

2. Các phân tử vật chất được chuyển lần lượt qua các túi dịch nhờ sự tạo các túi mới và sự dung hợp của các túi này với túi dịch kế tiếp.

3. Các sản phẩm sau khi chế biến được bao bọc trong các túi vận chuyển của Bộ máy Golgi.

4. Phóng thích các túi vận chuyển chứa sản phẩm hoàn thành từ mặt trans (mặt xuất).

Bộ máy Golgi (3) Mô hình trưởng thành các túi chứa dịch (cisternal maturation model): Trong quá trình vận chuyển và biến đổi vật chất các túi chứa dịch của thể Golgi tự trưởng thành: được tạo ở mặt cis và di chuyển tới mặt trans; sau đó bị phá vở ở mặt trans để phóng thích các chất sau chuyển hóa.

COP=Coats protein: protein ngoài (protein áo) vận chuyển các chất giữa mạng lưới nội chất không hạt đến Bộ máy Golgi, có 2 loại COPI và COPII

Bộ máy Golgi (3) Mô hình kết hợp (Hybrid): đề xuất COPI vừa đảm bảo chức năng vận chuyển theo cả 2 chiều Golgi-ER và ERGolgi. Mô hình có thể kết hợp vận chuyển của mô hình trưởng thành của túi dịch và mô hình vận chuyển túi.

Mô hình kết nối bên trong Golgi: đề xuất các vật chất được vận chuyển theo 2 chiều Golgi-ER và ER-Golgi thông qua các cầu nối nội bộ Golgi.

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Lysosome (1) Cấu trúc: - Còn gọi là túi tiêu hóa hay ngăn tiêu hóa - Dạng túi có màng bao bọc, chứa các enzyme phân giải các đại phân tử - Các enzyme và màng của lysome có nguồn gốc từ lưới nội chất có hạt, đến bộ máy Golgi tiếp tục chế biến. Lysome được tạo ra ở giai đoạn cuối ở mặt trans của bộ máy Golgi.

- Chỉ có ở ĐV, không có ở ĐV và Nấm.

Lysosome (2) Chức năng: - Bảo đảm an toàn cho tế bào chất, duy trì độ pH của cytosol ở mức trung tính. Khi lysomsome bị vỡ với số lượng lớn thì có thể gây ra hiện tượng tự tiêu của TB. - Tiêu hóa thực phẩm, diệt khuẩn, sản xuất kháng nguyên.

- Tự thực bào, đổi mới tế bào và kháng stress cho TB. - Tránh sự tích lũy các đại phân tử gây rối loạn trao đổi chất.

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Không bào (1) Cấu tạo: Dạng túi màng. Kính thước và chức năng tùy loại tế bào 1. Không bào tiêu hóa (hay không bào thực phẩm): hình thành khi có quá trình thực bào, ẩm bào.

2. Không bào trung tâm: có ở TBTV trưởng thành; KT rất lớn chứa các chất khoáng, chất hữu cơ và chất thải. Một số TV, loại không bào này chứa chất độc giúp chống lại động vật ăn TV. 3. Không bào co rút: Paramecium (Trùng đế giày) có 2 không bào để co rút và đẩy nước thừa ra khỏi tế bào, duy trì áp suất thẩm thấu cho TB.

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Vi thể (1) Cấu tạo: - Dạng túi có màng đơn bao bọc.

- Không tạo thành từ hệ thống nội màng.

- Hình thành bằng cách bổ sung lipid (do vi thể tạo ra ) và protein trong cytosol.

- Phân đôi khi đạt tới kích thước nhất định để tăng số lượng

Vi thể (2) Có 2 dạng vi thể thông thường: 1. Peroxisome: là bào quan oxi hóa, chứa các enzyme liên quan đến vận chuyển điện tử (electron và ion hydrogen) từ các chất khác nhau đến O2 tạo hydrogen peroxide (H2O2). Loại vi thể này có chứa enzyme catalase để phân giải H2O2 thành H2O và O2. + TB Thực vật: peroxisome phối hợp với lục lạp và ty thể để thực hiện chức năng hô hấp. + Tìm thấy cả ở ĐV, TV, VSV, Nấm.

Vi thể (3) Có 2 dạng vi thể thông thường: 2. Glyoxysome: + là vi thể trong TB của mô dự trữ chất béo ở hạt thực vật. + Chứa các enzyme tham gia vào quá trình biến các acid béo thành năng lượng và nguồn C thiết yếu cho cây mầm.

đường,

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp.

4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Ty thể (1) Hình thái: + Có hai dạng hình hạt và hình sợi. + Tùy tế bào mà có thể tồn tại chỉ dạng hạt hay sợi hoặc cả 2 dạng này.

Kích thước: dày 0,5 µm, chiều dài tùy dạng tế bào nhưng tối đa khoảng 7 µm Số lượng: thay đổi tùy loại và trạng thái sinh lý của TB. Vd: TB gan chuột có 2500 ty thể; TB tinh trùng của một số sâu bọ: chỉ 5-7 ty thể. TB cơ nhiều ty thể nhất.

Ty thể dạng hình cầu

Ty thể dạng hình sợi

Ty thể trong thân tinh trùng chuột quan sát dưới KHVĐT AX: axoneme (sợi trục); MS: mitochondrial sheath (ty thể bao trục).

Vạch đơn vị= 0.33 μm.

Ty thể (2) Cấu trúc: Cấu tạo bởi 2 lớp màng giống màng tế bào (màng plasma).

- Màng ngoài: dày 60Å, bảo đảm tính thấm của ty thể.

- Màng trong: dày 60Å. Từ màng trong hình thành nên các mấu lồi ăn sâu vào trong xoang ty thể gọi là tấm hình răng lược (cristae). Màng trong chia xoang ty thể thành 2 xoang. + Xoang ngoài nằm giữa màng trong mà màng ngoài rộng khoảng 60 - 80Å và thông với xoang của các vách răng lược. + Xoang trong được giới hạn bởi màng trong và chứa đầy chất nền của ty thể gọi là matrix.

Ty thể (3) Cấu trúc (tiếp theo): - Chất nền (matrix): đồng nhất, nhưng đôi khi quan sát thấy có các sợi mỏng hoặc các hạt nhỏ có mật độ điện tử cao, các hạt này là nơi đính các cation hai hoá trị, đặc biệt là Mg+2 và Ca+2.

- Tấm hình răng lược (cristae) là những vách ngăn không hoàn toàn. Số lượng các tấm răng lược không giống nhau ở những tế bào khác nhau và ở các loài khác nhau.

Ty thể (4) Cấu trúc (tiếp theo): - Mặt trong của màng trong có những khối hình cầu đường kính 80 -100Å đính vào bề mặt của tấm hình răng lược nhờ một cái cuống dài 30 - 50Å gọi là hạt cơ bản (portion) hình nấm. 104- 105 hạt cơ bản/ ty thể (Vermander Moran 1963).

- Hạt cơ bản có 3 chức năng: - Thực hiện phản ứng oxy hoá khử, giải phóng e - Vận chuyển e đến để tổng hợp ATP. - Thực hiện phản ứng phân giải ATP và cung cấp năng lượng cho các hoạt động của tế bào.

- Khoảng giữa các màng: chức năng chưa rõ, có liên quan đến sự trao đổi phân tử giữa matrix và cytosol, apoptosis.

Ty thể (5) Mô hình cấu trúc không gian của ty thể

Ảnh chụp KHVĐT cấu tạo của ty thể cắt dọc

Mô hình cấu trúc cắt dọc của ty thể

Ty thể (6) Giả thuyết về sự hình thành ty thể

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Lạp thể (1) Có hai nhóm lạp thể (phân hóa chỉ đối với thực vật bậc cao):

- Nhóm thứ nhất: bạch lạp - là lạp thể không có màu, gồm: + Lạp bột (amiloplast) là nơi tổng hợp tinh bột. + Lạp dầu (oleoplast) là nơi tổng hợp dầu. + Lạp đạm (proteinoplast) là nơi tập trung protein.

- Nhóm thứ 2: sắc lạp - là lạp thể có chứa sắc tố gồm: + Lục lạp: màu lục có chứa sắc tố chlorophyle. + Lạp cà rốt (carotinoridoplast): có chứa sắc tố màu vàng.

Lục lạp (1) CẤU TRÚC TỔNG QUAN: - Cấu trúc màng hai lớp. Màng ngoài rất dễ thấm, màng trong rất ít thấm, giữa màng ngoài và màng trong có một khoang giữa màng.

- Chất nền màu xanh lục là chứa các enzyme, các ribosome, ARN và ADN. - Hệ thống quang hợp hấp thu ánh sáng, chuỗi chuyền điện tử và ATP synthetase chứa trong các túi dẹt hình đĩa gọi là thylakoid (bản mỏng).

- Các thylakoid xếp chồng lên nhau tạo thành phức hợp gọi là grana.

Diệp lục tố(chlorophylle) nằm trên màng thylakoid nên grana có màu lục.

Lục lạp (1)

Lục lạp (2) Cấu trúc của Lục lạp ở Thực vật bậc cao

Lục lạp (3) CẤU TRÚC TỔNG QUAN: - Cấu trúc màng hai lớp. Màng ngoài rất dễ thấm, màng trong rất ít thấm, giữa màng ngoài và màng trong có một khoang giữa màng.

- Chất nền màu xanh lục là chứa các enzyme, các ribosome, ARN và ADN. - Hệ thống quang hợp hấp thu ánh sáng, chuỗi chuyền điện tử và ATP synthetase chứa trong các túi dẹt hình đĩa gọi là thylakoid (bản mỏng).

- Các thylakoid xếp chồng lên nhau tạo thành phức hợp gọi là grana.

Diệp lục tố(chlorophylle) nằm trên màng thylakoid nên grana có màu lục.

Lục lạp (4) Giả thuyết về sự hình thành lục lạp ở tế bào thực vật nhân chuẩn

Lục lạp (5)

Cấu trúc hóa học nhóm Heme ở Hemoglobin và Chlorophyll Cấu tạo hóa học của Chlorophyll a, b ở Thực vật và Chlorophylle ở Vi khuẩn

Lục lạp (6)

Quá trình quang hợp ở thực vật nhờ diệp lục tố

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TẾ BÀO 1. Lớp phủ bề mặt 2. Màng plasma (màng nguyên sinh chất) 3. Tế bào chất (cytoplasm) Cytosol Các cấu trúc không có màng Trung thể Bộ khung xương tế bào (các vi ống) Ribosome; Proteasome Các bào quan có màng Mạng lưới nội chất; Golgi; Lysosome; Không bào Các vi thể Ty thể và lục lạp 4. Nhân tế bào (có màng bao bọc)

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

??? So sánh hàm lượng tinh trùng ở tế bào tại các mô và tế bào sinh dục đực (tinh trùng). Giải thích sự khác biệt đó.

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN PHÂN

NGUYÊN PHÂN (1)

NGUYÊN PHÂN (2)

TỔN QUAN VỀ GIẢM PHÂN

GIẢM PHÂN (1)

GIẢM PHÂN (2)

GIẢM PHÂN (3)

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

Sơ đồ chu kỳ tế bào

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn CHU KỲ TẾ BÀO

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

Cấu trúc và chức năng của TB nhân chuẩn

Điều khiển chu trình tế bào

Khái niệm Genomics

Genomics là gì?

• Genomics là ngành khoa học nghiên cứu toàn thể bộ gen (genome) của một sinh vật và việc sử dụng các gen ấy.

• Trong chăn nuôi, trồng trọt điều này rất cần thiết giúp tiếp cận việc sử dụng các thông tin từ bộ gen vật nuôi, cây trồng một cách có hệ thống.

147

Genomics và tính trạng số lượng

Gồm 4 phase: 1. Lập bản đồ di truyền quét cả bộ gen (độ phân giải thấp khoảng 20cM) với các marker phân tử.

2. Sử dụng các marker thông tin để xác định các vùng nhiễm sắc thể chứa các locus liên quan đến tính trạng số lượng (Quantitative trait loci - QTL) hay các locus tính trạng có ý nghĩa về kinh tế (Economics trait loci - ETL). Có thể sử dụng thông tin từ phase này để chọn lọc nhờ các marker (Marker Assisted Selection-MAS) 3. Từ vị trí các marker thông tin, vị trí của các QTL/ETL có thể xác định các gen ứng viên liên quan đến các tính trạng nghiên cứu ở vật nuôi, cây trồng.

4. Phân tích chức năng của các gen liên quan đến tính trạng quan tâm.

148

Khái niệm QTL QTL= Quantitative Trait Loci

Các cá thể nhận marker M1

Các cá thể nhận marker M2

Tính trạng của các cá thể con

149

Lợi ích của việc xác định QTL

Lợi ích chính: là công cụ để cải thiện hiệu quả chọn giống và hiểu rõ hơn về cấu trúc di truyền của vật nuôi, cây trồng.

Xác định QTL cho phép: -Biết được số lượng bao nhiêu locus ảnh hưởng đến tính trạng số lượng quan tâm.

- Vị trí của các QTL trên bộ gen của vật nuôi, cây trồng.

- Ảnh hưởng của các QTL lên sự biến thiên của các tính trạng nghiên cứu.

- Biết được đặc tính di truyền của các QTL (trội, lặn, tương tác) - Sự ổn định của các QTL khi có sự thay đổi môi trường.

150

Khái niệm và đặc điểm của marker phân tử

Khái niệm: tất cả các đoạn ADN có tính đa hình (polymorphism), có vị trí nhất định trên bộ gen (genome) và có đặc tính di truyền theo quy luật Mendel thì được gọi là marker phân tử (hay marker di truyền). Các marker có tính ổn định và được bảo tồn trong quá trình tiến hóa. Đặc điểm: 1. Có nhiều allen, ít nhất là 2 allen.

2. Có tính đa hình cao trong quần thể vật nuôi 3. Các allen có đồng trội (đồng hợp và dị hợp khác nhau)

151

Giới thiệu về hai maker phổ biến 1. Microsatellite (hay sự đa hình độ dài trình tự đơn: Simple Sequence Repeat -SSR): là những đoạn lặp lại trình tự đơn từ 1 đến 4 nucleotide. Phổ biến là: (A)n, (TC)n, (TAT)n, (GATA)n.

Thuận lợi: đa hình cao, đồng trội, phân bố khắp bộ gen, phổ biến, ổn định trong quá trình lai giống, dễ thực hiện trong điều kiện công nghệ thấp, thuận lợi lập bản đồ di truyền.

Khó khăn: không thực hiện được với số lượng lớn bằng phương pháp công nghệ cao.

2. SNP (Single Nucleotide Polymorphism: Sự đa hình nucleotide đơn): là những đột biến 1 nucleotide trong chuỗi ADN. Thuận lợi: đồng trội, phân bố trên toàn thể bộ gen (1/50 pb > 1/150000 pb đối với microsatellite), thực hiện với số lượng lớn thông qua công nghệ cao (chip ADN) với tốc độ nhanh, quét hết toàn thể bộ gen.

Khó khăn: thường chỉ có 2 allen do đó thông tin của marker ít hơn.

152

Tóm tắt nguyên lý kỹ thuật PCR

153

Ví dụ về tính đa hình của marker microsatellite ở cá Tầm Siberie (Acipenser baerii)

Sự đa hình tứ bội của Locus Anac C11 (4n Tứ bội).

154

Ví dụ về tính đa hình của marker microsatellite ở cá Tầm Siberie (Acipenser baerii)

Sự đa hình tứ bội của Locus Afu68 (2x2n, đơn bội đôi: double disomique).

155

Ví dụ về ứng dụng công nghệ ADN trong xác định tội phạm

156

Chọn giống vật nuôi, cây trồng với sự hỗ trợ của di truyền phân tử và genomics Hiện trạng chọn giống trước khi có di truyền học phân tử: - Cho đến nay hầu hết các quá trình chọn giống các tính trạng số lượng đều dựa trên chọn lọc về kiểu hình hay giá trị giống ước tính (Estimate Breeding Value-EBV) thu nhận từ kiểu hình, mà trước đó không biết được số gen ảnh hưởng lên tính trạng.

Đóng góp của tiến bộ trong di truyền phân tử: - Với sự hiểu biết sâu hơn ở cấp độ ADN, di truyền phân tử kích thích chọn giống vật nuôi, cây trồng tiến xa hơn và nhanh hơn thông qua nghiên cứu mối quan hệ đa hình của các marker di truyền và các tính trạng số lượng để xác định các QTL (locus ảnh hưởng đến tính trạng số lượng).

157

Các thuận lợi chính của QTL trong chương trình chọn lọc sinh sản ở vật nuôi 1. Gia tăng chính xác sự chọn lọc thông qua các thông tin bổ sung liên quan trực tiếp đến kiểu gen.

2. Giảm khoảng cách thế hệ bằng cách đưa vào thêm một trạng thái chọn lọc sớm vì QTL cho phép thực hiện quan sát không liên quan đến giới tính hay không phụ thuộc vào tuổi của con vật. ➔ thông tin có ở giai đoạn sớm cho phép chọn lọc sớm và giảm khoảng cách thế hệ.

158

Ứng dụng của di truyền phân tử đến chọn giống phụ thuộc sự phát triển của 4 lĩnh vực

1. Di truyền phân tử: xác định và lập bản đồ các gen, sự đa hình di truyền 2. Phát hiện QTL: giúp phát hiện và ước tính sự kết hợp các tính trạng đã xác đinh và các marker di truyền .

3. Đánh giá di truyền: kết hợp kiểu hình và các dữ liệu kiểu gen trong phương pháp thống kê, để ước tính các giá trị chọn giống của các động vật nuôi riêng rẽ trong một quần thể chọn giống.

4. Chọn lọc kết hợp với các marker: phát triển các chiến lược lai giống và chương trình sử dụng thông tin di truyền phân tử trong chọn lọc và các chương trình giao phối lai giống.

159

Ví dụ về ứng dụng thông tin di truyền phân tử trong chọn giống cá rô phi thích hợp với các độ mặn khác nhau

• Cá Rô phi vằn (Oreochromis niloticus) có khả năng sống trong môi trường nước ngọt, lợ và nước mặn.

• Tuyến yên của cá rô phi vằn tổng hợp hai dạng Protactin 1 (188 a.a) và Prolactin 2 (177 a.a) do 2 gen prl1 và prl2 mã hóa. Prolactin thuộc họ hormone sinh trưởng GH/Prl có vai trò thích nghi nước ngọt và tăng độ thẩm thấu plasma dựa trên cơ sở giảm hoạt tính các ion Na+, K+.

160

Ví dụ về ứng dụng thông tin di truyền phân tử trong chọn giống cá rô phi thích hợp với các độ mặn khác nhau (Streelman và Kocher, 2004)

• Vùng promoter của gen prl1 có marker phân tử loại microsatellite biểu hiện đa hình về độ dài khác nhau: dài (CA) 31 và ngắn (CA)14 . Ký hiệu L và S. • Tiến hành khảo nghiệm cho thấy: - Kiểu gen thích nghi tối ưu với môi trường nước ngọt là: LL - Kiểu gen thích nghi tối ưu với môi trường nước lợ là: SS - Kiểu gen thích nghi với cả 2 môi trường là: LS ➔Quy trình chọn giống dựa trên thông tin di truyền phân tử: Bước 1: Chọn hai cá thể bố mẹ và xác định kiểu gen prl1 (kiểu marker).

Bước 2: Cho giao phối cá bố mẹ với kiểu gen prl1 có chọn lọc.

Bước 3: Nuôi con lai ở môi trường nước thích hợp 161

Ví dụ về ứng dụng thông tin di truyền phân tử, xác định QTL trong nghiên cứu gen ứng viên (candidate gene) ở Gà

F0 (dòng phân ly)

X

D-

6000 marker lựa chọn trong số 60 000 SNP

D+ F1 Bản đồ di truyền dựa trên vị trí các marker 1*6 gia đình bố 820 gà con

F2

3379 marker được sử dụng trong nghiên cứu

162

Ví dụ về ứng dụng thông tin di truyền phân tử, xác định QTL trong nghiên cứu gen ứng viên (candidate gene) ở Gà (Tran và cs., 2013)

2 QTL xác định được ở chromosome GGA26 37cM 36cM Hiệu suất tiêu hóa tinh bột Độ dài của ruột non/BW Kết hợp hai tính trạng

Nhiều gen quan trọng trong đó nổi bật nhất là gen ứng viên MOTILIN 163

ĐẶC ĐIỂM CỦA TẾ BÀO UNG THƯ • Có bộ NST không bình thường hoặc NST bị sắp xếp lại không bình thường. TB Hela: 70-80 NST. • Có khả năng vượt qua giai đoạn khủng hoảng trong môi trường và vượt qua sự kìm hãm phát triển.

• Hình dạng và bản chất của bề mặt TB ung thư khác tế bào thường: + Hình cầu: có thể do ít vi sợi, vi ống + TB ung thư không cần bám giá thể cứng, có thể phát triển trong dịch và giá thể mềm. + Bề mặt khác thường nên không có khả năng nhận biết các tế bào cùng loại mô và các thay đổi của môi trường➔ Ái lực giữa các tế bào yếu➔có thể lan rộng • Di căn: TB ung thư di căn nhờ sản xuất thụ thể laminin, làm cho TB ung thư gắn vào một lớp màng nền cứng nằm ở phía dưới hoặc bao quanh mô, cơ quan và hệ mạch máu của hệ tuần hoàn. Sau đó TB phải tiết ra collagenase để tiêu hóa lớp màng này và giúp TB xuyên qua ranh giới để tạo khối u.

164

ĐẶC ĐIỂM CỦA TẾ BÀO UNG THƯ • Thay đổi của TB ung thư: + Mất kiểm soát số lần phân bào + Mất hoặc giảm ức chế tiếp xúc + Mất khả năng bám + Thay đổi bề mặt + Có thụ thể laminin

Dòng tế bào HeLa (tế bào ung thư cổ tử cung người)

165

ĐẶC ĐIỂM CỦA TẾ BÀO UNG THƯ

Dòng tế bào HeLa (tế bào ung thư cổ tử cung người)

Henrietta Lacks,Người Mỹ gốc Phi (1920–1951)

166

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH UNG THƯ TỪ TB ĐỘT BIẾN

167

GEN GÂY UNG THƯ

UNG THƯ THEO GiỚI TÍNH

UNG THƯ THEO GiỚI TÍNH

Khái niệm và đặc điểm của tế bào Apoptosis

Học viên tự nghiên cứu tài liệu Từ khóa: apoptosis; apoptose; quá trình chết có chương trình; quá trình chết rụng; quá trình chết của tế bào được lập trình.

171