Sinh học phân tử

Dưới đây là tóm tắt nội dung chính của tệp:

• Đại cương về sinh học phân tử: Giới thiệu về tầm quan trọng của axit nucleic và protein trong sinh học, nhấn mạnh sự khám phá cấu trúc ADN của Watson và Crick là nền tảng cho sự phát triển của di truyền học và sinh học phân tử.
• Cấu trúc và chức năng của Axit Nucleic:
  • Đại cương: Axit nucleic (ADN và ARN) là vật chất di truyền, cấu tạo từ các nucleotide nối với nhau bằng liên kết phosphodiester. Chúng có các đặc tính thiết yếu như thông tin sinh học, tái bản, hoạt động gen và biến đổi.
  • Cấu trúc nucleotide: Mỗi nucleotide gồm bazơ nitơ, đường pentose và axit phosphoric. ADN chứa A, G, T, C; ARN chứa A, G, U, C.
  • Cấu trúc chuỗi polynucleotide: Các nucleotide nối với nhau bằng liên kết 3′,5′-phosphodiester tạo thành chuỗi polynucleotide có chiều 5’→3′.
  • Cấu trúc phân tử ADN: Phân tích thành phần hóa học của ADN theo Chargaff (A≈T, G≈C) và mô tả cấu trúc chuỗi xoắn kép ADN dạng B của Watson-Crick (hai chuỗi đối song song, xoắn phải, đường kính 20A°, 10 cặp bazơ/vòng xoắn, liên kết hydro giữa các cặp bazơ bổ sung A-T và G-C). Ngoài ra, còn đề cập các dạng ADN biến đổi khác như A, C, D và Z.
  • Đặc tính hóa lý của ADN: Khả năng biến tính (tách mạch) và hồi tính (phục hồi cấu trúc) của ADN dưới tác động của nhiệt độ và các yếu tố khác, giải thích tầm quan trọng của hàm lượng G-C đối với nhiệt độ nóng chảy (Tm).
  • Chức năng của ADN: Mang thông tin di truyền, tự sao chép (tái bản), phiên mã và dịch mã để tổng hợp protein, và khả năng phát sinh biến đổi (đột biến, tái tổ hợp).
• Cấu trúc và chức năng của Protein:
  • Cấu trúc: Protein là polymer của 20 loại axit amin nối với nhau bằng liên kết peptide. Có bốn bậc cấu trúc: bậc I (trình tự axit amin), bậc II (xoắn alpha, tấm beta nhờ liên kết hydro), bậc III (cuộn gập khối cầu) và bậc IV (kết hợp nhiều chuỗi polypeptide).
  • Chức năng: Protein có vai trò cấu tạo tế bào, xúc tác phản ứng (enzyme), bảo vệ (kháng thể), điều hòa (hormone protein) và vận chuyển chất.
• Cấu trúc và chức năng của Polysaccharide:
  • Cấu trúc: Cấu tạo từ monosaccharide (chủ yếu glucose) nối với nhau bằng liên kết glycosid.
  • Chức năng: Cấu tạo (cellulose trong vách tế bào thực vật) và dự trữ năng lượng (glycogen ở động vật, tinh bột ở thực vật).
• Cấu trúc và chức năng của Lipid:
  • Cấu trúc: Đơn vị cơ sở là axit béo (no hoặc không no). Phosphoglyceride là phân tử lưỡng cực, có đuôi kỵ nước và đầu ưa nước, có thể tạo thành micelle, liposome hoặc màng hai lớp.
  • Chức năng: Thành phần cấu tạo quan trọng của màng sinh học và nguồn năng lượng.
• Các liên kết hóa học cơ bản và vai trò của chúng:
  • Liên kết đồng hóa trị: Lực mạnh giữ chặt các nguyên tử trong phân tử, tạo ra các đại phân tử bền vững (liên kết N-glycosid, ester, phosphodiester, peptide, glycosid).
  • Liên kết hóa học yếu: Các tương tác không đồng hóa trị có mức năng lượng thấp nhưng rất quan trọng trong các hệ thống sống, bao gồm liên kết hydro, liên kết ion, tương tác van der Waals và tương tác kỵ nước. Chúng giúp ổn định cấu trúc và đảm bảo tính linh động của các đại phân tử.
• Tổ chức bộ gen các sinh vật:
  • Đại cương về các nhóm sinh vật: Phân loại sự sống thành 3 siêu giới/vực: Bacteria, Eukaryota và Archaea.
  • Tổ chức bộ gen của virus: Virus có cấu tạo đơn giản, ký sinh bắt buộc. Bộ gen có thể là ADN hoặc ARN, mạch kép hoặc mạch đơn, mạch thẳng hoặc mạch vòng (ví dụ: phage T2, HIV, phage φX174).
  • Tổ chức bộ gen của sinh vật nhân sơ (prokaryote): Bao gồm vi khuẩn và vi khuẩn lam. Bộ gen chính là một phân tử ADN mạch kép vòng lớn (nhiễm sắc thể chính) ở trạng thái siêu xoắn, tập trung ở “vùng nhân”. Ngoài ra còn có các plasmid.
  • Tổ chức bộ gen của sinh vật nhân chuẩn (eukaryote): Chứa hai hệ thống di truyền (bộ gen nhân và bộ gen tế bào chất).
    • Cấu trúc chất nhiễm sắc: Nhiễm sắc thể là phức hợp nucleoprotein (chromatin) gồm ADN mạch kép thẳng và histone. Đơn vị cơ sở là nucleosome. Các mức độ hóa xoắn của nhiễm sắc thể (sợi nucleosome 10 nm, solenoid 30 nm, vòng cuộn gập 300 nm, chất dị nhiễm sắc 700 nm, nhiễm sắc thể kỳ giữa 1400 nm).
    • Cấu trúc phân tử của centromere: Vùng lõi khoảng 220 cặp nucleotide với 3 đoạn trình tự CDE đặc thù.
    • Cấu trúc phân tử của telomere: Hai đầu mút nhiễm sắc thể, không chứa gen, gồm các trình tự ngắn lặp lại.
    • Thành phần ADN trong bộ gen người: Gồm ADN bản sao đơn (~75%) và ADN lặp lại (phân tán và vệ tinh). Trình bày các đặc điểm bộ gen nhân và bộ gen ty thể người.
  • Kích thước bộ gen và tính phức tạp về mặt tiến hóa: Kích thước bộ gen tăng lên tương đối cùng với mức độ phức tạp, nhưng có một số ngoại lệ (“nghịch lý giá trị C”) do sự hiện diện của ADN lặp lại không chứa thông tin di truyền.