Trường Đại Học Bách Khoa Hà NộiViện CNSH – CNTPThực phẩm biến đổi genSo sánh cấu trúc gen của Prokaryote và EukaryoteGVHDSVTHPGS.TS Khuất Hữu ThanhTrần Thị Linh20132319Nguyễn Thu Huyền20131829Đặng Thị Khánh Linh20132253Lại Thị Thanh Hải20131229Nguyễn Quế Hoa20131512Nguyễn Thị Thu Thanh20134791Nội dungI. Khái niệm về Prokaryote và EukaryoteII. Khái niệm về genIII. Vị trí của bộ gen ở Prokaryote và EukaryoteVùng điều khiểnIV. So sánhcấu trúcVùng mang thông tin di truyềnVùng kết thúcGiống nhau?Khác nhau??Prokaryote?Eukaryote??Cấu trúc gen???Prokaryote(Sinh vật nhân sơ)Eukaryote(Sinh vật nhân thực)I. Khái niệm về Prokaryote và EukaryoteProkaryote là sinh vật nhân sơ hay sinh vật tiền nhân hoặc là sinh vật nhânEukaryote là sinh vật nhân thực, còn gọi là sinh vật nhân chuẩn, sinh vật nhânnguyên thủy là nhóm sinh vật mà tế bào không có màng nhânđiển hình hoặc sinh vật có nhân chính thức là một sinh vật gồm các tế bào phứctạp, trong đó vật liệu di truyền được sắp đặt trong nhân có màng bao bọcII. Khái niệm về genGen là một đoạn phân tử DNA, RNA mang thông tin di truyền xác định cấu trúc của một chuỗi polypeptide hoặc một phântử RNA nhất địnhVí dụ về genGen hemôglôbin anpha (Hb α) là gen mã hóa chuỗi pôlipeptit α góp phần tạo nên phân tửphân tử Hb trong tế bào hồng cầu;Gen tRNA mã hóa phân tử tRNA ...Phân loại gen- Trong cơ thể sinh vật có nhiều loại gen khác nhau: gen điều hòa, gen gây chết, gen nhảy, gen cấutrúc, gen ức chế...Có 2 cách phân loại chính: Dựa vào sản phẩm gen Dựa vào cấu trúc vùng mã hóa của genPhân loại genGen cấu trúc : là gen mang thông tin mã hoá cho các sản phẩm tạonên thành phần cấu trúc hay chức năng của tế bào.Dựa vào sản phẩm genGen điều hoà : là những gen tạo ra sản phẩm kiểm soát hoạt động củacác gen khác.Gen phân mảnh: có vùng mã hóa không liên tục, gồm các đoạn mãhóa axit amin (exon) và các đoạn không mã hóa axit amin (intron)Dựa vào cấu trúcxen kẽ nhauvùng mã hóa của genGen không phân mảnh: có vùng mã hóa mã hóa liên tục axit aminIII. Vị trí của bộ gen ở Prokaryote và EukaryoteProkaryoteEukaryoteBộ gen của sinh vật prokaryotegồm DNA trần, dạng vòng, dạngsợi hoặc vừa vòng vừa sợiGồm có gen trong nhân (nằmtrong tế bào chất)và gen ngoàinhân (nằm trong plasmid)Bộ gen của sinh vật eukaryote:99% DNA nằm trong nhân tếbào, còn lại nằm trong ty thể vàlạp thểDNA + protein Histon tạo thànhnhiễm sắc thểIV. So sánh cấu trúc gen của Prokaryote và EukaryoteGiống nhau:- Đều mang thông tin di truyền- Cấu trúc cơ bản đều gồm 3 vùng:1.2.3.Vùng điều khiểnVùng mang mã di truyềnVùng kết thúcVÙNG ĐIỀU KHIỂNa. Giống nhau: thường gồm• Promoter: là trình tự nucleotit đặc hiệu, là vị trí bám của các enzym phiên mã RNA polymerase.• Operator : là vị trí bám của các protein điều hòa phiên mã.• Trình tự điều hòab. Khác nhau:.Prokaryote: có một loại Promoter, cấu trúc tương đối giống nhau.Tâm của promoter nằm ở khoảng nucleotid -35 đến -10Eukaryote: Có 3 loại promoter khác nhau:1. Promoter nhóm I:- Là vị trí bám cho enzym RNA polymerase I.- Đây là promoter của các gen hoạt hóa cho sự phiên mã rRNA 18S, 28S và 5,8S- Có 2 trình tự đặc trưng là: tâm promoter nằm ở vị trí -40 đến +20trình tự kiểm tra trên UCE nằm ở vị trí -156 đến -1072. Promoter nhóm II- Là vị trí bám cho enzym RNA polymerase II, bao gồm promoter của các gen hoạt hóa cho sự phiên mã mRNA và một sốsmall RNA, U1,U2, U3…- Cấu trúc bao gồm 4 phần: tâm promoter, trình tự UP, trình tự khởi đầu Inr, trình tự DE- Tâm promoter gồm các trình tự TATA box ở vị trí nucleotid -253. Promoter nhóm III- Là vị trí bám cho enzym RNA polymerase III,- Là promoter của các gen hoạt hóa cho sự phiên mã các tRNA, rRNA 5S và một số ít small RNA- Promoter nhóm 3 có hai trình tự đặc trưng là Box A và Box C- Trình tự đặc trưng của các promoter nhóm III đang tiếp tục đc nghiên cứuVÙNG MANG THÔNG TIN DI TRUYỀNPROKARYOTE••Gồm nhiều cistron và các gen đơn tại thành OperonToàn bộ vùng ORF đều mang TTDTEUKARYOTE••Gồm các gen cấu trúc riêngMỗi gen cấu trúc mã hóa một chuỗi polypeptidePROKARYOTEEUKARYOTECistron: sắp xếp thành nhóm, có chung vùng điều khiểnGen cấu trúc gồm:Operon khác nhau có số lượng cistron khác nhau-Đoạn mang TTDT exon-Đoạn không mang TTDT : intron, intergenic ( đoạn lặp,gen giả,…)=> chủ yếu là intron xen kẽ exon tạo thành gen phân đoạn haygen khảmOperon Lac ở E.ColiPROKARYOTEEUKARYOTESinh vật bậc càng cao thì số lượng intron trong gen cấutrúc càng lớn Intron có vai trò trong sự tiến hóa của tế bào và mô,-ổn định cấu trúc gen và NSTPROKARYOTE-Các cistron trong Operon có cùng 1 vùng điều khiển.=> Khởi động phiên mã tạo một mRNA chung cho tất cảEUKARYOTEGen cấu trúc được phiên mã riêng biệt tạo ra các mRNAriêng cho mỗi gen.cistron-Một số cistron được dịch mã hoặc tất cả cistron đượcdịch mã-VÙNG KẾT THÚCCấu trúc vùng 3’-Trình tự cho phép RNA polymerase nhận biết dấu hiệu kết thúc phiên mã(tín hiệu stop)-Trình tự kết thúc một gen để phân biệt gen này với gen khác.-Có thể chi phối sự tồn tại của gen, nhiễm sắc thể, sự lão hóa của tế bào.-Ở eukaryote: có trình tự đặc biệt để gắn đuôi polyA.-Dù chưa được nghiên cứu đầy đủ nhưng có vai trò rất quan trọng, là cấu trúc không thể thiếu được của gen.ProkaryoteEukaryoteĐều mang thông tin di truyền.Gồm 3 vùng: điều khiển, mang mã di truyền và kết thúcPromoter: là trình tự nucleotit đặc hiệu, là vị trí bám của các enzym phiên mã RNA polymerase.Operator : là vị trí bám của các protein điều hòa phiên mã.Vùng điều khiểnVùng mang thôngtin di truyềnTrình tự điều hòaCó 3 loại promoter khác nhau ứng với 3 loại RNA polymeraseCó một loại Promoter, cấu trúc tương đối giống nhau•••••Cấu trúc OPERON điển hìnhToàn bộ vùng ORF mang thông tin di truyềnCác cistron có chung vùng điều khiển, khi phiên mã tạo polycistronTín hiệu kết thúc, trình tự gen phân biệt gen này với gen khác.Vùng kết thúcChưa được tìm hiểu đầy đủCó trình tự đặc biệt có thể gắn được đuôi PolyAGen đơnChỉ exon mang TTDT, ngoài ra còn có intron và các intergenic khôngmang TTDT•Gen được phiên mã riêng biết, tạo mRNA riêng cho mỗi genTÀI LIỆU THAM KHẢO1. Cơ sở di truyền phân tử và kỹ thuật gen, PGS.TS Khuất Hữu Thanh2. Kỹ thuật gen nguyên lý và ứng dụng , PGS.TS Khuất Hữu Thanh3. Giáo trình di truyền học sinh vật nhân sơ và vi rút , TS Nguyễn Thị Hồng Vân, TS Bùi ThịViệt Hà Show
Prokaryote và eukaryote là hai cấp độ tổ chức của các sinh vật sống trên trái đất. Sự khác biệt chính giữa prokaryote và eukaryote là prokaryote không có bào quan bao bọc màng trong khi sinh vật nhân chuẩn có bào quan bao bọc màng . Vật liệu di truyền của prokaryote có thể được tìm thấy ở một vị trí cụ thể của tế bào chất, được gọi là nhân. Nhưng ở sinh vật nhân chuẩn, DNA được tổ chức thành một cơ quan có màng gọi là nhân. Các bào quan khác trong sinh vật nhân chuẩn là ty thể, lục lạp, mạng lưới nội chất, bộ máy Golgi và lysosome. Các sinh vật nhân sơ bao gồm vi khuẩn và vi khuẩn lam. Sinh vật nhân thực bao gồm động vật, thực vật, nấm, tảo và động vật nguyên sinh. Các khu vực chính được bảo hiểm1. Prokaryote là gì Thuật ngữ chính: Động vật, Vi khuẩn, DNA, Sinh vật nhân chuẩn, Nấm, Các bào quan giới hạn màng, Hạt nhân, Thực vật, Prokaryote  Prokaryote là gìProkaryote đề cập đến các sinh vật không có nhân và các bào quan có màng. Tất cả prokaryote là sinh vật đơn bào. Hầu hết các prokaryote có kích thước 0, 2 đến 2 pha. Màng tế bào của prokaryote chứa các protein hòa tan trong nước, DNA và các chất chuyển hóa trong tế bào chất. Mặc dù prokaryote không chứa các ngăn gọi là bào quan trong tế bào chất, chúng vẫn xử lý một số vi phần, hoạt động như các bào quan nguyên thủy. Vi khuẩn và vi khuẩn lam là hai loại prokaryote. Bốn loại hình dạng có thể được xác định ở vi khuẩn: hình cầu (cocci), hình que (trực khuẩn), hình xoắn ốc (spirochaete) và hình dấu phẩy (Vibrio). Thành tế bào vi khuẩn được tạo thành từ peptidoglycans. Thành tế bào cung cấp bảo vệ cho tế bào, duy trì hình dạng và ngăn ngừa mất nước. Một số vi khuẩn sở hữu lớp ngoài cùng gọi là nang dính, giúp tế bào bám vào bề mặt. Flagella, một cấu trúc giống như lau, giúp di chuyển của tế bào. Fimbriae, một cấu trúc giống như tóc, cũng giúp gắn kết. Một số vi khuẩn bao gồm glycocalyx bao phủ màng tế bào xung quanh. Cấu trúc của một tế bào nhân sơ được thể hiện trong hình 1 . Hình 1: Tế bào vi khuẩn prokaryotic Tế bào chất vi khuẩn là một chất giống như gel hòa tan nhiều loại phân tử hữu cơ. Chúng bao gồm một tế bào nguyên thủy. Ribosome 70S nhỏ có mặt để tổng hợp protein. DNA bộ gen được tìm thấy trong một khu vực được gọi là nucleoid trong tế bào chất. Vi khuẩn bao gồm một nhiễm sắc thể tròn đơn. Một số đoạn DNA có thể được tìm thấy trong tế bào chất dưới dạng plasmid tròn. Sinh sản vô tính của prokaryote xảy ra thông qua phân hạch nhị phân. Phương pháp sinh sản hữu tính của sinh vật nhân sơ là chuyển gen ngang. Chuyển gen vi khuẩn xảy ra theo ba phương pháp: tải nạp qua trung gian vi khuẩn, liên hợp qua trung gian bởi plasmid và biến đổi tự nhiên. Các cấu trúc giống như que gọi là pili cho phép chuyển gen. Vì prokaryote bao gồm sự đa dạng lớn, chúng thu được năng lượng từ các hợp chất vô cơ như hydro sunfua ngoài quang hợp và các hợp chất hữu cơ. Chúng cũng có thể sống trong điều kiện khắc nghiệt như bề mặt tuyết ở Nam Cực, suối nước nóng và lỗ thông thủy nhiệt dưới đáy biển. Sinh vật nhân chuẩn được cho là tiến hóa từ sinh vật nhân sơ. Sinh vật nhân chuẩn là gìSinh vật nhân chuẩn là những sinh vật sở hữu các bào quan có màng bao gồm cả nhân. Chúng có thể là sinh vật đơn bào hoặc đa bào. Sinh vật nhân thực cao hơn đa bào chứa các mô chuyên biệt được làm từ các loại tế bào khác nhau. Sinh vật nhân chuẩn có thể được xác định ở bốn vương quốc: vương quốc Protista, vương quốc Plantae, vương quốc Fungi và vương quốc Animalia. Tế bào nhân chuẩn có kích thước lớn (10 đến 100 Pha) khi so sánh với sinh vật nhân sơ. Ba loại tế bào prokaryote chính là tế bào động vật, tế bào thực vật và tế bào nấm. Thực vật và nấm sở hữu một thành tế bào được tạo thành từ cellulose, hemiaellulose, pectin và chitin tương ứng. Tế bào nhân thực bao gồm các vi chất, vi ống và các sợi trung gian. Nó đóng một vai trò quan trọng trong tổ chức tế bào và duy trì hình dạng của tế bào. Sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ được mô tả trong video 1 . Video 1: Sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ Các tế bào nhân chuẩn bao gồm nhiều loại bào quan có màng. Hạt nhân được bao bọc bởi hai màng gọi là màng nhân. Sinh vật nhân chuẩn thường chứa nhiều hơn một nhiễm sắc thể trong nhân. Những nhiễm sắc thể này là tuyến tính và thường tồn tại trong nhiều bản sao gọi là tương đồng. Màng nhân phát triển mạng lưới nội chất (ER) có liên quan đến sự trưởng thành và vận chuyển protein. Ribosome có kích thước lớn, kích thước 80S và được liên kết với ER. ER liên kết với Ribosome được gọi là ER thô. Các mụn nước có mặt để chuyển đổi các phân tử khác nhau trong tế bào như cơ thể Golgi, lysosome và peroxisome. Ty thể cũng được bao quanh bởi hai lớp phospholipid. Họ chuyển đổi đường thành ATP để sử dụng làm năng lượng. Tế bào thực vật chứa lục lạp để quang hợp. Sinh vật nhân chuẩn sinh sản vô tính thông qua quá trình nguyên phân hoặc tình dục qua cơ thể, sau đó là sự hợp nhất của giao tử. Sự tương đồng giữa Prokaryote và Eukaryote
Sự khác biệt giữa Prokaryote và EukaryoteĐịnh nghĩaProkaryote: Prokaryote là những sinh vật không có nhân và các bào quan có màng. Sinh vật nhân chuẩn: Sinh vật nhân chuẩn là những sinh vật sở hữu các bào quan có màng bao gồm cả nhân. Vương quốcProkaryote: Prokaryote thuộc về vương quốc Monera. Sinh vật nhân chuẩn: Eukaryote thuộc về vương quốc Protista, vương quốc Plantae, vương quốc Fungi và vương quốc Animalia. Ví dụProkaryote: Vi khuẩn và vi khuẩn lam là những tế bào nhân sơ. Sinh vật nhân chuẩn: Động vật, thực vật, nấm, động vật nguyên sinh và tảo là sinh vật nhân chuẩn. Kích thước của tế bàoProkaryote: Các tế bào prokaryote thường có đường kính 0, 2 đến 2. Sinh vật nhân chuẩn: Những tế bào này thường có đường kính từ 10 đến 100. Loại tế bàoProkaryote: Prokaryote là sinh vật đơn bào. Sinh vật nhân chuẩn: Sinh vật nhân chuẩn là sinh vật đa bào. Trung tâmProkaryote: Prokaryote không có nhân thực sự, không có màng nhân hoặc nucleoli. Sinh vật nhân chuẩn: Tế bào nhân thực bao gồm một nhân thực sự với màng nhân kép và nhân. DNAProkaryote: Prokaryote có một phân tử DNA đơn, tròn trong nucleoid, Chúng thiếu histone hoặc exon. Sinh vật nhân chuẩn: Tế bào nhân thực có nhiều nhiễm sắc thể tuyến tính trong nhân. Chúng chứa Histones và exon. Màng bàoProkaryote: Tế bào prokaryote thiếu các bào quan có màng. Sinh vật nhân chuẩn: Các bào quan có màng như ty thể, lục lạp, ER và túi có trong sinh vật nhân chuẩn. RoiProkaryote: Flagella được tạo thành từ hai protein trong prokaryote. Sinh vật nhân chuẩn: Một số tế bào nhân chuẩn không có thành tế bào có chứa vi khuẩn Flagella. Thành tế bàoProkaryote: Thành tế bào prokaryote hầu hết được tạo thành từ peptidoglycans. Sinh vật nhân chuẩn: Thành tế bào nhân thực được tạo thành từ cellulose, chitin và pectin. Màng huyết tươngProkaryote: Carbonhydrat và sterol không được tìm thấy trong màng plasma của prokaryote. Sinh vật nhân chuẩn: carbohydrate và sterol đóng vai trò là thụ thể trên màng sinh chất của sinh vật nhân chuẩn. CytoskeletonProkaryote: Prokaryote chứa một tế bào nguyên thủy mà không có dòng tế bào chất. Sinh vật nhân chuẩn: Sinh vật nhân chuẩn chứa một tế bào phức tạp với dòng tế bào chất. Phân chia tế bàoProkaryote: Sự phân chia tế bào xảy ra thông qua phân hạch nhị phân ở sinh vật nhân sơ. Sinh vật nhân chuẩn: Sự phân chia tế bào diễn ra thông qua quá trình nguyên phân ở sinh vật nhân chuẩn. Sinh sản hữu tínhProkaryote: Sinh sản hữu tính của prokaryote xảy ra bằng cách chia. Sinh vật nhân chuẩn: Sinh sản hữu tính xảy ra thông qua sản xuất giao tử ở sinh vật nhân chuẩn Phần kết luậnProkaryote và eukaryote là hai loại sinh vật trên trái đất. Vi khuẩn và vi khuẩn lam là prokaryote. Động vật, thực vật, nấm, động vật nguyên sinh, tảo, là sinh vật nhân chuẩn. Prokaryote không chứa các bào quan có màng và một nhân. Nhưng, sinh vật nhân chuẩn chứa các bào quan có màng và một nhân. Sự khác biệt chính giữa prokaryote và eukaryote là tổ chức tế bào của chúng. Tài liệu tham khảo:1. Pro Prokaryote. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 27 tháng 8 năm 2014, Có sẵn ở đây. Truyền thông lịch sự:1. Tế bào Prokaryote di động bởi Ali Zifan - Công việc riêng (CC BY-SA 4.0) qua Commons Wikimedia |
