Giáo trình Cơ sở di truyền và công nghệ gen

PHẦN I 
CƠ SỞ DI TRUYỀN 
MỞ ĐẦU 
LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN CỦA DI TRUYỀN HỌC 
VÀ KỸ THUẬT DI TRUYỀN 
1.1- LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN VÀ CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Thuật ngữ “di truyền” (geneties) xuất phát từ gốc latinh là gentikos 
(nguồn gốc). Di truyền học là một bộ môn của sinh học, chuyên đi sâu nghiên 
cứu hai đặc tính cơ bản của sự sống là tính di truyền và tính biến dị. 
Tính di truyền biểu hiện ở sự giống nhau của các tính trạng giữa thế hệ 
này và thế hệ khác. Đặc tính di truyền cho phép thế giới sinh vật bảo toàn nòi 
giống. Trải qua nhiều thế hệ nối tiếp nhau nhưng những đặc tính di truyền 
không bị mất đi, thế hệ con cháu luôn có những đặc điểm giống bố mẹ, ông 
bà. 
Các sinh giới sống trong điều kiện môi trường luôn có những biến động 
như sự thay đổi thời tiết, nhiệt độ môi trường, lượng nước, lượng thức ăn và 
sự đấu tranh sinh tồn giữa các loài. Để thích nghi với điều kiện sống, các cơ 
thể sống cũng có những thay đổi, làm xuất hiện những tính trạng khác nhau 
giữa các thế hệ, đó là sự biến dị. Biến dị biểu hiện sự sai khác của thế hệ con 
cháu so với thế hệ bố mẹ đồng thời sự sai khác của một cá thể nào đó so với 
các cá thể khác cùng đàn. 
Di truyền học thực sự trở thành một bộ môn khoa học độc lập kể từ 
những năm 1900 - 35 năm sau ngày Mendel công bố công trình “Các thí 
nghiệm lai ở thực vật”. Từ đó đến nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của 
các nghành khoa học khác như vật lý, toán học, hóa học, di truyền học đã và 
đang khám phá rất nhiều quy luật về sự tồn tại và lưu truyền sự sống và trở 
thành một mũi nhọn trong nghiên cứu sinh học. 
Những thành tựu rực rỡ của di truyền học đã đem lại những nhận thức 
mới về cấu tạo và sự vận hành bộ máy di truyền của cơ thể sống. Cùng với sự 
phát triển mạnh mẽ của di truyền học, một lĩnh vực nghiên cứu mới của di 
truyền học ra đời, đó là kỹ thuật di truyền hay còn gọi là công nghệ gen hoặc 
công nghệ di truyền (genetic engineering). 
- 2 - 
Có thể nói, kỹ thuật di truyền là một tập hợp của nhiều kỹ thuật như 
hóa học, sinh học phân tử, vi sinh vật học,... mà trong đó, vai trò hàng đầu 
thuộc về các tư duy và phương pháp của di truyền. 
Công nghệ di truyền sử dụng các phương pháp sinh học phân tử để tách 
DNA từ một cơ thể sống và sau đó cắt, nối các gen trên DNA. Bằng cách như 
vậy, người ta có thể loại bỏ các gen không mong muốn và đưa vào các gen 
mới đặc hiệu theo chủ ý lựa chọn. Các thao tác cắt, nối trên DNA được thực 
hiện bên ngoài cơ thể sống trong các ống nghiệm (in vitro). Phân tử DNA mới 
được tạo dựng sau các thao tác cắt, nối có một số đặc điểm khác với phân tử 
DNA ban đầu được tách ra từ tế bào sống, được gọi là DNA tái tổ hợp và kỹ 
thuật này được gọi là kỹ thuật tái tổ hợp DNA. Sự tái tổ hợp DNA được đánh 
giá là thành công chỉ sau khi đưa được phân tử DNA tái tổ hợp vào trong tế 
bào sống và chúng biểu hiện các hoạt tính di truyền và ở thế hệ con cháu sẽ 
mang phân tử DNA tái tổ hợp. 
Có thể nói: Kỹ thuật di truyền là sự thao tác bộ máy di truyền của một 
cơ thể sống bằng cách thêm vào hay loại bớt gen đặc hiệu. 
1.2- GIAI ĐOẠN DI TRUYỀN SAU MENDEL 
 Phát minh của Mendel đã đặt nền móng cho di truyền học. Tuy nhiên, ở 
thời điểm mà Mendel công bố công trình nghiên cứu của mình, một phần do 
chưa hiểu rõ được cơ chế phân bào, các nhà khoa học chưa thể hiểu và đánh 
giá đúng mức tầm quan trọng của phát minh này. 
 Cuối thế kỷ XIX, 5 năm sau ngày công bố công trình của Mendel 
(1870), các giai đoạn của quá trình phân bào nguyên phân và sau đó, phân bào 
giảm nhiễm (1890) đã được mô tả một cách chi tiết. Dưới kính hiển vi, các 
nhà nghiên cứu đã quan sát thấy các nhiễm sắc thể và sự phân chia các nhiễm 
sắc thể trong quá trình phân bào. 
 Năm 1902-1903, W.S Sutton, Th. Bovery và một số nhà khoa học khác 
đã tiến hành các nghiên cứu độc lập, cũng đã phát hiện có sự tương quan đồng 
điệu giữa sự biểu hiện của nhiễm sắc thể trong phân bào với sự biểu hiện của 
các tính trạng theo Mendel. Thuật ngữ “gen” do nhà khoa học Đan Mạch W. 
Johansen nêu ra năm 1909. Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể ra đời: Các 
gen được chứng minh là nằm trên nhiễm sắc thể, chiếm một vị trí xác định, 
xếp theo đường thẳng và chúng chịu sự phân li như nhiễm sắc thể. 
- 3 - 
 Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể đã đưa di truyền học lên một bước 
phát triển mới. Sự phát triển của di truyền nhiễm sắc thể gắn liền với nhóm 
nghiên cứu do Morgan lãnh đạo với các nhà di truyền học nổi tiếng như C. 
Bridges, A.H Sturtevant và G. Muller: 
- Việc phát hiện ra sự khác nhau giữa các cá thể đực và cái ở 1 cặp nhiễm 
sắc thể gọi là nhiễm sắc thể giới tính, là một dữ kiện quan trọng để xây dựng 
nên học thuyết di truyền nhiễm sắc thể. Các gen nằm trên nhiễm sắc thể giới 
tính sẽ có sự di truyền khác hơn so với các gen nằm trên nhiễm sắc thể 
thường. Quy luật di truyền của các gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính đã 
được xác định. 
- Hiện tượng trao đổi chéo giữa các đoạn nhiễm sắc thể tương đồng trong 
phân bào giảm nhiễm dẫn tới sự sắp xếp lại các gen, từ đó xuất hiện các giao 
tử dạng mới không giống của cha mẹ, gọi là dạng tái tổ hợp (recombinant). 
Dựa vào tần số tái tổ hợp ổn định giữa các gen, người ta xây dựng các bản đồ 
di truyền nhiễm sắc thể. 
Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể đã củng cố thêm cho học thuyết về 
gen của Mendel, nhưng nó cụ thể hơn, đồng thời, nó chỉ rõ giới hạn của quy 
luật phân li độc lập trong học thuyết của Mendel. 
Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, di truyền học phân tử đã phát triển 
rất mạnh mẽ. Năm 1944, O. Avery, Mc. Leod và Mc. Carty đã chứng minh 
rằng: DNA chính là chất di truyền. Năm 1953, mô hình cấu trúc DNA của 
Wattson-Crick ra đời, đã tạo một bước ngoặt lớn cho sự phát triển của di 
truyền học và sinh học. 
Năm 1961, M. Nirenberg và J. Matthei đã xác định được bộ mã di 
truyền đầu tiên và sau đó, toàn bộ các bộ mã di truyền cũng đã được tìm ra. 
1.3- SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Kỹ thuật di truyền ra đời vào những năm đầu của thập niên 70 trong thế 
kỷ 20. Phân tử DNA tái tổ hợp đầu tiên được nhóm các nhà nghiên cứu Mỹ là 
Berg, Boyer và Cohen tạo ra năm 1972-1973 từ nguồn vật liệu di truyền ban 
đầu là DNA của virus SV40 gây ung thư ở khỉ được cắt, ghép với DNA của vi 
khuẩn E. Coli. Phân tử DNA mới được tạo ra trong ống nghiệm này đã không 
được đưa vào vi khuẩn E. Coli như đã dự định vì lý do an toàn cho người và 
- 4 - 
động vật, sợ rằng loài vi khuẩn mới mang gen của virus gây nên ung thư, nếu 
thoát ra ngoài sẽ gây dịch bệnh mà con người thì chưa có cách điều trị, tai hại 
là khó lường. 
Năm 1973-1974, nhóm các nhà khoa học người Mỹ do Cohen đứng đầu 
với Helinski, Boyer đã sử dụng plasmid làm nguồn vật liệu cho các nghiên 
cứu của họ. Plasmid là những phân tử DNA mạch vòng, xoắn kép, ngoài 
nhân. Plasmid xuất hiện khá phổ biến ở vi khuẩn, mã hóa các gen biểu hiện 
tính kháng thuốc, kháng kháng sinh ở vi sinh vật - plasmid pSR100 được 
phân lập và làm sạch. Plasmid này mang gen kháng tetracycline được cắt tại 
một vị trí bằng enzyme cắt hạn chế EcoRI, vị trí cắt này không nằm trong 
vùng có chứa các gen cơ bản và nối một đoạn DNA của plasmid R6-5d có 
chứa gen kháng kanamixin tạo thành một phân tử lai gọi là DNA tái tổ hợp. 
Như vậy, phân tử DNA tái tổ hợp có chứa hai gen biểu hiện tính kháng 
tetracycline và kanamixin. Phân tử DNA được tạo dựng trong ống nghiệm 
này được đưa trở lại vào tế bào E. Coli. Kết quả là vi khuẩn E. Coli mang 
plasmid có chứa hai gen kháng thuốc đã có khả năng kháng cả tetracycline và 
kanamixin, nghĩa là, loài vi khuẩn này có thể phát triển được trên môi trường 
chọn lọc có chứa cả tetracycline và kanamixin. Một thí nghiệm kiểm tra được 
bố trí đã khẳng định rằng, loài vi khuẩn mới này mang phân tử DNA tái tổ 
hợp. 
Sau thành công rực rỡ của nghiên cứu trên, nhiều nhà khoa học đã tiến 
hành các thí nghiệm lắp ghép gen và đã thu được nhiều kết quả ứng dụng 
được trong thực tiễn. 
Từ những năm 1990, sự kết hợp giữa sinh học, công nghệ di truyền và 
tin học đã cho phép rút ngắn thời gian nghiên cứu và đã thu được nhiều kết 
quả hoàn hảo hơn. 
1.4- Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN 
Công nghệ di truyền hiện đang đóng vai trò cơ sở cho những nghiên 
cứu và ứng dụng của công nghệ sinh học, là mũi nhọn của nghành công nghệ 
sinh học. 
Về ý nghĩa khoa học, có thể nói rằng, sự ra đời của công nghệ di truyền 
và những thành tựu đạt được đã tạo nên một cuộc cách mạng về nhận thức 
của con người đối với thế giới sinh học. Ngày nay, con người hiểu rõ hơn về 
- 5 - 
các cơ chế di truyền và đang từng bước điều khiển chúng để tạo ra các chủng 
loại sinh vật có lợi cho con người. 
Về ý nghiã thực tiễn, công nghệ di truyền được ứng dụng trong nhiều 
lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất liên quan đến nông nghiệp, công nghệ thực 
phẩm, y dược, bảo vệ môi trường, ... Khó có thể liệt kê hết tất cả những kết 
quả nghiên cứu dựa trên cơ sở của công nghệ di truyền đã được ứng dụng vì 
tốc độ phát triển nhanh chóng của lĩnh vực công nghệ này, xin giới thiệu một 
số ví dụ cụ thể như sau: 
1.4.1- Trong y dược 
Vận dụng kỹ thuật di truyền, các nhà khoa học đã có thể chẩn đoán các 
bệnh do rối loạn di truyền và tiến tới điều trị bằng cách thay gen bệnh bằng 
gen lành hay đưa gen lành vào cơ thể để bù đắp cho gen bệnh - đây là một 
hướng ứng dụng khó thực hiện nhất. 
Trong những năm qua, lĩnh vực ứng dụng công nghệ di truyền mạnh 
nhất trong y tế là nghành sản xuất thuốc kháng sinh, vác xin, kháng thể đơn 
dòng và các protein có hoạt tính sinh học. Hiện nay, các nghiên cứu nhằm tìm 
kiếm các chất kháng sinh mới tăng mạnh do hiện tượng vi sinh vật kháng lại 
tác dụng của kháng sinh ngày càng nhiều hơn. 
Phạm vi ứng dụng của kháng thể đơn dòng trong ngành y tế ngày càng 
tăng như phân tích miễn dịch, định vị các khối u, phát hiện một số protein có 
liên quan đến sự hình thành khối u, xác định sự có mặt của các loại vi khuẩn 
khác nhau, ... giúp cho các bác sĩ xác định bệnh một cách nhanh chóng và 
chính xác. 
Kháng thể đơn dòng là tập hợp các phân tử kháng thể đồng nhất về mặt 
cấu trúc và tính chất. Kháng thể đơn dòng được tạo ra bằng cách cho lai tế 
bào lympho trong hệ miễn dịch của động vật hoặc của người với tế bào ung 
thư. Một số thể lai có khả năng tạo ra kháng thể đặc hiệu đối với kháng 
nguyên. Chọn các thể lai đó nhân lên và sản xuất kháng thể đơn dòng. Các tế 
bào lai có khả năng tăng sinh vĩnh viễn trong môi trường nuôi cấy - tính chất 
này nhận được từ tế bào ung thư. 
Nhờ công nghệ sử dụng DNA tái tổ hợp mà người ta có thể sản xuất 
một số protein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh như insulin chữa bệnh 
- 6 - 
tiểu đường, interferon chữa bệnh ung thư, các hormon tăng trưởng cho con 
người. Bản chất của công nghệ này là làm thay đổi bộ máy di truyền của tế 
bào bằng cách đưa gen mã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động 
để tạo ra một lượng lớn loại protein mà con người cần. 
1.4.2- Trong nông nghiệp 
Vấn đề chọn giống có vai trò rất quan trọng trong sản xuất nông 
nghiệp, nhằm nâng ... ắt tại A hoặc G: P32AC 
P32ACACTG 
P32 ACACT 
P32ACACTG 
- Kết quả phản ứng nhóm 3 cắt tại C hoặc T: P32A 
P32ACA 
P32ACACTG 
P32ACAC 
P32ACACTG 
- 171 - 
- Kết quả phản ứng nhóm 4 cắt tại C: P32A 
P32ACA 
P32ACACTG 
Tổng hợp các kết quả, ta thu được trình tự các nucleotide trên mạch 
đơn DNA, từ đó ta biết được trình tự sắp xếp các nucleotide của gen. 
7.4.2- Phương pháp enzyme sử dụng các dideoxynucleotide 
Phương pháp này được F. Sanger và cộng sự phát minh vào năm 1977. 
Nguyên tắc của phương pháp dideoxy là dựa vào sự tổng hợp mạch bổ sung 
cho trình tự cần xác định nhờ hoạt động của enzyme DNA-polymerase. Với 
việc sử dụng thêm các dideoxynucleotide (ddNTP) với các deoxynucleotide 
(dNTP) thông thường, kết quả tổng hợp cũng là sự hình thành một tập hợp 
nhiều đoạn DNA có kích thước khác nhau. Trong phản ứng sử dụng đoạn 
DNA mồi mạch đơn khoảng 20 nucleotide, bốn loại dNTP (trong đó có một 
loại đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ) và bổ xung thêm 1% ddATP (hoặc 
ddCTP, ddGTP, ddTTP) cho mỗi loại phản ứng. Các ddNTP mất hai nguyên 
tử oxy ở C3 và C2 khi mạch đơn DNA đang tổng hợp được gắn 1 ddNTP 
phản ứng ngừng tổng hợp. Mỗi loại phản ứng được thực hiện riêng rẽ, có 
DNA khuôn, DNA mồi, đầy đủ các loại dNTP, enzyme Taq DNA-
polymerase, dung dịch đệm và có thêm khoảng 1% một loại ddNTP. Kết quả 
phản ứng tổng hợp nên các đoạn oligonucleotide dài ngắn khác nhau một 
nucleotide và được nhận biết nhờ phương pháp điện di (Hình 7-6). Tổng hợp 
kêt quả phản ứng ở 4 ống, thu được trình tự các nucleotide của mạch đơn, có 
thể biết được trình tự sắp xếp các nucleotide trong gen. 
T
TG
TGA
TGAG
TGAGG
TGAGGT
TGAGGTC-
+
Hình 7-6: Sơ đồ giải trình gen theo phương pháp Sanger 
- 172 - 
 Ví dụ: Giải trình đoạn gen: 5`- AGTCCAG-3` 
- Mạch cần tổng hợp là 3`- TCAGGTC-5` 
- Kết quả phản ứng theo loại A: TCAdd 
TCAGGTC 
- Kết quả phản ứng loại G: TCAGdd 
TCAGGdd 
TCAGGTC 
- Kết quả phản ứng loại C: TCdd 
TCAGGTCdd 
TCAGGTC 
- Kết quả phản ứng loại T: Tdd 
TCAGGTdd 
TCAGGTC 
7.4.3- Phương pháp xác định trình tự nucleotide bằng máy tự động 
Trong kĩ thuật này, người ta không đánh dấu bằng các đồng vị phóng 
xạ mà bằng hóa chất (các fluochrome). Mỗi loại ddNTP được đánh dấu bằng 
một fluochrome có màu khác nhau. Như vậy, tất cả các oligonucleotide cùng 
chấm dứt tại một loại ddNTP sẽ có cùng một màu. Sau khi điện di trên gel 
polyacriamid, kết quả sẽ được xử lí qua một hệ thống vi tính. 
- 173 - 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1- Đái Duy Ban (19980, Công nghệ ADN trong điều trị gen các bệnh hiểm 
nghèo, Nxb Y học, Hà Nội. 
2- Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (1999), Di truyền phân tử - Những nguyên 
tắc cơ bản trong chọn giống cây trồng, Nxb Nông nghiệp, Hà nội. 
3- Nguyễn Hữu Chấn chủ biên (1999), Những vấn đề hoá sinh học hiện đại, 
Nxb KH&KT, Hà Nội. 
4- Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (1997), Hoá sinh học, 
Nxb Giáo Dục, Hà Nội. 
5- Nguyễn Lân Dũng chủ biên, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (1997), 
Vi sinh vật học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 
6- Hồ Huỳnh Thuỳ Dương (1998), Sinh học phân tử, Nxb Giáo dục, Hà nội. 
7- Nguyễn Như Hiền (2002), Di truyền và công nghệ tế bào soma, 
Nxb KH&KT, Hà Nội. 
8- Đỗ Đình Hoà chủ biên (1996), Giáo trình hoá sinh, 
Đại học Y Dược, TP HCM. 
9- Phạm Thanh Hổ (2000), Di truyền học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 
10- Nguyễn Đình Huyên (1998), Sinh học phân tử ADN, 
Nxb KH&KT, Hà Nội. 
11- Võ Thị Thương Lan (2002), Sinh học phân tử, 
Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội. 
12- Nguyễn Thị Lang (2002), Phương pháp cơ bản trong nghiên cứu công 
nghệ sinh học, Nxb Nông nghiệp-Chi nhánh TP Hồ Chí Minh. 
13- Lê Đình Lương, Phan Cự Nhân (1993), Di truyền học, 
Nxb KH&KT, Hà Nội. 
14- Phan Cự Nhân (1992), Một số vấn đề về di truyền học (hiện đại), 
Nxb Giáo dục và Đào tạo, Hà Nội. 
15- Phan Cự Nhân (1998), Sinh học đại cương, 
Nxb Đại học Quốc gia, Hà nội. 
- 174 - 
16- Khuất Hữu Thanh (2003), Cơ sở di truyền học phân tử và kỹ thuật gen, 
Nxb KH&KT, Hà Nội. 
17- Nguyễn Đức Thành (2000), Nuôi cấy mô tế bào thực vật - Nghiên cứu và 
ứng dụng, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội. 
18- Lê Ngọc Tú (1997), Hoá sinh công nghiệp, Nxb KH&KT, Hà Nội. 
19- Lê Ngọc Tú, Đỗ Ngọc Liên, Đặng Thị Thu (2002), Tế bào và các quá 
trình sinh học, Nxb KH&KT, Hà nội. 
20- Nguyễn Văn Uyển chủ biên, Nguyễn Tiến Thắng (2000), Những kiến thức 
cơ bản về công nghệ sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 
21- C.Vili và Dethio (1979), Các nguyên lý và các quá trình sinh học, 
Nxb KH&KT, Hà Nội. 
22- Emil L. Smith (1983), Principles of Biochemistry, 
Mc. Graw-Hill Book Company (7th Edition), New Dehi. 
23- Emil L. Smith, Robert L. Hill (1983), Principles of biochemistry -General 
aspects, McGraw-Hill Book Company, New Dehi. 
24- Hartl Daniel L., Freifelder David, Snyder Leon A. (1988), Basic genetics, 
Johnes and Bartlett Publishers Inc., USA. 
25- Rastogi S. C. (1996), Biochemistry, 
Tata McGraw-Hill Publishing Co.Ltd, New Dehi. 
26- René Scriban coordonnateur (1982), Biotechnologie, 
Technique et documentation lavoisier, Paris. 
27- The national medical series for indepenent study (1996), Genetics, 
William & Wilkins, USA. 
28- Watson James D., Hopkins Nancy H., Roberts Jeffrey W., Steiz Joan 
Argetsinger, Weiner Alan M. (1987), Molecular biology of the gene, 
The Benjamin/Cummings Publishing Co. Inc., USA. 
29- William M. Fogarty (1983), Microbial enzymes and biotechnology, 
Applied Science Publishes Ltd, London & New York. 
- 175 - 
MỤC LỤC 
Phần I- Cơ sở di truyền 1 
Mở đầu- Lược sử phát triển của di truyền học và kỹ thuật di truyền 2 
1.1- Lĩnh vực nghiên cứu của di truyền học và công nghệ di truyền - 
1.2- Giai đoạn di truyền sau Mendel 3 
1.3- Sự ra đời của công nghệ di truyền 4 
1.4- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công nghệ di truyền 5 
1.4.1- Trong y dược 6 
1.4.2- Trong nông nghiệp 7 
1.4.3- Trong công nghệ thực phẩm - 
Chương I - Bản chất của vật chất di truyền 9 
1.1- Axit nucleic - Vật chất di truyền của mọi sinh vật - 
1.1.1- Thành phần cấu tạo hoá học của axit nucleic - 
1.1.2- Cấu trúc phân tử DNA 14 
1.1.3- Tính chất của DNA 20 
1.1.4- Các thí nghiệm chứng minh DNA là vật chất di truyền 21 
1.2- Các RNA 25 
1.2.1- Cấu tạo hóa học và đặc điểm chung của RNA - 
1.2.2- Các loại RNA 26 
1.3- Mã di truyền 31 
1.3.1- Khái niệm về mã di truyền - 
1.3.2- Đặc tính của mã di truyền 32 
1.4- Vật chất di truyền của một số nhóm sinh vật 33 
1.4.1- Vật chất di truyền của virus - 
1.4.2- Vật chất di truyền của vi khuẩn - 
1.4.3- Vật chất di truyền của eucaryote 34 
Chương II - Hoạt động và sự biểu hiện của gen 38 
2.1- Gen là đơn vị chức năng của bộ máy di truyền 38 
2.1.1- Các quan niệm về gen - 
2.1.2- Cấu trúc của gen 39 
2.2- Sự sao mã 41 
2.2.1- Lý thuyết về sao mã DNA theo khuôn - 
2.2.2- Quá trình sao mã 44 
2.2.3- Sao mã DNA sợi kép dạng vòng của tế bào procaryote 48 
2.2.4- Sao chép mã ở tế bào eucaryote 50 
2.2.5- Sửa sai DNA trong tế bào - 
2.3- Sự phiên mã 53 
2.3.1- Đặc điểm chung của quá trình phiên mã 55 
2.3.2- Phiên mã tổng hợp mRNA ở procaryote 56 
2.3.3- Phiên mã tổng hợp mRNA ở eucaryote 61 
2.3.4- Phiên mã tổng hợp tRNA 65 
- 176 - 
2.3.5- Phiên mã tổng hợp rRNA 66 
2.4- Dịch mã 67 
2.4.1- Đặc điểm chung của quá trình dịch mã - 
2.4.2- Sự hoạt hoá và vận chuyển axit amin 68 
2.4.3- Hướng đọc mã và hướng kéo dài sợi polypeptide 70 
2.4.4- Các giai đoạn của quá trình dịch mã - 
2.4.5- Polyribosome 74 
2.5- Điều hoà biểu hiện gen (Điều hoà sinh tổng hợp protein) - 
2.5.1- Mục đích của điều hoà biểu hiện gen - 
2.5.2- Các yếu tố điều hoà biểu hiện gen 75 
2.5.3- Mô hình điều hoà biểu hiện gen ở vi khuẩn 76 
2.5.4- Mô hình điều hoà biểu hiện gen ở eucaryote 80 
2.5.5- Sự biệt hóa tế bào 82 
Chương III - Biến đổi vật chất di truyền 84 
3.1- Khái niệm về biến dị - 
3.2- Đột biến - 
3.2.1- Tác nhân gây đột biến - 
3.2.2- Đột biến gen 86 
3.2.3- Đột biến nhiễm sắc thể 88 
3.3- Tái tổ hợp 92 
Phần II- Những nguyên lý cơ bản của công nghệ di truyền 94 
Chương IV- Các enzyme sử dụng trong công nghệ di truyền 96 
4.1- Các enzyme giới hạn - 
4.1.1- Hiện tượng giới hạn và hệ thống hạn chế - cải biên - 
4.1.2- Cách gọi tên của enzyme giới hạn 98 
4.1.3- Các loại enzyme giới hạn 99 
4.1.4 - Các loại RE trong nhóm II 100 
4.1.5- Ứng dụng của RE trong công nghệ di truyền 104 
4.2- Các loại nuclease 105 
4.2.1- Phân loại - 
4.2.2- Một số nuclease thường dùng và ứng dụng của nó 106 
4.3- Enzyme kết nối 108 
4.3.1- Ligase - 
4.3.2- Các enzyme dephosphoryl hoá 109 
4.3.3- Các enzyme phosphoryl hoá 110 
4.4- Các enzyme tổng hợp - 
4.4.1- Enzyme sao chép DNA - 
4.4.2- Enzyme phiên mã ngược 111 
4.4.3- Các enzyme tổng hợp RNA (RNA-polymerase) 112 
4.4.4- Enzyme terminal-transferase - 
Chương V - Vector chuyển gen 113 
5.1- Khái niệm về vector - 
5.1.1- Sự chuyển gen - 
- 177 - 
5.1.2- Vector - 
5.2- Những yêu cầu tối thiểu của một vector chuyển gen - 
5.3- Một số ứng dụng của vector chuyển gen 114 
5.4- Các vật chủ thu nhận các vector chuyển gen 115 
5.5- Các loại vector chuyển gen - 
5.5.1- Vector chuyển gen là plasmid 116 
5.5.2- Các vector chuyển gen là phage 121 
5.5.3- Các vector chuyển gen khác 125 
5.5.4- Các vector là virus của eukaryote 128 
Chương VI - Công nghệ DNA tái tổ hợp và sự tách dòng 129 
6.1- Công nghệ DNA tái tổ hợp - 
6.1.1- DNA tái tổ hợp - 
6.1.2- Các công đoạn chính tạo DNA tái tổ hợp 132 
6.1.3- Các phương pháp tạo DNA tái tổ hợp 135 
6.2- Một số phương pháp đưa DNA tái tổ hợp vào tế bào chủ 140 
6.2.1- Hóa biến nạp - 
6.2.2- Điện biến nạp - 
6.2.3- Biến nạp tế bào trần 141 
6.2.4- Phương pháp bắn gen - 
6.2.5- Phương pháp vi tiêm 142 
6.2.6- Tải nạp - 
6.3- Kỹ thuật tách dòng (tạo dòng) - 
6.3.1- Mục đích của sự tách dòng 143 
6.3.2- Các bước cơ bản của phương pháp tách dòng - 
6.3.3- Một số phương pháp xác định dòng cần tìm 145 
6.4- Ngân hàng gen 148 
6.5- Ngân hàng cDNA 149 
6.5.1- Thiết kế ngân hàng cDNA - 
6.5.2- Sàng lọc ngân hàng cDNA 150 
Chương VII - Một số phương pháp nghiên cứu trong công nghệ di truyền 151 
7.1- Các phương pháp tách chiết axit nucleic - 
7.1.1- Phương pháp tách chiết DNA vi khuẩn - 
7.1.2- Phương pháp tách DNA plasmid 152 
7.1.3- Tách DNA của tế bào khác 153 
7.1.4- Phương pháp tách ARN tổng số và mRNA - 
7.1.5- Tách và thu nhận gen 154 
7.2- Phương pháp nhân bản (PCR) 156 
7.2.1- Nguyên tắc của phương pháp PCR 157 
7.2.2- Các bước tiến hành thí nghiệm 158 
7.2.3- Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng PCR 161 
7.2.4- Ứng dụng của phương pháp PCR 163 
7.2.5- Nguyên lý cơ bản của phản ứng RT-PCR (PCR ngược) 164 
7.2.6- Phương pháp điện di DNA 165 
- 178 - 
7.3- Các phương pháp lai phân tử 166 
7.3.1- Phương pháp Southern blot - 
7.3.2- Phương pháp Northern blot 167 
7.3.3- Lai tại chỗ 168 
7.4- Phương pháp giải trình tự của axit nucleic 170 
7.4.1- Phương pháp hóa học của Maxam-Gilbert - 
7.4.2- Phương pháp enzyme sử dụng các dideoxynucleotide 172 
7.4.3- Phương pháp xác định trình tự nucleotide bằng máy tự động 173 
Tài liệu tham khảo 174 
Mục lục 176 
- 179 -