Lời nói đầu
Công nghệ DNA tái tổ hợp (còn gọi là kỹ thuật di truyền hay kỹ thuật gen) là một
bộ phận quan trọng và là công nghệ chìa khóa (key technology) của lĩnh vực công nghệ
sinh học. Công nghệ DNA tái tổ hợp được ra đời trên cơ sở các thành tựu của sinh học
phân tử và hiện nay đang đóng vai trò cách mạng đối với sự phát triển của sinh học cũng
như cải tạo sinh giới.
Các kỹ thuật tái tổ hợp DNA đã cho phép các nhà công nghệ sinh học phân lập và
khuếch đại một gen đơn từ genome của một sinh vật để có thể nghiên cứu, biến đổi và
chuyển nó vào trong một cơ thể sinh vật khác. Các kỹ thuật này còn được gọi là tạo dòng
gen do nó có thể sản xuất ra một số lượng lớn các gen xác định.
Bên cạnh các giáo trình như: sinh học phân tử, nhập môn công nghệ sinh học, công
nghệ tế bào, công nghệ chuyển gen… giáo trình công nghệ DNA tái tổ hợp sẽ giúp sinh
viên tiếp cận thêm một lĩnh vực khác của công nghệ sinh học thông qua việc cung cấp
những kiến thức cơ bản theo hướng tạo dòng và biểu hiện gen như sau:
- Các enzyme dùng trong tạo dòng phân tử.
- Các hệ thống vector.
- Một số kỹ thuật cơ bản trong tạo dòng gen: điện di, PCR…
- Tạo dòng và xây dựng các thư viện genomic DNA và cDNA.
- Biểu hiện các gen được tạo dòng trong E. coli.
Do giáo trình này mới được xuất bản lần đầu tiên, hơn nữa lĩnh vực công nghệ
DNA tái tổ hợp lại rất phức tạp, nên khó tránh khỏi thiếu sót hoặc chưa đáp ứng được yêu
cầu bạn đọc. Vì thế, chúng tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp để lần xuất bản
sau được hoàn thiện hơn.
Chúng tôi chân thành cảm ơn Quỹ Nâng cao chất lượng-Dự án Giáo dục đại học đã
hỗ trợ chúng tôi biên soạn giáo trình này, PGS. TS. Lê Trần Bình đã đọc bản thảo và góp
nhiều ý kiến quý báu.
Các tác giả
Phụ lục
Một số thuật ngữ cơ bản
Adapter. Một oligodeoxyribonucleotide tổng hợp tương tự linker, nhưng có một
đầu bằng và một đầu lồi 5’ tương ứng với một vị trí cắt hạn chế cho phép nối cDNA sợi
đôi với các plasmid vector hoặc bacteriophage vector có đầu tương đồng (xem thêm
linker).
Adenosine diphosphate (ADP). Một ribonucleoside 5’-diphosphate được cấu tạo
từ adenine, đường ribose (5C) và hai gốc phosphate. ADP có tác dụng nhận phosphate
trong chu trình năng lượng của tế bào.
Adenosine triphosphate (ATP). Một ribonucleoside 5’-triphosphate được cấu tạo
từ adenine, đường ribose (5C) và ba gốc phosphate. ATP là phân tử chứa năng lượng hóa
học chính của tế bào, chủ yếu được tập hợp trong ty thể (mitochondria) và lạp thể
(chloroplast). Các gốc phosphate của ATP có mang các liên kết khi bị thủy phân sẽ
phóng thích một năng lượng tự do lớn. Năng lượng của quá trình hô hấp hoặc quang hợp
được sử dụng để tạo thành ATP từ ADP. Sau đó, ATP được biến đổi ngược trở lại thành
ADP ở nhiều vùng khác nhau của tế bào, năng lượng phóng thích ra được dùng để điều
khiển các phản ứng hóa sinh nội bào. Đôi khi cũng xảy ra sự thủy phân tiếp ADP thành
những AMP (adenosine monophosphate) để phóng thích năng lượng nhiều hơn.
Amino acid. Là một phân tử nhỏ mang một gốc amine (-NH3) và một gốc carboxyl
(-COOH) liên kết với cùng một nguyên tử carbon. Amino acid là đơn vị cấu trúc cơ sở
của chuỗi polypeptide. Có 20 amino acid khác nhau trên các chuỗi polypeptide có trong
tự nhiên. Trình tự sắp xếp của các amino acid trên chuỗi polypeptide quyết định cấu trúc
và chức năng của polypeptide và protein mà nó tạo thành.
Ampicillin (Amp). Chất kháng sinh bán tổng hợp được dùng trong môi trường
chọn lọc để chọn các tế bào mang đột biến khuyết dưỡng hoặc chọn dòng tế bào (tái tổ
hợp) mang đoạn DNA được tạo dòng.
BAC (bacteria artificial chromosome). Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn, dựa
trên cơ sở plasmid F-factor, được sử dụng làm vector tạo dòng. BAC có thể tái bản trong
E. coli với các đoạn chèn DNA có kích thước lên đến 300 kb.
Bản đồ cắt hạn chế (restriction map). Trình tự các vị trí nhận biết (recognition
sites) của tất cả các enzyme hạn chế (restriction enzyme hay restriction endonuclease,
RE) trên một phân tử DNA.
Bazơ đồng đẳng (analog base). Chất hóa học có cấu trúc phân tử rất giống các
base bình thường của DNA. Chúng có thể thay thế các nitrogen base bình thường trong
DNA và hoạt động như một tác nhân đột biến. Trong lần sao chép tiếp theo của DNA,
base đồng đẳng có thể bắt cặp sai với một base bình thường, tạo nên đột biến điểm. Ví
dụ: base đồng đẳng của adenine (A) là 2-aminopurine (AP) có thể gắn vào DNA ở vị trí
của adenine; trong lần sao chép tiếp đó có thể bắt cặp với cytosine (C), trong lần sao chép
tiếp theo nữa C kết cặp với guanine (G). Như vậy đã diễn ra sự thay thế cặp A-T bằng
cặp G-C.
Bazơ nitơ (nitrogen base). Loại phân tử cấu tạo nên nucleic acid (DNA và RNA).
Các nitrogen base có trong nucleic acid là adenine, guanine, cytosine và thymine (DNA)
hoặc uracil (RNA). Trình tự sắp xếp của chúng dọc theo phân tử nucleic acid đã tạo nên
thông tin di truyền của cơ thể sinh vật.
Bắt cặp bổ sung (complementary base pairing). Sự kết hợp thành từng đôi giữa
các nitrogen base nằm trên hai mạch đơn của chuỗi xoắn kép DNA-DNA, DNA-RNA
hoặc RNA-RNA thông qua các mối liên kết hydrogen. Sự bắt cặp đó mang tính đặc hiệu:
guanine bắt cặp với cytosine, còn adenine bắt cặp với thymine trên DNA hoặc uracil trên
RNA.
Biến nạp (transformation). Là quá trình truyền DNA ngoại lai vào một tế bào
nhận, chẳng hạn sphaeroplast hoặc protoplast, và có thể hợp nhất trong nhiễm sắc thể nhờ
sự tái tổ hợp tương đồng hoặc được biến đổi trong một đơn vị sao chép tự trị
(autonomous replicon). Sự biến nạp có thể xuất hiện trong các điều kiện tự nhiên ở một
số vi khuẩn (ví dụ: Bacillus, Haemophilus, Neisseria và Streptococcus), nhưng ở nhiều vi
khuẩn (ví dụ: E. coli) và các cơ thể sinh vật eukaryote sự biến nạp chỉ có thể xuất hiện ở
những tế bào “thấm” được DNA bằng các phương pháp nhân tạo như: hóa biến nạp, điện
biến nạp...
Biến nạp bằng điện (electroporation). Kỹ thuật dùng xung điện tạo ra các lỗ
thủng tạm thời trên màng sinh chất để đưa DNA ngoại lai vào bên trong tế bào vật chủ.
Biến tính (denaturation). Là hiện tượng chuyển từ dạng mạch kép sang dạng
mạch đơn của DNA và RNA thường do nhiệt gây nên. Biến tính của protein là hiện tượng
chuyển từ cấu hình hoạt động thành dạng không hoạt động.
Biểu hiện của gen (gene expression). Là các quá trình phiên mã (transcription) và
dịch mã (translation) của một gen để tạo ra sản phẩm protein của nó.
Cặp base (base pair, bp). Là liên kết A-T hoặc C-G trên một phân tử DNA mạch
kép, và là đơn vị đo chiều dài của một phân tử DNA.
Chromosome walking. Kỹ thuật này dùng để lập bản đồ nhiễm sắc thể từ tập hợp
các đoạn DNA cắt hạn chế chồng lên nhau (overlapping). Bắt đầu từ một thư viện trong
đó chứa các đoạn DNA nói trên đã được tạo dòng. Một đoạn DNA mang một gen đã biết
được lựa chọn và sử dụng như một mẫu dò để nhận dạng (ví dụ: bằng cách lai khuẩn lạc)
các đoạn khác, là các đoạn chồng lên nhau chứa cùng một gen. Sau đó, trình tự
nucleotide của các đoạn này sẽ được phân tích và nhờ vậy có thể xác định được toàn bộ
các đoạn của nhiễm sắc thể. Từ đó, bản đồ của một vùng đặc biệt sẽ được xây dựng dần
dần.
Chu trình sinh tan (lylic cycle). Một kiểu chu trình sống của thực khuẩn thể
(bacteriophage) khi nó xâm nhiễm vi khuẩn, điều khiển các hoạt động sinh sản và sinh
trưởng bằng các gen của nó và sinh ra các bacteriophage thế hệ con, chui ra khỏi tế bào vi
khuẩn sau khi phá vỡ tế bào đó.
Chu trình tiềm tan (lysogenic cycle). Là hiện tượng hệ gen của bacteriophage
hiện diện ở trạng thái ổn định và không sinh tan trong tế bào vật chủ sống của nó. Các tế
bào vật chủ có thể tiếp tục sinh trưởng và phân chia, và sự sao chép của hệ gen
bacteriophage (prophage) được phối hợp với nhiễm sắc thể của vật chủ sao cho khi tế bào
phân chia thì prophage cũng được chuyển vào trong cả hai tế bào con. Prophage được
duy trì bằng cách hoặc hợp nhất trong nhiễm sắc thể vật chủ (ví dụ: bacteriophage λ,
bacteriophage Φ105) hoặc như là một plasmid bên ngoài nhiễm sắc thể (ví dụ:
bacteriophage P1 và bacteriophage F116). Tế bào vật chủ có thể hoặc không thể biểu hiện
ra một kiểu hình biến đổi.
Chuỗi contig (contiguous sequence). Một đoạn trình tự dài được hình thành từ
một số các đoạn phân tử ngắn chồng lên nhau (overlapping).
Chuỗi khảm (concatemer). Phân tử DNA bao gồm nhiều đoạn cá biệt nối với
nhau thông qua các đầu dính.
Chuỗi mã hóa (coding sequence). Đoạn phân tử DNA mang mã di truyền xác định
để phiên mã thành mRNA và sau đó dịch mã thành chuỗi polypeptide.
Chuyển gen (transgenic). Quá trình chuyển một đoạn DNA ngoại lai (foreign
DNA) bằng các kỹ thuật khác nhau (Agrobacterium, vi tiêm, bắn gen, xung điện...) vào
một cơ thể vật chủ (vi sinh vật, động vật hoặc thực vật).
Chuyển nhiễm (transfection). Kỹ thuật đưa DNA phage hoặc DNA virus vào các
tế bào vật chủ.
Cosmid. Vector lai (hybrid vector) được cấu thành từ các đoạn trình tự của plasmid
và các vị trí cos (đầu dính) của bacteriophage λ.
Công nghệ DNA tái tổ hợp (DNA recombinant technology). Hệ thống các
phương pháp phòng thí nghiệm cho phép cắt đoạn DNA từ một sinh vật để ghép nối vào
DNA của một sinh vật khác tạo ra phân tử DNA tái tổ hợp. Phân tử này được đưa vào các
sinh vật khác nhau để tạo ra những giống chủng vi sinh vật, thực vật và động vật mới có
những phẩm chất đặc biệt, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của sản xuất và đời sống con
người. Công nghệ này có ứng dụng rộng rãi trong y học, dược học, nông nghiệp và nhiều
ngành công nghiệp khác.
Công nghệ sinh học (biotechnology). Theo nghĩa rộng là các quá trình công
nghiệp có sử dụng vi sinh vật hoặc các tế bào động vật và thực vật (công nghệ sinh học
truyền thống). Theo nghĩa phổ biến hiện nay đó là những quá trình sản xuất sử dụng các
giống sinh vật mới, được tạo ra bởi công nghệ DNA tái tổ hợp (công nghệ sinh học hiện
đại).
Trong công nghệ sinh học truyền thống (lên men sản xuất rượu, bia, ủ chua thực
phẩm, làm phomát, trồng trọt, chăn nuôi...) trước tiên con người chọn lựa các đối tượng
sản xuất thích hợp (chủng vi sinh vật, cây trồng và vật nuôi) thông qua thực tiễn sản xuất
và sau này bằng các phương pháp khoa học như gây đột biến, phân lập…
Ngày nay, bằng cách thay đổi gen nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp người ta đã tạo ra
các đối tượng sản xuất thích hợp hơn, có thể thay đổi cả về lượng và chất nhiều quá trình
sản xuất bằng công nghệ sinh học truyền thống trước đây, nâng chúng lên vị trí cao hơn
và mở ra những triển vọng lớn cho các lĩnh vực hoạt động của công nghệ sinh học.
Deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP). Tiền chất đã được triphosphoryl hóa
(“năng lượng cao”) cần thiết cho quá trình tổng hợp DNA. N được ký hiệu cho một trong
bốn nitrogen base (A, G, T hoặc C).
Deoxyribonuclease (DNase). Loại enzyme nuclease thủy phân (phân hủy) DNA
sợi đôi hoặc DNA sợi đơn.
Deoxyribonucleic acid (DNA). DNA là đại phân tử sinh học có cấu trúc xoắn đôi,
tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào, trên các nhiễm sắc thể, mang thông tin di truyền của
sinh vật. Phân tử DNA gồm hai chuỗi polynucleotide, chuỗi nọ xoắn quanh chuỗi kia tạo
nên chuỗi xoắn kép. Trong các nucleotide, theo chiều dọc các gốc phosphate nối xen kẽ
với các phân tử đường deoxyribose tạo nên bộ khung bên ngoài của chuỗi xoắn kép, theo
chiều ngang mỗi phân tử đường đều kết hợp với một trong bốn nitrogen base: adenine,
guanine, cytosine hoặc thymine.
DNA không trực tiếp thể hiện chức năng sinh học mà gián tiếp qua protein do nó
mã hóa. DNA tạo RNA, RNA tạo protein. RNA cũng là acid nhân (nucleic acid). Nó có
thành phần cấu tạo khá giống DNA, ngoại trừ gốc thymine (T) trong DNA được thay thế
bởi gốc uracil (U), và RNA ở dạng sợi đơn chứ không phải ở dạng xoắn kép như DNA.
Quá trình đọc mã di truyền chứa trong DNA để tổng hợp protein gọi là sự phiên mã
(transcription) tạo ra RNA mang thông tin di truyền là mRNA (messenger RNA). mRNA
kết hợp với một cơ quan tử trong tế bào là ribosome để tạo ra protein trong quá trình dịch
mã (translation). Quá trình trên được gọi là quá trình sinh học căn bản.
Năm 1962, Watson (Mỹ) và Crick (Anh) đã chia sẻ Giải Nobel với Wilkins (Anh)
về phát minh ra cấu trúc không gian của DNA và ý nghĩa của nó trong việc truyền thông
tin di truyền. Điều đáng tiếc là Franklin, người đã có những đóng góp đáng kể cho phát
minh này đã mất trước đó. Theo qui định thì Giải Nobel không dược phép tặng cho người
đã mất.
Dịch chuyển điểm đứt (nick translation). Phương pháp đánh dấu DNA bằng
phóng xạ [-32P]dCTP nhờ enzyme DNA polymerase I của E. coli.
Dịch mã (translation). Sự tổng hợp protein trên khuôn mRNA. Quá trình chuyển
thông tin di truyền trong trình tự base của mRNA sang trình tự amino acid của chuỗi
polypeptide trong tế bào còn gọi là quá trình sinh tổng hợp protein.
Dịch mã ngược (reverse translation). Là kỹ thuật phân lập các gen nhờ khả năng
của chúng trong việc lai với một đoạn mã oligonucleotide nào đó, đoạn này được chuẩn
bị bằng cách dự đoán đoạn mã nucleic acid từ những đoạn mã hóa của protein biết trước.
Dideoxyribonucleotide triphosphate (ddNTP). Một đồng phân của dNTP dùng
để kết thúc một chuỗi DNA trong các thí nghiệm xác định trình tự gen (sequencing).
Dimer. Là một hỗn hợp được tạo ra giữa hai phân tử đồng nhất nhưng khối lượng
phân tử thì gấp đôi so với phân tử nguyên thủy.
DNA bổ sung̣ (complementary DNA, cDNA). DNA được tổng hợp trên khuôn
mẫu mRNA nhờ quá trình phiên mã ngược (reverse transcription). Do vậy, nó có trình tự
sắp xếp các nucleotide bổ sung với trình tự các nucleotide trên mRNA. Ví dụ: trên
mRNA trình tự đó là UUGAAG thì trên các DNA bổ sung sẽ có trình tự tương ứng là
AACTTC. DNA bổ sung được tổng hợp tự nhiên trong chu trình sống của virus mang vật
chất truyền là RNA. Ví dụ: HIV, virus cúm và các retrovirus nói chung. DNA bổ sung
được tổng hợp nhân tạo trong các phòng thí nghiệm để xây dựng thư viện cDNA (cDNA
library).
DNA khuôn mẫu (template DNA). Sợi DNA mà trình tự các nucleotide của nó
được dùng làm khuôn mẫu để tổng hợp nên sợi DNA mới trong quá trình tái bản (sao
chép) hoặc khuếch đại DNA (PCR) hoặc để tổng hợp nên sợi RNA mới trong quá trình
phiên mã.
DNA polymerase. Enzyme tổng hợp bản sao DNA trên khuôn mẫu DNA bằng
cách xúc tác phản ứng gắn từng nucleotide riêng biệt vào đầu chuỗi DNA đang được tổng
hợp.
Năm 1959, hai nhà khoa học người Mỹ là Kornberg và Ochoa đã được nhận Giải
Nobel về những nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế cơ bản của quá trình sao chép DNA
liên quan đến DNA polymerase I.
DNA siêu xoắn (supercoiled DNA). DNA xoắn lại trên bản thân nó, thường là kết
quả của sự gấp khúc, mở xoắn hoặc xoắn lại của chuỗi xoắn kép DNA.
DNA vệ tinh (satellite DNA). Là những đoạn DNA mang các trình tự lặp lại nối
tiếp có thành phần khác với trị số trung bình của DNA hệ gen. DNA vệ tinh tạo thành
băng theo gradient tỷ trọng và dễ dàng phân biệt với băng của phần lớn DNA hệ gen do
DNA vệ tinh có tỷ trọng nhỏ hơn. Bản sao của DNA vệ tinh lặp lại hàng triệu lần trong
hệ gen, tập trung chủ yếu ở vùng tâm động và hai đầu của nhiễm sắc thể.
Dòng (clone). Tập hợp các tế bào hoặc phân tử giống hệt nhau cùng bắt nguồn từ
một tế bào hay phân tử ban đầu.
Dot blot. Là kỹ thuật trong đó các vết tròn nhỏ (hoặc các điểm) có chứa nucleic
acid được đặt lên màng nitrocellulose hoặc nylon để lai với đoạn mồi DNA có đánh dấu
đồng vị phóng xạ.
Đa hình độ dài các đoạn cắt hạn chế (restriction fragment length
polymorphism, RFLP). Tính đa hình chiều dài các đoạn cắt hạn chế để chỉ các sai biệt
di truyền ở vị trí nhận biết của các enzyme hạn chế (chẳng hạn như do sự thay đổi một
nucleotide) dẫn đến sự sai biệt trong chiều dài của các đoạn hình thành từ phản ứng cắt
hạn chế DNA với cùng một enzyme. RFLP thường được dùng để thiết lập bản đồ di
truyền với một số marker di truyền biết trước.
Đánh dấu ở đuôi (end labelling). Bổ sung phân tử phóng xạ vào đuôi của một
polynucleotide nhờ enzyme T4 polynucleotide kinase.
Đầu bằng (blunt end). Các đầu của DNA sợi đôi không có các đầu 3’ hoặc 5’ lồi
ra (protruding ends).
Đầu dính (cohesive ends hoặc sticky ends). Các đầu của phân tử DNA có các
trình tự bổ sung ngắn có thể dính kết lại để nối hai phân tử DNA với nhau. Các đầu dính
thường do các enzyme hạn chế tạo ra.
Đầu tận cùng C (C terminus). Gốc carboxyl (COOH) tự do ở vị trí tận cùng của
một phân tử protein hoặc chuỗi polypeptide.
Đầu tận cùng N (N terminus). Gốc amine (NH2) ở vị trí tận cùng của một phân tử
protein hoặc chuỗi polypeptide. Tất cả các polypeptide đều được tổng hợp từ đầu tận
cùng N đến đầu tận cùng C.
Điểm đứt (nick). Điểm đứt gãy ở một sợi đơn trên DNA sợi đôi.
Điện di trên gel (gel electrophoresis). Kỹ thuật dùng để phân tách các phân tử
nucleic acid hoặc protein dựa vào sự dịch chuyển của chúng trên giá thể dạng gel
(agarose hoặc polyacrylamide) dưới ảnh hưởng của điện trường. Sự dịch chuyển của các
phân tử này phụ thuộc vào điện tích, cấu hình, kích thước và khối lượng phân tử của
nucleic acid hoặc protein cũng như dung môi và nồng độ của chất dùng làm giá thể.
Đoạn cắt hạn chế (restriction fragment). Các đoạn DNA nhỏ được sinh ra sau
khi xử lý đoạn DNA lớn bằng enzyme hạn chế.
Đoạn kết thúc phiên mã (terminator hay transcription terminator). Trình tự
nucleotide nằm ở cuối gen hoạt động như một tín hiệu kết thúc sự phiên mã. Nó ra hiệu
cho RNA polymerase giải phóng phân tử RNA mới được tạo thành ra khỏi gen. Lưu ý
không được nhầm với các bộ ba kết thúc (terminator codons hay stop codons: UAG,
UAA và UGA), xuất hiện trong mRNA, là tín hiệu dừng của sự dịch mã (xem mã vô
nghĩa). Có hai loại terminator phổ biến: Rho-independent terminator (thường là một cấu
trúc thân-quai (stem-loop structure) trong RNA được phiên mã) nằm ở đầu của các
operons, và Rho-dependent terminator (vùng không có cấu trúc đặc trưng của RNA, khi
không được dịch mã, nó được xem như là yếu tố Rho) là nguyên nhân gây ra chiều phân
cực của sự dịch mã (translational polarity).
Đoạn Klenow (Klenow fragment). Còn gọi là đoạn lớn của DNA polymerase I.
Đây là một đoạn của DNA polymerase I (khối lượng phân tử 76.000) của E. coli đã bị
mất hoạt tính exonuclease 5’3’.
Đoạn mồi (primer). Một trình tự DNA hay RNA ngắn, bắt cặp với một mạch của
DNA khuôn mẫu và có mang một đầu 3’-OH tự do giúp DNA polymerase bắt đầu tổng
hợp một chuỗi DNA mới.
Đoạn nhồi (stuffer fragment). Còn gọi là vùng đệm hay vùng trung tâm. Là một
phần của phage λ có thể được loại bỏ và thay thế bằng đoạn chèn DNA (insert DNA) mà
không ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của phage trong tế bào vật chủ.
Đoạn xuôi ngược như nhau (palindrome). Đoạn DNA mạch kép có trình tự sắp
xếp các base trên hai mạch đơn giống hệt nhau nếu cùng được đọc theo một chiều (chẳng
hạn 5’3’). Ví dụ: các đoạn nhận biết của enzyme hạn chế.
Đóng dấu (replica plating). Phương pháp chuyển nguyên mẫu các khuẩn lạc hoặc
vết tan từ một đĩa thạch gốc sang đĩa thạch mới bằng cách dùng màng nylon (ví dụ: màng
Hybond-N+) vừa khít áp lên mặt thạch của đĩa gốc để dính lấy các tế bào trong các khuẩn
lạc (colony) hoặc vết tan (plaque) của đĩa gốc, rồi đưa màng này áp lên mặt thạch mới.
Đơn vị phiên mã (transcriptional unit). Đoạn DNA mã hóa cho phân tử RNA, bắt
đầu từ điểm khởi đầu phiên mã đến điểm kết thúc phiên mã, nó có thể dài hơn một gen.
Đơn vị sao chép (replicon). Đoạn DNA bắt đầu từ điểm khởi đầu sao chép kéo dài
về hai phía tới hai điểm kết thúc sao chép.
Đơn vị tái tổ hợp (recon). Đoạn DNA của gen có chiều dài đủ ngắn để sự trao đổi
chéo không thể diễn ra ở bên trong nó được nữa. Hiện nay, được biết đó là một cặp
nucleotide.
Đuôi polyA (polyA tail). Đoạn trình tự dài 50-200 nucleotide adenine được bổ
sung vào đầu 3’ của hầu hết các mRNA eukaryote sau khi phiên mã.
E. coli (Escherichia coli). Vi khuẩn thường có trong ruột non của động vật có
xương sống. E. coli được coi như sinh vật mẫu cho việc nghiên cứu hoạt động của tế bào.
Đây là vi khuẩn Gram âm có kích thước genome khoản 4×106 base-pair. Các quá trình
biểu hiện gen (phiên mã và dịch mã) đi đôi với nhau, sinh ra sợi mRNA được tổng hợp
mới và được sử dụng ngay cho quá trình dịch mã. Không có hiện tượng biến đổi sau dịch
mã (post-translation). Vì thế, E. coli được xem là một trong những tế bào vật chủ đơn
giản nhất. Rất nhiều thí nghiệm tạo dòng gen đang được thực hiện hàng ngày tại các
phòng thí nghiệm đều sử dụng E. coli làm vật chủ với nhiều chủng khác nhau về mặt di
truyền và cho những ứng dụng đặc biệt.
Endonuclease. Là enzyme nuclease cắt bên trong phân tử nucleic acid, ngược với
exonuclease là enzyme phân giải DNA từ một đầu hoặc cả hai đầu. Nuclease thủy phân
những liên kết phosphodiester giữa các nucleotide của một phân tử nucleic acid. Các
nuclease có thể đặc hiệu đối với DNA (deoxyribonuclease) hoặc đặc hiệu đối với RNA
(ribonuclease).
Enzyme. Chất xúc tác sinh học, là các phân tử sinh học có bản chất protein đóng
vai trò chất xúc tác cho các phản ứng biến đổi hóa sinh.
Enzyme gắn DNA (DNA ligase). Enzyme dùng để nối các phân tử DNA với nhau
bằng cách tạo ra mối liên kết phosphodiester giữa nhóm 5’-phosphate và nhóm 3’-
hydroxyl trong quá trình tái bản hoặc sửa chữa DNA.
Enzyme hạn chế (restriction enzyme, RE). Loại endonuclease có khả năng cắt
DNA tại những đoạn trình tự nhất định mà chúng nhận biết. Enzyme hạn chế được phát
hiện vào năm 1970, chúng tồn tại trong tế bào vi khuẩn, có tác dụng cắt DNA ngoại lai
(ví dụ: DNA của phage) tại những điểm xác định, để tiêu diệt DNA này. Cho đến nay
hơn 900 enzyme hạn chế đã được tìm thấy. Các enzyme hạn chế được sử dụng rộng rãi
trong các phòng thí nghiệm thao tác gen như những “chiếc kéo” cắt DNA tại những điểm
đặc hiệu. Vị trí cắt phụ thuộc vào loại enzyme hạn chế được lựa chọn.
Năm 1978, Arber (Thụy Sĩ), Nathans (Mỹ) và Smith (Mỹ) đã được nhận Giải
Nobel nhờ phát hiện ra enzyme hạn chế và những ứng dụng của chúng để giải quyết
nhiều vấn đề quan trọng của sinh học phân tử. Các enzyme này là những “chiếc kéo phân
tử” có thể cắt DNA thành những đoạn xác định, đã mở ra một thời kỳ phát triển mới của
sinh học hiện đại-Thời kỳ thao tác gen.
Enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase). DNA polymerase phụ thuộc
RNA (RNA-dependent DNA polymerase) có trong các RNA virus (retrovirus) được dùng
để tổng hợp cDNA trong điều kiện in vitro.
Exon. Các đoạn DNA trong gen có chức năng phiên mã. Exon tồn tại ở cả sinh vật
prokaryote và eukaryote. Riêng ở sinh vật eukaryote các exon nằm xen kẽ với các đoạn
intron. Các intron chiếm tới 90% tổng số DNA của tế bào eukaryote và không có chức
năng phiên mã.
Eukaryote. Sinh vật có tế bào mang nhân điển hình (nhân thật) nghĩa là nhân được
bao bọc bởi màng nhân và tham gia vào hai cơ chế phân bào quan trọng là nguyên phân
và giảm phân.
Exonuclease. Loại enzyme nuclease chỉ tác động vào đầu tận cùng của phân tử
nucleic acid, cắt ra từng nucleotide một theo thời gian. Chúng có thể chuyển hóa theo đầu
5’ hoặc 3’ của sợi DNA.
Ex vivo. Thuật ngữ dùng để chỉ các thí nghiệm thực hiện trên tế bào nuôi cấy, các
tế bào này sau đó sẽ được đưa vào một cơ thể sống.
-galactosidase. Enzyme được mã hóa bởi gen lacZ. Enzyme này thủy phân
lactose thành glucose và galactose.
Gen (gene). Là đơn vị di truyền, yếu tố quyết định một tính trạng cơ thể. Thông tin
di truyền của các gen được mã hóa trong DNA quyết định tính biến dị của loài và của cá
thể. DNA là một chuỗi bao gồm các đơn vị nucleotide, có bốn loại nucleotide mang bốn
nitrogen base khác nhau là adenine (A), guanine (G), cytosine (C), và thymine (T). Trình
tự các nucleotide của một gen xác định một polypeptide hoặc một RNA. Gen có khả năng
bị đột biến. Các gen chủ yếu nằm dọc theo nhiễm sắc thể ở trong nhân tế bào. Mỗi gen
chiếm một vị trí xác định trên nhiễm sắc thể gọi là locus. Gen có thể tồn tại ở nhiều dạng
gọi là các allele. Các gen biểu hiện thông qua các phân tử do chúng sinh ra là RNA (trong
quá trình phiên mã) và protein (trong quá trình dịch mã).
Gen chỉ thị (reporter gene). Là một gen mã hóa mà sản phẩm của nó được trắc
nghiệm một cách dễ dàng (ví dụ chloramphenicol acetyltranferase). Gen chỉ thị có thể
được gắn với bất kỳ một promoter nào sao cho sự biểu hiện của nó có thể được dùng để
thử nghiệm chức năng của promoter.
Gen lacZ. Gen của E. coli mã hóa -galactosidase thích hợp cho chọn lọc thể biến
nạp bằng khuẩn lạc xanh (-galactosidase sẽ kết hợp với IPTG và X-gal được bổ sung
trong môi trường nuôi cấy) và khuẩn lạc trắng (đoạn DNA ngoại lai xen vào giữa gen
lacZ làm cho gen này mất hoạt tính vì thế không sản xuất được -galactosidase).
Ghép đôi lệch (mismatch). Sự ghép đôi không đúng với quy luật bổ sung giữa các
nucleotide thuộc hai sợi đơn DNA trong mạch kép.
Ghép exon hay splicing (RNA). Quá trình cắt bỏ những intron và nối các exon của
sản phẩm phiên mã ban đầu (tiền thân mRNA) để tạo thành mRNA hoàn chỉnh (mature
mRNA). Quá trình biến đổi này xảy ra trong nhân tế bào.
Gốc tái bản (origin, ori). Trình tự nucleotide hoặc vị trí trên DNA mà ở đó bắt đầu
sự tái bản (sao chép).
Gradient. Biến thiên của một đại lượng theo một hướng nào đó. Một gradient mật
độ được xác lập trong một số trường hợp ly tâm. Một gradient proton hoặc ion được tạo
ra qua một màng nhờ sự vận chuyển tích cực đòi hỏi năng lượng.
Hệ gen (genome). Là tập hợp các gen có trong một tế bào đơn bội eukaryote, trong
một tế bào prokaryote hoặc trong một virus. Hệ gen chứa toàn bộ DNA của cơ thể, ví dụ:
hệ gen người chứa DNA dài khoảng 1,6 m nhưng chỉ rộng khoảng 5 phần tỉ mm. Ở
người, số DNA nói trên được chia làm 46 phần có độ dài ngắn khác nhau gọi là nhiễm
sắc thể (chromosome), là tập hợp DNA ở dạng nén chặt đến kích thước đường kính chỉ
còn 3-4 phần triệu mét. Tuy nhỏ như vậy, nhưng nhiễm sắc thể người có đến 3 tỷ gốc
nucleotide. Sự sắp xếp đặc thù của chúng quyết định bản chất sinh học của cơ thể.
Hoạt tính phóng xạ đặc hiệu (specific radioactivity). Là hoạt độ phóng xạ trên
một đơn vị nguyên liệu, chẳng hạn: một mẫu dò đánh dấu phóng xạ có thể có hoạt tính
đặc hiệu 106 lần đếm/phút trên microgram. Hoạt tính đặc hiệu cũng được dùng để xác
định hoạt độ của enzyme.
Huỳnh quang (fluorescence). Hiện tượng phát một sóng ánh sáng có bước sóng
khác với bước sóng đã được hấp thụ trước đó. Một số phân tử được gọi là thể huỳnh
quang (ví dụ: enzyme luciferase ở con đom đóm) do có đặc tính này.
In dấu DNA (DNA fingerprinting) hay in dấu di truyền (genetic
fingerprinting). Là phương pháp dùng các mẫu dò phóng xạ hoặc dùng kỹ thuật PCR để
nhận dạng các băng DNA có các đoạn lặp lại với tần số cao. Bản mẫu hình các băng
DNA là duy nhất đối với mỗi cá thể, và do vậy có thể dùng để xác định đặc trưng cá thể
hoặc quan hệ huyết thống.
In dấu chân DNA (DNA footprinting). Phương pháp nhận dạng các vùng DNA
mà các protein điều hòa bám vào.
Intron. Những đoạn DNA nhỏ ở sinh vật eukaryote không mang thông tin mã hóa
amino acid, phân bố rải rác dọc theo phân tử DNA. Sau khi thông tin từ DNA được phiên
mã sang mRNA thì các intron trên mRNA bị cắt bỏ, các đoạn mRNA còn lại gồm toàn
các exon được nối lại với nhau và chuyển đến ribosome để dùng làm khuôn mẫu cho quá
trình dịch mã. Intron không thấy có ở sinh vật prokaryote.
In vitro và in vivo. Là thuật ngữ mô tả thí nghiệm trong ống nghiệm (in vitro) và
trong cơ thể (in vivo). Cùng với sự phát triển ứng dụng của máy tính, hiện nay các nhà
khoa học còn tiến hành thí nghiệm mô phỏng bằng computer. Quá trình này gọi là thí
nghiệm in silico.
Kéo dài đoạn mồi (primer extension). Sự tổng hợp một bản sao nucleic acid bắt
đầu từ đoạn mồi. Được sử dụng để đánh dấu phóng xạ đoạn DNA làm mẫu dò hoặc
khuếch đại một đoạn DNA bằng kỹ thuật PCR.
Kháng nguyên (antigen). Phân tử thường tìm thấy trên bề mặt tế bào, có tác dụng
kích thích sự tạo thành kháng thể. Do vậy, nó được dùng để gây nên một phản ứng miễn
dịch.
Kháng thể (antiboby). Một protein (immunoglobulin) do bạch cầu lympho B của
hệ thống miễn dịch sản sinh, có tác dụng nhận biết một kháng nguyên ngoại nhập đặc
hiệu và gắn với nó, nếu kháng nguyên nằm trên bề mặt tế bào thì việc gắn kết này sẽ dẫn
tới sự kết cụm tế bào và làm bất hoạt kháng nguyên.
Kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody). Kháng thể xuất hiện trong phản ứng
miễn dịch có nhiệm vụ gắn và tham gia loại bỏ chất lạ (antigen) lọt vào cơ thể. Thông
thường, trong phản ứng miễn dịch có mặt hỗn hợp của nhiều loại kháng thể. Tuy nhiên,
nhờ tế bào lai hybridoma người ta có thể tạo ra một loại kháng thể gọi là kháng thể đơn
dòng. Kháng thể đơn dòng chủ yếu được sử dụng cho mục đích chẩn đoán bệnh.
Khuếch đại (amplification.) Sự sản xuất nhiều bản sao của một trình tự DNA nhờ
kỹ thuật PCR.
Khung đọc mở (open reading frame, ORF). Là một trình tự mã hóa chuỗi
polypeptide được bắt đầu với mã khởi đầu (initiation codon) và kết thúc bằng một mã
dừng (stop codon). Một khung đọc mở bị ngăn chận nếu một stop codon được định vị gần
với mã khởi đầu. Mặc dù về lý thuyết mã di truyền được xây dựng dựa trên bộ ba
nucleotide, do đó sẽ có ba khung đọc có thể có trên mỗi sợi DNA, tuy nhiên trong thực tế
khung đọc chính xác được xác định bởi một điểm bắt đầu cố định.
Khuyết đoạn (deletion, deficiency). Đột biến nhiễm sắc thể dẫn đến làm mất một
đoạn vật chất di truyền và thông tin di truyền chứa trong nó rời khỏi nhiễm sắc thể.
Kiểu hoang dại (wild type). Dạng thường thấy nhất của một gen trong quần thể
hoang dại. Allele kiểu hoang dại được ký hiệu bằng một chữ in hoa hoặc thêm dấu cộng
sau chữ viết thường, ví dụ: A hay a+. Allele kiểu hoang dại thường là trội và cho kiểu
hình bình thường.
Kilobase (kb). 1000 base (hoặc cặp base), được dùng như đơn vị để đo hoặc xác
định chiều dài của các phân tử DNA hoặc RNA.
Kinase. Các enzyme xúc tác phản ứng phosphoryl hóa một phân tử nhận nhờ ATP.
Kỹ thuật di truyền (genetic engineering). Còn gọi là công nghệ DNA tái tổ hợp.
Bao gồm hệ thống các phương pháp di truyền phân tử dùng để thao tác vật chất di truyền,
với ba bước chính gồm ba khâu chính. 1) Tách chiết DNA từ những sinh vật khác nhau;
2) Cắt và nối DNA ở những điểm đặc hiệu để tạo ra DNA tái tổ hợp (DNA mang các gen
có nguồn gốc khác nhau), ví dụ: DNA plasmid có mang gen của người; 3) Đưa DNA tái
tổ hợp vào hoạt động trong các tế bào hoặc cơ thể sống để sinh ra những sản phẩm đặc
biệt cần thiết cho con người, ví dụ: DNA plasmid mang gen tạo insulin của người được
đưa vào vi khuẩn E. coli để sản xuất.
Lai khuẩn lạc (colony hybridization). Kỹ thuật lai in situ để xác định vi khuẩn
mang vector khảm (chimeric vector) mà DNA của vector này tương đồng với một đoạn
mã hóa đặc biệt nào đó.
Lai phân tử (molecular hybridization). Quá trình trong đó hai mạch nucleic acid
bổ sung (A-T, G-C) bắt cặp hình thành nên một mạch kép. Đây là một kỹ thuật hữu ích
để phát hiện một trình tự nucleotide chuyên biệt.
Lai tại chỗ (in situ hybridization). Quá trình bắt cặp giữa mẫu dò (là một trình tự
DNA sợi đơn hay RNA) với DNA của tế bào được cố định trên lam kính.
Lập bản đồ hạn chế (restriction mapping). Kỹ thuật dùng để xác định vị trí các
điểm cắt hạn chế trên phân tử DNA.
Linker. Một oligonucleotide tổng hợp có hai đầu bằng, chứa một hoặc nhiều vị trí
cắt hạn chế cho phép nối cDNA sợi đôi với các plasmid vector hoặc bacteriophage
vector. cDNA sợi đôi trước đó được xử lý với DNA polymerase của bacteriophage T4
hoặc DNA polymerase I của E. coli để tạo đầu bằng. Các linker sau khi gắn với hai đầu
bằng của đoạn cDNA nhờ DNA ligase sẽ được cắt hạn chế để tạo ra đầu so le tương đồng
với hai đầu của vector. Phản ứng gắn giữa đoạn cDNA có mang linker ở hai đầu với
vector cũng được xúc tác nhờ DNA ligase.
Lysosome. Một bào quan có màng bao bọc ở trong tế bào chất của những tế bào
eukaryote. Lysosome chứa nhiều enzyme thủy phân.
Ly tâm theo gradient mật độ (density gradient centrifugation). Kỹ thuật tách
các hợp chất dựa vào sự khác nhau về mật độ của chúng được thực hiện bằng phương
pháp ly tâm để làm lắng các chất qua một gradient nồng độ của saccharose hoặc CsCl.
Mã di truyền (codon). Nhóm ba nucleotide nằm kề nhau (bộ ba) trên phân tử
mRNA xác định một amino acid trên chuỗi polypeptide, hoặc là tín hiệu kết thúc việc
tổng hợp polypeptide.
Mã thoái biến (degenerate codon). Mã di truyền mà ở đó một amino acid được
quy định bởi một số bộ ba nitrogen base, chứ không phải chỉ bởi một bộ ba. Thoái biến là
đặc điểm vốn có của mã di truyền tồn tại phổ biến ở sinh giới.
Mã vô nghĩa (nonsense codon) hay mã dừng (stop codon). Là codon mà ở đó quá
trình dịch mã dừng lại (nơi kết thúc của chuỗi polypeptide). Có tất cả ba codon vô nghĩa
với các tên gọi là amber (UAG), ocher (UAA) và opal (UGA)
Maturation. Quá trình trong đó các mRNA vừa được phiên mã trải qua một số
biến đổi hóa học để trở thành mRNA hoàn chỉnh sẵn sàng làm khuôn mẫu cho việc tổng
hợp protein.
Máy đếm nhấp nháy (scintillation counter). Máy dùng để xác định hoạt tính
phóng xạ trong một mẫu thí nghiệm.
Mẫu dò (probe). Một đoạn RNA hay DNA chuyên biệt được đánh dấu bằng đồng
vị phóng xạ hay bằng hóa chất (chất phát huỳnh quang hoặc enzyme), dùng để định vị
một trình tự nucleic acid nhất định thông qua kỹ thuật lai phân tử (xem Northern blot,
Southern blot...)
Mật độ quang (optical density). Thông số cho phép đo độ hấp thụ ánh sáng ở một
bước sóng nào đó của một môi trường hoặc dung dịch.
Monomer. Là các phân tử đơn vị nhỏ, có thể liên kết với các phân tử đơn vị giống
nó để hình thành những phân tử lớn hơn (polymer). Ví dụ: các nucleotide là các monomer
của nucleic acid và các amino acid là monomer của protein.
Nấm men Saccharomyces cerevisiae. Là một vi sinh vật nhân thật được sử dụng
nhiều trong công nghệ DNA tái tổ hợp. Genome của nấm men S. cerevisiae khoảng
1,35×107 base-pair nhiều hơn E. coli khoảng 3,5 lần. Nấm men thường được dùng làm tế
bào vật chủ để biểu hiện những protein có cấu trúc phức tạp cần quá trình hậu dịch mã
mà vi khuẩn E. coli không thể đáp ứng.
Nhân tố kiểm soát phiên mã (transcription control element). Đoạn nucleotide
nằm xung quanh điểm bắt đầu và kết thúc của mỗi gen, tham gia vào sự điều hòa hoạt
động biểu hiện của gen.
Nhiệt độ nóng chảy (melting temperature, Tm). Là nhiệt độ mà ở đó có một nửa
số phân tử của một trình tự DNA bị biến tính.
Northern blot. Kỹ thuật chuyển và cố định RNA từ formaldehyde agarose gel (sau
khi được phân đoạn bằng điện di) lên màng lai bằng nylon hoặc nitrocellulose để lai với
mẫu dò được đánh dấu đồng vị phóng xạ [-32P]dCTP hoặc digoxigenin-dUTP.
Nucleic acids. Những polynucleotide sinh học thiên nhiên, trong đó những đơn vị
nucleotide được kết hợp với nhau bởi những liên kết phosphodieste thành trình tự DNA
hoặc RNA riêng biệt.
Nucleoside. Một hợp chất gồm một base purine hoặc pyrimidine kết hợp đồng hóa
trị với một phân tử đường pentose.
Nucleotide. Một nucleoside phosphoryl hóa với một trong những hydroxyl của
pentose. Phân tử đóng vai trò cấu trúc cơ sở của DNA và RNA, gồm ba phần: đường
pentose (ribose trong RNA, deoxyribose trong DNA), nitrogen base và gốc phosphate.
Nucleolytic. Phản ứng thủy phân một cầu nối phosphodiester trong một nucleic
acid.
Nuclease Bal 31. Một loại enzyme exonuclease thủy phân cả hai sợi của phân tử
DNA cùng một lúc.
Oligo. Tiếp đầu ngữ có nghĩa là “ít”, ví dụ: oligonucleotide (polynucleotide) có ít
nucleotide hoặc oligopeptide (polypeptide) có ít peptide.
Oligo(dT)-cellulose. Một đoạn ngắn gồm các gốc deoxy-thymidine liên kết với cơ
chất cellulose, được sử dụng để tinh sạch mRNA eukaryote bằng phương pháp sắc ký cột.
Oligomer. Thuật ngữ chung để chỉ một đoạn ngắn các monomer.
Oligonucleotide. Một đoạn ngắn các monomer là nucleotide, thường từ 20-30
nucleotide.
Ôn hòa (temperate). Trạng thái tiềm tan của các bacteriophage tế bào vật chủ.
-peptide. Một phần của protein -galactosidase, được mã hóa bởi đoạn gen lacZ.
Phage. Viết tắt của bacteriophage (thực khuẩn thể), là loại virus xâm nhiễm và sinh
sản bên trong vi khuẩn. Phage thường có vỏ bọc protein, phức hợp bao gồm phần đầu có
hình đa diện chứa nucleic acid và đuôi mà qua đó nucleic acid xâm nhập vào vi khuẩn
chủ. Sau quá trình nhân lên của nucleic acid của phage, tế bào vi khuẩn chủ thường bị tan
biến. Loại phage luôn luôn làm tan tế bào vi khuẩn khi chúng xâm nhiễm vi khuẩn gọi là
phage độc. Ví dụ: phage T4. Ngược lại, còn có phage ôn hòa, khi xâm nhiễm vi khuẩn nó
gây nên phản ứng tiềm tan, nghĩa là hệ gen của phage gắn vào nhiễm sắc thể vi khuẩn và
được sao chép cùng với nhiễm sắc thể đó. Hệ gen của phage ở trạng thái gắn như vậy với
nhiễm sắc thể vi khuẩn gọi là prophage.
Phagemid. Là một loại plasmid vector có mang các đoạn trình tự của phage.
Phản ứng chuỗi polymerase (polymerase chain reaction, PCR). Phương pháp
dùng trong phòng thí nghiệm để khuếch đại các đoạn DNA đặc biệt lên hàng triệu lần
trong vòng vài giờ thông qua 20-30 chu kỳ nhiệt, mỗi chu kỳ bao gồm ba mức nhiệt độ:
biến tính ở 90-95oC, bắt cặp với mồi ở 40-65oC hoặc hơn và tổng hợp mạch mới nhờ
DNA polymerase chịu nhiệt (Taq polymerase) ở 70-72oC. PCR có ứng dụng rộng rãi
trong chẩn đoán y học, phân tích sự đa dạng sinh học, chọn giống và trong nhiều lĩnh vực
khác.
Nhà khoa học Mỹ (Tiến sĩ Mullis) người phát minh ra kỹ thuật PCR đã nhận giải
Nobel năm 1993. Cùng chia sẻ Giải Nobel với Mullis là Smith (Canada) do có những
đóng góp mang tính nền tảng cho việc gây đột biến điểm định hướng, dựa trên các
oligonucleotide và việc phát triển chúng trong các nghiên cứu protein.
Phân tích trình tự gen (gene sequencing). Là kỹ thuật xác định trình tự theo cấu
trúc bậc một của chuỗi các nucleotide trong một phân tử nucleic acid. Phân tích trình tự
của DNA có các phương pháp hóa học của Maxam-Gilbert và phương pháp enzyme của
Sanger. Trong những năm gần đây, một số phương pháp xác định trình tự mới nhờ sự hỗ
trợ của máy tính đã xuất hiện. Bên cạnh kỹ thuật thông thường sử dụng các
polyacrylamide gel để phân ly các phân tử DNA có độ dài khác nhau, các kỹ thuật mới
liên quan đến phát hiện huỳnh quang của các nucleotide được đánh dấu, phân tích trình tự
DNA bằng khối phổ, điện di mao dẫn hoặc lai với các đoạn oligonucleotide được tổng
hợp nhân tạo cũng đã ra đời.
Năm 1980, Sanger (Anh) và Gilbert (Mỹ) đã được trao giải Nobel do đã có những
đóng góp quan trọng về phương pháp xác định trình tự các nucleotide trong phân tử
DNA. Đóng góp này là mốc lịch sử to lớn trong sinh học phân tử, là nguyên lý của tất cả
các máy xác định trình tự DNA tự động đang sử dụng hiện nay trên khắp thế giới.
Phần cuối (telomere). Đoạn cuối, phần cuối của một nhiễm sắc thể thẳng của
eukaryote, bao gồm những trình tự DNA ngắn được lặp lại nhiều lần.
Phần tâm (centromere). Phần co thắt được thấy trên nhiễm sắc thể ở kỳ giữa, đó
là nơi hai nhiễm sắc tử đính với nhau.
Phiên mã (transcription). Là quá trình được xúc tác bởi enzyme phiên mã RNA
polymerase để tổng hợp mRNA từ khuôn mẫu DNA.
Phiên mã ngược (reverse transcription). Quá trình tổng hợp DNA từ khuôn mẫu
mRNA nhờ enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase).
Phóng xạ tự ghi (autoradiography). Kỹ thuật phát hiện các phân tử có đánh dấu
phóng xạ thông qua hiệu ứng tạo ảnh của các phân tử này trên phim X-quang.
Phosphatase kiềm (alkaline phosphatase). Enzyme loại bỏ các nhóm 5’-
phosphate từ đầu của các phân tử DNA và để lại các nhóm 5’-hydroxyl.
Plasmid. Là DNA vi khuẩn có cấu trúc mạch vòng kép, nằm trong tế bào chất và
ngoài nhân, có khả năng sao chép độc lập đối với nhiễm sắc thể của tế bào. Tồn tại cả ở
sinh vật prokaryote và eukaryote. Ngày nay, các plasmid thiết kế nhân tạo được sử dụng
rộng rãi như là các vector dùng trong các kỹ thuật tạo dòng và biểu hiện gen.
Plasmid không tiếp hợp (non-conjugative plasmid). Ví dụ: plasmid ColE1, là
loại plasmid không dùng sự tiếp hợp cho quá trình sống, thông thường là các plasmid có
kích thước bé, tồn tại với một số lượng nhiều. Cơ chế nhân lên (nhiều bản sao) của chúng
cũng khác hoàn toàn với plasmid tiếp hợp.
Plasmid không tương hợp (incompatible plasmid). Là những plasmid có thể
cùng tồn tại với nhau trong một vài thế hệ ở tế bào vật chủ, sau đó trong quá trình phân
chia của tế bào, một số trong chúng sẽ bị thải loại. Muốn tương hợp trong cùng một tế
bào vật chủ, các plasmid khác nhau phải có chung một số đặc điểm trong quá trình tồn
tại.
Plasmid tiếp hợp (conjugative plasmid) hay plasmid F (fertility (F) plasmid).
Là các plasmid chuyển giao những bản sao DNA của chúng từ vi khuẩn này sang vi
khuẩn khác nhờ phương thức tiếp hợp (do chúng có tổ hợp gen để sản xuất các ống
protein hay còn gọi là lông giới tính (sex pile) làm cầu nối giữa hai tế bào vi khuẩn với
nhau). DNA của plasmid, thậm chí cả DNA của hệ gen vi khuẩn, thông qua các ống
protein này để chuyển từ tế bào vi khuẩn “cho” sang tế bào vi khuẩn “nhận”. Các
plasmid, ngoài việc chuyển giao DNA của riêng chúng, còn có khả năng chuyển giao một
phần hay nhiều phần hệ gen của tế bào vi khuẩn vật chủ đến tế bào vi khuẩn “nhận” khác.
Do vậy, chúng được gọi là các nhân tố giới tính (sex factor) của vi khuẩn vật chủ, có vai
trò quan trọng trong bảo tồn di truyền của vi khuẩn theo phương thức này.
Plasmid tương hợp (compatible plasmid). Là những loại plasmid có trong cùng
một tế bào vật chủ nhưng không ảnh hưởng lẫn nhau. Khi tế bào vật chủ phân chia, chúng
cùng đồng thời phân chia và tồn tại vĩnh viễn.
Polyacrylamide. Là polymer của acrylamide và bisacrylamide có cấu trúc gồm các
liên kết chéo tạo ra một mảng xốp (giống bọt biển). Các chất phải chui vào lỗ gel mới ra
được, vì vậy những chất nào có khối lượng phân tử nhỏ sẽ ra trước và ngược lại.
Polynucleotide. Trình tự những nucleotide nối đồng hóa trị với nhau, trong đó vị
trí 3’ của pentose của một trong những nucleotide được nối với một liên kết
phosphodieste ở vị trí 5’ của pentose của nucleotide tiếp theo.
Polypeptide. Một chuỗi dài những amino acid nối với nhau bởi những liên kết
peptide.
Prokaryote. Sinh vật đơn bào không có nhân tế bào điển hình, DNA nằm trong tế
bào chất không có màng bao bọc, không có nguyên phân và giảm phân; đại diện điển
hình là vi khuẩn.
Prophage. Phage ôn hòa đã xen vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn tiềm tan. Nó sao
chép đồng thời với nhiễm sắc thể của tế bào vi khuẩn chủ.
Protein. Một phân tử lớn gồm một hoặc nhiều chuỗi polypeptide, mỗi chuỗi có một
trình tự amino acid và một khối lượng phân tử đặc trưng. Protein là hợp chất quan trọng
bậc nhất đối với cơ thể sống. Về cấu trúc, protein là phân tử mạch dài gồm các đơn vị cấu
trúc nhỏ là các amino acid nối với nhau qua mối liên kết peptide. Khối lượng phân tử của
protein từ vài nghìn đến vài triệu. Có khoảng 20 loại amino acid. Các loại protein phức
tạp hơn có liên kết thêm với các nhóm bổ sung.
Protein dung hợp (fusion protein). Là một protein tái tổ hợp lai được mã hóa bởi
một gen lai (fusion gene) do sự dung hợp in vitro các đoạn gen khác nhau trên plasmid
vector và sau đó biến nạp vào vi sinh vật chủ (chẳng hạn E. coli). Vì vậy, protein dung
hợp sẽ mang trình tự amino acid của hai protein khác biệt được tổng hợp từ đầu N của
vector biểu hiện.
Protein nguyên thể (native protein). Là một protein tái tổ hợp được mã hóa bởi
một gen ngoại lai (foreign gene) trong vi sinh vật chủ. Khác với protein dung hợp, protein
nguyên thể được tổng hợp từ đầu N của nó chứ không phải từ đầu N của vector.
Purine. Một hợp chất dị vòng, kiềm, có nitrogen, là thành phần của những
nucleotide và nucleic acid. Purine chứa một nhân pyrimidine kết hợp với một nhân
imidazol.
Pyrimidine. Một nitrogen base dị vòng có ở trong các nucleotide và nucleic acid.
Retrovirus. Là loại virus RNA chứa enzyme reverse transcriptase và sinh sản dưới
dạng DNA mạch kép. Chúng có khả năng xâm nhiễm tế bào vật chủ cao. Khi xâm nhiễm
nó có khả năng gắn hệ gen của virus với hệ gen của tế bào vật chủ, là cơ sở để thiết kế
các vector liệu pháp gen hiệu quả.
Ribonuclease. Enzyme xúc tác đặc hiệu việc phân hủy RNA bằng cách cắt các mối
liên kết phosphodiester trên RNA.
Ribonucleic acid (RNA). Thường là phân tử đa phân mạch đơn gồm các đơn vị
cấu trúc cơ sở là ribonucleotide. Về mặt hóa học RNA rất giống với DNA. RNA là vật
chất di truyền của một số virus và là các phân tử trung gian trong quá trình tổng hợp
protein mà thông tin về trình tự amino acid của chúng đã được mã hóa trong DNA.
Ribonucleotide. Đơn vị cấu trúc cơ sở của RNA, gồm ba thành phần: đường
ribose, nitrogen base và nhóm phosphate.
Ribosome. Là cơ quan tử khi kết hợp với mRNA tạo ra bộ máy tổng hợp protein.
Trong tế bào thường có hàng nghìn ribosome, ribosome của mọi tế bào đều gồm một tiểu
đơn vị nhỏ và một tiểu đơn vị lớn. Mỗi tiểu đơn vị có mang nhiều protein và rRNA (trong
đó rRNA là thành phần chủ yếu chiếm khoảng 65%) có kích thước khác nhau. Người ta
cũng thấy ribosome trong ty thể, ở đó có sự tổng hợp một số protein ty thể.
RNA bổ sung (complementary RNA). RNA sinh ra bằng cách phiên mã từ khuôn
mẫu sợi đơn DNA tương ứng.
RNA ligase. Enzyme nối các đoạn RNA với nhau sau khi các intron được cắt rời
khỏi tiền chất của mRNA (pre-mRNA) ở các sinh vật eukaryote, tạo ra mRNA hoàn
chỉnh sẵn sàng tham gia vào quá trình dịch mã diễn ra trên ribosome.
RNA polymerase. Còn gọi là RNA polymerase phụ thuộc DNA (DNA-dependent
RNA polymerase), xúc tác việc tổng hợp RNA trên khuôn mẫu DNA trong quá trình
phiên mã.
RNA ribosome (ribosomal RNA, rRNA). Là thành phần cơ bản của ribosome,
đóng vai trò xúc tác và cấu trúc trong tổng hợp protein. Tùy theo hệ số lắng rRNA được
chia thành nhiều loại: ở eukaryote có rRNA 28S; 18S; 5,8S và 5S; còn các rRNA ở E.
coli có ba loại: 23S, 16S và 5S. rRNA chiếm nhiều nhất trong bốn loại RNA (khoảng
80% tổng số RNA tế bào), tiếp đến là tRNA khoảng 16%, mRNA chỉ khoảng 2%. Ngoài
ra, tế bào sinh vật eukaryote còn chứa những phân tử RNA kích thước nhỏ của nhân
(small nuclear, snRNA) chiếm khoảng (chiếm khoảng
Copyright by webtailieu.net