1
Giớithiệu
vềtin sinh học
HồTú Bảo
ViệnCôngnghệThông tin, TTKHTN&CNQG
ViệnKhoa họcvàCôngnghệTiên tiếnNhậtbản(JAIST)
2
“The two technologies that will shape the
next century are biotechnology and
information technology”
Bill Gates
“The two technologies that will have
the greatest impact on each other in the
new millennium are biotechnology and
information technology”
Martina McGloughlin
“The two technologies that will shape the
next century are biotechnology and
information technology”
Bill Gates
“The two technologies that will have
the greatest impact on each other in the
new millennium are biotechnology and
information technology”
Martina McGloughlin
3
Outline
Khái niệmcơbảncủasinhhọc
(http://www.ebi.ac.uk/microarray/biology_intro.html#Genomes)
Phân tửtrong sựsống
Gene và gene học
Tin sinh họclàgì?
Vềmột vài bài toán trong tin sinh học
4
“Sống”, TạQuang Bửu (1948)
“…Một đêm tháng 10 năm 1910, một tếbào haploid (cùng một
gamète với 24 chromosome) của cha tôi gặp một tếbào (cùng một
gamète với 24 chromosome) của mẹtôi.
Hai tếbào ấy phối hợp với nhau thành một tếbào trứng với hai lần
24 chromosome. Tếbào này chẻ đôi sinh ra hai tếbào nữa, rồi hai sinh
ra bốn, bốn sinh ra tám, v,v… thành một khối tếbào. Khối tếbào này là
tôi.
Chín tháng sau tôi ra đời với những đặc điểm này: da đen, mắt hoe,
chân ngắn như ông nội tôi; mồm rộng, vai ngang, tai nhỏ như bà ngoại
tôi. Ngoài ra trong thân thểcó chỗthì giống ông ngoại, có chỗgiống bà
nội tôi. Còn tính lười đặc biệt của tôi thì xem gia phả đến bậc ông cốnội
ngoại cũng không thấy tông tích. Có lẽphải lên xa nữa.
Ba năm sau, cũng theo một loạt biến cố như trên, em tôi ra đời. Em
tôi thì mồm rộng, da trắng, mắt hoe, chân dài. Những đặc điểm của nó
cũng là những đặc điểm của hai gia đình chúng tôi, nhưng phân phối lại
cách khác.”
5
Basic genetics Gene họccơsở
Hạt nhân tếbào (cell nucleus)
chứaDNA gói trong các cặp
nhiễmsắcthể(chromosomes).
DNA chứagene, là mã củacơ
thểvà điềukhiểnmọikhía
cạnh vềphát triểnvàkếthừa
củatếbào.
Protein, tạoratừamino
acids, là các thành phầnthiết
yếucủamọicơquan (organs)
và hoạtđộng hóa học.
Phầnlớncủa 100 tỷtếbào (cell) trong cơthểcon ngườicó
sựsao chép củatoànbộhệgene (human genome), là toàn bộ
thông tin di truyềncầnthiếtđểtạoracơthểsống.
6
Sinh vậtvàtếbào (1/2)
Mọisinhvậtđềugồmcáctếbào (cells). Mỗitếbào là một
hệthống phứctạpgồm nhiềukhốitạodựng (building blocks)
khác nhau bọcbởicácmàng (membrane).
Có khoảng 6x1013 tếbào trong cơthểngười, vớikhoảng 320
kiểu khác nhau, nhưtếbào da, cơbắp, não (neurons), etc.
Tếbàocókíchthước khác nhau: hồng cầucóđường kính
chừng 0.005 mm còn neuron dài chừng 1 mét.
Hai kiểusinhvậtvàtương ứng hai kiểutếbào, là kếtquả
củanhững con đường tiến hóa khác nhau.
Nhân chuẩn(Eukaryotes): cỏ, hoa, lúa mì, giun, ruồi,
chuột, chó, mèo, người, nấm, men bia, etc.
Nhân sơ(Prokaryotes): bacteria
7
Sinh vậtvàtếbào (2/2)
Mỗitếbào nhân chuẩnđềugồm
mộtnucleus (nhân),đượctách
khỏiphầncònlạicủatếbào bởi
mộtmàngngăn.
Mộtđặctínhcơbảncủamọitế
bào sống là khảnăng phát triển
(to grow) trong mộtmôitrường
thích hợpvàtrảiqua sựphân
chia tếbào (cell division).
Sựphân chia tếbào và biệtlậptế
bào cầnđượckiểmsoát. Khitế
bào phát triển không đượckiểm
soát có thểtạo thành các u
(tumours) và ung thư.
8
Molecules of life
Phân tửcủa sựsống
1. Small molecules
2. Proteins
3. DNA
4. RNA Biological macromolecules
9
Small molecules Tiểuphântử
Có thểcó các vai trò độclậphoặccóthểlà các khối
tạodựng củacácđạiphântử(macromolecules). Thí dụ
nhưphân tửnước, đường, acids béo (fatty), amino
acids và đơnphântử(nucleotides).
Có 20 loạiamino
acids khác nhau,
là các khốitạo
dựng của
proteins, mỗiloại
đượckýhiệubởi
mộtchữcái Latin.
10
Proteins
Protein là mộtđạiphântửtạothànhtừmộthay nhiềudãy
amono acids theo mộtthứtựđặcbiệt; thứtựnày được
xác định bởidãycơsở(bazơ) các nucleotides trong gene
mã hóa cho protein. Các proteins cầnthiếtchocấutrúc,
chứcnăng và điềuchỉnh tếbào, mô và tổchức, mỗi
protein có mộtvaitròđặcbiệt. Vài thí dụvềproteins là:
Protein cấutrúc(Structural proteins), có thểcoi nhưcác khốitạo
dựng cơsởcủasinhvật.
Enzymes, thựchiện(xúctác) mộtsốlớncácphảnứng sinh hóa học
(biochemical reactions). Cùng vớicácphảnứng này và các đường
chuyểnhóa(pathway) chúng tạorasựtrao đổichất(metabolism).
Protein màng (transmembrane proteins): chìa khóa củasựduy trì môi
trường tếbào (cellular environment), điềuhòadung tíchtếbào, etc.
Hormones, antibodies, etc.