Thạc Sĩ Sinh trưởng thực vật: khái niệm, cơ sở sinh học phân tử và nguồn gen, cơ chế và quá trình thông tin

Tiểu luận cao học
Đề tài: Sinh trưởng thực vật: khái niệm, cơ sở sinh học phân tử và nguồn gen, cơ chế và quá trình thông tin sinh học
Định dạng file word kèm slide ppt

Mục lục
Trang
I- Khái niêm 3 - 4
II- Cơ sở sinh học phân tử và nguồn gen 4 – 19
1. Kích thước, tổ chức và tính phức tạp của bộ gen (genome) 5
2. Sự biểu hiện gen và sinh học phát triển 5 – 19
a) Sự biểu hiện gen ở cơ thể tiền nhân (Prokaryote) 5 – 9
b) Sự biểu hiện gen ở cơ thể có nhân (Eukaryote) .10 – 19
III- Cơ chế và quá trình thông tin sinh học .20 – 25
1. Những khái niệm cơ bản và định nghĩa .20 – 21
2. Các con đường truyền tín hiệu và các chất nhận ở cơ thể tiền nhân.21- 25
a) Sự truyền tín hiệu trong cơ thể tiền nhân 21
b) Các cơ chế cơ bản .21
c) Vi khuẩn sử dụng các hệ thống điều tiết hai thành phần để cảm nhận các tín hiệu ngoại bào .21 – 22
d) Phổ lan truyền của các trả lời .22 - 23
e) Vi khuẩn sử dụng hệ thống hai thành phần để phát hiện độ thẩm thấu của môi trường 23 - 25
3. Tín hiệu thứ hai 25 - 31
a) Quan niệm về tín hiệu thứ hai 25
b) Một số đại diện tín hiệu thứ hai phổ biến .26 - 31
4. Sự truyền tín hiệu trong cơ thể có nhân .31 - 36
a) Hai lớp tín hiệu xác định hai lớp chất nhận 32
b) Các chất nhận steroid hoạt động như là các tác nhân phiên mã.32 - 33
c) Chất nhận bề mặt tế bào có thể tương tác với G- protein 33 - 34
d) Chu trình G- protein dị tam phân là cầu dao phân tử của các dạng hoạt tính và bất hoạt .34 - 35
e) Hoạt hóa adenylat xiclaza .35
g) Sự hoạt hóa photpholipaza C 35
h) IP[SUB]3[/SUB] mở các kênh canxi về phí LNSC về phía màng không bào.35 - 36
i) Các hệ thống hai thành phần trong cơ thể có nhân 36
5. Sự phát tín hiệu 36 - 37
Tài liệu tham khảo .38

I- Khái niệm
Cơ thể thực vật phát triển nhờ hai kiểu biến đổi liên quan chặt chẽ với nhau: biến đổi định lượng và biến đổi định tính (về chất).
- Những biến đổi về lượng như sự gia tăng không thuận nghịch của kích thước (chiều dài, bề mặt, thể tích) hay khối lượng.
Khác với quá trình biến đổi định lượng của vật thể vô sinh, chẳng hạn, một thanh kim loại dài ra khi nhiệt độ môi trường tăng, nhưng rồi co lại khi gặp lạnh, hay cột thạch nhũ trong các hang động cao, to thêm theo thời gian nhưng không có sự tạo mới về chất, ngược lại một hạt khi hút đủ nước sẽ nảy mầm, trong thời gian nảy mầm mặc dầu khối lượng khô của nó giảm xuống do chất dinh dưỡng trong hạt bị tiêu phí để cây mầm xuất hiện và lớn lên, một trạng thái mới với những cấu trúc mới (tế bào; mô; cơ quan như rễ, thân, lá được hình thành (hình 1.1)). Khi cây đã có rễ hút được các chất dinh dưỡng và lá đã hóa lục quang hợp được, cây mầm chuyển sang cây non với kiểu sống tự dưỡng, lúc này kích thước, bề mặt lá và khối lượng cây tăng nhanh. Như vậy, sinh trưởng là một khái niệm hoàn toàn sinh học. Sinh trưởng của thực vật là quá trình tăng không thuận nghịch về kích thước (chiều dài, bề mặt, thể tích) và khối lượng kèm theo sự tạo mới các thành phần cấu trúc (tế bào, mô, cơ quan) của cơ thể.
- Sự biến đổi định tính được thực hiện nhờ sự hình thành mới về mặt hình thái và chức năng làm xuất hiện những sai khác về chất giữa các tế bào, mô và cơ quan được gọi là sự phân hóa.
Phân hóa là khái niệm thuộc phạm trù phát triển sinh học. Phát triển là những biến đổi về chất trong cấu trúc, hoạt tính chức năng của toàn bộ cơ thể và của các bộ phận cấu thành nó (cơ quan, mô, tế bào) trong tiến trình phát sinh cá thể.
Phát sinh cá thể (ontogenesis) hay chu trình sống là tổng thể những biến đổi chức và hình thái do di truyển gây nên trong cơ thể thực vật bắt đầu từ hợp tử hay mầm sinh dưỡng đến cái chết tự nhiên trong điều kiện bình thường của ngoại cảnh (hình 1.1).
Hình 1.1. Chu trình sống của thực vật Hai lá mầm
(Nguồn: Sinh học phát triển thực vật - Nguyễn Như Khanh)

II- Cơ sở sinh học phân tử và nguồn gen
Như đã nói ở trên, sự biến đổi về chất trong chức năng và hình thái (kiểu hình) của cơ thể là kết quả của sự biểu hiện gen. Các tín hiệu bên trong là rất cần để phối hơp nhịp nhàng sự biểu hiện gen trong chu trình phát triển và để cây có thể phản ứng đối với tín hiệu từ môi trường ngoài.
Trước khi nghiên cứu các quá trình phát triển ở mức tế bào và cơ thể chúng ta cần có những thông tin cơ sở ngắn gọn về sự biểu hiện gen và sự truyền tín hiệu trong cơ thể tiền nhân (vi khuẩn), trong nấm men và động vật để tham khảo. Những hình mẫu biểu hiện gen trên đối tượng ấy sẽ cung cấp cho ta kiến thức khung đối với những thành tựu mới nhất trong nghiên cứu sự phát triển của thưc vật ở các chương tiếp theo.
1. Kích thước, tổ chức và tính phức tạp của bộ gen (genome)
Kích thước bộ gen có mối liên quan xác định đối với mức độ phức tạp của cơ thể. Chẳng hạn bộ gen của E. Coli chứa 47.10[SUP]6[/SUP] cặp bazo (Cb), bộ gen của ruồi giấm (Drosophila) là 2.10[SUP]8[/SUP] Cb trong tế bào đơn bội, chỉ số đó của con người là 3.10[SUP]9[/SUP] Cb. Kích thước của bộ gen thực vật cũng biến đổi nhiều, từ 1,5.10[SUP]8[/SUP] Cb trong cây Arabidopsis đến 1.10[SUP]11[/SUP] Cb trong cây Một lá mầm Trillium. Bộ gen thực vật chứa khoảng 25000 gen, trong khi đó bộ gen của Drosophila chứa khoảng 12000 gen. Tuy nhiên, kích thước của bộ gen trong tế bào cơ thể có nhân (Eukaryote) là chỉ số chưa đáng tin cậy về độ phức tạp của nó vì không phải toàn bộ chuỗi ADN đều mã hóa gen. Chẳng hạn, ngày nay sau khi phân lập bản đồ gen người, thấy rằng khoảng hơn 95% chiều dài của xoắn kép ADN không chứa gen nào. Số lượng gen mã hóa protein trong bộ gen người là khoảng 30000, chỉ gấp hai lần so với ở giun hoắc ruồi giấm.
Trong các cơ thể tiền nhân (Prokaryote) hầu như tất cả ADN đều chứa các trình tự nucleotit mã hóa các protein hay các phân tử ARN chức năng. Các nhiễm sắc thể (NST) trong cơ thể có nhân chứa số lượng lớn các ADN không mã hóa. Hình như điều đó có liên quan với chức năng tổ chức và cấu trúc của nhiễm sắc thể (Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, 1998). Số lượng các ADN không mã hóa bao gồm các trình tự nucleotit có nhiều bản sao được gọi là ADN lặp lại (repetive DNA). Phần còn lại của ADN không mã hóa được tạo thành từ các trình tự nucleotit tự sao chép đơn được gọi là ADN chêm. Kết hợp ADN lặp lại và ADN chêm có thể tạo thành phần lớn của bộ gen tổng thể trong một số cơ thể có nhân. Chẳng hạn, trong cơ thể con người chỉ có khoảng dưới 5% của toàn bộ ADN chứa gen có nghĩa là những trình tự duy nhất được mã hóa cho sự tổng hợp ADN và protein
2. Sự biểu hiện gen và Sinh học phát triển
a) Sự biểu hiện gen ở cơ thể tiền nhân (Prokaryote)
- Protein liên kết với ADN điều tiết sự phiên mã trong cơ thể tiền nhân
Trong cơ thể vi khuẩn các gen được sắp xếp vào các operon. Operon là bộ (tập hợp) các gen kế tiếp nhau gồm các gen cấu trúc và các gen điều tiết. Ví dụ, lactozo (lac) operon ở E. Coli được Francois Jacob và Jacques Monod ở viện Pasteur Paris mô tả lần đầu tiên vào