Chuong 1- Nhap Mon CNSH

8/18/2019 Chuong 1- Nhap Mon CNSH

1/81

NHAÄP MOÂN

COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC(INTRODUCTION TO BIOTECHNOLOGY)

Á Ù ÁTIET LY THUYET

•1


2/81

•2


3/81

Taøi lieäu tham khaûo• CHUÛ YEÁU :• 1. Phaïm Thaønh Hoå. Nhaäp moân Coâng

n he sinh hoc. NXB Giaùo duc. 2013. ï ï

• CAÙC TAØI LIEÄU KHAÙC :. . , ,

edition, Cambridge University Press, 2009

• . cro a o ec no ogy: un amen a s oApplied Microbiology, Alexander N. Glazer, Hiroshi

, ,

•3


4/81

ÀÑE N M N HỌC

•4


5/81

1. T m quan trọng, sự ứ ng dụng rộng lớ n và tính đa ngànhcủa Công nghệ sinh học trong đờ i sống thự c tiễn và trong

oa ọc.

•1.1. Lịch sử phát triển của CNSH - CNSH đóng một vai trò

r ất quan tr ọng đối vớ i đớ i sống con ngườ i.

•1.2. CNSH bao g m nhi u l ĩ nh vực ứng dụng, từ đơ n giản,

cổ điển đến các k ỹ thuật sinh học phân tử hiện đại để tạo ra

các sản phẩm trong y dượ c, lươ ng thực thực phẩm, năng

ượ ng, a c , v u m , n ng m ngư ng p v o vmôi sinh.

•1.3. Tính liên ngành của CNSH. •5


6/81

•2. K ỹ thuật t á i tổ hợ p DNA

• . . n c ự n n c a ợ p g a c c s n

vật xảy ra trong tự nhiên.

• K ỹ thuật tái tổ hợ p DNA

• 2.2. Ứ ng dụng của k ỹ thuật tái tổ hợ p DNA trong việc sản

xuất các sản hẩm có iá tr cao ho c các sản hẩm khôn thể

đượ c tạo r a bằng phươ ng pháp sinh học thông thườ ng

• 2.3. Các bướ c căn bản và các công cụ của phươ ng pháp

•6


7/81

3. CNSH protein và enzyme• 3.1. Bản chất của protein và enzyme

• – , , , ,

pháp sản xuất và ứng dụng• 3.3. Các enz me côn n hi – khái ni m hươ n há sản xuất và ứng dụng

• 3.4. Sự cố định enz me và tế bào• 3.5. Cảm biến sinh học – khái niệm, các thành phần,nguyên tắc và ứng dụng

•7


8/81

4. Các đối tượ ng nghiên cứ u trong công nghệ sinh

học (Experimental organisms in Biotechnology):

• Công nghệ sinh học vi sinh vật

• Công nghệ sinh học thực vật

• ng ng s n ọc ng v

•8


9/81

. c n vự c ng ụng c a v cơ s oahọc của chúng

• 5.1. CNSH Y dượ c• 5.2. CNSH thực phẩm

• 5.3. CNSH năng lượ ng

. .

• 5.5. CNSH nông nghiệ p

• 5.6. CNSH môi tr ườ ng

•9


10/81

6. Hai khía c nh xã h i chính của CNSH: đ o lsinh học và an toàn sinh học

• . .

sinh học• . .

• 6.3. Hiểu đượ c tầm quan tr ọng của công tácquản ý các ứng ụng của công ng ệ gen

•10


11/81

•11


12/81

• Coâng ngheä sinh hoïc - coâng ngheä söû duïng ù ù û ù á ø ï

vaät, ñoäng vaät vaø thöïc vaät taïo ra thöông phaåm ø ï ï ï .

•12


13/81

ng c en v ï ac cua n oïctheá kæ XX

•13


14/81

History of the Cell

•Janet Plowe, 1931

(cell membrane – physical structure & function)

•Theodor Schwann, 1839

,

•Matthias Schleiden, 1838

•Anton von Leeuwenhoek, 1674

•Robert Hooke, 1665 •14


15/81

Robert Hooke (1635 – 1703)

• OBE T

HOOKE: looked at

microscope andsaw e

structures he

called “cells”

•15


16/81

Anton van Leeuwenhoek1632-1723

•LEEUWENHOEK:

oo e a wa er

with a microscopeand saw tiny

living organisms

(microorganisms)

•16


17/81

Cell Theory

•Matthias

Schleiden

•Theodore

Schwann

•Rudolf Virchow

•all cells came

made of cells made of cells -cells (1855)

• Cell Theory •17


18/81

Cell Theory

• all living things are made up of cells• cells are the basic units of structure and function inan organism

• new cells are produced from existing cells

•18


19/81

•- , ar es arw n publishes On the Origin of

pec es.

•19


20/81

-1860, Louis Pasteur experiment refuted the notion

of s ontaneous eneration.

•20


21/81

1865, Gregor Mendel neâu ra caùc quy luaät di truyeàn vaø khaùi nieäm nhaân toá di truyeàn, maø sau naøy goïi laø gen.

•21


22/81

•22


23/81

•Hugo Marie de Vries (Dutch,

•the concept of genes, rediscovering the

laws of heredit in the 1890s•introducing the term "mutation“

•

•23


24/81

William Bateson

ng s genet c st

•- use e erm gene cs o escr e

the study of heredity and biological

n er ance

•populariser of the ideas of Gregor Mendel following their rediscovery in

1900 by Hugo de Vries and Carl

Correns.

•24


25/81

•1910, Thomas Hunt Morgan (1866-

theory of heredity

•25


26/81

1927, Hermann J. Muller (1890- y

induce mutations.

•26


27/81

•27


28/81

•Johann Friedrich Miescher

• -

substance in puspus (June 15,- , .

•

… the substance was

derived from the nucleus of

the cell. ence, we call itnuclein .

•28


29/81

Frederick Griffith-1928

Griffith discoveredrans orma on n

bacteria

•29


30/81

Oswald Avery-1944

Avery and his colleagues repeated

’ ,

extract from the heat-killed bacteria.They treated the extract with enzymes→

discovered that DNA was the

transforming factor.

•30


31/81

Linus Pauling & Robert Corey-

1951

Together, Paulingand Corey

discovered that a

helix is the structureof a class of proteins.

•31


32/81

Rosalind Franklin-1952

Franklin studied the

structure of DNA using

x-ray ract on.

•32


33/81

James Watson & Francis Crick-

1953

continuing her research,Watson and Crick wereu ng - mo e s o

DNA out of cardboard and

wire. Their models werenot correct or successfuluntil they saw Franklin’s x-

.were able to build acorrect model of DNAw c s a ou e e x.

•33

1960 Th


34/81

-1960, The

discover of

messenger RNA

mRNA b

Sydney Brenner1927- , Francis Francis Crick

Crick (1916-

2004 , Francois

Jacques Monod

Jacob (1920-2013)

and Jac ues

Monod (1910-1976).

Sydney Brenner •Francois Jacob •34


35/81

Walter Gilbert-1977

Gilbert, Frederick

Sanger, and Allan

axam scovere

methods that

read the sequence of

DNA.

•35


36/81

Human Genome Project-2000

This project was inprogress for thirteen

years. It was an

attempt to sequenceall human DNA. It

was completed in

2003.

•36


37/81

•37


38/81

• Pre – 1800: Early applications and speculation

• 1800- 1900: Significant advances in basic

• 1900 – 1953: Genetics

• 1953 – 1976: DNA research

• 1977 – present: modern biotechnology •38

Old t f f bi t h l


39/81

Oldest form of biotechnology

•39


40/81

• Application of

ermentation in

production ofwine and other

alcoholic

beverages is also abiotechnological

technique

•40


41/81

gradually became more

sophisticated.

•41


42/81


43/81

manipulation

ssue

culture

rote n

engineering

Biotechnology

Protoplast

fusionImmobilized

enzymes

Cell

catalysis

•43


44/81

•Biotechnology led to production of many

human welfare. •44


45/81

Recombinant DNA technolo

(k ỹ thuật tái tổ hợ p DNA)

•45

Recombination of DNA molecules in nature


46/81


•Corynebacterium diphtheriae only produces

diphtheria toxin when lysogenized by betap age.

•

prophage do not produce diphtheria toxin

and do not cause the disease diphtheria.

•46


47/81

•47



48/81


•The Beta phagethat encodes the tox

gene for thediphtheria toxin. Corynebacterium diphtheriae only

•48

lysogenized by beta phage.



49/81


•A similar phenomenon to lysogenic conversion exists in the

re at ons p etween an an ma tumor v rus an ts ost ce .

•Some human cancers may be caused by viruses which

esta s a state n uman ce s ana ogous to ysogeny n

bacteria.

•49

Recombination DNA Technology


50/81

Recombination DNA Technology

•50


51/81

•51

Overview of rDNA technology


52/81

Overview of rDNA technology• ac er a ce

•DNA containinggene of interest

•Bacterial•c romosome

•Isolate Plasmid•Gene of interest

•Enzymatically cleaveDNA into fragments.

•Isolate fragment with the

•gene of interest.

•Insert gene into plasmid.

•Insert plasmid and gene intobacterium.

•Culture bacteria.

•52


53/81

mRNA → cDNA

•53

Cell


54/81

•54•54


55/81

•55


56/81

to

•56


57/81

•57


58/81

•58


59/81

•59


60/81

•DNA transformation is a naturally occuring but rare event in whichDNA can be transferred into bacteria. In 1970, Morton Mandel and

Akiko Hi a discovered a wa to make E. coli more "com etent" for

•60

transforming foreign DNA. Their calcium chloride method is widely

used today to obtain high-efficiency transforming cells


61/81

•61•61


62/81

•62


63/81

•63


64/81

•64

•X-gal is

an analog of lactose, and


65/81

an analog of lactose, and

therefore may be hydrolyzed by the β-

cleaves the β-glycosidic-

•X-gal, when cleaved by β-

alactosidase ieldsgalactose and 5-bromo-4-

chloro-3-hydroxyindole.

•This easy identification of an active enzyme allows thegene for β-galactosidase (the lacZ gene) to be used as

•65

a reporter gene in various applications.


66/81

•66


67/81

•67


68/81

•68


69/81


70/81

•70


71/81

•71


72/81

•72


73/81


74/81

•74


75/81

•75


76/81

•76


77/81

•77

Các giai đoạn phát triển của Công nghệ sinh học ở Việt


78/81

Giai đ oạn khở i đầu

• m , ou s as eur quy n n p c n n

viện Pasteur tại Sài Gòn - Việt Nam; giao trách nhiệm cho- .

• -1891- 1893: Sản xuất vaccin đậu mùa và chống dại trong

r ượ u nế p, tẩy sạch nướ c uống cho thành phố, huyết thanhchống nọc r ắn hổ mang; sáng chế ra vacxin phòng chống lao.

•78

•Vào năm 1893, Calmette ốm nặng phải r ờ i bỏ Sài Gòn và


79/81

ngườ i thay th ông ti p quản Viện nghiên cứu Parteur Sài gònlà Alexandre Yersin.

•Alexandre Yersin phát hiện ra vi khu n dịch hạch và là ngườ i

thành lậ p nên một loạt các viện Parteur ở Nha Trang (1894),,

khác ở Đông Dươ ng.

•chỉ đạo của Viện Parteur Paris và do vậy các công trình khoahọc đều đượ c đảm bảo về u tín và chất lượ n .

•79

•Giai đ oạn 1945 - 1954


80/81

•-1949, BS. Nguyễn Văn Hưở ng đã sản xu t hàng loạt các

vacxin chốn đậu mùa, tả, thươ n hàn

•-1950, GS.BS. Đặng Văn Ngữ và GS. BS. Đặng Ngọc Thạchđã thử nghiệm thành công nuôi cấy nấm Penicilium để làm

thuốc r ửa vết thươ n tr c tiế sản xuất d ch thô enicillin ở chiến khu Việt Bắc).

•80

• · Giai đ oạn 1955 t ớ i nay

•Sau 1955 các côn trình l l i của các n hiên cứu nướ c


81/81

ngoài.

•- Côn n hiệ vacxin: là l ĩ nh vực đạt hiệu uả cao nhất.Các công ty vacxin trong nướ c đã sản xuất đủ lượ ng để đáp

ứng nhu cầu phòng bệnh hàng năm ở nướ c ta, như: vacxinviêm gan B, vacxin viêm não Nhật Bản, vacxin tả, vacxin dại,vacxin thươ ng hàn, ho gà, uốn ván

• ng ng p r ượ u a, t ngọt•Từ những năm 1995 – nay , các k ỹ thuật CNSH hiện đại đãượ c u ng n c u ạ c c v n v c c r ư ng ạ ọc:

chẩn đoán phân tử, chuyển gen động và thực vật, vi sinh vật

•81

, ...

Documents

Chuong 1- Nhap Mon CNSH