Bài giảng vi sinh vật biến nạp, tải nạp, tiếp hợp

BIẾN NẠP TẢI NẠP TIẾP HỢP GIỚI THIỆU • Di truyền học vi sinh vật đóng vai trị “cách mạng hóa” • Di truyền học vi sinh vật giúp hình thành Sinh học phân tử phát triển Sinh học đại phương diện lí thuyết ứng dụng thực tiễn • Di truyền học vi sinh vật góp phần chủ yếu cho phát triển di truyền học phân tử, mà đỉnh cao đời kỹ thuật tái tổ hợp DNA hay kỹ thuật di truyền (KTDT) GIẢ THIẾT MỘT GEN – MỘT ENZYM Nă m 1941, G Beadle và E Tatum tiei n hà nh thı́ nghiệ m trê n vi nai m Neurospora crassa Giả thuyei t mộ t gen - mộ t enzym là mộ t lý thuyei t cho raq ng: quá trı̀nh di truyet n hoặ c quá trı̀nh hı̀nh thà nh tı́nh trạ ng ở theu sinh vậ t, thı̀ mộ t gen quy định sự tạ o thà nh mộ t enzym GIẢ THIẾT MỘT GEN – MỘT ENZYM badi, Amy, "Neurospora crassa" Embryo Project Encyclopedia (2016-10-11) ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/11359 Hai ông chiếu xạ tia X lên bào tử nấm, chia nấm đột biến làm ba nhóm chính: Thí nghiệm: • Nhóm I ni cấy mơi trường Mm có thêm Ornitine • Nhóm II ni cấy mơi trường Mm có thêm Citruline • Nhóm III ni cấy mơi trường Mm có thêm Arginine GIẢ THIẾT MỘT GEN – MỘT ENZYM GIẢ THIẾT MỘT GEN – MỘT ENZYM • Thể đột biến khơng thể phát triển mơi trường tối thiểu, gen tổng hợp enzym tương ứng bị "lỗi" chúng "chết hẳn" chúng lại phát triển mơi trường "đầy đủ" • Tiền chất - gen I → Ornitine - gen II → Citruline - gen III → Arginine • Từ kết thí nghiệm đột biến gen ảnh hưởng đến hoạt động loại enzym • Điều trực tiếp dẫn đến giả định: gen quy định tạo enzym, enzym xúc tác phản ứng hóa sinh học cụ thể, từ tính trạng biểu GIẢ THIẾT MỘT GEN – MỘT ENZYM Giả thuyei t nà y mở mộ t trang mới vet moi i quan hệ chức nă ng giữa gen và enzym đường trao đou i chai t củ a theu Phá t minh nà y có ý nghı̃a quan trọ ng: đó là bước chuyeu n tiei p từ di truyet n họ c cou đieu n sang di truyet n phâ n tử Chı́nh vı̀ vậ y, hai ô ng đã được nhậ n giả i thưởng Nobel và o nă m 1958 Các chứng minh trực tiếp DNA là vật chất di truyền DNA LÀ VẬT CHẤT DI TRUYỀN Tuy nhiê n cho đei n 1940, va• n chưa có mộ t bước tiei n trieu n nà o hieu u biei t bả n chai t hoá họ c củ a vậ t liệ u di truyet n và chưa hieu u được baq ng cá ch nà o gen trê n nhie• m sa‘ c theu bieu u hiệ n tı́nh trạ ng Trong mộ t thời gian dà i, mặ c dù có nhiet u soi liệ u giá n tiei p cho thai y ADN là vậ t chai t di truyet n, protein va• n được coi là thà nh phat n chủ yei u củ a vậ t liệ u di truyet n vı̀ nó có cai u trú c phâ n tử khá phức tạ p Do vậ y, cá c chứng minh trực tiei p trê n cá c Vi sinh vậ t có ý nghı̃a quyei t định xá c nhậ n vai trò củ a ADN BIẾN NẠP: TRUYỀN THÔNG TIN DI TRUYỀN NHỜ DNA Năm 1928, Griffith phát hiện tượng biến nạp (transformation) vi khuẩn Diplococus pneumoniae (nay gọi Streptococus pneumoniae) Mc Leod Mc Carty xác định rõ tác nhân gây biến nạp DNA Hiện tượng biến nạp chứng trực tiếp xác nhận DNA mang thông tin di truyền BIẾN NẠP(TRANSFORMATION) vBieu n nạ p là hiệ n tượng truye• n thô ng tin di truye• n ba‚ ng DNA vTrong bieu n nạ p, DNA tra• n từ mộ t teu bà o vi khuav n (thev cho) nà y được truye• n sang teu bà o vi khuav n khá c (thev nhậ n) vBieu n nạ p xả y ra khi vi khuav n nhậ n DNA ngoạ i lai và hau p thu và o trong teu bà o vKhi teu bà o vi khuav n bị vỡ do bị tan (lysis), DNA củ a chú ng thoá t ra mô i trường thà nh cá c đoạ n tha„ ng với chie• u dà i khá c nhau, có khả nă ng gâ y bieu n nạ p cho cá c teu bà o nhậ n khá c BIẾN NẠP(TRANSFORMATION) -TẢI NẠP (TRANSDUCTION ) TẢI NẠP (TRANSDUCTION ) • Là hiệ n tượng chuyeu n gen từ vi khuau n nà y sang vi khuau n khá c nhờ phage。 • Có hai kieu u tả i nạ p: chung và chuyê n biệ t • Trong tả i nạ p (transduction), cá c virut mang cá c gen từ tei bà o nà y sang tei bà o khá c • Ơ- chu trı̀nh tan (lytic cycle), mộ t soi bacteriophage gó i nhat m DNA vi khuau n chủ và o capsid Tei bà o bị nhie• m bởi cá c virut vậ y nhậ n đoạ n DNA củ a vi khuau n A khá c, chứ khô ng phả i DNA củ a virut Do vậ y, DNA vi khuau n A tá i tou hợp với DNA nhie• m sa‘ c theu củ a tei bà o chủ B và biei n đou i thà nh phat n di truyet n Tải nạp- Transduction • Tả i nạ p pho* bie- n (chung) – generalized transduction • Ba- t cứ gen nà o củ a vi khua* n cũ ng có the* được tả i nạ p • Tả i nạ p do gó i nhaD m DNA củ a vk phage trưởng thà nh Tải nạp- Transduction • Tả i nạ p chuyê n biệ t – specialized transduction • Gen được chuyeu n naq m sá t chô ̃ prophage ga‘ n và o • Do kei t quả sự ca‘ t sai củ a prophage tá ch khỏ i NST củ a tei bà o chủ Giao nạ p hay Tieu p hợp (Conjunction) Là tı̀nh trạ ng 2 teu bà o VK tieu p xú c trực tieu p với ba‚ ng ou ng giao nạ p và vậ t liệ u di truye• n được chuyev n từ VK cho sang VK nhậ n qua ca• u nou i pili đó Giao nạ p hay Tieu p hợp (Conjunction) Là tı̀nh trạ ng 2 teu bà o VK tieu p xú c trực tieu p với ba‚ ng ou ng giao nạ p và vậ t liệ u di truye• n được chuyev n từ VK cho sang VK nhậ n qua ca• u nou i pili đó Hiệ n tượng tieu p hợp liê n quan đeu n nhâ n tou sinh sả n F Nhâ n tou F là mộ t plasmid Teu bà o chứa F là teu bà o đực hay teu bà o F+ đó ng vai trò teu bà o cho Teu bà o khô ng chứa F hay là teu bà o cá i F- đó ng vai trò teu bà o nhậ n Trong thı́ nghiệ m tieu p hợp trê n, chủ ng (1) đó ng vai trò chủ ng cho và chủ ng (2) đó ng vai trò chủ ng nhậ n • Từ cá c teu bà o F+, Cavalli đã phâ n lậ p được cá c teu bà o Hfr (High frequency of recombination) có khả nă ng vậ n chuyev n gen với mộ t ta• n sou cao • Khi lai Hfr x F- thı̀ thu được cá c teu bà o tá i tov hợp 1000 la• n nhie• u lai F+x F- • Từ cá c teu bà o F+, Cavalli đã phâ n lậ p được cá c teu bà o Hfr (High frequency of recombination) có khả nă ng vậ n chuyev n gen với mộ t ta• n sou cao • Khi lai Hfr x F- thı̀ thu được cá c teu bà o tá i tov hợp 1000 la• n nhie• u lai F+x F- Plasmid • Là phâ n tử ADN ngaL n naM m ngoà i NST, có khả nă ng tự nhâ n lê n, di truye( n từ the4 hệ nà y sang the4 hệ khá c, có the= chuye( n từ VK nà y sang VK khá c • Chứa cá c gen mã hoá cho nhie( u đặ c tı́nh có the= giú p VK to( n tạ i dước cá c á p lực chọ n lọ c Mộ t sô ́ plasmid • Plasmid F (ye4 u to4 giới tı́nh): quye4 t định hiệ n tượng tie4 p hợp ở vi khua= n hı̀nh thà nh pili, thay đo= i tı́nh cha4 t mà ng te4 bà o • Transposome: chứa gen nhả y: là đoạ n DNA có hai đa( u tậ n cù ng là chuoX i nu lặ p lạ i ngược chie( u nhau, có the= chuye= n từ DNA nà y sang DNA khá c • Plasmid R: chứa mộ t hoặ c nhie( u gen khá ng khá ng sinh DI TRUYỀN VỀ TÍNH KHÁNG THUỐC Vi khua' n trở nê n khá ng thuo2 c qua che2 : độ t bie2 n, tá i to' hợp hoặ c thu hoạ ch plasmid khá ng thuo2 c hoặ c thu hoạ ch transposon • Độ t bie2 n thà nh khá ng thuo2 c • Sự tá i to' hợp • Thu nhậ n plasmid khá ng thuo2 c • Thu nhậ n gene nhả y (transposon) ... kháng sinh • Các khuẩn lạc đột biến kháng phage hay kháng sinh mọc lên Căn vị trí khuẩn lạc không mọc tách đột biến tương ứng BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT... bộ ba bị sai CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN THƯỜNG GẶP Ở VI SINH VẬT NONSENSE MUTATIONS CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN THƯỜNG GẶP Ở VI SINH VẬT CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN THƯỜNG GẶP Ở VI SINH VẬT MISSENSE MUTATIONS GENE MUTATIONS... củ a sự so4 ng BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT • Biến dị đột biến có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu di truyền học • Các đột biến gồm nhiều loại khác chúng thu nhận dễ dàng từ vi sinh vật nhờ phương pháp