Bài giảng Vi sinh vật: Chương 7 - Phạm Tuấn Anh bao gồm các nội dung về: Cơ sở sinh học phân tử của di truyền học vi sinh vật; Khái niệm biến dị, biến nạp, tải nạp; Đặc điểm di truyền học vi sinh vật và ý nghĩa thực tiễn. Hi vọng thông qua bài giảng này, các em sinh viên sẽ nắm vững được nội dung bài học và học tập thật tốt nhé!
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Di truyền Biến dị HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Nội dung • Cơ sở sinh học phân tử di truyền học vi sinh vật • Biến dị - Biến nạp - Tải nạp • Đặc điểm di truyền học vsv ý nghĩa thực tiễn HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY • Di truyền: truyền lại tính trạng hệ trước với độ xác cao độ ổn định lớn cho hệ • Biến dị: đặc tính hệ sau sai khác so với hệ trước ( có thể biến thay đổi đặc tính vốn có xuất đặc tính mới) • Biến dị Di truyền hai mặt đối lập đặc trưng sống HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vật chất di truyền – ADN & ARN ADN: axit deoxiribonucleic ARN: axit ribonucleic ADN, ARN: polymer gồm nhiều monomer liên kết với nhay Mỗi momer gồm thành phần: bazơ, đường ribose (hoặc deoxiribose) gốc phosphats HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Gen • Đơn vị vật chất di truyền chứa đựng thơng tin cần thiết cho việc hình thành, phát triển trao đổi chất Gen eucaryote khung đọc mở sinh vật nhân thực chứa đoạn intron không dịch mã mà loại bỏ trước đoạn exon dịch mã HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Gen procaryot Nhiều gene ở sinh vật nhân sơ tổ chức thành đơn vị operon, với nhiều trình tự mã hóa protein được phiên mã nằm HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Plasmid • Là phân tử ADN ngắn nằm ngồi NST, có khả tự nhân, di truyền từ hệ sang thế hệ khác, có thể chuyền từ VK này sang VK khác • Chứa gen mã hố cho nhiều đặc tính giúp VK tồn dước áp lực chọn lọc HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Một số plasmid • Plasmid F (yếu tố giới tính): quyết định tượng tiếp hợp vi khuẩn hình thành pili, thay đổi tính chất màng tế bào • Transposome: chứa gen nhảy: là đoạn AND có hai đầu tận chuỗi nu lặp lại ngược chiều nhau, có thể chuyển từ AND này sang ADN khác • Plasmid R: chứa nhiều gen kháng kháng sinh HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Sao mã - Replication HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Đột biến • Là biến đổi đột ngột tính trạng, di truyền • Cơ chế • - Đột biến điểm: cặp bazo bị thay cặp khác • - Hệ quả: câm, sai nghĩa, mất nghĩa • Đột biến lệch khung: một bazo bị chèm vào bị loại bỏ khỏi AND trong trình chép HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tác nhân đột biến ü Do tác nhân môi trường thể (thường tác động người) như: v Tác nhân vật lý: tia phóng xạ, tia cực tím, sốc nhiệt, v Tác nhân hóa học: ảnh hưởng nhiều chất hóa học nicotine, cosinsin, dioxine (chất độc da cam), Tác nhân sinh học: vi-rút, vi khuẩn, ü Do nguyên nhân bên thể: Những biến đổi bất thường sinh lý, sinh hóa tế bào (xuất cách tự nhiên) HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY DNA tái tổ hợp – DNA Recombinant • DNA tái tổ hợp phân tử DNA tạo thành từ hai hay nhiều trình tự DNA của lồi sinh vật khác HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Biến nạp - Transformation • Một đoạn AND tự do của VK cho vào tế bào VK nhận, gắn vào gen và định tính chất vi khuẩn HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tải nạp - Transduction • Là tượng chuyển gen từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác nhờ phag - Nhánh A ống chứa vi khuẩn có khả tổng hợp tryptophan (trp+) - Nhánh B nuôi vi khuẩn khả tổng hợp tryptophan (trp–) - Sau thời gian nuôi bên nhánh B xuất vi khuẩn có khả tổng hợp tryptophan (trp+) HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tải nạp - Transduction • Là tượng chuyển gen từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác nhờ phage • Tải nạp phổ biến (chung) – generalized transduction • Bất gen nào vi khuẩn tải nạp • Tải nạp do gói nhần ADN vk phage trưởng thành HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tải nạp - Transduction • Là tượng chuyển gen từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác nhờ phage • Tải nạp chuyên biệt – specialized transduction • Gen chuyển nằm sát chỗ prophage gắn vào • Do kết cắt sai prophage tách khỏi NST tế bào chủ HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tiếp hợp - Conjunction Là tình trạng 2 tế bào VK tiếp xúc trực tiếp với pili sinh dục vật liệu di truyền chuyển từ VK cho sang VK nhận qua cầu nối pili đó HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Ý nghĩa thực tiễn • Cấu trúc sinh học đơn giản, dễ dàng nghiên cứu triên khai ứng dụng • Mật độ canh trường lớn, dễ dàng thu nhận đột biến có lợi • Tốc độ sinh trưởng cao, từ thể đột biến thu tập hợp cá thể đột biến Carotenoid β-carotene Trình tự DNA Cơ chất Lipid Đặc điểm hình thái Khai thác cơ sở dữ liệu Mật rỉ Bã sắn Tăng hàm lượng β-carotene Cải biến chủng Thành phần bã sắn Tro Lignin 6% Cellulose 26% Khác 12% Tăng hoạt tính Tinh bột enzyme 54% Tăng hàm lượng β-carotene Thành phần rỉ đường Acid amine 3% Fructose 13% Khác 30% Sucrose 44% Gluose 10% Cải biến chủng nấm men sinh tổng hợp β-carotene Vật lý Phương pháp Hóa học Sử dụng công cụ gene Cải biến chủng nấm men sinh tổng hợp β-carotene Ảnh hưởng tia UV đến sống tế bào 100% 100% 80% 60% Tế bào pha log 40% 003% 20% Pha loãng đến 5*104 tế bào/ml 0% 000% Cấy trải lên trường 0,1 môi 0,3 0,5 0,7 0,8 0,9 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 PDA Thời gian chiếu UV UV 254 nm Nuôi 25oC tối Vật lý Hình Tác động tia UV DNA Cải biến chủng nấm men sinh tổng hợp β-carotene UV 40 chủng ... GGTCTCCTCACGCCA ↓ CCAGAGGAGUGCGGU Codons ↓ Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino acids Substitution mutation GGTCACCTCACGCCA ↓ CCAGUGGAGUGCGGU ↓ Pro-Val-Glu-Cys-Gly Substitutions will only affect a single... GGTCTCCTCACGCCA ↓ CCAGAGGAGUGCGGU Codons ↓ Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino acids © 2016 Paul Billiet ODWS Substitution mutation GGTCTTCTCACGCCA ↓ CCAGAAGAGUGCGGU ↓ Pro-Glu-Glu-Cys-Gly HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY... GGTCTCCTCACGCCA ↓ CCAGAGGAGUGCGGU Codons ↓ Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino acids © 2016 Paul Billiet ODWS Inversion mutation GGTCCTCTCACGCCA ↓ CCAGGAGAGUGCGGU ↓ Pro-Gly-Glu-Cys-Gly HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY