Bài giảng vi sinh vật học chương 4 pgs ts nguyễn đức hoàng

Chương 4: Di truyền học vi sinh vật Di truyền học phân tử Điều hòa biểu gen Di truyền học vi sinh vật Đặc điểm sinh học virút Kỹ thuật di truyền Di truyền học phân tử Học thuyết trung tâm - DNA  DNA  RNA  Protein Dòng thông tin tế bào prokaryote eukaryote - Prokaryote: DNA  RNA  Protein - Eukaryote: DNA  pre-mRNA  RNA  Protein Đặc điểm cấu trúc nhiễm sắc thể prokaryote - Xoắn kép: khe nhỏ, khe lớn; DNA-binding protein gắn vào khe lớn - Cấu trúc bậc hai: thân– vòng (stem-loop) hay kẹp tóc (hair spin) nơi nhận diện protein điều hòa - Cấu trúc siêu xoắn cấu trúc vòng mở: topoisomerase (gyrase) II I Đặc điểm cấu trúc nhiễm sắc thể eukaryote - Kích thước lớn - Nucleosome, chromatin, nhiễm sắc thể - Telomere hai đầu centromere - Ba nhóm DNA: + DNA sao: mã hóa protein + DNA lặp lại trung bình: mã hóa histone, immunoglobin, rRNA, tRNA + DNA vệ tinh: 20% tổng DNA, chức chưa rõ Các phương pháp nghiên cứu DNA - Ly trích, tinh chế, phân đoạn (tủa ethanol, ly tâm đẳng tỷ trọng, điện di) - Phát hiện: nhuộm ethidium bromide, đánh dấu (phóng xạ, không phóng xạ) - Nhân DNA: dòng hóa, khuếch đại PCR - Cấu trúc DNA: + Thành phần GC: điểm tan chảy (melting point) + Trình tự DNA: lai phân tử (molecular hybridization), giải trình tự - Các phương pháp phân tích đoạn DNA (DNA fragment analysis) Lập đồ gen phương pháp chuyển gen - Giao nạp gián đoạn (interrupted mating) dùng để xác định sơ trật tự gen từ đoạn DNA - Tải nạp gián đoạn dùng để xác định xác trật tự gen liên kết chặt chẽ với (nằm gần nhau) Trình tự sát nhập gen chuyển vị (transposon) - Trình tự sát nhập (insertion sequence IS) - Gen chuyển vị hay gen nhảy (transposon Tn): IS + gen khác - Tần số chuyển vị Tn IS thấp (khoảng 10-5 – 10-4) - Cấu trúc: + Hai đầu chứa trình tự lặp lại (repeated sequence) + Bên mã hóa transposase: nhận diện, cắt nối DNA Chuyển vị gen Gen chuyển vị gắn vào vị trí mục tiêu nhân đôi trình tự vị trí mục tiêu này; hai trình tự vị trí mục tiêu nằm hai bên gen chuyển vị Phương thức chuyển vị - Chuyển vị chép (replicative transposition) + Một lại vị trí cũ khác chuyển đến vị trí + Transposase cắt mạch DNA hai đầu chứa trình tự lặp lại + Gen chuyển vị nối với DNA vị trí chuyển vị thông qua đầu mạch đơn cho hai mạch đơn gen chuyểân vị tách thành hai mạch đơn + Tạo mạch kép DNA polymerase - Chuyển vị bảo tồn (conservative transposition): + Gen chuyển vị bị cắt khỏi vị trí gắn vào vị trí mới, không làm tăng + Cơ chế bất hoạt chèn gen tạo đột biến khuyết (knock- out mutant) Đột biến chuyển vị gen (transposon mutagenesis) - Khi đích chuyển vị bên gen chuyển vị làm gen bị bất họat tính liên tục - Gen chuyển vị công cụ chuyển vị tốt có mang gen chọn lọc ví dụ gen kháng kháng sinh - Tn5: mang gen kháng neomycin kanamycin - Tn10: mang gen khaùng tetracycline Intergron - Intergron: transposon có khả tiếp nhận biểu gen ngọai lai - Cấu trúc intergron: + Gen mã hóa intergrase xúc tác phản ứng tái tổ hợp gen chuyên biệt vị trí (site-specific recombination) + Trình tự nhận diện intergrase nằm promoter - Intergrase nhận diện trình tự chuyên biệt gen ngọai lai, cắt sát nhập đọan DNA ngọai lai vào intergron Sự đảo đoạn - Đột biến đảo ngược trình tự DNA gen - Đoạn đảo ngược chứa promoter: biểu gen hoàn toàn khác Di truyền học vi sinh vật nhân thật - Đột biến tái tổ hợp thông qua tái tổ hợp giao tử - Hình thành giao tử giảm phân tạo hội trao đổi hai đoạn tương đồng - Chu trình sống nấm men Saccharomyces cerevisiae: + Giai đoạn đơn bội + Hợp tử từ tế bào đơn bội khác kiểu giao phối + Giảm phân tạo tứ nang bào tử đơn bội - Phân tích tứ bào tử giúp nghiên cứu di truyền nấm men - Kiểu giao phối (mating type) qui định chế hộp (cassette mechanism) locus MAT: + Gen mã hóa a  diện đồng thời hai vị trí khác gen + Thay trình tự DNA hạ lưu promoter gen mã hóa a  định kiểu giao phối tế bào + Kiểu giao phối phụ thuộc gen chép gắn vào hộp MAT Di truyền học vi sinh vật nhân thật - Gen ti thể diệp lạp thể: + Bộ gen nhỏ mã hóa cho rRNA tRNA dùng để sinh tổng hợp protein bên bào quan + Được nhân đôi để truyền lại cho tế bào hậu + Được di truyền độc lập với gen nhân ...Di truyền học phân tử Học thuyết trung tâm - DNA  DNA  RNA  Protein Dòng thông tin tế bào prokaryote eukaryote... giới hạn biến đổi DNA - Enzyme cắt giới hạn: nhận diện cắt DNA ngoại sinh trình tự đối ngẫu - Enzyme biến đổi: biến đổi DNA nội sinh trình tự đối ngẫu Sao chép DNA (replication) - Tách mạch tạo... open reading frame ORF) - Gen gối đầu (overlapping): gen có hai khung đọc (X1 74) - Tần suất sai sót dịch mã: 10-3 – 10 -4 Biến đổi sau dịch mã (post-translation modification) - Kiểm soát cấu hình