Cơ sở sinh học vi sinh vật (tập ii) phần 2

Chương VIỈI DI TRUYỀN VÀ BIỂN DỊ VI SINH VẬT TỪ KHÓA - Axit nucleic: polym ere mạch thang nucleotite (xem thêm khác n h au loại axit nucleic) - T.ADN m ột đoạn plasmideT, A grobacterium chuyến vào thực vật - Plasm ide Ti: loại plasm ile tiếp hợp có tê bào vi k h u ẩn A grobaderium tum efaciens chuyển gen vào thực vật - Sao m ã (phiên mã) (transcription): chế chuyển thông tin di truyền từ ADN sang ARN, cách tổng hợp m ột p hân tử ARN theo nguyên tắc bố sung mạch p h ân tử ADN xoắn kép (mạch mẫu) - Tải nạp (transduction): chuyển thông tin di tru y ền th ể cho sang thể n h ận nhờ virus (phage) - Biến n ạp (Transform ation): chuyền thông tin di tru y ền b ằn g đoạn ADN tự - G iải m ã (dịch mã) (Translation): ch ế chuyên đổi thông tin di truyền từ ARN thông tin sang protein - Các yếu tố di tru y ề n vận động T n sp o so n (gene mobile): đoạn ADN có th ể di chuyền trê n genom e Khi có th êm vào h ay bổt vào gen th ì gây r a di chuyên vị trí, đồng th i có th e kéo theo gen khác - Viroid: ph ân tử ARN nhỏ có đặc tín h giống virus 147 - Virion: h t v irus ị ngồi tế bào, sau chu kỳ n h n lẽn C^ virus giải phóng có th ể xâm nhiễm vào tê bào mối - Sao mã ngược (Reverse transcription): ch ế m ã thông tin di truyền từ ARN sang ADN - ADN tái tổ hợp (ADN recom binant): m ột p h ân tử ADN' gồm ADN có nguồn gốc từ hai nhiều nguồn ADN khốc nh au - Sự tái tố hợp (Recombination): trìn h dung hợp yếu tô’ di truyền từ hai hệ gen (genome) khác vào hệ gen tro n g tế bào hay thể - N hân đôi ADN (Replication, duplication): biến đôi m ột p h ân tử ADN hai m ạch th n h hai phân tủ ADN hai m ạch giống h ệ t n h au Hiện tượng nh ân đôi ADN tượng bốn bảo tồn, có n g h ĩa tro n g phân tử ADN hình th n h có m ạch m ạch gốc m ạch m ạch - Plasm id: m ột yếu tố di tru y ền nhiễm sắc thể, không th iế t cần cho sinh trưỏng, tự n h â n lên độc lập với nhiễm sắc thê m ang cho tê bào tín h ch ấ t th ích nghi - P hân bào giảm nhiễm (meiosis): th ể n h â n ch u ẩn , phân bào giảm nhiễm làm biến đôi tê bào lưỡng bội th n h tê bào đơn bội Sự p hân bào dẫn đến hình th n h tê bào giới tín h Q uá trìn h thực theo hai lần ph ân chia nh ân liên tiếp (giảm nhiễm I giảm nhiễm II) m có lần th ể nhiễm sắc n h â n lên Mỗi lần phân chia có thê chia th n h pha: prophase, m etap h ase, an a p la se telophase, tương tự n h ph ân bào có tơ (mitose) - T rao đổi ch ấ t (m etabolism ): toàn p hản ứng sinh hóa tế bào kể p h ản ứng tổng hợp (anabolic reaction) p h ản ứng phân giải (Catabolic reaction) Các hợp ch ấ t h ìn h th n h , có hợp ch ấ t tru n g gian gọi ch ấ t trao đổi (m etabolite), có th ể chất trao đổi sơ cấp (prim ary m etabolite - hợp ch ấ t h ìn h th àn h ph a sinh trưởng) ch ấ t trao đổi th ứ cấp (secondary m etabolite sả n phẩm hìn h th n h ố cuối ph a sinh trư ng hay pha cân động) 148 - Mutagen: tác nhân đột biến sơ tia xạ hay hóa chất - Đột biến (M utation): biến đổi ADN làm th ay đổi thông tin di truyền thể - Yếu tô’ gia nhập (IS.insertion sequence; IS elem ents): loại đơn giản n h ấ t yếu tố vận động Sự gia nhập đoạn ADN ngoại lai vào phân tử ADN có trước (insertion) Yếu tố gia n hập bao hàm gen đoạn ADN vận động (transposition) - Intron: gen “lì”, tậ p hợp nucleotite khơng m ả hóa thơng tin di truyền, ngược lại với exon nucleotite mã hóa protein, exon gon hoạt dộng - Công nghệ di truyền (Genetic engineering): s dụng kĩ th u ậ t invitro việc tách lập, nhân lên, tái tô hợp biêu đạt phân tủ ADN - Tiếp hợp (Conjugation): tê bào nhân sơ chuyển vận thông tin di truyền từ tê bào cho (donor cell) sang tê bào n h ận (recipient cell) thông qua cầu tiếp hợp nhờ tiếp xúc tế bào - T ế bào th ê lưỡng bội (Diploid) ỏ th ể n h ân chuẩn, thê tê bào có tơ hợp nhiễm sắc thế, tơ hợp có nguồn gơc từ (gam ete) giao tử riêng biệt - Biìlm: k h u ẩ n lạc vi k h u ẩn bao bọc m àng dính (m àng nhày), thường loại ch ấ t polysaccharide đính trê n bề m ặt - Công nghệ sinh học (Biotechnology): khoa học sử dụng qui lu ậ t sống công nghệ vào sản x uất công nghiệp sản phẩm nhu cầu xử lí chất - Dịng (tê bào) (clone): tập hợp tế bào sin h từ m ột tế bào sinh sả n vơ tính Clone dùng đôi với /YDN sô ADN th u từ ADN gia nhập phage hay plasm id - K huân lạc (colomy): quần thè trông thấy cua nhũng tê bào sinh trưởng trê n môi trường đặc p h ân chia vơ tín h từ tê bào lian đau - PCR (Polym erase chain reaction): phán ứng chuỗi trù n g hợp axit nucleic Một kĩ th u ậ t cho phép nh ân đôi cốc đoạn ADN mong muốn, 149 kĩ th u ậ t sử dụng ADN polym eraza bền n hiệt, enzym chiết từ loại vi sinh v ật cổ sống n h iệt độ cao, kĩ th u ậ t sử d ụ n g đoạn có tr ậ t tự nucleotit bơ sung với đầu m ạch chuỗi ADN mong muốn nh ân lên Chu kỳ nhân đôi khoảng p h ú t, 95°c đẽ tách m ạch chuỗi xoắn kép ADN, 50°c để ghép đoạn mồi 72°c để tổng hợp m ạch mâi theo đoạn mồi * Một sô giai đoạn chủ yếu ph t triển cơng nghệ tái tó hợp ADN: -1869: M iescher lần tách lập AND - 1944: Avery chứng m inh ADN không p h ải pro tein mang thông tin di truyền trìn h biên nạp vi kh u ẩn - 1953: W atson C nck đề x u ất mơ h ìn h chuỗi xoắn kép cấu trúc ADN, dựa trê n kết nghiên cứu b ằng tia X F n k lin Wilkins - 1957: K ornberg p h át ADN polym eraza - 1961: M am ur Doty p h át phục hồi trạ n g th i tự nhiên ADN Do th iế t lập tính đặc hiệu tín h k h ả th i củ a phản ứng lai axit nucleic - 1962: A rber lần chứng m inh tồn tạ i enzym giới hạn (enzyme de restriction) ADN; điều cho phép N ath a n s H S m ith làm tin h k h iế t ADN sử dụng chúng để xác đ ịn h tr ậ t tự nucleotit ADN - 1966: N irenberg, Ochoa K horana th u y ế t m in h m ã di truyền - 1967: G eliert p h t ADN - ligaza, m ột enzym sử dụng để gắn đoạn ADN 1972-1973: Các kĩ th u ậ t tạo dòng ADN th iế t lập tạ i phịng th í nghiệm Boyer, Cohen, Berg cộng tạ i trường đại học Stanford đại học Sanfrancisco 1975: Kĩ th u ậ t S o uthern p h át triển lai sau k hi chuyển dịch gel để kiểm tr a tr ậ t tự ADN đặc trưng 1975-1977: S anger Barrell M axam G ilbert p h t triể n phương pháp xác định n h an h tr ậ t tự nucleotit ADN 150 1981-1982: P alm iter B rin ster tạo dòng chuột chuyển gen; Spradling Rubin tạo giống ruồi dấm chuyển thông tin di truyền 1985: M ullis cộng p h át m inh chuỗi trù n g hợp ADN (PCR) - S outhern blot: kĩ th u ậ t lai mạch đơn ax it nucleic (ADN hay ARN) vào đoạn ADN b ấ t động m àng bọc - N orthern blot: kĩ th u ậ t lai mạch đơn ax it nucleic (ADN hay ARN) vào đoạn ARN b ất động trê n m àng lọc (xem S ou th ern blot w estern blot) MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG - Di truyền học vi sinh v ật nghiên cứu hệ gen (genome) vi sinh vật, bao gồm xếp gen, biến đổi kiểu gen biểu kiểu hình Sự biến đổi kiểu gen bao gồm đột biến diễn q uần th ể vi sinh vật làm x u ất tế bào khác biệt (về tín h trạ n g h ìn h thái, sinh lí trao đổi chất, kiểu dinh dưỡng nuôi cấy ) so với tế bào ban đầu (hay tế bào hoang dại) nhiều tín h trạn g , m người ta gọi chúng thề' đột biến - Sự tá i tô hợp làm th ay đổi vật chất di tru y ền sau chuyển v ật chất di truyền từ tế bào (tế bào A) sang tế bào khác (tế bào B) nhò: 1- Biến nạp (Transform ation): vật chất di tru y ền A sau tách chiết trạ n g th i vô bào, xâm nhập vào tê bào B 2- Tải nạp (Transduction): vận chuyển v ật ch ấ t di tru y ền thực nhờ phage tải nạp (Bacteriophage) 3- Tiếp hợp (conjugaison): vận chuyên p h ân tử ADN từ A sang B qua cầu tiếp hợp nối hai tế bào - T ính đa h ìn h (Polym orphism e hay Pléomorphism e): khác n hau hình th i vi sin h v ậ t nội quần thể, cá th ể có nguồn gốc T ính đa hình vi sinh v ật k há phổ biến đặc biệt 151 nuôi cấy môi trường giàu nitơ hữ u M ột số loài vi k huẩn có giai đoạn h ìn h th i khác n h au chu trìn h sống m ình Về lí thuyết, ngược lại với tính đa h ìn h tín h đơn hình (monomorphisme) Koch P a ste u r nêu lên, n h ằm k h ẳn g đ ịnh m ầm gây m ột loại bệnh, tác nh ân vi sinh v ậ t gây m ột trìn h lên men n h ất định Trong năm gần đây, nhờ công nghệ di tru y ền m người ta mở rộng khái niệm tái tố hợp dí truyền cách thực lắp ghép khác nh au ADN lồi có nguồn gơc ch ủ n g loại phát sinh r ấ t xa n h au (ví dụ lồi vi k h u ân lồi động vật) • Sự biến dị vi sinh vật N atson (G.A.Nadson 1931) chia th n h loại: 1- Biến dị- biểu có th ay đổi giai đoạn sông, tức theo mức độ p h át triển già giống cấy m th a y đổi kích thước, dơi hình dạng gọi biến dị p h át triể n cá thể 2- Ở vi khuẩn, cõng th ể bậc cao khơng th ể có h cá thể tuyệt đơ'i hồn tồn giống nhau, cá th ể m ột lồi có th ổ khác nh au nhiều hìn h dạng, độ lớn tê bào tín h c h ấ t sin h hóa, biến dị cá thể 3- Biến dị hàn g loạt cá thể quần th ể sống trê n môi trường n h ấ t định gọi lả thường biến, tìn h trạ n g có m ấ t lưu giữ m ột thời gian tương đối dài th ế hệ cấy truyền (thường biến kéo dài) hay r ấ t ngán (thưòng biến n h ấ t thịi) - Các tính trạng vi sinh vật thường chia th n h nhóm chính: 1- Các đặc điếm hình th i cá th ể h ình dạng, kích thước tế bào, từ ng k h u ẩ n lạc p h át triến từ tế bào h ìn h th n h màng nhày, hình thức p h ân chia, cách ph ân bốcơ q uan chuyên động 2- Các đặc đicm sin h hóa th n h p h ần th n h tê bào tý lệ bazơ nitơ ADN tr ậ t tự nucleotit rARN, sắc tố c h ấ t trao đổi 152 3- Các đặc điểm nuôi cấy kiểu hô hấp, kiểu dinh dưỡng, phản ứng với tác n h ân v ật lí mơi trường, bền vững với phage 4- Các đặc điểm m iễn dịch tính kháng nguyên, đặc điểm huyết thanh, k h ả năn g gây bệnh VẬT CHẤT THÕNG TIN DI TRUYỀN ỏ VI SINH VẬT 3.1 Tổ chức vật chất di truyển Tố chức v ật ch ấ t dí tru y ền ỏ vi k h u ẩn lúc p h ân chia phân tử vòng ADN m người ta gọi nhiễm sắc tr ầ n vi k h u ẩn dài khoảng lm m , vối khối lượng phân tử khoảng 3.10” daltons, chứa khoảng 4.500.000 bp (4500 kilobase paires-Kb) Nó bao gồm hai mạch polynucleotit có cực ngược chiều Ngồi ra, ph ần lớn vi k hn cịn m ang yếu tơ ADN di truyền nh ân m người ta gọi plasm id, hay ADN virus từ phage chuyển vào Các yếu tô" ADN th ê nhiễm sắc th ể nhiễm sắc dưối dạng vịng có năn g nh ân đơi độc lập tách ly trìn h nhân dôi vi k h uẩn, người ta gọi chúng (replicon) Các thè nhiễm sắc khác với plasm id ADN phage chủ yếu kích thước Đặc biệt, yếu tơ’ di truyền ngồi nhiễm sắc đơi có th ê khơng nh ân lên không p hân bố sang tê bào trìn h tế bào phán chia N hư kiêu gen (genotype) vi sinh vật hệ thơng ADN có kh ả n ăng tự tá i sin h tế bào, bao gồm hệ gen (genom) tức gen nằm thê nhiễm sắc gen nằm c h ấ t nguyên sinh (plasmom) lạp thể (plastidom ) có T rong tơ chức di tru y ền ỏ vi rú t (Acaryote) phân tử trù n g hợp axit nuclcic (ADN ARN, mạch hai mạch) Kiêu hình (phenotvpe) vi sinh v ật tập hợp cụ tấ t tính trạ n g v i sinh vật điều kiện xác định cùa môi U ườníỊ Ớ vi khuẩn người ta thấy có khoảng 10% số gen th ế nhiễm sác bị ức chế cịn đại phạn gen có thố biếu có hội 153 Vi sinh v ật vổi cấu tạo tê bào tương đối đơn giản, p h ầ n lớn chúng thê đơn bội hay ph ần chủ yếu chu trìn h sống thể đơn bội, số lượng gen tương đối ít, ph ần lốn n hững biến dị kiểu h ìn h vi sinh v ật m ang đặc điểm thích nghi T ất n hữ ng k iểu h ìn h thể có qui định kiểu gen lập th n h mức p h ản ứng T h u ật ngữ đột biến (m utation) D evrie dùng năm 1901 nghiên cứu tín h di tru y ền biến dị thực vật, th u ậ t ngữ B eijerinsk dùng trê n vi k h u ẩn để biến đổi có tín h nhảy vọt tín h trạ n g có k h ả di tru y ền (ví dụ m ẫn cảm hay chống chịu vởi k h án g sinh, n h u cầu tác n h ân sin h trưởng ) So sán h sơ' tín h chất hệ gen (genom) vi k h u ẩ n thể nh ân chuẩn nêu đây: Tế bào nhân chuẩn Vi khuẩn Tính chát Có Genom có mànq boc Khỏnq Đơ dài qenom - Trật tự nucleotit không làm Không (hoặc có ít) có nhiều Bàn chất cùa vặt chất thể Phân tử vòng khép kin Rắt nhiéu phân tử, nhiễm sắc (khi trưc phân) khònq vònq mm - 1m chức nănq (intron) Tổ hợp ADN với histon Khơng, có prõtẽin gần với Có histon (ví du HU) ADN ngồi thể nhiễm sắc Nhiều (có thể chiếm tới 20% số (chủ yếu ti thể) qenom) Tính chất ARNm Polycistron Monocistron 3.2 Sự tơn thương sửa chữa T ính ch ấ t di tru y ền p hụ thuộc vào sô lượng tr ậ t tự nuleotid chuỗi xoắn kép ADN, phân tử ADN n h ân đôi p h ụ thuộc nhiều vào tác n h ân lí - hóa mơi trường tác n h â n làm biến đối, sai lệch p h ân tử m ang thông tin di tru y ề n 154 thể Để sửa chữa tổn thương đó, tế bào huy động m ột hệ thống enzym sửa chữa Có c h ế biết là: - Sửa chữa cách loại bỏ n h ân đôi AND; - Sửa chữa cách tái tổ hợp phân tử AND; - Sửa chữa k h ẩn cấp SOS (xem thêm di tru y ền học đại cương) 3.3 Đột biến "ngẫu nhiên" hay "tự phát” ỏ vi sinh vật Trong quần thê vi sinh vật, tê bào đột biến chiếm tỷ lệ rấ t nhỏ (1 10 s) T ần số đột biến tăn g lên tác dụng tác nh ân gây đột biến Có th ể nêu tóm tắ t ba th í nghiệm chứng m inh đột biến vi sinh vật có tính tự phát, "ngẫu nhiên" 3.3.1 Chủng thăng giáng hay phép thử dao động Luria D elbruck (1943) Khi nhiễm phage T, vào E.coli tấ t vi k h u ẩn bị làm tan N hưng trộ n m ột sơ’ lượng lón trực k h u ẩn đường ru ộ t với phage 'T, dùng que gạt, san hỗn dịch m ặt môi trường dinh dưỡng có thạch, th ì có vài vi k huẩn không bị làm ta n p h t triển th n h k h u ẩn lạc, th ế hệ sau tế bào đột biến bền vững với phage T, x u ất Đế chứng m inh x u ất đột biến xảy cách tự phát, ơng làm th í nghiệm sau: Pha huyền phù E.coli B vào nước th ịt với nồng độ 103 tế bào lm l, qua kiểm tra th tế bào huyền phù m ẫn cảm với T, Sau lấy 20ml canh th ịt chứa vi k huẩn chia vào 40 ông nghiệm (mỗi ống chứa 0,5ml - lô A) 20ml canh th ịt cho vào m ột bình nón (lơ B), đem ni tủ ấm 36 giờ, sau đem 40 ơng nghiệm (0,5ml ống) cấy lên m ặ t thạch dinh dưỡng 40 hộp P êtri 20ml bình nón cấy 40 hộp P etri (số giọt cấy trường hợp giống nhau), trước cấy vi k h u ẩn E.coli, người ta phủ Tj vào tấ t hộp lồng 155 Sau nuôi ủ lần thứ hai, người ta đếm sô lượng k h u ẩ n lạc xuất trê n m ặt th ạch (tức sô lượng tê bào E.coli B b ền vững với Tj x uất hiện) Kết cho thấy: lô A sô k h u ân lạc hộp P êtri r ấ t khác nhau, cịn lơ B sơ tê bào đột biến trê n m ặt th ạch hộp P êtri gần K ết nói gì? Nếu đột biến định hướng th ì số lượng tế bào bên vững với phage tăn g lên vi k h u ẩn tiếp xúc với Tị sơ’ lượng k h u ẩ n lạc hộp lồng lô A phải bàng tống sô’ chúng phải tống số k h u ẩ n lạc ó lõ B Nhưng thực tê lại không hộp ỏ lị A sơ k h u ân lạc x u ất r ấ t khác nhau, có hộp khơng có k h u ấn lạc tin h th ă n g giáng hộp P êtri lơ A có the giải thích trước cho tiếp xúc vối phage T,, ông nghiệm lô A tạ i thịi điểm ni cấv khác nh au lần nuôi cấy thứ n h ấ t x u ất tê bào đột biến bền vữnự với phage T, 3.3.2 Thi nghiệm New com be (1949) hay phưong p háp phàn bô lại Newcombe cấy E.coli B m ẫn cám với T, lên m ặ t th ch d inh dưỡng chứa hộp P êtri theo tỷ lệ 107 tế bào vào m ột hộp (ví dụ cấv 100 hộp) S au nuôi tú ấm 30"C hộp x u ất k h u ẩn lạc nhỏ li ti Ông lấy 50 hộp dùng que g ạt san đểu trê n mặt thạch (lô A) cịn 50 hộp dê ngun (lơ B) Sau lượng huyền phù phage T\ vào tấ t 100 hộp lại dặt vào tủ am mún cấy Sau nuôi ông đem đêm sô lượng k h u ẩn lạc n h ận thấy sốlư ợng k h u ẩn lạc xuất trơn m ặt thạch ỏ lơ A (nơi có p h â n bố lại) nhiều hờn ỏ lô B N sô lượng tủ bào.E.coli bồn vũng với T, x u ất cảm ứng có phagc Tj th ì việc phân bố lại (gạt k h u ẩ n lạc nhỏ li ti dàn k h áp m ặt thạch) không ảnh hưởng số lượng k h u ẩn lạc bền vững với phage Kết lại không vậy, diều chửng tỏ ran g chủng đột biùn bền vung YÚi phagt' xiiât mót cách tự phát, khơng cần có m ặt T] T hật thoi kỳ nuôi ủ thứ nh ất, trôn m ặt thạch (lã xuất nhung tô bào bồn vữníx với phase, nhờ phán bơ lại mà n h ữ n " vi 156 Macrolit erytromyxin Chi Vi khuẩn G + - ữc ché tổng Streptomyces Polyen Nấm hợp Protein nguyên sinh - Phá huỷ động vật chức G ây độc màng nguyên sinh chát Polypeptit Polymixin Nhiều loại vsv Gramyxin Vi khuẩn G+ Đ a dạng Rất độc chủ yếu Baxitraxin Khi th ể bị vi sinh v ật gây bệnh tấ n cơng m ạn h th ì cần sử dụng biện pháp để ngăn chặn n h â n lên chúng, phương pháp hiệu sử dụng chất k h án g sin h th ích hợp với liều lượng th ày thuốc dẫn Cơ chế tác động m ột số chất k h án g sinh sơ đồ hố hình IX-14 ửc Chế tổng hợp Ihành tê' M o: Penixiliin xcphalosporin Tác động vào mâng tẽ bầo chất: Polymyxin B Nistatm Amphoterixim B Miconazole ức chố tổng hop protein: chloratnphemcol erýtromyxm chất trao đơi Sulíamlam.t Trim ethoprim Hình IX-14 Sơ đổ tổng kết chê tóc động chủ yếu củ a c c ch ấ t kháng sinh 272 16 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG IX 1- Định nghĩa cho ví dụ vi sinh v ật thực hiện: hoại sinh, ký sinh, cộng sinh 2- Hệ vi sinh v ật da người đường hơ hấp, tiêu hố 3- Các yếu tơ định bệnh truyền nhiễm 4- Ngoại độc tô nội độc tố, khác biệt, cho ví dụ 5- Cơ chế đề k h không đặc hiệu thế’ 6- Miễn dịch dịch th ề miễn dịch tế bào, mơì q uan hệ chúng 7- Miễn dịch tự nhiên 8- Miễn dịch nh ân tạo 9- K háng nguyên, tính chất chúng 10- K háng thể, cấu trúc phân tử, phản ứng AC AG 11- Sự khác biệt tế bào lympho B T 12- Lí th u y ết tạo dịng miễn dịch, ứng dụng cơng nghệ sinh học tạo kháng thể đơn dòng 13- Sự đề k h án g miễn dịch th ể chống lại vi sinh vật 14- Khái niệm chất kháng sinh chế tác động sô’ chất 15- Điền vào chỗ trông th u ậ t ngữ đúng: a- Các penixillin v dược đặc trư ng vịng có tác dụng ức chế tống hợp tê bào b- Ngưịi ta có th ể ghép nhóm k h án g sinh theo chúng c- Một hợp ch ấ t được'gọi phá huỷ toàn vi khu ẩn , diệt tồn nấm Cịn Khi tiêu diệt tấ t virut 16- Để nghiên cứu tác động C hloram phenicol,ngưòi ta cấy dịch huyền phù chứa 10:i vi k h u ẩn (Salm onella typhi) trê n loạt 10 ống nghiệm chứa môi trường lỏng tối thiểu, chứa try p to p h an vừa đủ chì khác bới số lượng Chloram phenicol 273 18- C SSH V SV T2 Sau 18 nuôi ủ 37°c, người ta đếm số vi k h u ẩ n sống tro n g môi trường Các k ết vẽ đồ thị sau: Nồng độ Chloramphenicol (ng.ml'1 thêm vào mơi trường) a- Nói tóm tắt kĩ thuật đếm sò' lượng tế bào sống, b- Phân tích hình dạng đường cong c- Xác định qua đồ thị nồng độ tối thiểu ức chế cùa Chloram phenicol đơi với Salmonella typlii + Các ống 9,10 cịn suốt, người ta đưa ống vào tủ ấm 37° c , sau 24 nuôi ủ bổ sung, người ta n h ậ n th ấ y rằ n g m ột tro n g hai ơng hồn tồn suốt, cịn ống x u ất h iện vẩn đục Có thể giải thích tượng th ê nào? 17Đe xác định m ẫn cảm Staphylococcus đối vối P enixilin G phương pháp pha lỗng liên tục mơi trường lỏng, người ta cấy nồng độ dịch huyền phù vi k h u ẩ n tro n g m ột lo t ống nghiệm chứa hàm lượng k háng sinh tăn g lên a- K háng sinh P enixilin thuộc nhóm k h án g sin h nào? Cơ c h ế tác động k h án g sinh lên vi khuẩn? So sán h ch ế tác động Penixilin với lyzozym 274 b- Sau 24 giị ni ủ n hiệt độ phù hợp, k ết vẽ hình dưối: Bế mat mơi trường tỏng IC ó VI J khuán mọc I Khỗng có VI khuân ống nghiêm số': Nông (lộ kháng sinh: 0.5 + n g thứ nói lên giá trị gì? + Trong ống nghiệm o (ống đối chứng) vi k h u ẩn p h át triể n bình thường Trong ống thứ 2: kháng sinh kìm hãm (bacteriostatic), cịn ống 5: k háng sinh diệt khuẩn (bactericide) Hãy định nghĩa th u ậ t ngữ kháng sinh kìm hãm kháng sinh diệt k h u ẩn (nồng độ k háng sinh loại kháng sinh) 18- Các câu sau hay sai sai chứng m inh, cho ví dụ a- Liều gây chết 50% (LD50) liều độc tố nửa liều độc tô tốỉ th iểu (Dose m inim ale m ortelle - DMM) gây chết b- Nguyên tắc tiêm chủng vacxin dựa trê n độc tô’ bị làm yếu 19- N ghiên cứu k h ả gây bệnh C lostridium botulinum : Vi k h uẩn botulinic loại vi k h u ẩn hoại sinh r ấ t phố biến, có m ặt loại thực phẩm lưu giữ lâu ngày không phương pháp a- Hoại sinh gì? Phương thức liên hệ tế bào chủ- vi khuẩn? b- Loại vi k h u ẩn có n ét đặc biệt gì? c- D ùng phương pháp p hân lập vi k h u ẩ n 275 d- Khi tiêm chủng m ột liều canh trường nuôi cấy C lostridium botulm um dịch lọc canh trường vào vùng da chuột n h ắ t th ì làm cho chuột bị liệt chết H ãy giải thích đặc điểm độc tố Làm th ế để làm giảm độc tố thức ãn để lâu? 20N ghiên cứu hình th n h độc tố: Người ta nghiên cứu song song sinh trưởng p h át triể n chủng vi k h u ẩ n sin h độc tơ hìn h th n h độc tố Để th í nghiệm , người ta cho vào h ìn h tam giác, bình 20ml mơi trường lỏng phù hợp cấy vào b ìn h vối lượng vi k h u ẩn n h Tại thời điểm người ta lấy b ình tam giác để nghiên cứu số lượng vi k h u ẩn b ằng phương p h áp đo độ đục, sau lọc xác định độc tô dịch lọc dịch chiết tê bào Số lượng tế bào đ\Ạ)c biểu th ị số LnN (N số vi k h u ẩ n ml) Số lượng độc tô' sinh tế bào biểu th ị b ằn g số DMM (liều tối thiểu gây chết) ml dịch lọc dịch chiết Người ta th u kết ghi bảng đây: 276 T (thời gian, phút) LnN S ố DMM/ml 16,10 20 16,10 40 16,25 60 16,55 80 17,50 100 18,85 300 120 20,25 600 140 21,65 900 160 23,00 1200 180 23,85 1315 200 24,15 1440 220 24,20 1450 240 24,20 1450 a- H ãy cho định nghĩa số DMM b- Trong thực nghiệm làm th ế để xác định số DMM c- Hãy vẽ hình cốc đưịng biểu diễn LnN = f(t) số DMM = F(t) Phân tích đồ th ị vẽ d- P hân biệt ngoại độc tố nội độc tố 21- Sự tiêm chủng vacxin (Vaccination) Khi tiêm chủng vacxin người, người ta thường k ết hợp vacxin chống bạch hầu (antidiphteria) chống uốn ván (an ti-tetan u s) (vacxin DT) theo phác đồ sau: lần tiêm bắp cách n hau tháng Các thàn h phần Vacxin là: Độc tô bạch hầu làm yếu tinh khiết: liều Độc tố uốn ván làm yếu tinh khiết : liều Hydrôxyd alum inium A].,03 : mg Dung dịch sinh lí qsp : 0,5ml a- Định nghĩa th u ậ t ngữ tiêm chủng vacxin h u y ết th a n h liệu pháp (Serotherapie) b- Làm thê để biến độc tô’ th n h độc tơ bị yếu? (toxineanatoxine) c- Giải thích sở sinh lí miễn dịch phác đồ lần tiêm liên tiếp d- Trong trường hợp có biến động th ế xuất kháng th ê lần tiêm khác nhau? 277 GỢI Ý TRẢ LỜI MỘT s ố CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CỦA TẬP II C hương VI 22 a - N hân tô" sinh trưởng, b - Môi trường B c - M ột c h ủ n g vi sin h v ậ t đòi hỏi m ột n h â n tô' sin h trư n g có th ể sin h trư n g th u ậ n với gia tă n g củ a nồng độ c h ấ t sin h trư n g tro n g m ột giói h n Có th ể sử d ụ n g để đ ịn h lượng m ột loại n h â n tố s in h trư n g (ví d ụ V itam in , a x it a m in ) tro n g m ột sả n p h ẩm h ay n g u y ên liệu 23 a —Khơng, chủng cần piridoxin làm n h â n tơ sin h trưởng b — Cần, khơng chứa b ấ t kì m ột nguồn piridoxin nào, vi k h u ẩ n không p h t triển, tức vi k h u ẩ n cần piridoxin đế’ sinh trưởng p h át triển c - Từ ống đến nồng độ piridoxin tăn g dần, vi k h u ẩ n tăng th u ậ n vối nồng độ piridoxin d — Đường cong sinh trưởng chứa đoạn th ẳ n g (từ đến 0,3 ng/ml piridoxin) e - D ung dịch h t ngơ nẩy mầm có nồng độ piridoxin 0.4 ng/ml C hương V II 15 a - Sai th ể k huyết dưỡng để th ể cần n h â n tố sinh trưởng để p h t triển, thê cần c o nguồn c n h ấ t th ể tự dưỡng b - Sai vi k h u ẩn lam 278 Chương VIII 12 a) Hfr A: - his - ade — ser - s tr - mal 15’ 20’ 5’ 10’ H frB : - m et - pro — gal - his - ade — 26’ 6’ 10’ 15’ Hfr C: - s tr - m al — xyl - m et - pro - 10’ 5’ 3’ 20’ H frD : - ser — ade — his - gal - pro 20’ 15’ 10’ 6’ Hfr E: - xyl - m et — pro — gal — his — 3’ 26’ 6’ 10’ b) Hướng gia nhập Hfr A: trưởc m al (giữa m al xyl); Hfr B: trước ade (giữa ade ser); Hfr C: trước pro (giữa pro gal); H fr D: trước pro (giữa pro met); H fr E: trước his (giữa his ade) e) Chọn theo gen cuối truyền Hfr A xyl; H fr B ser; H fr c gal; H fr D met; H fr E ade 13 - Câu a - C hủng S tr1' chủng S tr' chủng S trr lac* th r + leu* th r + leu* his* 279 câu b Tại t,: chưa có gen tru y ền từ H fr san g F" t2: chuyển gen Thr* Leu* t 3: chuyển gen T h r \ L eu' Lac* t 4: chuyến gen T h r \ L e u \ Lac* his* Câu c: Thứ tự qua: Thr, Leu, Lac, His Leu, T hr Lac, his 17 - aJ Ta biết axit nucleic có phổ hấp th ụ án h sán g khoảng 230 - 330nm r ấ t đặc trưng, 258nm có cực đại Tỉ số độ hấp th ụ đo 260 280 2,1 dung dịch ax it nucleic tin h khiết Tỉ sô' giảm xa trị số 2,1 th ì dung dịch A.N càn g bị lập nhiễm loại phân tử hấp th ụ độ dài sóng cao 260nm (ví dụ điểm hấp th ụ nhiều loại protein cực đại 280nm) Trong trường hợp dung dịch plasm id 1,2 ta tín h tỉ số A (260)/A (280) theo thứ tự 2,068; 2,0; 1,935 K ết cho phép khang định dung dịch tin h k h iế t n h ất b/ Vì đơn vị hấp th ụ tương đương với nồng độ 40|ig/m l, cần n h ân trị số h ấp th ụ vối 40 đê th u nồng độ AND tro n g ống đo, sau cần nhân thêm vói hệ số pha lỗng (ỏ 50) để th u dược nồng độ dung dịch plasm id ban đầu, p h ải n h â n trị số nồng độ th u dược với 50 c = [ độ hấp th ụ 260] X 40 X 50 dung dịch 1; th ì c = 1.2 X 2000 = 2400 ng/m l (hay 2,4 lig/^1) Đối với dung dịch th ì c = 2,2 ng/|il c/ Trưâc h ết cần xác định nồng độ tín h b ằng m ol/lit (hav n mol ml) từ nồng độ tín h gram /lit (hay ng tro n g ml) Như thê cần biên đổi khôi lượng (gram, m iligram hay m icrogram ) th n h số đơn vị (moi milimol hay m icromol ) Vì vậy, đê xác định sơ mol chứa lm l dung dịch plasm id cần xác định có mol 2400 ng plasm id T a biết m ột mol nucleotit có khối lượng 330g, plasm id có 3000 pb tức 6000 n u đ e o tit mol plasm id có khối lượng là: 280 330 X 6000 = 980.000 g Có mol 2400 ng? mol —> 1,98 10°g X mol -» 2400 lO"" g.x 2400.10"° _ i n -9 , ,■■■= 4,75.10 mol 1,98.10“ Như nồng độ dung dịch 4,75.1CT9 mol/ml Cách tính tương tự ta có: - nồng độ dung dịch 2: 2,9.1CT9 mol/ml - nồng độ dung dịch 3: 0,95.10~9mol/ml d) Với yêu cầu người nghiên cứu, trước h ết cần xác định nồng độ cho dung dịch plasm id chứa ống vi tiêm , NCS ấn định phải có 100 phân tử (cần p h ải đưa vào tế bào) picolit (dung lượng đưa vào tế bào này) Để so sánh dung dịch plasm id 1, 3, để tín h giá trị dung dịch, cần phải chuyên nồng độ vào m ột đơn vị Ở ta tinh nồng độ theo mol mililit, tương ứng vối 100 p h ân tử picolit 100 phân tử / 10“12 lít = 10" phân tử / 1o-3 lít (tức ml) Chúng ta biết rằn g mol có 6,02 1023 p hân tử = 1,66.10“13 mol/ml Nồng độ cuối mong muốn plasm id là: - dung dịch 1: 4,75.10“” mol/mol cần thực pha loãng là: 4,75.10“9/1,66.10“13 = 2,86.10' - dung dịch 2: 1,75.104 - dung dịch 3: 5,7.103 281 Chương IX 17 a K háng sinh Penicillin G p - lactam , tác động ức ch ế lên tổng hợp chuỗi polypeptit m ạch nối glucopeptit, lyzozim tác động làm ta n p - 1,4 glucosit m urein b ống thứ có nghĩa nồng độ CMI (nồng độ tối th iểu ức chẽ) nồng độ trở khơng thấy có p h át triển vi k h u ẩ n Giá trị lm g m l'1 Tính kìm hãm (bacteriostatic) kh ả n ăng kìm h ãm (ức chê) sinh trtó n g vi khuẩn cách giảm tốc độ sinh trưởng riêng Cịn tín h diệt k h u ẩ n (bactericide) k h ả n ă n g p h h ủ y t ế bào vi k h uẩn 20 a Liều tơi thiểu diệt chết m ột thời gian xác định chủng động v ật ỏ trọng lượng độ tuổi xác định b Tiêm liều độc tố khác n h au vào lô động v ậ t đáp ứng điều a đánh giá số lượng động v ật sống sót bị chết c Theo đồ th ị n h ậ n thấy tạo íồxin b ắ t đ ầ u k h i vi k h u ẩn bước vào pha cấp số sinh toxin tỉ lệ vối thòi gian đ t cực đại pha cân Đồ th ị thay đôi theo sinh trưởng với k h o ản g cách thòi gian chừng 20 phút, tồn tạ i ngoại độc tô tiế t môi trường 21 a C hủng vacxin gây miễn dịch tích cực chủ động, cịn tiêm huyết th a n h có k háng thể tạo miễn dịch bị động b Xử lí n hiệt focmol: Vi k h u ẩ n ỏ 40”C, pH 7,8 — 5,5 có m ặt focmol ( - tuần) (theo Ramon) c Phác đồ lặp lại để tăn g số lượng k h án g t hẻ kéo d ài tuổi thọ k háng thê d Theo thực nghiệm : T rí nhớ m iễn dịch làm sơ k h n g th ế lần sau tăn g nhiều lần trước 282 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH 1- Bruce Alberts, Dennis Bray, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, James D Watson 1995 "Biologie moléculaire cle la cellule" T ro isien m e éd itio n (T raduction de 1' am e ric a n re'alise ' et d irig é e P ar N athalie C artier) M edicine- S ciences, F lam m arion 2- Monique Larpent -Gourrgand, Jean- Jacques Sanglier 1992 "Biotechnologies- Principes et méthodes" D oin e'd iteu rs, Paris Leveau J.Y, Bouise M 1993 "Microbiologie industrielle - les microorganismes d'intérêt industriel" T ec-D o c.L av o isier, Paris 4- Darnell J, Lodish H, Baltimore D 1997 "La cellule, Biologie moléculaire" D ecarie -V ig o t.P aris 5-Vriz S., Coen D 1998 "G'ene'tique mol'culaire" D iderot P aris 6- Paillette Van Gansen, Henri Alexandre 1997 "Biologie ge'ne'rale" e-e'd itio n re'v ise 'e et a u g m e n te 'e M a sso n P aris M ilan B arcelone 7- Joseph-Pierre Guiraud 1993 "Ge'netique Microbienne" 283 T e c h n iq u e et D ocu m en tatio n L avoisier Paris 8- Prescott, Harley, Klein 1995; 2002 Microbiology, second edition W C B row n C om m u n icatio n s, Inc, U SA MỤC LỤC Thay cho lời m đ áu tập I I Chương V I CÁC QUÁ TRÌNH LẺN M E N Từ k h ó a Lên men ethylic Lên men Lactic 37 Lên men hỗn hợp axit hữu lên men butanediol 62 Lên men propionic 66 Lên men Butyric axêton - butylic 68 Lên men Focmic .78 Lén men metan (tên cũ gọi lên men focm em c) 80 Tóm tắt q trình lên m en 89 10 Câu hòi ởn tập chương V I 96 Chương V II 101 VI KHUẨN QUANG HỢP VÀ c ố ĐỊNH ĐẠM .101 Từ k h ó a 10! Vi khuấn quang hợ p 103 Cố định nitơ phân từ 125 Vi sinh vật tác nhãn tích cực cùa môi trường 140 câu hỏi ôn tập chương V II 144 Chương V í u ¡47 DI TRUYỀN VÀ BIỂN DỊ Ở VI SINH V Ậ T 147 I Từ k h ó a 147 Một số khái niệm chung 151 Vậi chắt thông tin di truyền vi sinh v ậ t 153 Sự tái tổ hợp di truyền truyền tính trạng vi sinh v ậ t 172 câu hỏi ôn tập chương V III 201 Chương I X 205 ĐẠI CUDNG VỀ QUÁ TRÌNH NHIẺM k h u ẩ n v m i ễ n d ị c h 205 Từ k h ó a 205 Các mối quan hệ sinh vật 210 Kháng nguyên (AG) kháng thể (A C ) 247 Cơ sớ tế bào cùa miễn dịch 258 270 Diệt vi khuẩn gây bệnh cắc chấ! kháng sin h 16 Càu hịi ơn tập chương I X 273 TÀI LIỆU THAM KHẢO C H ÍN H 283 285 Chịu trách nhiệm xuất bản: Giám đốc Đ IN H N G Ọ C BẢO Tổng biên tập L Ê A Hội dóng thẩm định: G S T S N G U Y E N Đ ÌN H Q U Y Ế N P G S T S L Ê Đ ÌN H T R U N G P G S T S LÝ K IM BẢ N G Biên lập lái bản: N G U Y ỄN HỒNG NGA Trình bày bìa: P H Ạ M V IỆ T Q U A N G Cơ SỞ SINH HỌC VI SINH V Ậ T -T Ậ P II_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ In 1000 cuốn, khổ 17 X 24cm, Công ty c ổ phán in Phúc Yên Sổ đăng ki KHXB: 221-2007/C XB/514-15/ĐHSP, kí ngày 23/03/2007 In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2007