Bài 3 - Vi Sinh Vật - Di Truyền Vi Khuẩn

Bài giảng môn Vi Sinh Vật học, giúp bạn củng cố kiến thức giúp bạn học tốt môn học Bài giảng môn Vi Sinh Vật học, giúp bạn củng cố kiến thức giúp bạn học tốt môn học

DI TRUYỀN VI KHUẨN

TR ƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH - KHOA DƯỢC

BỘ MÔN VI SINH – KÝ SINH TRÙNG

Mục tiêu

Nêu được bản chất các con đường truyền gen giữa các tế bào vi khuẩn: tiếp hợp, biến nạp, tải nạp

Cơ sở di truyền vi khuẩn

 Vùng nhân là vùng chứa gen, không có màng nhân

 Gen: 1 đại phân tử ADN dạng vòng, xoắn cuộn, không liên kết protein

 ADN liên kết với màng tế bào tại 1 điểm cố định

E coli - Đối tượng nghiên cứu

 NST chứa 4000 gen được giải mã hoàn chỉnh

 NST cuộn xoắn (tỉ lệ 1/500) khá chính xác để các gen nằm dọc phân tử được biểu hiện liên tục và ADN tách ra không bị rối

 Sinh sản nhanh chóng

 Không gây bệnh

 Dễ nuôi cấy

Sao chép ADN ở E coli

Sao chép theta*

 SC bắt đầu từ điểm Ori, đi theo hai chiều

 ADN vòng đang SC thấy dạng ADN “con mắt” (θ)

 Các ADN SC được gắn vào màng TB, bảo đảm cho chúng tách nhau ra trong phân bào

Sao chép lăn vòng*

 Xảy ra trong tiếp hợp

 1 mạch ADN bị cắt và mở vòng, làm khuôn tổng hợp sợi ADN bổ sung

 Sợi nguyên ADN quay được 360o làm khuôn để tổng hợp tiếp sợi bổ sung

Tb E coli sao chép trực phân

(1) Tế bào có ADN đang

sao chép kiểu theta

(2) Sao chép xong, tb kéo

dài ra: 2 điểm gắn

ADN vào màng được

tách xa nhau về 2 cực

(3) GĐ cuối phân bào

(4) Hai tế bào con

Sự tái tổ hợp và truyền tính trạng

 SV nhân nguyên thủy: sinh sản cận hữu tính

 Đặc điểm

VK: đơn bội, ADN trần

Đôi khi, VK truyền thông tin 1 chiều từ tb cho sang

tb nhận Thể cho chỉ chuyển 1 đoạn gen sang thể nhận nên tb nhận lưỡng bội một phần (hợp tử từng phần), phần còn lại đơn bội

Tái tổ hợp thực chất là lai phân tử

3 kiểu tái tổ hợp: tiếp hợp, biến nạp và tải nạp

TIẾP HỢP

• Giới “cái” (F-): nhận ADN, không có pili

• Yếu tố F có thể tích hợp vào hệ gen VK, sao chép với

bộ gen VK: Hfr (High frequency of recombination –

Có khả năng truyền đoạn gen với tần số cao)

F+ F-

Các loại tế bào F+, F-, Hfr

Yt F có thể tách khỏi hệ gen:

Hfr  F+

Yt F tách ra mang theo 1 đoạn NST:

Hfr  F’

*

Hfr F’

Tiếp hợp

• Thí nghiệm hiện tượng tiếp hợp*

• Sự truyền ADN từ tb này sang tb khác qua tiếp xúc 2 tb

• Trong tiếp hợp, ADN sao chép theo kiểu lăn vòng

• Các kiểu tiếp hợp

F- x F-  Không tái tổ hợp

F+ x F-  F- thành F+

F+ x F+  Tái tổ hợp với tần số rất thấp

Hfr x F-  Truyền hệ gen, ko truyền yếu tố F

F’ x F-  Giống như F+ x F- (cho ra 2 F’)

F + x F -

Chuyển yếu tố F qua cầu pili  2 tế bào F+

*

F’ x F-

BIẾN NẠP

Thí nghiệm biến nạp

Vậy, VK dạng S không thể tự sống lại được sau khi bị đun chết, nhưng

tb chết đã truyền tính trạng gây bệnh cho tb R Đây là biến nạp

Thí nghiệm Federick Griffith, 1928

Biến nạp

Biến đổi tính trạng của VK do ADN hòa tan xâm nhập

Điều kiện biến nạp:

 ADN biến nạp: 10 – 20 gen

 TB nhận: có khả năng dung nạp và bề mặt TB có thụ thể tiếp nhận chọn lọc các đoạn ADN có phân tử tương ứng

Cơ chế biến nạp

1 Thâm nhập của ADN: 1 đoạn ADN mạch kép TB cho,

sau khi đi qua màng TB nhận thì sẽ bị enzym cắt, còn lại 1 mạch đơn

2 Bắt cặp: ADN của TB nhận R sẽ biến tính tách rời 2

mạch ở 1 đoạn để bắt cặp với đoạn ADN đơn của TB cho

3 Sao chép: Sau khi tạo đoạn lai R-S, phân tử ADN sao

chép tạo ra hai sợi: 1 sợi kép R-R và 1 sợi kép khác có mang đoạn ADN tế bào cho S-S

2 Bắt cặp 3 Sao chép

1 Thâm nhập

*

TẢI NẠP

Thực khuẩn thể

 = phage, virus ký sinh VK

 Sinh sản theo 2 cơ chế

 Chu trình tiêu giải

 Chu trình tiêu giải tiềm ẩn

Chu trình tiêu giải *

Do phage độc  làm chết tế bào chủ

 Phage gắn lên mặt ngoài TB E coli, tạo lổ thủng xuyên màng và bơm ADN vào TB

 Cắt ADN của tế bào chủ, bộ gen virus kiểm soát phiên

mã, dịch mã protein phage  virion

 Lysozym phá vỡ màng TB phóng thích virion

Chu trình tiêu giải tiềm ẩn *

Do phage ôn hòa (không làm chết các TB chủ)

 Phage này có 2 khả năng sinh sản: CT tiêu giải và CT

tiêu giải tiềm ẩn

 Phage gắn vào bề mặt E coli, bơm ADN vào

 ADN của phage gắn vào NST VK  prophage, sao chép cùng ADN VK

 Prophage có thể tách khỏi ADN

(ngẫu nhiên, phóng xạ, hóa chất)

VK rồi bắt đầu CT tiêu giải

Tải nạp

Chuyển ADN từ tb cho sang tb nhận nhờ phage

Phage chuyển 1 đoạn nhỏ ADN tb cho, ko phải cả bộ gen

 Tải nạp không đặc hiệu (tải nạp chung)

• Do phage độc (kiểu P1) thực hiện theo CT tiêu giải

• Truyền bất kì đoạn ADN nào của tb cho, thường chỉ truyền 1 gen (1-2% bộ gen VK)

• Do sự gói nhầm ADN TB chủ khi phage trưởng thành

 Tải nạp đặc hiệu (tải nạp hạn chế)

CT tiêu giải tiềm ẩn Chỉ những gen được chuyển nằm sát chỗ prophage gắn vào mới được tải nạp Vk tái tổ hợp có thể lưỡng bội 1 phần

Hết! HẾT!

Sao chép kiểu theta

Điểm Ori

Hướng sao chép

Hướng sao chép

Sao chép theo 2 chiều

Sợi ADN con đang hình thành

Sao chép lăn vòng

Thí nghiệm tiếp hợp của Joshua Ledergberg và Edward Tatum 1947

A - B - C + D + A + B + C - D -

Khi cấy vào môi trường thiếu A - B - C - D -

Yếu tố F (plasmid) ở vi khuẩn

Cơ chế tiếp hợp

Chu trình tiêu giải