ĐỘT BIẾN GEN TS. Nguyễn Ngọc Lan MỤC TIÊU • Trình bày được nguyên nhân và hậu quả của đột biến. • Trình bày được cách tế bào sửa chữa ADN hư hỏng để tránh đột biến. • Nhận diện được một số bệnh di truyền ở người do đột biến gây ra. • Trình bày được tác động của các yếu tố gây đột biến. • Mô tả các phương pháp chọn lọc đột biến ở vi sinh vật. KHÁI NIỆM • Đột biến gen là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc của gen. • Những biến đổi này thường liên quan đến 1 cặp nucleotid (đột biến điểm) hoặc 1 số cặp nucleotid. • Nhân tố môi trường gây ra đột biến gọi là tác nhân gây đột biến. ĐỘT BIẾN SINH DƯỠNG • Đột biến xảy ra ở các tế bào không sinh sản, thay đổi cục bộ, không di truyền. • Có thể là nguyên nhân gây ung thư hay lão hóa. ĐỘT BIẾN DÒNG MẦM • Đột biến xảy ra trong giao tử, truyền cho thế hệ sau. TẦN SỐ ĐỘT BIẾN • Trong tự nhiên, các gen đều có thể bị đột biến nhưng với tần số thấp (10-6 – 10-4). • Tần số đột biến căn cứ trên một lần sao chép, một lần phân bào hay trên một giao tử và trên một tế bào trong một thế hệ. TẦN SỐ ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN CỦA MỘT SỐ GEN Sinh vật E. coli Bắp Đột biến Tần số Căn cứ đánh giá Leu - → Leu+ 7.10-7 Đột biến/ tế bào Arg+ → Agr - 4.10-9 Đột biến/ tế bào StrS → StrR 4.10-10 Đột biến/ tế bào 4,82.10-8 Đột biến/ giao tử 2.2.10-6 Đột biến/ giao tử R → r (đỏ trắng) Y → y (vàng trắng) E.coli đột biến nhạy cảm với streptomycin kháng với streptomycin với tần số 4.10-10 đột biến / tế bào / thế hệ trong 10 tỉ tế bào của một thế hệ có 4 đột biến StrR xuất hiện ngẫu nhiên. Tỉ lệ đột biến ở người: 10-6 / gen/ thế hệ 10-6 / gen /thế hệ x 5.104 gen/ bộ gen đơn bội 5.10-2 đột biến trên giao tử = (5/100 hay 1/20) Mỗi hợp tử : 1/20 đột biến Hai giao tử trên 1 hợp tử : 1/10 cơ hội mang đột biến mới. Đa số là đột biến lặn, không biểu hiện trong điều kiện dị hợp tử. KHÁI NIỆM VỀ GEN Gen là một phần của phân deoxyribonucleic acid (DNA). tử Vai trò làm khuôn mẫu cho việc phiên mã để tạo thành phân tử ribonucleic acid (RNA) có chức năng quan trọng. Trình tự gen chứa 4 loại base: adenin (A), cytosin (C), guanin (G), thymine (T) ARN: thymine được thay bằng uracil (U) - Purin: A và G - Pyrimidin: C,T và U Base sequence of mRNA is TRÌNH TỰ mARN BỔ SUNG CHO ĐOẠN ADN complementary to that of DNA Phiên mã CODON: một bộ ba nucleotide liền kề, còn được gọi là bộ ba, trong DNA hoặc RNA mã hóa cho một axit amin để kết hợp vào một polypeptide Phân tử ADN Sợi ADN khuôn mẫu PHIÊN MÃ DỊCH MÃ CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN • Đột biến điểm: thay đổi một base trong chuỗi ADN gây bởi tác nhân gây đột biến hay sai sót trong sao chép ADN o Thay thế cặp nucleotid o Đột biến lệch khung • Đột biến đa điểm: thay đổi tác động hơn một base ĐỘT BIẾN: thay thế cặp nucleotid Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids Chỉ ảnh hưởng đến 1 codon Đột biến thay thế G GTC A C C TC ACG C C A ↓ C C A G U G G AG U G CG G U ↓ P ro - A rg - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN LẶN hay đột biến cùng nghĩa Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids Đột biến thay thế G GTC T T C TC A CG C C A ↓ C C A G A A G AG U G CG G U ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN VÔ NGHĨA Gen bình thường G G TC TC C TC A C G C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids o o Đột biến thay thế G G TC TC C TC A C T C C A ↓ C C A G A AG AG U G A G G U ↓ P ro - G l u - G l u - STO P Mã hóa cho codon kết thúc làm cụt protein Tác động tùy thuộc protein bị cụt bao nhiêu và mức độ cần cho hoạt động của protein ĐỘT BIẾN LỆCH NGHĨA Mã hóa cho acid amin khác protein không có chức năng Gen bình thường G G TC TC C TC A C G C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids © 2010 Paul Billiet ODWS Đột biến chuyển đổi G G TC C T C TC A CG C C A ↓ C C A G G A GA GU G CGG U ↓ P ro - G l y - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN LỆCH KHUNG Khung đọc 1 Khung đọc 2 Do chèn hay mất một hay nhiều nucleotid trong vùng mã hóa của gen. ĐỘT BIẾN: thêm nucleotid Một dạng của đột biến lệch khung Gen bình thường GGTCTC C T C ACG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids © 2010 Paul Billiet ODWS Đột biến thêm nucleotid G G T GCTCC T C A C G C C A ↓ CCACGAGGAGUGCGGU ↓ P ro - A rg - G l y - Va l - A rg ĐỘT BIẾN: mất nucleotid Một dạng đột biến lệch khung Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids © 2010 Paul Billiet ODWS Đột biến mất nucleotid G GT C / C C TC A CG C C A ↓ C C A G G G AG U G CG G U ↓ Pro-Gly-Ser-Ala- Chuỗi polypeptide Trình tự acid amin bị sai lệch = PROTEIN không có chức năng ĐỘT BIẾN ĐA ĐIỂM • Là những tác động thay đổi từ 2 đến hàng ngàn base • Sự xóa mất đoạn thay đổi khung đọc • Sự chèn đa điểm gen bị lệch khung Thay đổi sản phẩm của gen Gen nhảy có hai loại: o Transposon: di chuyển trực tiếp trong bộ gen, dùng làm công cụ biến đổi ADN trong cơ thể sống o Retrotransposon: phiên mã thành ARN ADN NGUYÊN NHÂN ĐỘT BIẾN • Đột biến tự nhiên: xảy ra một cách tự phát • Đột biến cảm ứng: gây ra bởi các tác nhân đột biến ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN • Xảy ra trong tự nhiên một cách ngẫu nhiên, tần số nhất định, không xác định được nguồn gốc • Tần suất sai sót: 10-10 base, tỷ lệ thấp do khả năng sửa lỗi của các ADN polymerase • Đột biến tự nhiên ở mức phân tử gồm có: - hổ biến - khử amin - chuyển vị - đảo chuyển - đột biến lệch khung - oxy hóa phân hủy ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) CHUYỂN VỊ : thay thế một base bằng base khác có cùng tính chất hóa học. • Purine thay bằng purine: thay A bởi G hay G bởi A • Pyrimidine thay bằng pyrimidine: thay C bởi T hay T bởi C). ĐẢO CHUYỂN: thay thế ngược lại của một base thuộc loại hóa chất này bằng base của loại hóa chất khác • Pyrimidine thay bằng purine: C bởi A, C bởi G, T bởi A, T bởi G; • Purine thay bằng pyrimidine: A bởi C, A bởi T, G bởi C, G bởi T. Chuyển vị Đảo chuyển Đảo chuyển Chuyển vị Ví dụ: • Chuyển vị sẽ là G - C • Đảo chuyển sẽ là G - C A-T T - A. ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) HỔ BIẾN Các base trong ADN thường tồn tại ở một trong hai trạng thái biến đổi qua lại giữa chúng gọi là các dạng hổ biến Hiện tượng hổ biến xảy ra: • Do sắp xếp lại của các liên kết • Do thay đổi vị trí các nguyên tử hydro trong các base + A và C từ dạng thường (bền vững) amino sang dạng hiếm imino bắt cặp C và A ở dạng thường +T và G từ dạng thường (bền vững) keto sang dạng hiếm enol bắt cặp G và T ở dạng thường Ví dụ: ADN cha mẹ chứa cặp CG • Trong lúc tái bản C chuyển sang dạng imino (hiếm) cặp nhầm với A (thay vì với G) tạo thành cặp C-A trong một ADN con. • Trong lần tái bản tiếp theo, A sẽ cặp bình thường với T tạo ra cặp T -A thay chỗ cặp CG trước đây. Đây là cơ chế của đột biến chuyển vị CG → TA ADN KHUÔN MẪU 3’ 5’ G C A T A T C G T A A T G C C G G C 3’ 5’ C từ dạng amino chuyển sang dạng imino 3’ 5’ G C A T A T 5’ C T A G C G 3’ 5’ 3’ C 5’ T T G A T G C C G G C 3’ C cặp nhầm với A (thay vì với G) tạo thành cặp C-A trong một ADN con. 3’ 5’ G C A T A T C A T A A T G C C G G C 5’ 3’ 3’ 5’ G C 5’ A T A T C G T A A T G C C G G C 3’ 3’ G A A C T A G C G 5’ • A sẽ cặp bình thường với T tạo ra cặp T - A thay chỗ cặp CG trước đây. • Cơ chế của đột biến đồng hoán CG → TA C 5’ T T A A T C G C 3’ ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) KHỬ AMIN Phản ứng thủy phân cytosin uracil và khử amin 5- methylcytosin thymin Trong ADN • Tế bào có một cơ chế tách bỏ uracil nhờ enzyme uracil - ADN glycosylase uracil bi loại bỏ và thay thế cytosin. • Khử amin 5- methylcytosin thymin: không được chỉnh sửa do không nhận diện thymin là lỗi. ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) ĐỘT BIẾN LỆCH KHUNG : lỗi của polymerase khi sao chép các đoạn lặp lại của một nucleotid. OXY HÓA PHÁ HỦY do các gốc oxy Sản phẩm oxy hóa quan trọng là 8 hydroxy guanin bắt cặp sai với A. Đảo chuyển G - C T - A ĐỘT BIẾN CẢM ỨNG • Tác nhân gây đột biến: tác nhân làm tăng tần số đột biến cao hơn mức tự nhiên. • Hậu quả: thay đổi cấu trúc hay trình tự ADN. • Tác nhân vật lý gây đột biến : phóng xạ, tia X… • Tác nhân hóa học gây đột biến: các đồng đẳng của base nitơ, acid nitrơ (HNO2), các chất alkyl hóa mạnh. TÁC NHÂN HÓA HỌC GÂY ĐỘT BIẾN 4 nhóm • Nhóm base đồng đẳng • Các chất hóa học thay đổi cấu trúc và đặc tính của các cặp base • Các tác nhân chèn vào ADN làm lệch khung • Các tác nhân làm thay đổi cấu trúc ADN. NHÓM BASE ĐỒNG ĐẲNG • Có cấu trúc hóa học giống purin và pyrimidin • Tăng tần số hổ biến và gây ra các đột biến Bromouracil (BU): hợp chất nhân tạo Dạng keto của BU Dạng ion hóa của BU Keto phổ biến của BU là chất tương tự thymidine, có thể cặp với A; còn ở dạng ion hoá - enol, nó có thể cặp với G. Aminopurin AP dạng proton hóa • Aminopurine (AP) là chất tương tự adenosine có thể cặp với T • Khi ở dạng proton hoá, nó có thể cặp với C. CÁC CHẤT HÓA HỌC THAY ĐỔI CẤU TRÚC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA CÁC CẶP BASE Các chất khử amin: acid nitrơ (HNO2) khử gốc amin của base A,G và C A bị khử amin ghép với C C thành U ghép với A Các chất akyl hóa: nitrosoguanidin (NTG), Methyl Methane Sulfonat (MMS), Ethyl Methane Sulfonat (EMS) chuyển nhóm Methyl hay ethyl vào base ghép cặp TÁC NHÂN CHÈN VÀO ADN LÀM LỆCH KHUNG • Gồm các chất: proflavin, cam acridin, ethium bromide (chất nhuộm ở phòng thí nghiệm). • Cơ chế: phân tử đa vòng phẳng tương tác với các base của ADN và chèn vào giữ chúng. Làm dãn sợi đôi ADN và ADN polymerase bị “đánh lừa” chèn base vào đối diện nhiều hơn bình thường làm lệch khung ADN tạo thành. TÁC NHÂN THAY ĐỔI CẤU TRÚC ADN • Các phân tử lớn gắn vào base không mã hóa TD: N-acetoxy-2-acetylaminofluorene (NAAAF) • Tác nhân gây liên kết chéo trong và giữa các sợi TD: psoralen có trong một số rau, dùng điều trị một số bệnh về da • Các chất hóa học gây đứt sợi ADN TD: các peroxid • Các hydrocarbon đa vòng TD: benzypyrene có trong xăng TÁC NHÂN BỨC XẠ GÂY ĐỘT BIẾN • Các tia vũ trụ và phóng xạ có năng lượng cao có thể gây nhiều hư hỏng trên ADN như biến đổi các base, cắt đứt các mạch… • Tia cực tím (UV): UV-A, UV-B, UV-C • ADN hấp phụ tối đa tia UV ở bước sóng 254nm, gây tần suất đột biến cao • Tạo các dimer pyrimidin trong ADN *Dimer là liên kết đồng hóa trị giữa các pyrimidin kề nhau. • Tạo liên kết dimer giữa 2 pyrimidin đứng gần nhau (thymine dimer) • Biến đổi cytosine thành cytosine hydrate Gây ghép nhầm hay ngăn chặn sự phiên mã và sao chép ADN CÁC CƠ CHẾ CHỐNG LẠI ĐỘT BIẾN • ADN là phân tử duy nhất được sửa chữa bởi tế bào • 3 loại cơ chế sửa chữa o Đảo nghịch sai , hỏng o Loại bỏ sai hỏng o Dung nạp sai hỏng. ĐẢO NGHỊCH SAI HỎNG Quang phục hồi: kiểu sửa chữa xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng được xúc tác bởi enzyme ADN photolyase. ADN ADN có dimer Photolyase bám vào dimer Hấp thụ ánh sáng ADN đã được sửa chữa ĐẢO NGHỊCH SAI HỎNG (tt) Sửa sai bằng cách làm mất nhóm alkyl Enzym methyltranferase: chuyển nhóm akyl từ ADN sang enzym, phản ứng không thuận nghịch enzym mất hoạt tính. Nối các chỗ đứt của sợi đơn: ADN ligase. LOẠI BỎ SAI HỎNG Sửa sai bằng cách cắt base Sửa chữa lệch đôi Sửa chữa bằng cách cắt nucleotid – NER Sửa sai bằng cách cắt base (glycosylase) • N-glycosylase nhận biết base biến đổi. • Thủy phân liên kết N-glycosilic nối base với đường pentose. • Tạo một vị trí AP: chỉ có mạch đường phosphat, thiếu base nitơ. • AP endonuclease cắt bỏ vị trí AP. • Nucleotid được bổ sung bởi ADN polymerase và ligase nối liền lại. Sửa chữa lệch đôi: xảy ra sau sao chép ADN • Tìm các base bắt cặp không chính xác bởi một nhóm các protein có thể quét ADN. • Nucleotid không chính xác: loại bỏ. • ADN polymerase hoạt động lần thứ hai để bổ sung nucleotid tạo trình tự đúng. Sửa chữa bằng cách cắt nucleotid – NER NER: nucleotide excision repair 1. ADN bị sai hỏng • Endonuclease: cắt ADN chứa sai hỏng • Exonuclease: loại bỏ đoạn ADN chứa vùng sai hỏng. Sinh vật bị đột biến khiếm khuyết NER: dễ bị diệt, đột biến bởi UV và các hóa chất hoạt động giống UV. 2. Dimer bị cắt và loại bỏ 3. Khoảng trống được lấp 4.Khe hở được hàn lại Dimer DUNG NẠP ADN SAI HỎNG Sửa chữa bằng tái tổ hợp DUNG NẠP ADN SAI HỎNG (tt) Sửa chữa bằng đột biến ADN với dimer Dimer được nhận diện và ADN bị cắt Dimer bị loại bỏ Khoảng trống được lấp nhờ ADN polymerase nhưng tạo ra đột biến Dimer thứ hai bị loại bỏ, đột biến bị loại bỏ Sửa sai nhờ hệ thống SOS (cấp cứu) • Hệ thống SOS: chứa khoảng 20 gen được kiểm soát âm bởi chất kìm hãm LexA. • Khi tế bào bị nhiều tác nhân gây đột biến sai hỏng nghiêm trọng SOS sẽ phục hồi sao chép, chuyển sai hỏng thành sửa sai trong khi nhân đôi • Hoạt động protein LexA chịu sự kiểm soát của gen recA. + Khi gen recA bị kiểm soát không hoạt động protein LexA hoạt động ức chế hệ thống SOS. + Khi gen recA bị hoạt hóa gây phản ứng phân giải LexALexA bị kích thích thay đổi cấu hình, tự cắt mất hoạt tính ức chế gen của hệ thống SOS được mở. Nếu sửa sai không kịp tế bào bị chết hay bị đột biến Cơ chế tác động của chất kìm hãm LexA- recA TÌNH TRẠNG ĐỘT BIẾN VÀ PROTEIN ĐỘT BIẾN Đột biến sinh dưỡng ở vi sinh vật: các đột biến liên quan đến sinh dưỡng (1945) • Thể nguyên dưỡng (hoang dại) Tổng hợp tất cả các thành phần tế bào phức tạp từ nguyên liệu thô sơ, đơn giản • Thể khuyết dưỡng Các thể đột biến không có khả năng tổng hợp chất cần thiết như thể nguyên dưỡng không sinh trưởng được nếu không thêm vào môi trường chất dinh dưỡng. TD:Thể đột biến khuyết dưỡng methionin không sống được trên môi trường chỉ chứa muối vô cơ (môi trường tối thiểu) nhưng nếu thêm methionin vào thì nó sống được. Đột biến và bệnh người Sir Archibald Garrod: phát hiện bệnh đột biến đầu tiên là bệnh Alkapton niệu • Bệnh Alkapton niệu: nước tiểu của bệnh nhân trở nên đen khi để ngoài không khí • Bệnh do thiếu enzym homogentisate oxydase trong gan không phân hủy acid homogentisic (alcapton) thành acid acetacetic (không màu) acid homogentisic tích tụ trong nước tiểu bị oxy hóa chuyển màu đen Nhiều bệnh liên quan đến các enzym bị bất hoạt hay protein bị thay đổi chức năng. ĐỘT BIẾN GEN VÀ UNG THƯ CÁC NHÓM GEN LIÊN QUAN ĐẾN UNG THƯ Có 2 con đường dẫn tới ung thư • Thứ nhất: các biến đổi làm tăng hoạt gen kích thích Alen biến đổi được gọi là oncogen (gen ung thư) Alen bình thường gọi proto-oncogen (gen tiền ung thư) • Thứ hai: các biến đổi làm bất hoạt gen kìm hãm Gen kìm hãm được gọi là gen ức chế khối u. GEN UNG THƯ VÀ TIỀN UNG THƯ Các gen ung thư do retrovirus tải nạp • Bằng con đường sao chép ngược retrovirus đã tích hợp được ADN của mình vào NST tế bào chủ. • Chúng có thể ngẫu nhiên mang các gen ung thư làm biến đổi tế bào chủ bằng cách xen đoạn ADN của mình cạnh gen tiền ung thư của tế bào chủ. • Gen tiền ung thư hầu như liên quan đến các hệ thống tín hiệu của tb như các protein, các thu thể xuyên qua màng, các gen điều hòa… GEN UNG THƯ VÀ TIỀN UNG THƯ (tt) Cách biến đổi gen tiền ung thư thành gen ung thư Ba cách chủ yếu • Mất đoạn hay đột biến điểm trong trình tự mã hóa • Khuếch đại gen • Cấu trúc nhiễm sắc thể. Mất đoạn hay đột biến điểm ở trình tự mã hóa Khuếch đại gen Cấu trúc lại nhiễm sắc thể ADN ARN Protein tăng hoạt được tạo ra với số lượng bình thường Protein bình thường được siêu sản xuất Các enhancer mạnh kế cận làm protein bình thường được tăng sản xuất Sự dung hợp với gen phiên mã mạnh làm protein dung hợp tăng sản xuất hay tăng hoạt GEN UNG THƯ VÀ TIỀN UNG THƯ (tt) Đột biến ở gen ức chế khối u • Các đột biến ở gen ức chế khối u thường là lặn. • Tế bào chỉ mất kiểm soát khi cả 2 alen đều bị đột biến. • Có 2 đột biến được phát hiện o gen Rb tạo ra protein retinoblasma ức chế sự phát triển một dạng ung thư ở mắt. o gen p53 tạo protein 53 ức chế nhiều dạng ung thư. HỆ THỐNG CHỌN LỌC ĐỘT BIẾN Ở VI SINH VẬT Giúp phát hiện có hiệu quả các đột biến hiếm Kiểu hình Đột biến có điều kiện Đột biến khuyết dưỡng Nhiệt độ thường Nhiệt độ cao Không bổ sung Có bổ sung Không có tác nhân Có tác nhân Hoang dại Bình thường Bình thường Mọc Mọc Mọc Không Đột biến Bình thường Đột biến Không Mọc Mọc Mọc Kiểu gen Đột biến đề kháng Cơ sở phát hiện ba loại đột biến dựa vào kiểu hình PHƯƠNG PHÁP ĐỀ KHÁNG • Dùng tác nhân là thuốc hay phage để chọn lọc. • Chỉ vi khuẩn có đột biến mọc trên môi trường thạch có thuốc hay phage. PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU CHẬM Phát hiện các đột biến khuyết dưỡng. Phương pháp • Dung dịch vi khuẩn pha loãng cấy trên môi trường thạch tối thiểu mọc các khuẩn lạc rời. • Phủ một lớp môi trường tương tự lên thạch, ủ khuẩn lạc bình thường mọc lên. • Phủ thêm một lớp môi trường dinh dưỡng có bổ sung, ủ các đột biến khuyết dưỡng mọc, kích thước nhỏ hơn. PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU HẠN CHẾ Dạng đơn giản hơn của pp làm giàu chậm Phương pháp • VK cấy trên môi trường tối thiểu có chất bổ sung đột biến khuyết dưỡng mọc cho đến hết chất bổ sung dừng lại tạo khuẩn lạc nhỏ. • Vi khuẩn bình thường tiếp tục phát triển kích thước khuẩn lạc to. PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU NHỜ PENICILLIN Penicilline diệt vi khuẩn ở dạng phân chia Phương pháp • Vi khuẩn cấy vào môi trường tối thiểu có penicilline • VK tăng trưởng bị diệt, VK đột biến không tăng trưởng sống. • Cấy lại VK đột biến lên môi trường không có penicilline đột biến khuyết dưỡng mọc lên với tỉ lệ cao. PHƯƠNG PHÁP LỌC Chọn lựa các đột biến khuyết dưỡng ở nấm sợi. Phương pháp Dung dịch bào tử nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng thiếu chất bổ sung. Dạng bình thường mọc ra nhiều sợi và bị giữ lại khi lọc. Dạng đột biến đi qua màng lọc và cấy lại trên môi trường có chất bổ sung kiểm tra tìm dạng đột biến. PHƯƠNG PHÁP IN • Vi khuẩn cấy để mọc rời từng khuẩn lạc trên môi trường. • Dùng miếng nhung (nhiều lông mịn bọc trên khúc gỗ) in đúng vị trí khuẩn lạc trên môi trường tối thiểu. • Các khuẩn lạc đột biến không mọc được. • Căn cứ vị trí khuẩn lạc không mọc ở bản sao, tách các đột biến khuyết dưỡng. [...].. .Phân tử ADN Sợi ADN khuôn mẫu PHIÊN MÃ DỊCH MÃ CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN • Đột biến điểm: thay đổi một base trong chuỗi ADN gây bởi tác nhân gây đột biến hay sai sót trong sao chép ADN o Thay thế cặp nucleotid o Đột biến lệch khung • Đột biến đa điểm: thay đổi tác động hơn một base ĐỘT BIẾN: thay thế cặp nucleotid Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C C A ↓ C C... Thay đổi sản phẩm của gen Gen nhảy có hai loại: o Transposon: di chuyển trực tiếp trong bộ gen, dùng làm công cụ biến đổi ADN trong cơ thể sống o Retrotransposon: phiên mã thành ARN ADN NGUYÊN NHÂN ĐỘT BIẾN • Đột biến tự nhiên: xảy ra một cách tự phát • Đột biến cảm ứng: gây ra bởi các tác nhân đột biến ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN • Xảy ra trong tự nhiên một cách ngẫu nhiên, tần số nhất định, không xác định... codon Đột biến thay thế G GTC A C C TC ACG C C A ↓ C C A G U G G AG U G CG G U ↓ P ro - A rg - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN LẶN hay đột biến cùng nghĩa Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids Đột biến thay thế G GTC T T C TC A CG C C A ↓ C C A G A A G AG U G CG G U ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN VÔ... gốc • Tần suất sai sót: 10-10 base, tỷ lệ thấp do khả năng sửa lỗi của các ADN polymerase • Đột biến tự nhiên ở mức phân tử gồm có: - hổ biến - khử amin - chuyển vị - đảo chuyển - đột biến lệch khung - oxy hóa phân hủy ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) CHUYỂN VỊ : thay thế một base bằng base khác có cùng tính chất hóa học • Purine thay bằng purine: thay A bởi G hay G bởi A • Pyrimidine thay bằng pyrimidine: thay... ĐỘT BIẾN: thêm nucleotid Một dạng của đột biến lệch khung Gen bình thường GGTCTC C T C ACG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids © 2010 Paul Billiet ODWS Đột biến thêm nucleotid G G T GCTCC T C A C G C C A ↓ CCACGAGGAGUGCGGU ↓ P ro - A rg - G l y - Va l - A rg ĐỘT BIẾN: mất nucleotid Một dạng đột biến lệch khung Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C... NHIÊN (tt) ĐỘT BIẾN LỆCH KHUNG : lỗi của polymerase khi sao chép các đoạn lặp lại của một nucleotid OXY HÓA PHÁ HỦY do các gốc oxy Sản phẩm oxy hóa quan trọng là 8 hydroxy guanin bắt cặp sai với A Đảo chuyển G - C T - A ĐỘT BIẾN CẢM ỨNG • Tác nhân gây đột biến: tác nhân làm tăng tần số đột biến cao hơn mức tự nhiên • Hậu quả: thay đổi cấu trúc hay trình tự ADN • Tác nhân vật lý gây đột biến : phóng... nhân hóa học gây đột biến: các đồng đẳng của base nitơ, acid nitrơ (HNO2), các chất alkyl hóa mạnh TÁC NHÂN HÓA HỌC GÂY ĐỘT BIẾN 4 nhóm • Nhóm base đồng đẳng • Các chất hóa học thay đổi cấu trúc và đặc tính của các cặp base • Các tác nhân chèn vào ADN làm lệch khung • Các tác nhân làm thay đổi cấu trúc ADN NHÓM BASE ĐỒNG ĐẲNG • Có cấu trúc hóa học giống purin và pyrimidin • Tăng tần số hổ biến và... của đột biến đồng hoán CG → TA C 5’ T T A A T C G C 3’ ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) KHỬ AMIN Phản ứng thủy phân cytosin uracil và khử amin 5- methylcytosin thymin Trong ADN • Tế bào có một cơ chế tách bỏ uracil nhờ enzyme uracil - ADN glycosylase uracil bi loại bỏ và thay thế cytosin • Khử amin 5- methylcytosin thymin: không được chỉnh sửa do không nhận diện thymin là lỗi ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN (tt) ĐỘT... chức năng Gen bình thường G G TC TC C TC A C G C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids © 2010 Paul Billiet ODWS Đột biến chuyển đổi G G TC C T C TC A CG C C A ↓ C C A G G A GA GU G CGG U ↓ P ro - G l y - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN LỆCH KHUNG Khung đọc 1 Khung đọc 2 Do chèn hay mất một hay nhiều nucleotid trong vùng mã hóa của gen ĐỘT BIẾN: thêm... acids © 2010 Paul Billiet ODWS Đột biến mất nucleotid G GT C / C C TC A CG C C A ↓ C C A G G G AG U G CG G U ↓ Pro-Gly-Ser-Ala- Chuỗi polypeptide Trình tự acid amin bị sai lệch = PROTEIN không có chức năng ĐỘT BIẾN ĐA ĐIỂM • Là những tác động thay đổi từ 2 đến hàng ngàn base • Sự xóa mất đoạn thay đổi khung đọc • Sự chèn đa điểm gen bị lệch khung Thay đổi sản phẩm của gen Gen nhảy có hai loại: o Transposon: ... G U ↓ P ro - A rg - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN LẶN hay đột biến nghĩa Gen bình thường G GTC TC C TC A CG C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino... G CG G U ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y ĐỘT BIẾN VÔ NGHĨA Gen bình thường G G TC TC C TC A C G C C A ↓ C C A G AG G AG U G CG G U Codons ↓ P ro - G l u - G l u - C ys - G l y Amino acids... với tần số 4.1 0-1 0 đột biến / tế bào / hệ 10 tỉ tế bào hệ có đột biến StrR xuất ngẫu nhiên Tỉ lệ đột biến người: 1 0-6 / gen/ hệ 1 0-6 / gen /thế hệ x 5.104 gen/ gen đơn bội 5.1 0-2 đột biến giao