DI TRUYỀN VI KHUẨN
Người soạn : PGS, TS. Võ Thị Chi Mai
MỤC TIÊU
Sau khi học tập, sinh viên có khả năng :
1/ Mô tả được 3 con đường truyền gen giữa vi khuẩn.
2/ Trình bày đột biến mức độ phân tử.
3/ Kể ra các áp dụng của di truyền vi khuẩn trong chẩn đoán vi sinh.
I.
CHẤT LIỆU DI TRUYỀN: DNA
CẤU TRÚC DNA
NHIỄM SẮC THỂ CỦA TẾ BÀO VI KHUẨN:
Một đại phân tử DNA hình vòng, xoắn cuộn lại thành nùi.
DNA lưu trữ tín hiệu di truyền bằng thứ tự sắp xếp các base, và quyết định tính trạng di truyền
qua sự quy định tổng hợp protein.
DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG:
DNA di truyền tính trạng qua cơ chế tự nhân đôi mỗi khi tế bào phân chia. Ở vi khuẩn sự nhân
đôi tế bào được thực hiện theo cơ chế trực phân.
II.
SỰ ĐỘT BIẾN
II.1. MỨC ĐỘ PHÂN TỬ
II.1.1. Đột biến điểm: thay thế 1 cặp base; phục hồi được; tự nhiên hay thực nghiệm.
II.1.2. Đột biến đoạn : thường có biểu hiện lớn, không phục hồi được dòng ban đầu.
Cơ chế : gãy cầu nối giữa đường và phosphate trong phân tử DNA. Hậu quả là DNA có thể bị
mất đoạn, thêm đoạn, đảo đoạn.
II.2. MỨC ĐỘ TẾ BÀO
II.2.1. Đột biến thêm: thêm 1 tính trạng nào đó, biểu hiện ngay.
II.2.2. Đột biến bớt: làm bớt 1 tính trạng nào đó của vi khuẩn, cần có thời gian mới biểu
hiện.
1
II.3. MỨC ĐỘ QUẦN THỂ
II.3.1.Tần số đột biến: là số tế bào bị đột biến trong 1 dân số vi khuẩn.
Tần số đột biến =
Số vi khuẩn bị đột biến
Dân số vi khuẩn
II.3.2.Tỉ lệ đột biến: là xác suất để cho 1 vi khuẩn bị đột biến qua 1 lần phân chia, cho
biết vi khuẩn dễ bị đột biến hay không.
Tỉ lệ đột biến =
M1 - M0
N1 - N0
M0 : số vi khuẩn đột biến ở dân số N0; M1 : số vi khuẩn đột biến ở dân số N1
II.4. CHỌN LỌC ĐỘT BIẾN: là tách tế bào đột biến ra khỏi quần thể vi khuẩn.
II.4.1.Chọn lọc tương đối: để tự nhiên mà vi khuẩn đột biến được tách khỏi dân số vi
khuẩn, khó xảy ra.
II.4.2.Chọn lọc tuyệt đối: dùng môi trường nuôi có chất ức chế để chỉ cho vi khuẩn đột
biến mọc được.
III.
SỰ BIẾN DỊ TỔ HỢP
Ở vi khuẩn, biến dị tổ hợp xảy ra do 3 cơ chế: chuyển thể, chuyển nạp, và tiếp hợp.
III.1. SỰ CHUYỂN THỂ (Biến nạp, transformation): là sự lấy chất liệu di truyền từ vi khuẩn
cho phóng thích ra môi trường bên ngoài vào vi khuẩn nhận.
-
Thí nghiệm Griffiths thực hiện trên chuột với pneumococcus.
Thí nghiệm Avery
Cơ chế của sự chuyển thể: Tái tổ hợp nhờ 1 cấu trúc gọi là yếu tố thẩm quyền
(competent factor) tiếp nhận DNA từ môi trường ngoài để đưa vào bên trong tế bào.
III.2. SỰ CHUYỂN NẠP (Tải nạp, transduction): là sự truyền chất liệu di truyền từ tế bào cho
sang tế bào nhận qua trung gian prophage. Prophage xuất phát từ bacteriophage ôn hòa.
-
Cơ chế của chuyển nạp: prophage tách bất thường ra khỏi DNA của vi khuẩn tạo nên
những phần tử chuyển nạp.
Chuyển nạp hạn chế: là sự chuyển nạp trong đó phần tử chuyển nạp được tạo ra bởi 1
phần DNA của phage và 1 phần DNA của vi khuẩn.
Chuyển nạp toàn diện: là sự chuyển nạp trong đó phần tử chuyển nạp chỉ có chất liệu
di truyền của vi khuẩn, không có chất liệu di truyền của phage.
III.3. SỰ TIẾP HỢP (Giao phối, conjugation): chất liệu di truyền được truyền từ vi khuẩn cho
vào vi khuẩn nhận qua trung gian của plasmid.
2
-
IV.
Đặc tính của plasmid
Transfer replicon
Pili phái tính (F-pili)
YẾU TỐ DI TRUYỀN ĐỘNG:
Đoạn chèn (IS)
Gen nhảy (transposon)
Phage μ
V.
CÁC ỨNG DỤNG DI TRUYỀN VI KHUẨN
V.1. CÔNG NGHỆ SINH HỌC: gene engineering
V.2. ÁP DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN
V.2.1. Kỹ thuật lai
V.2.2. Phản ứng chuỗi polymerase (PCR)
V.2.3. Tổng hợp kháng thể đơn dòng
V.2.4. Xác định trình tự DNA
3
... DNA vi khuẩn Chuyển nạp toàn di n: chuyển nạp phần tử chuyển nạp có chất liệu di truyền vi khuẩn, chất liệu di truyền phage III.3 SỰ TIẾP HỢP (Giao phối, conjugation): chất liệu di truyền truyền... bào bị đột biến dân số vi khuẩn Tần số đột biến = Số vi khuẩn bị đột biến Dân số vi khuẩn II.3.2.Tỉ lệ đột biến: xác suất vi khuẩn bị đột biến qua lần phân chia, cho biết vi khuẩn dễ bị đột biến... M0 : số vi khuẩn đột biến dân số N0; M1 : số vi khuẩn đột biến dân số N1 II.4 CHỌN LỌC ĐỘT BIẾN: tách tế bào đột biến khỏi quần thể vi khuẩn II.4.1.Chọn lọc tương đối: để tự nhiên mà vi khuẩn đột