Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com... Hoàng Tr ọ ng Phán và TS.[r]
(1)(2)HOÀNG TRỌNG PHÁN (Chủ biờn) TRNG TH BCH PHNG
Giáo trình
DI TRUYÒN häc VI SINH VËT vμ øNG DôNG
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC HUẾ Huế - 2008
(3)1
Lời nói đầu
Đến nay, di truyền học đời trăm năm song phát triển với tốc độ nhanh chóng Đặc biệt là, vịng 50 năm lại kể từ ngày James Watson Francis Crick khám phá cấu trúc phân tử DNA, 25/4/1953 Sự hoàn thành việc Giải mã di truyền hai nhóm nghiên cứu Marshall Nirenberg Gobind Khorana vào tháng năm 1966, đời Kỹ thuật di truyền vào thập niên 1970 hai kiện bật kể từ sau Sinh học phân tử đời Sự
phát triển với thành tựu đạt di truyền học thời gian qua vô to lớn!
Để góp phần đổi nội dung giáo trình Di truyền học Vi sinh vật
Ứng dụng theo hướng cập nhật kiến thức phương pháp dạy học môn bậc Đại học, tham cứu nhiều tài liệu khác và nỗ lực biên soạn giáo trình tinh thần Chúng tơi hy vọng giáo trình sẽ đáp ứng phần nhu cầu giảng dạy học tập của giảng viên sinh viên, sử dụng tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên Sinh học trường THPT bối cảnh đổi mới giáo dục
Nội dung giáo trình gồm Bài mở đầu chương: Chương giới thiệu các đặc điểm di truyền học vi sinh vật Chương - Cơ sở phân tử tính di truyền - trình bày khái quát cấu trúc tổ chức bộ gene vi sinh vật chế truyền thông tin di truyền chủ yếu ở
sinh vật tiền nhân (prokaryote) Chương sâu phân tích khía cạnh của nguyên lý điều hoà biểu gene vi khuẩn Chương - Biến dị vi sinh vật - đề cập đến trình biến đổi vật chất di truyền ở
các vi sinh vật (đột biến gene, sửa chữa DNA yếu tố di truyền vận
động) Chương tập trung vào lĩnh vực di truyền học virus Chương trình bày nguyên lý di truyền học vi khuẩn - tiếp hợp, biến nạp tải nạp Chương giới thiệu hiểu biết có tính chất
đại cương di truyền vi nấm vi tảo Và chương tập trung trình bày các khái niệm, phương pháp thành tựu lĩnh vực cơng nghệ DNA tái tổ hợp - tạo dịng gene vi sinh vật, ứng dụng nguyên lý kỹ thuật di truyền liên quan vi sinh vật việc tạo sinh vật biến
(4)2
vào môi trường
Cuối chương có phần Câu hỏi Bài tập Tài liệu tham khảođể bạn đọc tiện ôn tập tra cứu Và, chừng mực có thể, thuật ngữ khoa học thông dụng sử dụng tiếng Anh thích ngoặc đơn để giúp người học dễ dàng việc tiếp cận thông tin qua sách báo nước internet
Giáo trình Di truyền Vi sinh vật Ứng dụng ThS Hoàng Trọng Phán TS Trương Thị Bích Phượng - giảng viên cơng tác Khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Đại học Khoa học, Đại học Huế - biên soạn, với sự phân công sau:
ThS Hoàng Trọng Phán chủ biên với Bài mởđầu chương 1, 2, 3, 6, 8; TS Trương Thị Bích Phượng biên soạn chương 4,
Chúng xin trân trọng cảm ơn Dự án Giáo dục Đại học Huếđã tài trợ cho việc biên soạn giáo trình khn khổ Dự án Giáo dục
Đại học mức B
Chúng xin bày tỏ lòng cảm ơn đặc biệt đến PGS TS Phạm Thành Hổ - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh dày công đọc thảo cho nhiều ý kiến quý báu
Do khả hạn chế, chắn giáo trình cịn nhiều thiếu sót Chúng tơi mong nhận phê bình bảo đồng nghiệp bạn đọc để giáo trình hồn chỉnh lần in sau
Xin trân trọng cảm ơn!
Huế, ngày 10 tháng năm 2006 Các tác giả,
HOÀNG TRỌNG PHÁN
TRƯƠNG THỊ BÍCH PHƯỢNG
(5)7
Bài mở đầu
Di truyền học Vi sinh vật Cách mạng Công nghệ Sinh học
I Sự đời phát triển di truyền học công nghệ DNA tái tổ hợp
Sự đời phát triển di truyền học gắn liền với tên tuổi Gregor Mendel năm 1865 trải qua giai đoạn sau
1 Sự đời phát triển di truyền Mendel
Từđậu Hà Lan (Pisum sativum), với ý tưởng phương pháp nghiên cứu độc đáo, năm 1865 Gregor Mendel (Hình 1) phát quy luật di truyền sởđầu tiên qua suy tồn tất yếu đơn vịđi truyền đặc thù - nhân tố
di truyền (genetic factor) - quy định tính trạng truyền từ hệ sang hệ khác mà sau gọi gene Tuy nhiên, giới khoa học đương thời khơng hiểu khơng thể đánh giá tầm vóc vĩđại phát minh
Hình 1G Mendel
Mãi đến năm 1900, ba nhà thực vật học Carl Correns (Germany), Hugo de Vries (Netherlands) Erich von Tschermak (Austria) độc lập khám phá lại quy luật di truyền Mendel Và di truyền học thức đời từđây mà người sáng lập Mendel
2 Sự đời phát triển thuyết di truyền nhiễm sắc thể
Từ 1910, Thomas Hunt Morgan (Hình 2) với ba cộng Alfred H.Sturtevant, Calvin Bridges Herman J Muller xây dựng thành công thuyết di truyền nhiễm sắc thể (chromosome theory of inheritance) dựa đối tượng nghiên cứu ruồi giấm Drosophila melanogaster Học thuyết xác nhận gene đơn vị sở tính di truyền nằm nhiễm sắc thể (ở nhân); gene xếp theo đường thẳng
tạo thành nhóm liên kết Những đóng góp đáng kể môn đệ xuất sắc Morgan là: xây dựng đồ di truyền (Sturtevant 1913), chế xác định kiểu hình giới tính ruồi giấm (Bridges 1916) phát
Hình 2T.H.Morgan
(6)5
Lập đò cấu trúc tinh vi vùng rII phage T4 122
Tính tiềm tan (lysogeny) phage λ 125 III Tái virus 128
Các virus vi khuẩn 128
Các virus thực vật 130
Các virus động vật 131
Các virus gây ung thư, HIV/AIDS 132
Chương 6: Di truyền học vi khuẩn
Hoàng Trọng Phán 138
I Làm việc với vi khuẩn 139
Các thểđột biến vi khuẩn 141 Kiểu hình kiểu gene vi khuẩn 142 II Biến nạp (transformation) vi khuẩn 143 Định nghĩa, thí nghiệm đặc điểm chung 143
Cơ chế phân tử biến nạp 143 III Tiếp hợp (conjugation) vi khuẩn 145 Định nghĩa, thí nghiệm đặc điểm chung 145
Các plasmid truyền DNA vi khuẩn 150
Nòi Hfr 151
Sự xen plasmid F vào nhiễm sắc thể vật chủ 152 Lập đồ tiếp hợp ngắt quãng 154
Lập đồ với E coli: Các plasmid F' trắc nghiệm
cis-trans 155
IV Tải nạp (transduction) 156 Định nghĩa, thí nghiệm đặc điểm chung 156 Tải nạp chung (generalized transduction) 156 Tải nạp chuyên biệt (specialized transduction) 158
Lập đồ đột biến tải nạp 159
Chương 7: Di truyền học vi nấm vi tảo
Trương Thị Bích Phượng 162
I Đại cương nghiên cứu di truyền số vi tảo thông dụng 162
II Phân tích di truyền vi nấm 163 Tính khơng dung hợp vi nấm 163
(7)6
Phân tích bốn lập đồở vi nấm 164 Phân tích di truyền chu trình cận hữu tính (tái tổ hợp
trong nguyên phân) 167 III Nấm men E coli tế bào eukaryote 168
Các nhiễm sắc thể nấm men nhân tạo (YAC) 168 Những hiểu biết tổ chức nhiễm sắc thể nấm
men 170 Những hiểu biết tái phiên mã gene nấm
men 170 Những hiểu biết DNA ty thể nấm men 172
Chương 8:Di truyền vi sinh vật công nghệ gene
Hồng Trọng Phán 175
I Các cơng cụ thiết yếu kỹ thuật di truyền 175 Các enzyme giới hạn số enzyme khác 175
Các vector 178
II Các phương pháp việc xây dựng phân tử DNA tái tổ
hợp in vitro 182
III Tạo dòng gene vi khuẩn 183 Phân lập tách chiết đoạn DNA ngoại lai 184
Kiến tạo phân tử DNA tái tổ hợp in vitro 184
Chọn lọc vật chủ thích hợp chuyển gene vào tế bào chủ 185
Xác định vi khuẩn tái tổ hợp 186 Phát sàng lọc nucleic acid ngoại lai protein 188
Cho biểu gene ngoại lai 190 IV Phóng thích môi trường sinh vật biến đổi gene 193
V Sử dụng vi sinh vật để chuyển gene vào thực vật 196 VI Sử dụng vi sinh vật để chuyển gene vào tế bào động vật 208 VII Tạo giống vi sinh vật kỹ thuật di truyền 211 VIII Một sốứng dụng khác kỹ thuật di truyền vi sinh vật 211