ÅÍ trong mäüt säú âiãöu kiãûn, vi khuáøn cuîng coï thãø taûo thaình håüp tæí (zygote), nhæng nhæîng håüp tæí naìy khäng bao giåì âæåüc hçnh thaình do sæû håüp nháút hoaìn toaìn hai tãú[r]
(1)Đờng 3/2, Tp Cần Thơ Tel: 84 71 831005, Fax: 84 71 830814
Website: http://www.ctu.edu.vn/knn email: dminh@ctu.edu.vn, vtanh@ctu.edu.vn
Vi sinh đại c−ơnG Vi sinh đại c−ơnG Vi sinh đại c−ơnG Vi sinh đại c−ơnG
Ch−¬ng 8:
(2)CHỈÅNG VIII
DI TRUYỀN V BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT ****
I SỰ SINH SẢN HỮU TÍNH Ở VI SINH VẬT :
Ngoại trừ virút, vi sinh vật Nhân Thực vi sinh vật Nhân Ngun có truyền tính trạng di truyền cha mẹ sang hệ cháu Tuy nhiên cách thức truyền tính trạng di truyền có khác nhiều hai nhóm vi sinh vật nầy khác chúng cấu trúc nhân tế bào
Sự sinh sản hữu tính vi sinh vật Nhân Thực :
Ở vi sinh vật Nhân Thực, sinh sản hữu tính xảy cách hồn tồn (đầy đũ giai đoạn, giống sinh vật cao cấp hơn) phối hợp nhiễm sắc thể hai nhân mang hai tính khác cá thể hai cá thể khác
Sự sinh sản hữu tính xảy qua tiếp hợp tế bào giới tính Tế bào giới tính nầy gọi giao tử (gamete) thường qui định giao tử có hình dạng kích thước to giao tử đực có hình dạng kích thước nhỏ Trong số trường hợp giao tử nôi chứa mang tế bào hay bào tử sau nầy Ở trường hợp khác nữa, giao tử đực lẫn giao tử có kích thước hình dạng tạm gán giao tử là đực
Trước bước vào sinh sản hữu tính, vi sinh vật Nhân Thực thường có bước chuẩn bị cách hình thành giao tử Tùy thuộc lòai vi sinh vật, tế bào dinh dưởng vi sinh vật Nhân Thực có số lượng nhiễm sắc thể n, chuẩn bị vào sinh sản hữu tính biến đổi dần thành giao tử đực giao tử Ở giao tử, tế bào có nhân với số nhiễm sắc thể n Ở số vi sinh vật khác, giao tử đực giao tử khơng khác biệt hình dạng kích thước có roi để di chuyển (bào tử động) khơng có roi Ở vi sinh vật khác nữa, giao tử đực luôn nhỏ giao tử cái, chí nhỏ gọi tinh trùng hay hùng tinh
(3)a) Giai đoạn bào phối: Sự bào phối đẳng giao dị giao (Hình 8-1) Trong trường hợp dị giao, sau tiếp xúc với nhau, nhân giao tử đực tiến vào giao tử Kết giao tử trở thành tế bào có nhân riêng rẻ Còn trường hợp đẳng giao, hai giao tử nang tiếp xúc với nhau, vách phân càch hai giao tử nang, phần tiếp xúc với nhau, bị biến mất, tế bào chất hai giao tử nang hòa lẩn vào trở thảnh tế bào có nhân Số lượng nhiễm sắc thể nhân (n), thế, tế bào chứa (n+n) nhiễm sắc thể
Phần giao tử đực khơng cịn nhân nên thối hóa dần (trường hợp dị giao) Trạng thái tế bào có nhân nầy (n+n) tồn ngắn ngủi tồn dạng tiềm sinh thời gian lâu dài trước chuyển sang giai đoạn kế Nhưng có trường hợp giao tử có nhân (n+n nhiễm sắc thể) tiếp tục phân cắt nhân hình thành tế bào có nhân chúng tồn lâu dài vòng đời Thí dụ: Meo nấm rơm Volvaria esculenta tế bào có hai nhân
b) Giai đoạn hạch phối: hai nhân phối hợp thành nhân nhứt có 2n nhiễm sắc thể Đây giai đoạn phối hợp tín hiệu di truyền cá thể cha cá thể mẹ lại với chuẩn bị cho giai đoạn phân ly sau
(4)- Lần đầu, gián phân giảm nhiễm (tức phân chia tín hiệu di truyền làm hai cho tế bào nữa) cho hai nhân con, nhân chứa n nhiễm thể Nhiệm vụ gián phân giảm nhiễm phân chia số nhiễm sắc thể số tín hiệu di truyền mang nhiễm sắc thể làm hai cho hai tế bào con, giúp phân ly tín hiệu di truyền từ hợp tử cho tế bào Và hai nhân nầy có tín hiệu di truyền khác biệt khơng hồn tồn giống cha mẹ
- Các lần kế tiếp, gián phân đẳng nhiễm, giai đoạn nầy, có tăng thêm chất liệu DNA cho nhiễm sắc thể, để sau nhiễm sắc thể tách hai cung cấp cho tế bào số lượng tín hiệu di truyền nhau, số lượng nhiễm sắc thể giống Các lần gián phân đẳng nhiễm có nhiệm vụ nhân số nhân lên nhiều lần để tăng mật số cá thể sau nầy hầu tăng hội tồn cho cá thể con, nhờ có mang đặc tính
(5)Trong sinh sản hữu tính giai đoạn hạch phối gián phân giảm nhiễm giai đoạn phối hợp tính trạng di truyền cha mẹ phân ly tính trạng di truyền hệ cháu
2 Sự truyền tính trạng di truyền vi khuẩn :
Hiện tượng sinh sản hữu tính vi sinh vật Nhân Nguyên hiểu biết gần vi khuẩn mà Từ trước, vi khuẩn vi sinh vật Nhân Nguyên khác, biết có sinh sản vơ tính cách phân đơi, đâm chồi Hiện tượng tái tổ hợp tính trạng di truyền vi khuẩn tìm biết gần sau
Ở số điều kiện, vi khuẩn tạo thành hợp tử (zygote), hợp tử khơng hình thành hợp hoàn toàn hai tế bào (như giai đoạn bào phối hạch phối vi sinh vật Nhân Thực), mà hợp phần tế bào cho (+) với tế bào nhận (-) Trường hợp cho hợp tử khơng hồn tồn (merozygote) Các gien tế bào cho gọi gien ngoại sinh (exogienote), gien tế bào nhận gọi gien nội sinh (endogienote)
Đoạn nhiễm thể tế bào cho kết đôi với nhiễm thể tế bào nhận đoạn tương ứng đoạn riêng lẻ chúng trao đổi với Ở lần phân chia nhân phân chia tế bào tạo tế bào chứa nhiễm sắc thể tái tổ hợp
Hiện tượng di truyền tính trạng di truyền từ tế bào cho sang tế bào nhận thực theo đường sau đây: tiếp hợp (conjugation), tải nạp (transduction) biến nạp (transformation)
a/ Hiện tượng tiếp hợp vi khuẩn :
(6)Hai tác giả tiến hành thí nghiệm với hai chủng đột biến Escherichia coli k12 Một chủng khả tổng hợp acid amin A B tổng hợp hai acid amin C D, gọi chủng A-B-C+D+; chủng ngược lại không tổng hợp hai acid amin C D tổng hợp hai acid amin A B, gọi chủng A+B+C-D- Nếu nuôi chủng A-B-C+D+ môi trường thiếu hai acid amin A B khơng sống Cũng vậy, nuôi chủng A+B+C-D- môi trường thiếu hai acid amin C D chúng không sống Nếu đem chủng A-B-C+D+ chủng A+B+C-D- nuôi riêng lẻ môi trường thiếu acid amin A, B, C D chúng không phát triển Nhưng trộn hai chủng lại với đem nuôi môi trường thiếu acid amin vừa kể lại thấy có số khuẩn lạc xuất Các vi khuẩn khuẩn lạc tổng hợp acid amin A, B, C D phát triển mơi trường Như tác giả thu chủng vi khuẩn A+B+C+D+ từ hai chủng A-B-C+D+ A+B+C-D- Và tần số xuất chủng A+B+C+D+vào khoảng x 10-6 (Hính 8-3)
Thí nghiệm chứng minh có tái tổ hợp tính trạng di truyền hai chủng khuyết dưỡng A-B-C+D+và A+B+C-D- chủng hoàn hảo bổ sung tính trạng khiếm khuyết
(7)Tuy nhiên tái tổ hợp xảy đường nào, tác giả chứng minh thí nghiệm sau Ni hai chủng khuyết dưỡng acid amin kể trên, chủng bên ống thủy tinh hình chữ U, mà ống có vách ngăn có lỗ cực nhỏ không cho vi khuẩn chui qua lọt, phân tử lớn DNA chui qua Sau đem ni cấy mơi trường thiếu acid amin trên, khơng có khuẩn lạc mọc (Hình 8-4)
Hình 8-4: Thí nghiệm thứ hai Lederberg & Tatum (1946)
Thí nghiệm chứng minh tái tổ hợp tính trạng di truyền chủng vi khuẩn xảy có tiếp xúc lẫn tế bào hai chủng mà
Cách tái tổ hợp tính trạng di truyền gọi tượng tiếp hợp (conjugation)
(8)trong tế bào nhận (Trong thí nghiệm tế bào nhận chủng kháng streptomycin) Tế bào mang phần lớn tính trạng tế bào nhận số tính trạng tế bào cho mà thơi
Ngày tượng tiếp hợp hai chủng vi khuẩn Escherichia coli quan sát qua kính hiển vi điện tử Giữa hai tế bào cho nhận hình thành cầu nhỏ, theo DNA từ tế bào cho tuồn sang tế bào nhận (Hình 8-5)
Hình 8-5: Ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử tượng tiếp hợp vi khuẩn E coli
Hình 8-6 : Tương quan tế bào mang yếu tố giới tính F+, F- Hfr: (a) chuyển yếu tố F từ F+ sang F- tế bào F- trở thành F+ (b) chuyển từ F+ sang Hfr
(9)Những tìm hiểu sâu cho thấy tiếp hợp có liên quan đến yếu tố giới tính F (tế bào F+) giữ vai trò tế bào cho lẫn nhận, cịn tế bào khơng chứa yếu tố F (tế bào F-) giữ vai trị tế bào nhận mà thơi Mỗi lần tiếp hợp tế bào F+ (tế bào cho) ln ln chuyển yếu tố giới tính F sang cho tế bào nhận, tế bào nhận lúc chuyển sang mang F+, từ giữ vai trò tế bào cho tiếp hợp với tế bào nhận khác (Hình 8-6)
Hiện tượng tiếp hợp xảy hai tế bào mang giới tính khác (tức F+ F-)
Yếu tố giới tính F đoạn DNA phage tương ứng, có khả tự tái tạo trì suốt trình sinh sản tế bào F+ , đồng thời có khả chuyển từ tế bào sang tế bào khác cách độc lập mà không liên quan đến yếu tố di truyền khác Khi tế bào F- chuyển thành F+ (vì nhận yếu tố F từ tế bào cho) giữ ngun kiểu gien tính trạng khác Điều cho thấy yếu tố F khơng gia nhập vào kiểu gien vi khuẩn F+, mà tồn độc lập đoạn DNA nằm nhiễm sắc thể Đoạn F tạo lực tiếp hợp (mating force), để hình thành cầu nối hai tế bào Trong lúc tế bào cho truyền yếu tố F sang tế bào nhận, chưa có đoạn nhiễm sắc thể truyền sang tế bào nhận
Cũng năm 1946, Wollman phân lập từ tế bào F+ loại tế bào đột biến có khả tiếp hợp với tần số cao, hàng ngàn lần lớn hơn, đặt tên Hfr (High frequency of recombination)
Với chủng Hfr, yếu tố F tế bào cho, ngược lại, lại không chuyển sang cho tế bào nhận F- (Hfr tế bào có mang yếu tố F) (Hình 8-6)
Từ hỗn hợp hai chủng Hfr F- , tác giả làm thí nghiệm ngắt qng q trình tiếp hợp với khoảng thời gian định Dùng máy khuấy mạnh để tách rời tế bào tiếp hợp với vào thời điểm định trên, xong cấy vào đĩa pétri nghiên cứu chủng tái tổ hợp để biết gien truyền sang tế bào nhận
(10)chậm Sự chuyển hoàn chỉnh nhiễm sắc thể tế bào cho sang tế bào nhận kéo dài khoảng 90 phút
Trong tế bào Hfr yếu tố giới tính F không trạng thái tự mà gắn vào điểm hệ gien tế bào Vị trí yếu tố F gắn vào hệ gien (sợi DNA) qui định gien vào tế bào nhận sớm yếu tố F Hfr vị trí vào tế bào nhận cuối
Ở cho thấy tế bào Hfr khác với tế bào F+ đột biến gắn đoạn F vào chuỗi DNA tế bào Ngoài tế bào Hfr xảy đột biến trở lại, tức trở trạng thái F+ (yếu tố giới tính F tách khỏi hệ gien trở thành tự tế bào chất) Đây tượng lại giống (reversion) sau bị đột biến
Ngày tượng tiếp hợp tìm thấy nhiều loại vi khuẩn khác Salmonella typhimurium, Streptomyces coelicolor, Bacillus subtilis,
Hình 8-7: Sơ đồ chuyển gien từ tế bào cho sang tế bào nhận thời điễm khác tương tiếp hợp vi khuẩn E coli
b/ Hiện tượng tải nạp : (transduction)
(11)Cọ hai dảng ti nảp :
+ Tải nạp khơng đặc hiệu : loại tải nạp chuyển đoạn DNA tế bào cho sang tế bào nhận
Lederberg cộng tác viên (1952) làm thí nghiệm với chủng đột biến vi khuẩn Salmonella typhimurium sau đây: nhiễm chủng B+ vi khuẩn P32 , sau cho [hage tương ứng vào làm tan vi khuẩn nầy, kế tác giả chuyển phage vào huyền phù chủng vi khuẩn B-, nhận số tế bào vi khuẩn có tính B+ (Hình 8-8)
Cơ chế tái nạp không đặc hiệu phức tạp, phage sinh sản tế bào cho giải phóng số phage Một số phage này, trình lắp ráp lại vơ tình mang đoạn DNA vi khuẩn cho (thay DNA phage) Phage gọi phage tải nạp Nhờ sử dụng chất 5-brômôuraxin đánh dấu DNA, chứng minh phage tải nạp chứa DNA vi khuẩn cho
(12)Khi bị phage tải nạp hấp phụ, vi khuẩn nhận phage tiêm DNA vào, không làm tan vi khuẩn, mà DNA phage lại kết hợp với DNA vi khuẩn nhận Kết gien vi khuẩn nhận bổ sung đoạn DNA vi khuẩn cho nhờ phage tải nạp
Hiện tượng tải nạp bổ sung gien (hoặc vài gien xếp cạnh gien này) vi khuẩn cho mà Lý hệ gien phage ngắn so với hệ gien vi khuẩn, ngắn đến 100 lần Do có gien nằm cách không 1/100 chiều dài hệ gien vi khuẩn có khả phage tải lượt với Do đó, trường hợp nhiều gien phage tải lượt với Trong thực nghiệm, phage tải nạp tính trạng mà
+ Tải nạp đặc hiệu hay tải nạp định khu : Là loại tải nạp đụng chạm đến đoạn DNA xác định Nói khác hơn, trường hợp phage tải tính trạng định mà thơi
Cơ chế tượng tải nạp hình dung đơn giản sau: phage ơn hịa sau bơm DNA vào vi khuẩn sinh tan, không làm vỡ tan vi khuẩn mà đoạn DNA phage lại gắn vào DNA vi khuẩn Trong lúc vi khuẩn phân cắt, DNA phage tách theo với DNA vi khuẩn Cho đến lúc có tác nhân kích thích, DNA phage tách khỏi DNA vi khuẩn để sinh sản, đồng thời lơi theo đoạn DNA vi khuẩn, đoạn ngắn phage lại nằm lại nhiễm sắc thể để bù vào đoạn lấy Vì có nhầm lẫn nên prophage khơng thể "sinh sản" Cần phải có nhiễm phage bình thường để bổ sung cho phage tải nạp prophage thành phage thực Sau phage tải nạp tiêm DNA vào tế bào nhận, số trường hợp cá biệt DNA gắn vào chuỗi DNA tế bào nhận nhân chuỗi DNA tế bào nhận bổ sung đoạn gien tế bào cho Từ đó, có chủng vi khuẩn tái tổ hợp tải nạp
Hiện tượng tải nạp nhận thấy lần năm 1952 vi khuẩn Salmonella typhirurium, sau, tượng thấy xảy nhiều giống vi khuẩn khác Escherichia, Chigella, Baccillus, Pseudomonas, Staphylococcous, Vibrio
(13)khơng có tiếp xúc hai tế bào (cho nhận) khơng có tham gia vật mang di truyền
Hiện tượng biến nạp F Griffith phát từ năm 1926 Tác giả làm thí nghiệm vi khuẩn Diplococcus pneumoniae, vi khuẩn gây bệnh viêm phổi Vi khuẩn có hai dạng : chủng có vỏ nhày cho khuẩn lạc trơn, nhẵn (S từ smooth = trơn nhẵn) chủng gây bệnh, cịn chủng R khơng tạo vỏ nhày nên khuẩn lạc khô nhăn nheo (R từ chữ rough = nhăn nheo) khơng gây bệnh bị bạch huyết cầu thực bào mau lẹ Tác giả tiêm cho chuột liều vi khuẩn dạng S đun cho chết, chuột mắc bệnh chết Từ máu chuột chết tác giả phân lập vi khuẩn dạng S Như vi khuẩn dạng S chết nhiệt truyền khả tạo vỏ nhày cho vi khuẩn sống dạng R làm cho thành vi khuẩn dạng S
Đến năm 1944, tác giả Avery, Leod Carty làm thí nghiệm Hình 8-9 chứng minh yếu tố biến nạp DNA tế bào cho xâm nhập vào tế bào nhận
Hình 8-9: Sơ đồ mơ tả thí nghiệm biến nạp vi khuần Diplococcus pneumonia
Hiện tượng biến nạp xảy với đoạn DNA có trọng lượng phân
(14)năng biến nạp Mỗi đoạn DNA biến nạp tương đương với đoạn 1/200 - 1/500 hệ gien tế bào cho Có nghĩa phải cắt đứt chuỗi DNA tế bào cho làm 200 - 500 đoạn nhỏ, đoạn có khả biến nạp
Nghiên cứu với vi khuẩn Haemophilus vi khuẩn có khả tiếp nhận chừng 10 đoạn DNA biến nạp Và , người ta nghĩ bề mặt tế bào nhận có thụ thể (receptor) tiếp nhận cách chọn lọc DNA có trọng lượng phân tử tương ứng
Mặt dù đoạn DNA có trọng lượng phân tử tương ứng có khả xâm nhập vào tế bào, tế bào, có đoạn DNA chủng vi khuẩn gần gũi gắn vào hệ gien tế bào nhận
Ngày biết có nhiều chi vi khuẩn có tượng biến nạp như:Haemophilus, Neisseria, Rhizobium, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureas, Agrobacteriumra diobacter, Escherichia Coli
III ĐỘT BIẾN Ở VI SINH VẬT :
Âënh nghéa :
Đột biến (mutation) biến đổi nhảy vọt tính di truyền, tức biến đổi kiểu gien (genotype) tế bào vi sinh vật Mỗi biến đổi gien dẫn đến thay đổi tính trạng làm cho chủng đột biến khác với tế bào ban đầu
Từ đột biến De Vries sử dụng từ năm 1901 ông nghiên cứu tính biến dị thực vật sau Boijerinck dùng vi khuẩn
Vi sinh vật có biến đổi thích nghi với mơi trường sống, biến đổi kiểu hình (phenotype) Sự biến đổi thích nghi kiểu hình lúc tác động đến quần thể vi sinh vật, đến cá thể Trong đó, biến đổi kiểu gien ảnh hưởng đến số tế bào quần thể mà thơi
2 Tính vơ hướng đột biến :
Đột biến vi sinh vật xảy cách ngẫu phát không điều kiện môi trường sống thúc đẩy, tính vơ hướng đột biến vi sinh vật
(15)a/ Thử nghiệm dao động Luria Delbruck (1943) :
Tác giả nuôi cấy phage T1 vào Escherichia coli B tồn vi khuẩn bị tan Nhưng trộn chung phage T1 với số lớn tế bào vi khuẩn dùng đũa nuôi cấy xoa (và nhiều) lên mặt thạch môi trường dinh dưỡng, có số tế bào vi khuẩn không bị tan mọc thành số khuẩn lạc Các vi khuẩn vi khuẩn đột biến kháng phage
Để chứng minh tính đột biến kháng phage xảy tự phát không phụ thuộc vào tiếp xúc vi khuẩn với phage tương ứng, tác giả làm thí nghiệm sau :
Dùng huyền phù E coli B nước canh thịt với mật số 103 tế bào 1ml Qua kiểm tra thấy tất vi khuẩn mẫn cảm với phage T1 Sau lấy 20ml huyền phù vi khuẩn chia vào ống nghiệm (0,5ml cho ống nghiệm) gọi lô A Lấy 20ml huyền phù vi khuẩn cịn lại cho vào bình nón (lơ B) Đem lô vào tủ úm 36 giờ, sau đem 40 ống nghiệm lơ A đỗ vào măt thạch 40 đĩa pétri có chứa sẵn phage T1 lấy lô B phân bố 40 đĩa pétri khác có chứa T1, đĩa 0,5ml huyền phù vi khuẩn (mỗi ống nghiệm lô A lẫn lơ B có mật số vi khuẩn nhau) Sau nuôi cấy, đếm số lượng khuẩn lạc mọc mặt đĩa pétri hai lô A B Các khuẩn lạc mọc từ vi khuẩn kháng phage Kết cho thấy số lượng khuẩn lạc mọc đĩa lô A khác nhau, lô B gần (Hình 8-10)
Kết cho thấy 40 ống nghiệm lô A, vi khuẩn trước tiếp xúc với phage T1 có đột biến kháng phage đột biến không đồng ống nghiệm nên có ống nghiệm có nhiều đột biến, có ống khơng có đột biến kháng phage Trong , lơ B chứa chung bình nón, tượng đột biến có xảy ra, phân phối cho đĩa pétri số vi khuẩn đột biến kháng phage phân phối đồng đĩa, số khuẩn lạc kháng phage đĩa gần (Hình 8-9)
(16)Hình 8-10: Sơ đồ thí nghiệm dao động Luria & Delbruch
(17)b/ Thí nghiệm phân bố lại Newcomb (1949) :
Newcomb làm thí nghiệm với vi khuẩn Escherichia coli chủng B mẫn cảm với phage T1 Ông xoa vi khuẩn lên mặt 100 đĩa pétri (có dinh dưỡng), với mật số 107 tế bào/đĩa Sau úm tủ nuôi cấy, ông lấy 50 đĩa (lúc có khuẩn lạc li ti mọc lên) xoa vi khuẩn trở lại khắp mặt đĩa (phân bố lại), gọi đĩa phân bố lại lô A Cịn 50 đĩa để n, khơng phân bố lại, gọi lô B Đồng thời ông cấy vào tất đĩa, huyền phù phage T1
Sau thời gian úm tủ nuôi cấy, ông lấy đếm số khuẩn lạc mọc đĩa Các khuẩn lạc chủng vi khuẩn kháng phage T1 đột biến q trình ni cấy
Kết số lượng khuẩn lạc đĩa lô A nhiều lô B
Kết củng cố thên tính vơ hướng đột biến vi khuẩn Bởi vi khuẩn đột biến "cảm ứng" có phage phân bố lại vi khuẩn lô A ảnh hưởng đến đột biến, số khuẩn lạc hai lô phải gần Ở kết ngược lại, lơ A có khuẩn lạc nhiều hơn, ni cấy đầu (chưa có phage) có số vi khuẩn đột biến mang tính trạng kháng phage Sự phân bố lại khuẩn lạc lô A làm tăng số khuẩn lạc kháng phage lên Như vậy, tượng đột biến tính trạng xảy dù chưa có diện phage Nói khác hơn, đột biến xuất cách ngẫu phát, không cần tiếp xúc với tác nhân hướng dẫn đột biến (Hình 8-11)
c/ Phương pháp chọn gián tiếp chủng đột biến cách in vết :
Phương pháp Lederberg thực vào năm 1952, ông dùng nhiều khúc gỗ hình trụ trịn có đường kính nhỏ đường kính đĩa pétri chút Một đầu khúc gỗ có bọc mảnh nhung vô trùng Các khúc gỗ bọc nhung dùng để in vết khuẩn lạc mặt đĩa pétri sang mặt thạch đĩa khác Như khuẩn lạc mọc đĩa có vị trí giống in đĩa vi khuẩn khuẩn lạc đĩa hai có đặc tính với khuẩn lạc vị trí đĩa
(18)một vài khuẩn lạc mọc, khuẩn lạc chủng đột biến kháng phage Ông lấy vi khuẩn đĩa II vị trí mà đĩa III có khuẩn lạc kháng phage đem nuôi môi trường nuôi cấy để nhân Sau , ơng tạo huyền phù với mật số 105 tế bào/ml từ vi khuẩn vừa nuôi Huyền phù đem xoa mặt thạch đĩa I (thuộc đợt 2) để úm tủ ni cấy Sau , có số nhiều khuẩn lạc mọc Ông dùng khúc gỗ bọc nhung khác để lấy vết khuẩn lạc in vào mặt thạch đĩa II đĩa III (thuộc đợt 2) Ở đĩa III có phage T1 Sau ni cấy, đĩa III có số khuẩn lạc kháng phage mọc, đĩa II số khuẩn lạc mọc đĩa I Ông lấy vài khuẩn lạc đĩa hai có vị trí với khuẩn lạc kháng phage đĩa III (đợt 2) đem ni cấy Thí nghiệm tiếp tục nhiều lần, theo Hình 8-12, cuối cịn lại huyền phù chứa tồn vi khuẩn E coli kháng phage
Trong thí nghiệm này, Lederberg lấy vi khuẩn từ đĩa II vị trí mà đĩa III có khuẩn lạc kháng phage Như suốt q trình thí nghiệm, vi khuẩn lấy để nhân hoàn toàn chưa tiếp xúc lần với phage Dù vậy, ơng có chủng vi khuẩn kháng phage Điều chứng minh rõ nét tính vơ hướng tượng đột biến vi khuẩn
(19)Nguyên nhân đột biến :
Đột biến có thay đổi trật tự nuclêotid sợi ADN nhiễm sắc thể Tùy theo thay đổi có hai loại đột biến :
a/ Đột biến điểm : Khi thay đổi đụng đến nuclêotid sợi DNA Đột biến điểm xuất :
+ Thay nuclêotid nuclêotid khác Thí dụ : Timin (T) thường dạng xêtô, dạng cặp đơi với Ađênin (A) ta có cặp A - T Nhưng q trình nhân đơi DNA, có yếu tố tác động vào làm cho Timin chuyển sang dạng ênol, kết đơi với xitơxin, khơng với timin Do dẫn đến việc thay cặp A - T G - X
Cịn xitơxin bị khử amin uraxin sau hình thành kết đơi với ađêmin khơng với guanin, cặp G - X chuyển thành A - T
(20)+ Hoặc nuclêotid Thí dụ : ađênin gien Xêr (Hình 8-14)
liz xer prä
AAG A GU XXA U đoạn ban đầu
AAG G UX XAU đoạn sau đột biến
liz val his
A
Hình 8-14 : Đột biến ađênin gien Xêr
Đột biến thêm nuclêotid vào chuỗi DNA có hệ nghiêm trọng mã thơng tin từ nơi bị đột biến bị đọc sai
b/ Đột biến đoạn : tượng đột biến xảy việc từ hai nuclêotid trở lên
Đột biến đoạn có tính vĩnh viễn khơng có trường hợp đột biến trở lại tính trạng cũ
Cịn đột biến điểm có làm thay đổi tính trạng số điều kiện có đột biến ngược lại, tức khơi phục lại tính trạng đột biến trước gây Nếu đột biến trở lại để khơi phục tính trạng ban đầu gọi lại giống (reversion), đột biến kiểu gọi đột biến lại giống
Ở đột biến đoạn khơng có lại giống loại đột biến bền vững
4.Tần số đột biến thiên nhiên :
Trong thiên nhiên, quần thể vi sinh vật phát sinh đột biến với tần số dao động từ 1.10-4 - 1.10-11 Mức dao động tùy thuộc vào loài vi sinh vật, điều kiện mơi trường, loại tính trạng đột biến hàng loạt yếu tố khác
Tác nhân gây đột biến nhân tạo vi sinh vật :
(21)a/ Các hóa chất gây đột biến nhân tạo : Có nhiều hóa chất gây nên đột biến, chất gây đột biến mạnh gồm có : mêtylmêtansunfônat, êtylmêtansunfônat, dimêtylsunfat, dietylsunfat, êtylênimin, mêtylnitrônitrôzôguanidin,
b/ Các tia phóng xạ tia α, β, rơnghen tia tử ngoại có tác dụng gây nhiều loại đột biến, thường dùng phịng thí nghiệm Tia tử ngoại với bước sóng 260nm có hiệu cao việc gây đột biến cho vi sinh vật, tác dụng chủ yếu lên bazơ pirimidin
Sự biểu tính trạng đột biến :
Ngoài thiên nhiên, tượng đột biến xảy vi sinh vật thường xuyên Tuy đột biến biểu tính trạng bên Lý vi sinh vật thường dạng nhiều nhân vi khuẩn vùng nhân phân tán thành nhiều vùng tế bào chất Nếu đột biến có tính trội, tính trạng đột biến thể Nhưng gien đột biến có tính lặn tính trạng đột biến khơng thể mà nằm trạng thái lặn lâu Chỉ cá cháu nào, hệ sau, nhận cá thể mang đột biến thơi, tính trạng đột biến thể Trong trường hợp ta có tính trạng đột biến chủng so với chủng ban đầu
Trong phịng thí nghiệm có số chủng đột biến quan sát mà thơi Vì quan sát số tính trạng khả sinh sắc tố, tốc độ tăng trưởng, hình thù khuẩn lạc, kháng thuốc kháng sinh, kháng phage, khuyết dưỡng dưỡng chất,
Lợi ích đột biến :
Ngày loài người lợi dụng triệt để đột biến vi sinh vật để phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu, y khoa, nông nghiệp, sản xuất, công nghiệp chế biến
Thí dụ : chủng đột biến Hfr vi khuẩn Escherichia coli có tần số tiếp hợp cao, hàng ngàn lần cao chủng cha mẹ, nhờ nhà nghiên cứu tìm hiểu rõ tượng tiếp hợp vi khuẩn
(22)đột biến, suất sinh penicilline tăng lên đến 180 lần, nhờ có đủ loại thuốc kháng sinh để cung cấp cho nhu cầu trị bệnh nhân loại
Tài liệu đọc thêm:
1 Nguyễn Thành Đạt, 1979 Vi sinh học đại cương Trang 263 - 290
2 Frobisher, M.,1968 Fundamental of Microbiology W B Saunder Co Trang 170-176
3 Jawetz, E & all, 1989 Medical Microbiology Prentice Hall International Inc Trang 80-91