Di truyền học vi khuẩn

Di truyền học Vi khuẩn Khái niệm Di truyền: đặc tính chung sinh vật, giữ lại truyền cho cháu đặc điểm cấu tạo phát triển tổ tiên Biến dị: đặc tính chung sinh vật, mang khác biệt nhiều chi tiết so với bố mẹ chúng với cá thể khác loài CƠ SỞ VẬT CHẤT DI TRUYỀN CỦA VI KHUẨN ADN nhiễm sắc thể, ARN protein : → ARN → Protein Sao chép (tự sao): Là trình tổng hợp vật chất di truyền (ADN vi sinh vật ARN số virus) AND → ARN: phiên mã ARN → AND: phiên mã ngược (virus) Dịch mã: mARN→Ribosome→tARN → Protein ADN Khái niệm phân loại Plasmid Khái niệm: Plasmid phân tử ADN, có cấu trúc khép lại thành vịng trịn độc lập, có khả tồn nhân lên cách độc lập với hệ gen tế bào chủ tương tác, hoạt động vững bền với tế bào chủ Giữa chúng hệ gen tế bào chủ có tương tác cộng sinh chi phối lẫn Do plasmid loại vi khuẩn thích nghi với loại vi khuẩn Vi khuẩn tiếp nhận plasmid mà chúng tế bào chủ loại plasmid Plasmid Phage coi plasmid, xét mặt cấu trúc, chúng ADN vịng khép kín, độc lập, xét mức độ cộng sinh phage khơng đáp ứng yêu cầu Phage xâm nhập vào vi khuẩn, nhân lên sau phá hủy tế bào chủ Tiếp tục gây nhiễm tế bào khác Vì chúng khơng phải plasmid theo nghĩa Phân loại plasmid Nhóm plasmid R: loại plasmid chứa hay nhiều gen có khả sản xuất loại men có khả phân giải kháng sinh thành sản phẩm vô hoạt VD Như plasmid Col: loại plasmid chứa gen sản xuất kháng sinh colicin giúp cho vi khuẩn chống lại vi khuẩn khác Plasmid F: quy định tổng hợp pili giới tính cho vi khuẩn Vận chuyển tái tổ hợp thông tin di truyền Tế bào nhân thật thụ tinh, gen đơn bội kết hợp với tạo thành hợp tử lưỡng bội Chuyển nạp: Chuyển nạp biến đổi genotype vi khuẩn, ảnh hưởng ADN nhận từ vi khuẩn cho Chuyển nạp tự nhiên: tượng chuyển nạp xẩy nuôi cấy vi khuẩn điều kiện bình thường Chuyển nạp nhân tạo: nhiều vi khuẩn ni cấy biều kiện bình thường khơng xẩy chuyển nạp Nhưng ủ tế bào dung dịch cation hóa trị hai với nồng độ cao xẩy tượng chuyển nạp Điều kiện chuyển nạp Vi khuẩn cần chuyển nạp, phải trạng thái tiếp thu (khoảng 10-15% tế bào quần thể, thông thường giai đoạn sinh trưởng giảm) Chỉ xuất điều kiện nuôi cấy định, thay đổi tùy theo loài vi khuẩn (pH, nhiệt độ, thăng ion, khuấy lắc, ) Sự thay đổi thành tế bào điều kiện cần thiết cho xâm nhập ADN Kích thước số lượng ADN: tượng chuyển nạp xẩy với đoạn ADN có trọng lượng phân tử vừa phải, từ 10 5-107 Số thụ thể (receptor) bề mặt tế bào Thành phần mơi trường: phosphat, cazein,… Nhiệt độ thích hợp 29-32 0C (Video) Tải nạp Tải nạp truyền mảnh nhỏ nguyên liệu di truyền, từ vi khuẩn vi khuẩn nhận qua vài trung gian phage vi khuẩn Gọi phage vectơ phage tải nạp Phage vi khuẩn phage mảnh có tính chất virus mức độ phân hóa sâu sắc hơn, hòa tan vi khuẩn Những phage độc phage T2, T3, T4, T5 phá hủy nhanh chóng cấu trúc nhiễm sắc thể Một phage ''ơn hịa'' khơng có đủ hoạt lực để làm dung giải tất vi khuẩn trộn với mảnh phage Sự sinh tan Quá trình sinh tan - Tiền phage: trình sinh tan, ADN phage đoạn lại tái tổ hợp vào vùng đặc hiệu NST vi khuẩn Hệ gen phage tái tổ hợp vào NST vật chủ thâm nhập vào tồn dạng tiền phage vài phút sau xâm nhập Tiền phage (tiền thực khuẩn thể) thực khuẩn thể hoàn chỉnh mà genotype phage thành phần liên tục NST vi khuẩn Tiền phage lại (nhân đôi) lúc với NST vi khuẩn truyền sang tế bào nhiều hệ liên tiếp Những vi khuẩn tiếp thu đặc tính dung túng tiền phage NST chúng trì khả sản sinh phage cho hệ sau gọi sinh tan Các kiểu tải nạp Tải nạp chung hay tải nạp không đặc hiệu: Là kiểu tải nạp phage tải nạp truyền tính trạng khác từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác lồi Tải nạp đặc hiệu: Đó tải nạp phage có khả tải nạp tính trạng di truyền, ADN phage tải nạp kết hợp với đoạn xác định hệ gen vi khuẩn Cơ chế chung tải nạp Tải nạp trình truyền đoạn ADN từ tế bào cho sang tế bào nhận nhờ phage Phage vi khuẩn tiếp xúc với Phage phá vỡ tế bào vi khuẩn vào tế bào chất vi khuẩn, lấy cắp ADN vi khuẩn chui Đem ADN cho vi khuẩn thể nhận khác Mỗi phage có đặc hiệu riêng với loại vi khuẩn Đoạn ADN tế bào cho gắn lên ADN phage thông qua tượng trao đổi chéo Ứng dụng trình tải nạp Tải nạp giúp ích nhiều cho việc phân tích chất phức tạp vùng ADN mà người ta gọi gen, tức vùng riêng biệt kiểm soát tính trạng Tải nạp phương pháp phân tích di truyền học có hai ưu điểm lớn sau: Phát tượng tượng tái tổ hợp xảy hai thể dị dưỡng không giống hệt nhau, chí trường hợp tải nạp thực với tần số thấp Trong tải nạp ngừng trệ, có tính trạng giống trạng thái dị hợp tử sinh vật bậc cao, nghĩa tế bào, có gen giống hệt mang biến đổi khác Giao nạp (tiếp hợp) Giao nạp vi khuẩn kết hợp thời hai tế bào có kiểu bắt cặp đối nhau, tiếp nối cách chuyển phần vật chất di truyền từ tế bào cho sang tế bào nhận qua cầu tế bào chất sau tế bào tách Kiểu chép sigma (σ ) vi khuẩn sử dụng giao nạp để truyền phân tử ADN dạng thẳng sang tế bào khác Biến dị vi khuẩn Những biến đổi nhằm thích nghi vi sinh vật ngoại cảnh, biến dị vi sinh vật Các loại biến dị: Biến dị phenotype: Là biến dị tính trạng bên ngồi, tạm thời thuận nghịch khơng ổn định tồn quần thể vi sinh vật Biến dị xuất tác động nhân tố ngoại cảnh Biến dị genotype - đột biến: đột biến sai khác với bố mẹ kiểu gen liên quan đến vật chất di truyền, thay đổi sở vật chất di truyền mức phân tử Đột biến mang tính chất di truyền, gián đoạn, hiếm, ngẫu nhiên, độc lập, đặc hiệu Biểu đột biến: Thay đôi base khác (đột biến điểm), Cắt khung pentose-phosphat ADN gây tổn hại, đảo ngược đoạn hai điểm cắt (đột biến đoạn) Nguyên nhân gây đột biến Ngẫu nhiên: chưa biết rõ nguyên nhân này, có lẽ sai sót ngẫu nhiên liên kết nu bị thay đổi cách ngẫu nhiên Vật lý (tia tử ngoại (UV) gây đột biến điểm), Hóa học: ethidium bromide, acid, hóa chất khác, Sinh học: Các dạng đột biến thường gặp: Đột biến ngẫu nhiên: đột biến mà khơng cần có can thiệp thực nghiệm Đột biến cảm ứng: Có thể nâng cao tần số đột biến cách xử lý tế bào tác nhân gây đột biến ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DI TRUYỀN TRONG CHẨN ĐỐN BỆNH TRUYỀN Quy trình thường quy để chẩn đoán bệnh vi NHIỄM sinh vật Bệnh phẩm → Môi trường nuôi cấy khởi đầu →  Nuôi cấy vào môi trường tăng sinh  3- Nghiên cứu hình thái, sinh lý, sinh hóa 4- Nghiên cứu tính gây bệnh  5- Nghiên cứu type huyết học  6- Thử kháng sinh đồ  7- Kết luận: - Căn nguyên, loài, type vi khuẩn gây bệnh  - Khả sử dụng kháng sinh  - Nguồn gốc dịch (nếu có dịch)  Phương pháp nhân ADN (PCR: polymerase chain reaction) ... hợp 29-32 0C (Video) Tải nạp Tải nạp truyền mảnh nhỏ nguyên liệu di truyền, từ vi khuẩn vi khuẩn nhận qua vài trung gian phage vi khuẩn Gọi phage vectơ phage tải nạp Phage vi khuẩn phage mảnh... trình truyền đoạn ADN từ tế bào cho sang tế bào nhận nhờ phage Phage vi khuẩn tiếp xúc với Phage phá vỡ tế bào vi khuẩn vào tế bào chất vi khuẩn, lấy cắp ADN vi khuẩn chui Đem ADN cho vi khuẩn. .. nạp truyền tính trạng khác từ vi khuẩn sang vi khuẩn khác loài Tải nạp đặc hiệu: Đó tải nạp phage có khả tải nạp tính trạng di truyền, ADN phage tải nạp kết hợp với đoạn xác định hệ gen vi khuẩn