Tài liệu Di truyền học thể thực khuẩn pdf

Di truyền học thể thực khuẩn (Bacteriophage hay phage) Sự hình thành vết tan thể đột biến phage Phage phát dễ dàng chu trình tan, tế bào bị nhiễm phage vỡ giải phóng hạt phage vào mơi trường Sự tạo thành đốm quan sát Một số lớn tế bào vi khuẩn (khoảng 108 tế bào) trãi lên môi trường đặc Sau thời gian sinh trưởng, tạo lớp tế bào vi khuẩn màu trắng đục Nếu phage có mặt thời điểm vi khuẩn trãi lên mơi trường, nhiễm vào tế bào vi khuẩn Sau tế bào nhiễm phage bị làm tan giải phóng nhiều phage Thế hệ sau phage lại nhiễm vào vi khuẩn gần đó, tham gia vào chu trình tan khác, vi khuẩn bị vỡ giải phóng nhiều phage, chúng nhiễm vào vi khuẩn khác vùng lân cận Chu trình xâm nhiễm phage tiếp tục sau nhiều giờ, phage phá huỷ tất tế bào vi khuẩn vùng, tạo đốm (plage) suốt khác với lớp tế bào vi khuẩn màu trắng đục Chu trình sinh tan bacteriophage Sự xâm nhập phage vào tế bào vật chủ theo dạng bố mẹ đồng thời r+: đốm nhỏ, r-: đốm lớn, h+: đốm mờ, h-: đốm Phage nhân lên sinh trưởng tế bào vi khuẩn, làm cạn nguồn dinh dưỡng môi trường sinh trưởng, làm hạn chế nhân lên phage kích thước đốm Vì đốm kết nhiễm hạt phage ban đầu, đếm số lượng đốm riêng biệt có mơi trường Kiểu gene thể đột biến phage xác định nhờ nghiên cứu đốm Trong số trường hợp, xuất đốm đầy đủ Chẳng hạn, đột biến phage làm giảm số lượng phage hệ sau từ tế bào bị nhiễm thường tạo đốm nhỏ Các đốm lớn tạo đột biến gây tan sớm tế bào bị nhiễm, nên đốm tiếp tục nhiễm nhanh Kiểu đột biến khác phage xác định phage có khả khơng có khả tạo đốm chủng vi khuẩn đặc biệt Tái tổ hợp di truyền chu kỳ sinh tan (Lytic cycle) 2.1 Chu trình tan (Lytic cycle) Sư kêt hơp đâu va đuôi đê tao phage hoan chinh Các bacteriophage làm chết tế bào chủ gọi độc, chúng sinh sản theo chu trình tan Chu trình bắt đầu sợi đuôi phage gắn vào điểm nhận bề bề ngồi E.coli Ống co lại tạo lỗ thủng xuyên vách tế bào bơm DNA vào Capside phage cịn lại bên ngồi tế bào Sau bị nhiễm tế bào E.coli có q trình phiên mã dịch mã gen virus Phage T4 có khoảng 100 gen phần lớn biết rõ Một enzyme tạo cắt DNA tế bào chủ DNA phage phiên mã nhờ DNA polymerase tế bào chủ tạo mARN sớm Các mARN muộn tổng hợp ARN polymerase phage ARN polymerase vi khuẩn bị biến đổi để phiên mã gen phage Các mARN muộn dịch mã tạo loại protein enzyme điều hòa cấu trúc Các protein điều hòa phage kiểm soát phiên mã nối tiếp gen Khi DNA tế bào chủ bị phân hủy, gen phage kiểm sốt tồn hoạt động tế bào để tạo cấu phần DNA phage chép hàng trăm Các protein capsid tổng hợp thành phần riêng: đầu, ống đuôi sợi đuôi Chúng tự ráp với thành virion Phage hồn tất chu trình enzyme lysozyme tạo để tiêu hóa vách tế bào vi khuẩn Tế bào vi khuẩn bị vỡ, 100-200 virion thoát chúng lặp lại chu trình Tồn chu trình từ lúc phage tiếp xúc đến tan diễn khoảng 20-30 phút 370C Trong thời gian số lượng phage T4 tăng 100 lần, số lượng tế bào E.coli mọc nhanh tăng gấp đôi Phần lớn phage độc theo chu trình vừa nêu Tuy nhiên có số ngoại lệ phage sợi M13 E.coli không làm chết làm tan tế bào Các tế bào vi khuẩn phage kí sinh có đồng tiến hóa Các tế bào vi khuẩn có chế bảo vệ biến đổi màng tế bào để phage không bám vào enzyme cắt hạn chế cắt DNA phage Phage biến đổi để xâm nhập vào tế bào vi khuẩn Các phage có kích thước nhỏ bé phải nhìn kính hiển vi điện tử thấy Nhưng tính trạng phage quan sát dựa theo vết tan biên độ chủ Cho hai dịng phage T4 có kiểu gene khác nhiễm vào tế bào vi khuẩn E.coli, vài phage hệ sau thực tái tổ hợp di truyền Allele r- tan nhanh, kết tạo đốm lớn, allele h- nhiễm vào tế bào chủ, kết tạo đốm Phép lai sau: r-h+ x r+h- Kết thu bốn kiểu đốm Hai kiểu đốm đục, lớn đốm trong, nhỏ tương ứng với kiểu hình phage bố mẹ Hai kiểu hình khác, đốm lớn, đốm mờ nhỏ dạng tái tổ hợp tương ứng kiểu gene r-h- r+h+ Khi nhiều vi khuẩn bị nhiễm số dạng tái tổ hợp thuận nghịch thường tìm thấy số phage hệ sau Trong thí nghiệm, kiểu gene số bốn kiểu gene sinh kiểu hình khác dạng đốm Số lượng kiểu gene xác định kiểm tra đốm tạo thành Tần số tái tổ hợp, biểu diễn dạng phần trăm, xác định sau: Tần số tái tổ hợp = (Số phage tái tổ hợp/Tổng số phage) x 100 ... biên độ chủ Cho hai dịng phage T4 có kiểu gene khác nhiễm vào tế bào vi khuẩn E.coli, vài phage hệ sau thực tái tổ hợp di truyền Allele r- tan nhanh, kết tạo đốm lớn, allele h- nhiễm vào tế bào... nhiều phage Thế hệ sau phage lại nhiễm vào vi khuẩn gần đó, tham gia vào chu trình tan khác, vi khuẩn bị vỡ giải phóng nhiều phage, chúng nhiễm vào vi khuẩn khác vùng lân cận Chu trình xâm nhiễm... vi khuẩn, làm cạn nguồn dinh dưỡng mơi trường sinh trưởng, làm hạn chế nhân lên phage kích thước đốm Vì đốm kết nhiễm hạt phage ban đầu, đếm số lượng đốm riêng biệt có môi trường Kiểu gene thể