DI TRUYỀN VĂ BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT 5.1 TRUYỀN Ở VI SINH VẬT
a Sự tro đổi di truyền b Cơ chế so chĩp lạ
b Cơ chế sao chĩp lại
Khi AND sinh sản, 2 sợi lò xo duỗi ra, mối liín kết hiddro giữa câc bazo nito bị đứt. hai nhiễm sắc thể tâch rời nhau, từng sợi 1 tự sao chĩp thănh một sợi mới tương đồng với nó.
5.4Quâ trình truyền nguyín liệu di truyền ở vi sinh vật 5. 4.1 Biến nạp (transformation )
Định nghĩa
Biến nạp lă sự biến đổi genotip của vi khuẩn thể nhận dưới ảnh hưởng của AND từ vi khuẩn thể cho. AND dưới thể dung dịch do một thể vi khuẩn thẻ cho giải phóng ra, được truyền đi không có sự can thiệp của một nhđn tố cấu trúc nhiễm sắc thể hoặc epixom, hoặc của phage vecto.
Điều kiện của quâ trình biến nạp: quâ trình biến nạp chỉ xảy ra khi vi khaunar nhđn ở một tình trạng sinh lý đặc biệt (ở khoảng 1- 15% tế băo ở quần thể thông thường ở giai đoạn phât triển giảm ) tình trạng năy đê lăm thay đổi tính chất bề mặt tế băo nhận có câc yếu tố cảm ứng enzyme đặc biệt trín đó có câc đoạn phđn tử AND có thể xđm nhập được trín bề mặt tế băo nhận có câc yếu tố cảm ứng để cho đoạn phđn tử AND có thể cố định có chưng 30- 70 vùng cảm ứng như thế đoạn AND đê nhập văo tế băo được tâch đôi, vă một mạch đơn được ghĩp văo NST của tế băo nhận. Quâ trình năy gọi lă sự tâi tổ hợp (recombination ).
Grifith lă người đầu tiín đê phât hiện sự biến nạp ở phế cầu khuẩn (streptococcus pneumoniae, tín cũ lă Diplococcus pneumonae hay pneumococcus ) văo năm 1928 vi khuẩn năy có hai dạng khâc nhau
- Dạng gđy bệnh cho động vật hình thănh khuẩn lạc lâng kí hiệu lă S
- Dạng không gđy bệnh hình thănh khuẩn lạc nhâm ký hiệu R. nếu tiím vi khuẩn sống chủng s thì lăm cho chuột nhắt chết, tiím s chết cho qua sử lí nhiệt (hơ nóng ) thì chuột vẩn sống, còn tiím vi khuẩn chủng R cho chuột thi chuột vẫn sống , nhưng đồng thời tiím R vă S chết thì lại lăm chuột chết vă sau đó trong mâu chuột chết phđn lập được chủng S đặc trưng. Câc thí nghiệm sau đó (Avery, Macleod vă Mecarty, 1946 ) cho thấy nếu sử lý dịch S chết được tinh chế vẫn có năng lực biến nạp Invitro vă nếu xử lý bằng Dnase thì lăm mất hoạt tính biến nạp của dịch năy trong khi xử lý bằng protease vẫn giữ nguyín tính biến nạp điều đó chứng minh rằng AND chứ không phải lă protein lă vật chất mang thông tin di truyền.
- Cho đến nay những tính trạng được biến nạp được biết lă khả năng tổng hợp yếu tố sinh trưởng, khả năng sử dụng để sinh trưởng, khả năng khâng thuốc, khả năng sinh độc tính hiện tượng năy được vận dụng rộng rêi trong kỹ thuật di truyền. VD:
5. 4.2.
Tải nạp
(chuyển nạp _ transduction )
Định nghĩa: tải nạp lă sự vận chuyển vật chất di truyền nhờ phage
(bacteriophage hay thực khuẩn thể ) lă câc virut kí sinh vi khuẩn, có 2 loại phage. Câc phage độc lăm tan vi khuẩn. tuy vậy câc phage ôn hòa có hai giai đoạn thay
thế nhau trong chu trình phât triển, chúng có thể trơ thănh phage độc khi mă môi trường có tâc nhđn (hóa, lý ) gđy đột biến.
Khi phage hấp bâm trín măng tế băo vi khuẩn đặc hiệu bằng thụ thể ở lông đuôi, ATP- ase ống đuôi của phage được hoạt hóa phđn giải ATP giải phóng năng lượng lăm co rút vỏ đuôi, kết quả lă ống đuôi chọc thủng măng tế băo vi khuẩn vă lăm AND phage theo ống đuôi năy xđm nhập văo tế băo vi khuẩn, sau khi xđm nhập AND phage độc tồn tại độc lập trong tế băo chất điều chỉnh quâ trình tổng hợp protein phage vă lăm phđn hủy AND của vi khuẩn , trong quâ trình lâp râp vỏ protein phage lại chứa mảnh AND vi khuẩn ( tạo thănh phage khuyết tổn ) khi giải phóng ra ngoăi cùng của phage khâc do dung giải tế băo phage khuyết tổn nay lại tiếp tục hấp bâm lín tế băo mới vă đưa đoạn AND của tế băo cũ văo tế băo mới.
Ở một số phage gọi lă phage ôn hòa sau khi xđm nhập văo tế băo chất của vi khuẩn, AND ấn nhập văo cấu trúc phđn tử AND NST của vi khuẩn ở dạng tiền phage (prophage ). Ở trạng thâi episome năy bộ gen của phage ôn hòa được truyền cho thế hệ sau của vi khuẩn tương tự câc gen khâc của NST. Câc vi khuẩn mang prophage được gọi lă vi khuẩn dung nguyín (lysogennic bacteria ) do những vi khuẩn năy mang mầm móng của quâ trình dung khuẩn sau năy, khi chuyển sang trạng thâi độc vi khuẩn dung nguyín tiếp tục sinh trưởng bình thường. tuy nhiín khi gặp điều kiện môi trường có câc yeus tố gđy đột biến thì phage chuyển sang trạng thâi độc lăm vi khuẩn dung giải khi đó câc prophage từ sao chĩp thănh những phiín bản ở trạng thâi độc lập trong tế băo chất vă bắt đầu chu trình dung giải vi khuẩn. trong quâ trình sao chĩp đó câc phage mới hình thănh có thể mang theo AND của phage vă đoạn AND (nằm kề bín ) cua NST vi khuẩn khi xđm nhập tế băo mới, câc phage mang gen NST thực hiện chức năng mang vật chất di truyền từ tế băo cho sang tế băo nhận. sự tải nạp phổ biến rộng rêi vă được nghiín cứu ở vi khuẩn họ enterobacteriaceac. ở ecoli đó lă câc phage T vă P-1, ở shigella P-1, ở salmonella typhimurum P-22. câc phage tải nạp ở pseudomanas vă proteus cũng biết đến. quâ trình tải nạp có thể vận chuyển một hoặc một số gen bất kì như níu trín được gọi lă tải nạp chung hay tải nạp không đặc hiệu (như tải nạp do phage P- 1 vă P-22 ở Ecoli Shigella vă Salmonella.
Nhiều phage chỉ có thể tâi tổ hợp văo 1 vị trí (Locus) nhất định trong genome ký chủ chính vì vậy chúng chỉ có thể vận chuyển những gen phđn bố gần locus năy mă thôi hiện tượng năy gọi lă tải nạp đăc hiệu.
Nói chung ở vi khuẩn chuyển nạp đóng vai trò trong lan truyền độc tính, lan truyền khâng nguyín thđn (gđy phản ứng chĩo miễn dịch) vă nđng cao khả năng tổng hợp câc chất yếu tố sinh trưởng.
5.4.3 Tiếp hợp
Tiếp hợp lă một hiện tượng truyền một phần vật chất di truyền theo một chiều
từ tế băo cho (thể cho lă vi khuẩn đực ) sang tế băo nhận (thể nhận lă vi khuẩn câi), việc truyền dẫn năy đòi hỏi sự tiếp xúc vă sự kết đôi giữa hai vi sinh vật. dẫn tới sự
hình thănh một hợp tử hợp nhđn (Meoyzot ) chứa hệ gen của vi sinh vật được thụ tinh vă một mảnh của hệ gen của vi sinh vật cho. Hai thănh phần năy kết hợp lại thănh một nhiễm sắc thể duy nhất. nhưng trạng thâi nhị bội chỉ lă tam thời. trong sự phđn chia năy, những tế băo sinh ra do tiếp hợp được gọi lă thể tâi tổ hợp (Recombinant ).
Quâ trình truyền vật chất di truyền chỉ diễn ra một chiều từ tế băo đực (F+) sang tế băo câi (F-). Điều năy được Lederberg vă Tatum chứng minh lần đầu tiín văo năm 1964 trín câc biến chủng E.coli K-12. khả năng cho của tế băo đực quyết định bởi sự có mặt của yếu tố di truyền ngoăi NST lă F ( fertility factor, sẽ-factor, yếu tố giới tính ).
Câc thuật ngữ “ tế băo đực” vă “tế băo câi” được dùng theo hệ thống định danh hiện đại từ năm 1976.
Trín bề mặt tế băo F+ có câc nhung mao đặc biệt _pili giới tính có thể hấp thụ câc phage đặc biệt số lượng pili giới tính rất ít (khoảng 2-3). Đường kính trong khoảng 25 A có thể cho phĩp sợi AND của tế băo đi qua khi nó tiếp xúc với tế băo nhận.
Yếu tố ngoăi NST điều khiển quâ trình tiếp hợp ( conjugative plasmid ) những plasmid năy có thể điều khiển tổng hợp coliein ( colj, colv2, colv3 ). Plasmid điều khiển tổng hợp enterotoxin ở E.coli, vă một văi khâng nguyín khâc.
Quâ trình tiếp hợp của plasmid F tâi tổ hợp trong AND mạch vòng của NST bắt đầu từ khi 2 tế băo đực vă câi tiếp xúc nhau. Khi đó một đoạn của NST ở kề bín yếu tố F bị cắt vă duỗi ra mă trở nín có cấu trúc thẳng. Đầu NST tự do năy tâch ra vă tự sao thănh 2 sợi hướng về phía pili giới tính vă được chuyển theo pili năy sang tế băo F- . Bởi vì plasmid F nằm ở cuối chuổi thẳng NST nín nó không được truyền qua tế băo F- vì trong quâ trình tiếp hợp ngắn ngủi AND nhiễm sắc thể thường bị đứt đoạn, vă nhờ đó chỉ một phần NST của tế băo F+ được chuyển sang tế băo F- nhưng chúng có tầng suất biến nạp gen NST cao được gọi lă chủng Hfr (chúng có tần suất biến nạp cao). Trong trường hợp pili giới tính tự do trong tế băo chất hai hiện tượng năy có thể gặp lă biến nạp một phần genome plasmid F hoặc biến nạp toăn bộ genome plasmid trong trường hợp đầu chỉ 1 số gen của plasmid F được chuyển sang vă có thể tâi tổ hợp văo NST tế băo nhận trong trường hợp sau: tế băo nhận trở thănh tế băo F+ hiện tương năy gọi lă sự hùng hóa (“ đực hóa”) tế băo câi.
5.2 BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT VĂ SỰ ĐỘT BIẾN5.2.1. Câc loại biến dị 5.2.1. Câc loại biến dị