1. Tỏi tổ hợp di truyền
- Tỏi tổ hợp của tế bào nhõn thật: Hợp tử là sản phẩm kết hợp của 2 tế bào. - Tỏi tổ hợp ở tế bào nhõn nguyờn thủy:
✓ Một phần của ADN của TB cho chuyển sang TB nhận → chỉ xuất hiện hợp tử 1 phần.
✓ Đoạn ADN của TB nhận và ADN của TB cho: súng đụi và trao đổi đoạn → khi phõn bào tiếp theo sẽ xuất hiện 1 TB chỉ chứa NST đó tỏi tổ hợp.
- Tỏi tổ hợp di truyền gồm cú:
✓ Tỏi tổ hợp phổ biến.
✓ Tỏi tổ hợp đặc hiệu.
1.1. Tỏi tổ hợp phổ biến
- Tổ hợp phổ biến: quỏ trỡnh mà trong đú ADN lạ mới xõm nhập vào trong TB được liờn kết với ADN chủ thụng qua việc ghộp đụi đoạn tương đồng, bẻ vỡ và trao đổi chộo 2 đoạn ADN cú trỡnh tự giống nhau.
- Cú 6 enzym tham gia vào quỏ trỡnh này: trong đú đỏng chỳ ý là -SSB protein, RecA protein.
1.2. Tỏi tổ hợp đặc hiệu
- Tỏi tổ hợp đặc hiệu vị trớ chỉ cần 1 đoạn ADN tương đồng rất nhỏ để nhận biết – gọi là trỡnh tự nhận biết, quỏ trỡnh này cần enzym đặc hiệu cho ADN tỏi tổ hợp.
- Phõn loại:
✓ Tỏi tổ hợp đặc hiệu 1 vị trớ: 1 phõn tử ADN mang trỡnh tự nhận biết.
VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 38
1.3. Cỏc nhõn tố di truyền động
1.3.1. Nhõn tố chốn vào IS
- IS: nhõn tố di truyền cú thể lắp vào vị trớ khỏc nhau trờn genom VK làm mất tớnh liờn tục của gen → tạo cho IS cú khả năng di động rộng rói.
- Nhõn tố IS được xỏc định đầu tiờn là ở E.coli gồm 800 -1400 cặp base và khụng mang một phenotyp nào khỏc ngoài chức năng chuyển chỗ.
1.3.2. Tranposon (Tn)
-Là nhõn tố di truyền động gõy đột biến và được gọi là “gen nhảy”.
-Tn đọc mó một số tớnh trạng dễ nhận thấy về kiểu hỡnh như tớnh khỏng khỏng sinh, tớnh khỏng kim loại nặng.
-Sự chuyển chỗ của Tn là kết quả của sựu sao chộp do đú khụng làm mất đi Tn ở vị trớ chốn vào ban đầu trong ADN.
1.3.3. Bacteriophage Mu
-Cú chung đặc tớnh của IS và Tn. Bacteriophage Mu được coi như một Tn khổng lồ, khi hợp nhất vào tế bào chủ sẽ gõy đột biến.
-Cú đặc tớnh đảo ngược gen.
2. Biến nạp
- Biến nạp: sự chuyển gen AND được giải phúng từ một VK cho hoặc chiết được từ VK cho này sang VK nhận khỏc.
- TB khả nạp: TB ở trạng thỏi cú thể biến nạp được bởi 1 ADN trong mụi trường. - Phõn loại trạng thỏi khả nạp:
✓ Biến nạp tự nhiờn: do cỏc gen NST mó húa và được kớch thớch bởi 1 số điều kiện của mụi trường.
✓ Biến nạp nhõn tạo: thụng qua xử lý nhõn tạo (VD: ủ với nồng độ cao cỏc ion húa trị 2).
2.1. Biến nạp tự nhiờn
VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 39 - Trong trạng thỏi sinh lý thớch hợp: TB khả nạp thay đổi bề mặt, thành TB xốp cú hoạt tớnh enzym ngoại bào cao, yếu tố khả nạp được tạo ra, tiết vào mụi trường.
- Nồng độ ADN thớch hợp cho biến nạp: thấp, chỉ cần 0,1 μgADN/ml huyền dịch TB → đỏp ứng biến nạp 5% quần thể TB nhận.
- Thớ nghiệm Grififth với D. pneumoniae (nũi S,R) với điều kiện: tổng hợp 12 protein nhỏ tiết vào mụi trường; nồng độ TB và yếu tố khả nạp đạt nồng độ nhất định → Màng thành TB chứa cấu trỳc bờn trong mỗi tỳi protein liờn kết đặc hiệu với 1 trỡnh tự ADN gồm 11 cặp base.
VD1: Streptococcus pneumoniae: hấp thụ và chế biến ADN từ bất kỳ nguồn nào (ADN tinh trựng cỏ hồi,...) nhưng phải đồng nhất với ADN của VK.
VD2: Haemophilus influenza: hấp thụ plasmid nguyờn vẹn nếu plasmid chứa 11 thứ tự base phự hợp.
2.2. Biến nạp nhõn tạo
- Áp dụng đối với VK khụng cú khả năng biến nạp ở điều kiện thường.
- Tớnh khả nạp cảm biến ứng nhờ xử lý TB với dung dịch CaCl2 hoặc ủ ở nhiệt độ lạnh.
VD: VK G (+) trong chi Bacillus và xạ khuẩn chi Streptomyces: sử dụng thể nguyờn sinh chất thiếu vỏch (TB trần) để biến nạp cú ý nghĩa thực tiễn cao.
3. Tải nạp
- Tải nạp: chuyển gen ADN từ tế bào cho sang tế bào nhận nhờ phage. - Thường chỉ một đoạn ngắn ADN được chuyển
- Gồm 2 loại tải nạp:
✓ Tải nạp phổ biến.
✓ Tải nạp đặc hiệu.
- Trong cả 2 trường hợp: phage tải nạp thường bị khuyết tật (mất khả năng dung giải tế bào chủ). - Tải nạp thường gặp ở cỏc loài Bacillus, Escherichia, Pseudomonas, Salmonella, Shigella, ... - Khụng phải tất cả cỏc phage đều cú thể tải nạp và VK đều tải nạp được.
VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 40 - Là kiểu tải nạp mà trong đú một đoạn bất kỳ của ADN tế bào chủ được lắp thờm hoặc được thay thế bằng genom của phage.
- Thớ nghiệm:
● Chủng S.typhimurium B+ được nhiễm phage ụn hũa P22
● Sau khi dung giải tế bào chủ cỏc phage được tỏch riờng và ủ với chủng S.typhimurium B- (khỏc với S.typhimurium B+ ớt nhất một tớnh trạng di truyền)
→ Kết quả: Khi nuụi cấy S.typhimurium B- xuất hiện một số biến chủng cú tớnh trạng của S.typhimurium B+.
- Đối với phage 22 của Salmonella, phage P1 của E.coli chỉ một tớnh trạng hoặc là cỏc gen rất gần nhau là cú thể được tải nạp
- Đoạn ADN được tải nạp chỉ bằng 1-2% ADN của vi khuẩn - Phage PBS1 của B.subtilis tải nạp được 8% genom của TB chủ.
3.2. Tải nạp đặc hiệu
- Chỉ một đoạn ADN nhỏ xỏc định được tải nạp mà thụi. Chẳng hạn là phage lamda thường chỉ tải nạp gen gal và gen bio.
VD: Phage tải nạp nhiễm vào 1 tế bào nhận bị khuyết tật chẳng hạn gen gal (-), tỏi tổ hợp qua trao đổi gen gal (-) bằng tải nạp gal (+). Cỏc thể tỏi tổ hợp hoặc cỏc thể tải nạp tạo thành sẽ là gal (+).
- Phage phi 80 : lắp vào cạnh gen đọc mó tổng hợp tryptophan do dú thớch hợp cho việc chuyển cỏc gen trp.
- Một số trường hợp ADN được tải nạp khụng tỏi tổ hợp mà nằm ngoài NST của thể nhận → ”TB dị hợp về tớnh trạng được truyền tải” – ADN được phiờn mó nhưng khụng sao chộp. → “Tải nạp khuyết”.
3.3. Tiếp hợp
- Tiếp hợp là sự vận chuyển ADN qua thiết lập cầu tiếp hợp trực tiếp giữa hai tế bào vi khuẩn, sự dịch chuyển này được định hướng từ tế bào cho (đực) sang tế bào nhận (cỏi).
- Tế bào cho chứa một yếu tố ADN cú thể di chuyển được gọi là plasmid giới tớnh F. - Những TB thiếu plasmid F chỉ cú thể là thể nhận.
VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 41 - Khi tiếp hợp 100% plasmid được chuyển nhưng khụng cú tớnh trạng nào của nhiễm sắc thể được hợp chuyển.
- Plasmid cú thể hợp nhất vào nhiễm sắc thể và khi tiếp hợp ADN của nhiễm sắc thể sẽ được chuyển từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận với tần số cao hơn hàng trăm lần so với dựng chủng F+
→ Tế bào Hfr (tần số cao của cỏc thể tỏi tổ hợp)
- Plasmid F gắn vào NST theo kiểu thuận nghịch và khi tỏch ra nếu khụng chớnh xỏc nú sẽ kộo theo 1 đoạn ADN của tế bào chủ tạo plasmid F’.
4. Vai trũ của cỏc plasmid trong sinh học
-Plasmid là phõn tử ADN sợi kộp, vũng kớn, kớch thước 105 base cú khả năng tự sao chộp độc lập với NST.
-Cỏc tớnh trạng được mó húa bởi plasmid thường cung cấp cho tế bào chủ cỏc ưu thế sinh trưởng, và nhờ đú mà cỏc tế bào này thu được ưu thế chọn lọc.
4.1. Plasmid khỏng thuốc
- Plasmid R (plasmid khỏng thuốc)... khỏng với kim loại nặng như bạc, nicken. Cỏc plasmid R cú thể được chuyển tải nhờ tiếp hợp hoặc biến nạp. Một số gen nhiễm sắc thể cũng được huy động bởi plasmid R.
4.2. Plasmid mó húa bacteriocin
Một số protein cú khả năng giết chết hoặc kỡm hóm sinh trưởng của cỏc lồi thõn thuộc, là cỏc bacteriocin và do plasmid mó hoỏ: Colixin, pyoxin, megaxin.
4.3. Plasmid mó húa yếu tố gõy bệnh
Cỏc yếu tố xõm thực – invasin (S.flexneri), Enterotoxin (độc tố ruột) độc với đường ruột gõy ỉa chảy, Hemolyzin cú tỏc dụng dung giải hồng cầu. Cỏc siderophor liờn kết sắt như aerobactin.
4.4. Plasmid mó húa trao đổi chất phức tạp
- Cỏc plasmid khổng lồ, kớch thước khoảng 300-1200 kb, được gọi là cỏc megaplasmid mó húa cỏc gen cố định nitơ tạo nốt sần, quỏ trỡnh nitrat hoỏ.
- Cỏc plasmid cú vai trũ trong tiến hoỏ.
VITAMIN DƯỢC – TEAM HỌC TẬP TND 42 - Cỏc plasmid thế hệ thứ nhất: plasmid tỡm thấy trong tự nhiờn (ColE1, pSC101,...),
- Cỏc plasmid thế hệ hai: được tạo ra bằng cỏch tập trung cỏc đặc tớnh quý của nhiều plasmid tự nhiờn vào một plasmid
- Cỏc plasmid thế hệ ba: plasmid mạnh nhất hiện nay với 2 đặc tớnh cơ bản là :
● Kớch thước nhỏ nờn sao chộp rất nhanh, tạo được nhiều bản sao trong vi khuẩn. ● Mang một polylinker (polycloning site).