1. Nhiễm sắc thể người
Năm 1956, J. H. Tjio và A. Levan mới xác định được chính xác số lượng nhiễm sắc thể của người là: 2n = 46. Sau đó nhờ kĩ thuật nhuộm màu bằng giemsa và quan sát hiển vi huỳnh quang mới phát hiện các vệt đặc trưng để xây dựng nên nhiễm sắc đồ.
Sử dụng máu làm tiêu bản quan sát nhiễm sắc thể:
Nuôi cấy tế bào bạch cầu máu ngoại vi của người bình thường và người mắc bệnh đã được áp dụng trong khoảng năm gần đây. Nhưng phương pháp này được ứng dụng rộng rãi nhất sau khi phát hiện được hợp chất polysacchyrid-protid lấy từ hạt cô ve dùng làm chất gây ngưng kết không đặc hiệu hồng cầu. Người ta dùng chất phytohemaglutinin này cùng với dung dịch nhược trương đã cho phép thu được kết quả của sự phân chia tế bào máu ngoại vi rất tốt. Phương pháp này đã được nhóm nghiên cứu của Moorhead sửa đổi và áp dụng. Cơ sở của phương pháp này là người ta trộn lẫn huyết thanh có lẫn bạch cầu vào môi trường dinh dưỡng với một tỷ lệ nhất định rồi cho thêm vào hỗn hợp đó chất phytohemaglutinin, sau đó cho vào lọ trung tính rồi nuôi cấy. Ngoài chất phytohemaglutinin chiết từ đậu cô ve còn nhiều chất khác cũng có tác dụng ngưng kết hồng cầu.
Trong quá trình nuôi cấy bạch cầu cũng có thể tiến hành quan sát sự chuyển hóa các loại tế bào bạch cầu. Sự phân chia tế bào bạch cầu làm cơ sở cho nghiên cứu đặc điểm tế bào bạch cầu trong máu. Trên cơ sở nghiên cứu tế bào máu bình thường và bệnh lý, có thể phát hiện ra trạng thái bệnh lý của tế bào bạch cầu ở người và động vật.
2. Kỹ thuật lai tế bào soma
Đến giữa những năm 1960 chỉ mới xác định được một cách đáng tin cậy 3 nhóm liên kết (mỗi nhóm có 2 gen) trên nhiễm sắc thể thường và 4 gen trên nhiễm sắc thể X ở người, theo thống kê từ các phả hệ, nhưng chưa biết ở nhiễm sắc thể nào.
Vào năm 1967, Mc Weiss và H. Green sử dụng kỹ thuật lai tế bào soma (somatic cell hybridisation) đã lần đầu tiên xác định được gen TK mã hóa cho enzyme thymidin kinase nằm trên nhiễm sắc thể 17. Các dòng tế bào soma của người và các động vật có vú, khi nuôi chung với sự hiện diện của virus Sendai có thể dung hợp hay lai với nhau. Các tế bào dung hợp này trong quá trình phân bào tiếp theo sẽ mất dần một số nhiễm sắc thể của tế bào cha mẹ.
Ví dụ, tế bào người dung hợp với tế bào chuột, khi các tế bào phân chia, các nhiễm sắc thể của người bị mất nhanh. Sau khoảng 30 thế hệ tế bào, ở dòng tế bào lai giữa chuột nhắt và người còn lại toàn bộ nhiễm sắc thể của chuột và còn khoảng 7 nhiễm sắc thể của người ở một số tế bào chỉ còn 1-2 nhiễm sắc thể người.
Sự xác định vị trí của một gen trên một nhiễm sắc thể nhất định được căn cứ vào sự tồn tại hay mất đi của gen đó khi đối chiếu với sự hiện diện hay văng mặt nhiễm sắc thể đó trong dòng tế bào. Kỹ thuật này đã giúp vượt qua khó khăn khi thống kê theo phả hệ và nhờ nó mà gần trăm gen được xác định vị trí trên 23 nhóm liên kết gen.
Trong trường hợp gen TK, dòng tế bào chuột TK- được lai với tế bào người TK+. Sự dung hợp tạo tế bào lai chuột-người. Mặc dù phần lớn nhiễm sắc thể người bị loại mất nhanh trong các dòng tế bào lai, nhưng một số dòng còn một ít nhiễm sắc thể người. Khi các dòng tế bào này được nuôi trên các môi trường có chất aminopterin, các tế bào TK- sai hỏng hoạt tính thymidin kinase, không mọc được do mất khả năng chuyển hóa thymidine thành thymidylic acid cần cho tổng hợp ADN. Do vậy chỉ có tế bào lai có nhiễm sắc thể 17 này của người mới tạo được dòng ổn định. Chứng tỏ gen TK+ phải nằm trên nhiễm sắc thể này. Chứng cứ xác nhận thêm được thực hiện bằng cách chọn các dòng trên môi trường có thêm chất bromodeoxyuridin riboside (BUDR) là chất đồng đẳng với nitrogenous base được chuyển hóa bởi thymidin kinase (TK+) gắn vào ADN làm tế bào chết. Hậu quả, nuôi trên môi trường có BUDR là các dòng tế bào sống được không có gen TK+ và tương ứng với điều đó, chúng không có nhiễm sắc thể 17 của người.
Dựa vào phương pháp này, người ta lập bản đồ nhiễm sắc thể người trên cơ sở sự có mặt của một sản phẩm do một gen nào đó thì tương ứng với sự có mặt nhiễm sắc thể trong tế bào.
- Điều kiện để thực hiện được việc lập bản đồ nhiễm sắc thể người nhờ phương pháp này + Tính trạng nghiên cứu được mã hóa bởi một gen trên nhiễm sắc thể của người, mà nó được phân biệt rõ ràng với tính trạng tương ứng của chuột.
Ví dụ: Dòng tế bào người chứa Lactatdehydrgenase A đột biến, enzyme này phải được phân biệt với protein được mã hóa bởi một gen tương ứng của chuột (LDHA của người và chuột được phân biệt bằng phương pháp điện di).
+ Khả năng có thể xác định được nhiễm sắc thể của người còn lại ở dòng tế bào
Ví dụ: gen LDHA của người được phát hiện trong các dòng tế bào lai mà trong đó chỉ còn lại độc nhất một nhiễm sắc thể. Đó là nhiễm sắc thể số 2. Chứng tỏ LDHA nằm trên nhiễm sắc thể số 2.
Phần lớn các gen được xác định theo phương pháp trên liên quan đến các enzyme, mà việc phát hiện chúng căn cứ theo phản ứng do chúng xúc tác. Về sau một số thủ thuật khác được sử dụng như dùng các "mất đoạn" để xác định vị trí gen.
- Xác định nhóm liên kết của các gen bệnh
Dựa vào các nhóm liên kết gen đã được xác định bằng lai tế bào soma, nhiều gen bệnh được gắn vào các nhiễm sắc thể. Việc xác định này căn cứ theo nhiều phả hệ của các gia đình có các bệnh di truyền.
Gần đây (1993) vài bệnh di truyền được xác định bằng cách sử dụng gen dự tuyển (canđiate gene approach). Một trong các ví dụ là các đột biến của gen fibrillin gây hội chứng Marfan. Gen gây hội chứng Marfan được lập bản đồ ở nhóm liên kết 15, ngay giưa vai dài của nhiễm sắc thể. Gen mã hóa cho fibrillin cũng có vị trí tương tự khi sử dụng phương pháp FISH (fluorescent in situ hybridization - phát hiện bằng huỳnh quang khi lai tại chỗ).
1. Cơ chế xác định giới tính ở người và động vật. 2. Đặc điểm của sự di truyền liên kết với giới tính. 3. Cơ sở của sự hình thành các nhiễm sắc thể tái tổ hợp. 4. Nêu ứng dụng của sự di truyền liên kết với giới tính. 5. Chứng minh trao đổi chéo xảy ra ở giai đoạn 4 chromatid. 6. Cơ sở tế bào học của trao đổi chéo.
7. So sánh quy luật di truyền liên kết hoàn toàn và quy luật hoán vị gen. 8. Di truyền học Morgan đã bổ sung cho di truyền học Mendel như thế nào?
Tài liệu tham khảo
Trịnh Văn Bảo, Phan Thị Hoan, Trần Thị Thanh Hương, Trần Thị liên, Trần Đức Phấn, Phạm Đức Phùng, Nguyễn Văn Rực, Nguyễn Thị Trang. 2002. Các nguyên lý sinh học. NXB Y học Hà Nội.
Phạm Thành Hổ (2000). Di truyền học. NXB Giáo Dục.
Lê Đình Lương, Phan Cự Nhân (1998). Cơ sở di truyền học. NXB Giáo Dục.
Hoàng Trọng Phán (1995). Di truyền học phân tử. Trung tâm Đào tạo Từ xa, Đại học Huế. Anthony J. F. Griffiths, Susan R. Wessler, Richard C. Lewontin, William M. Gelbart, David T. Suzuki, Jeffrey H. Miller. 2004. An introduction to genetics analysis. W.H. Freeman Publishers.
Harlt D.L., Jones E.W. (1998). Genetics - Principle and analysis. Jone and Bartlett Publshers. Toronto, Canada.
Stansfield W.D. 1991. Schaum’s outline of theory and problems of genetics. McGraw-Hill, Inc., New York.
Chương 7
Di truyền học Vi khuẩnMục tiêu của chương Mục tiêu của chương
Giới thiệu các hiện tượng di truyền ở vi khuẩn, sự chuyển vị và cơ sở di truyền tính kháng thuốc của các vi khuẩn gây bệnh.
Số tiết: 3 Nội dung