DI TRUYỀN VI KHUẦN LHU 2016

MỤC TIÊU Nêu được các đặc điểm di truyền học vi khuẩn  Trình bày được các phương pháp trao đổi vật chất di truyền ở vi khuẩn: biến nạp chuyển thể, tải nạp chuyển nạp, tiếp hợp giao phố

ThS Phạm Thị Lan Thanh

DI TRUYỀN VI KHUẨN

MỤC TIÊU

 Nêu được các đặc điểm di truyền học vi khuẩn

 Trình bày được các phương pháp trao đổi vật chất

di truyền ở vi khuẩn: biến nạp (chuyển thể), tải nạp (chuyển nạp), tiếp hợp (giao phối), chuyển vị gen

 Nêu được các ứng dụng di truyền vi khuẩn trong

điều trị và nghiên cứu y học.

KHÁI NIỆM

• Di truyền: là sự bảo tồn vật chất ]qua nhiều thế hệ.

• Clone vi khuẩn: một dòng vi khuẩn thuần khiết được

sinh ra từ một tế bào vi khuẩn.

• Khuẩn lạc: lương sinh khôi vi khuẩn thuần khiết

Vật liệu di truyền của vi khuẩn

• Plasmid nhỏ hơn NST (10 -10000 lần)

• Số lượng plasmid trong mỗi TB khác nhau

• Mang các gen đề kháng khác nhau

• Một số plasmid lớn có thể mang bộ gen (transfer) gọi

là plasmid transfer

• Các gen nằm trên plasmid có thể được truyền qua VK khác: vi khuẩn bị phá vỡ – giải phóng DNA – phage tải nạp

Sao chép nhiễm sắc thể

DNA sao chép từ điểm xuất phát ori

DNA polymerase tổng hợp mạch mới

DNA sao chép thành 2 bản sao

ĐẶC ĐIỂM NGHIÊN CỨU DTH VI KHUẨN

 Dễ nuôi cấy, sinh sản nhanh, có nhiều đột biến

SỰ THAY ĐỔI VẬT CHẤT DI TRUYỀN

• Do đột biến: là sự thay đổi đột ngột tính chất của

một cá thể trong quần thể đồng nhất.

• Do biến dị tổ hợp : tái tổ hợp vật liệu di truyền trên

NST (biến nạp, tải nạp và tiếp hợp)

CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN

• Đột biến điểm: thay đổi một cặp base trong chuỗi

DNA gây bởi tác nhân gây đột biến hay sai sót trong sao chép DNA.

TD: Thay thế, thêm hoặc mất 1 cặp base (nucleotide)

• Đột biến đa điểm: thay đổi nhiều hơn một cặp base

trong chuỗi DNA.

 Đột biến thay thế cặp base

- Nhầm nghĩa (missense)

- Vô nghĩa (nonsense)

- Đồng nghĩa (silent)

- Hồi phục (back mutation)

 Đột biến thêm hoặc mất một

hoặc nhiều cặp base

- Làm trình tự amino acid bị sai

lệch

Hệ quả của đột biến

Nguyên nhân đột biến

• Đột biến ngẫu nhiên: sai sót trong

sao chép, chiếu xạ tự nhiên.

• Đột biến nhân tạo

CƠ CHẾ SỬA CHỮA ĐỘT BIẾN

• DNA ligase: nối đoạn nucleotide mới

được tổng với DNA

Tính chất của đột biến

• Hiếm: tần số đột biến gen xảy ra thấp (10-6 – 10-4)

• Bền vững: di truyền cho thế hệ sau

• Ngẫu nhiên: đột biến có sẵn trước khi nhân tố chọn lọc

tác động

• Độc lập và đặc hiệu: đột biến tính chất này ko ảnh

hưởng đến đột biến tính chất khác, mỗi đột biến chỉ liên quan một tính trạng

CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI VẬT CHẤT

DI TRUYỀN (ADN) Ở VI KHUẨN

• Biến nạp (chuyển thể) - Transformation

Thể nhận lấy ADN bên ngoài vào mà không cần sự tiếpxúc giữa TB thể cho và thể nhận

• Tiếp hợp (giao phối) - Conjugation

Vật chất được truyền qua ống tiếp hợp khi có sự tiếpxúc giữa TB thể cho và thể nhận

• Tải nạp (chuyển nạp) - Transduction

Thể cho chuyển DNA cho thể nhận với sự tham gia củaphage hay thực khuẩn thể (virus lây nhiễm VK)

Biến nạp

Tải nạp

Tiếp hợp

BIẾN NẠP – Transformation

Biến nạp (chuyển thể): là sự chuyển một đoạn DNA từ VK

phóng thích ra môi trường bên ngoài đưa vào bên trong tế bào

Escherichia coli, Staphylococcus

aureus, Bacillus subtilis,

Haemophilus influenzae…

TẢI NẠP – Transduction

Tải nạp (chuyển nạp): là sự vận chuyển vật chất di

truyền từ VK cho vào VK nhận qua trung gian Virus của vi khuẩn (bacteriophage = phage, thực khuẩn thể)

Vật liệu

di truyền

Vi khuẩn cho

Vi khuẩn nhận

Phage

TẢI NẠP – Transduction (tt)

Các giai đoạn tải nạp

TIẾP HỢP – Conjugation

Tiếp hợp (giao phối): là sự chuyển vật liệu di truyền từ VK

cho sang VK nhận qua cầu tiếp hợp.

TIẾP HỢP – Conjugation (tt)

Điều kiện

VK có yếu tố giới tính “F” = Plasmid F

TB đực (F + ): có plasmid F

TB cái (F - ): thiếu plasmid F

TB Hfr (High frequency of recombination):

có khả năng chuyển ADN cho TB nhận

với tần suất cao.

TIẾP HỢP – Conjugation (3)

TIẾP HỢP

TIẾP HỢP – Conjugation (3)

• Tế bào F+ tiếp hợp với F- → giữ nguyên kiểu gen, không

có đoạn ADN nào của NST truyền qua TB nhận

• Hfr : TB có khả năng truyền hệ gen của vi khuẩn ở tần sốcao Khi Hfr x F- tái tổ hợp nhiều hơn thông thường

nhưng vẫn giữ trạng thái F

-• Trong một số trường hợp Hfr tách yếu tố F → F’ (mangmột đoạn NST của VK) và khi ấy F’ x F- sẽ giống F+ x F-

→ nhờ F’ mà một số tính trạng của TB này được truyền qua

TB khác và quá trình này gọi là giới nạp

YẾU TỐ DI TRUYỀN ĐỘNG

• Trình tự chèn (IS : Insertion sequence))

• Transposon (Tn): gen nhảy hay gen chuyển vị.

TRANSPOSON (Tn)

Là những đoạn ADN có khả năng di động (yếu tốchuyển vị) giữa các vị trí khác nhau trong một hay nhiềugenome

Phân loại: 2 loại

• Các yếu tố di chuyển thông qua trung gian RNA(RNA transposons – retrotransposon)

• Các yếu tố di chuyển không qua trung gian RNA(DNA transposons)

TRÌNH TỰ IS (Insertion Sequences)

• Transposon đơn giản nhất của VK

• Trình tự IS không mã hóa cho protein => không giữ chức năng trong TB

• Kích thước nhỏ (1kb) chứa

o Một trình tự trung tâm: đặc trưng cho từng loại IS

o Hai đầu mút: mang các trình tự lặp lại ngược chiều ngắn (15–25 bp).

• Đoạn IS được ghép vào vị trí bất kỳ trên genome, đoạn DNA tại đây được nhân đôi => tạo thành các trình tự lặp lại cùng chiều giúp xác định được vị trí tách ra hoặc gắn vào của transposon.

Cấu trúc trình tự IS ở vi khuẩn

Gen chuyển vị khi gắn vào vị trí mục tiêu, trình tự mục tiêu được nhân đôi và nằm 2 bên gen chuyển vị

CÁC KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ĐỘT BIẾN

KỸ THUẬT ĐÓNG DẤU (Replica plating)

AMES TEST:ứng dụng phát hiện độc tính gây ung thư,đột biến của mẫu phụ gia thực phẩm,độc chất trong mẫu nước ô

Đọc kết quả AMES TEST

The negative control A mutagenic compound

ỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN

• Kỹ thuật lai – Hybridization

FISH (Fluorescent insitu hybridization – lai huỳnh quang tại chỗ) giúp chẩn đoán bệnh về di truyền.

• Tổng hợp kháng thể đơn dòng

• Phản ứng chuỗi polymerase

(Polymerase Chain Reaction - PCR)

• Microarray

• Xác định trình tự Nucleic acid

( whole genome sequencing)

ỨNG DỤNG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC

• Insulin tái tổ hợp

• Hormone tăng trưởng tái tổ hợp (HGH)

• Interferon tái tổ hợp điều trị viêm gan &

ung thư

• Vaccin tái tổ hợp và vaccin ADN

• Các yếu tố đông máu: VIII và IX tái tổ hợp

12/31/2013 Vũ Phi Yên 39