Di truyền học vi khuẩn

Biến dị: là đặc tính chung của mọi sinh vật, có thể mang những sự khác biệt về nhiều chi tiết so với bố mẹ của chúng và với các cá thể khác cùng loài... CƠ SỞ VẬT CHẤT DI TRUYỀN CỦA V

Di truyền học Vi khuẩn

Khái niệm

Di truyền: là đặc tính chung của mọi

sinh vật, giữ lại và truyền cho con cháu những đặc điểm về cấu tạo và phát

triển của tổ tiên.

Biến dị: là đặc tính chung của mọi sinh vật, có thể mang những sự khác biệt

về nhiều chi tiết so với bố mẹ của

chúng và với các cá thể khác cùng loài.

CƠ SỞ VẬT CHẤT DI TRUYỀN

CỦA VI KHUẨN

ADN nhiễm sắc thể, ARN và protein :

ADN → ARN → Protein

Sao chép (tự sao): Là quá trình tổng hợp vật chất di truyền (ADN ở các vi sinh vật hoặc ARN của một số virus).

AND → ARN: phiên mã

ARN → AND: phiên mã ngược (virus)

Dịch mã: mARN→Ribosome→tARN → Protein

Khái niệm và phân loại

Plasmid

Khái niệm: Plasmid là một phân tử ADN, có cấu trúc khép lại thành vòng tròn độc lập, có khả năng tồn tại và nhân lên một cách độc lập với hệ gen của tế bào chủ và tương tác, hoạt động vững bền với tế bào chủ.

Giữa chúng và hệ gen tế bào chủ có những

sự tương tác cộng sinh và chi phối lẫn nhau.

Do vậy plasmid của loại vi khuẩn nào chỉ

thích nghi với loại vi khuẩn đó.

Vi khuẩn chỉ tiếp nhận những plasmid mà

chúng là tế bào chủ của các loại plasmid đó

Phage cũng có thể được coi là

plasmid, nếu xét về mặt cấu trúc, bởi chúng cũng là những ADN vòng khép

kín, độc lập, nhưng xét về mức độ cộng sinh thì phage không đáp ứng được

yêu cầu này.

Phage khi xâm nhập vào vi khuẩn,

nhân lên và sau đó phá hủy tế bào

chủ Tiếp tục gây nhiễm các tế bào

khác Vì vậy chúng không phải là

plasmid theo đúng nghĩa của nó.

Phân loại plasmid

Nhóm plasmid R: là loại plasmid chứa một hay nhiều gen có khả năng sản xuất các

loại men có khả năng phân giải kháng sinh thành sản phẩm vô hoạt

VD Như plasmid Col: là các loại plasmid

chứa các gen sản xuất kháng sinh colicin giúp cho vi khuẩn chống lại vi khuẩn khác.

Plasmid F: quy định sự tổng hợp pili giới

tính cho vi khuẩn.

Vận chuyển và tái tổ hợp thông

tin di truyền

Tế bào nhân thật khi thụ tinh, các bộ gen đơn bội kết hợp với nhau tạo thành một

hợp tử lưỡng bội

Chuyển nạp: Chuyển nạp là sự biến đổi

genotype của vi khuẩn, dưới ảnh hưởng

của ADN nhận được từ vi khuẩn cho.

Chuyển nạp tự nhiên: là hiện tượng chuyển nạp xẩy ra khi nuôi cấy vi khuẩn trong điều kiện bình thường

Chuyển nạp nhân tạo: nhiều vi khuẩn khi nuôi cấy

trong biều kiện bình thường không xẩy ra chuyển nạp Nhưng khi ủ tế bào trong dung dịch cation hóa trị hai với nồng độ cao thì xẩy ra hiện tượng chuyển nạp

Điều kiện chuyển nạp

Vi khuẩn cần chuyển nạp, phải ở trong trạng thái tiếp thu (khoảng 10-15% tế bào của quần thể,

thông thường ở giai đoạn sinh trưởng giảm)

Chỉ xuất hiện trong điều kiện nuôi cấy nhất định, thay đổi tùy theo loài vi khuẩn (pH, nhiệt độ,

thăng bằng ion, khuấy lắc, ).

Sự thay đổi của thành tế bào là điều kiện cần

thiết cho sự xâm nhập của ADN.

Kích thước và số lượng của ADN: hiện tượng

chuyển nạp chỉ xẩy ra với các đoạn ADN có trọng lượng phân tử vừa phải, từ 10 5 -10 7

Số thụ thể (receptor) trên bề mặt tế bào

Thành phần môi trường: phosphat, cazein,…

Nhiệt độ thích hợp là 29-32 0 C (Video)

Tải nạp

Tải nạp là sự truyền đi một mảnh nhỏ nguyên liệu di truyền, từ một vi khuẩn cho đến một vi khuẩn nhận qua một vài trung gian là một

phage vi khuẩn.

Gọi là phage vectơ hoặc phage tải nạp

Phage của vi khuẩn hoặc phage là những mảnh

có tính chất của virus nhưng ở mức độ phân

hóa sâu sắc hơn, có thể hòa tan vi khuẩn.

Những phage độc như phage T 2 , T 3 , T 4 , T 5 phá hủy nhanh chóng cấu trúc của nhiễm sắc thể

Một phage ''ôn hòa'' không có đủ hoạt lực để làm dung giải ngay tất cả vi khuẩn được trộn với những mảnh phage này.

Sự sinh tan

Quá trình sinh tan - Tiền phage: trong quá trình sinh tan, ADN của phage hoặc một đoạn sao lại của nó tái

tổ hợp vào một vùng đặc hiệu trên NST của vi khuẩn.

Hệ gen của phage tái tổ hợp vào NST của vật chủ

hoặc thâm nhập vào và tồn tại ở dưới dạng tiền

phage vài phút sau khi xâm nhập.

Tiền phage (tiền thực khuẩn thể) không phải là một thực khuẩn thể hoàn chỉnh mà chỉ là một genotype của phage trong thành phần liên tục của NST vi

khuẩn.

Tiền phage sao lại (nhân đôi) cùng một lúc với NST của vi khuẩn và truyền sang những tế bào con trong nhiều thế hệ liên tiếp.

Những vi khuẩn đã tiếp thu đặc tính dung túng một tiền phage trong NST của chúng và duy trì khả năng sản sinh phage cho các thế hệ sau gọi là sự sinh tan.

Các kiểu tải nạp

Tải nạp chung hay tải nạp không đặc hiệu:

Là kiểu tải nạp do những phage tải nạp có thể truyền đi các tính trạng rất khác nhau

từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác cùng

loài.

Tải nạp đặc hiệu: Đó là sự tải nạp do phage chỉ có khả năng tải nạp một tính trạng di truyền, do ADN của phage tải nạp chỉ kết hợp với một đoạn xác định của hệ gen vi

khuẩn

Cơ chế chung của tải nạp

Tải nạp là quá trình truyền những đoạn ADN từ

tế bào cho sang tế bào nhận nhờ phage.

Phage và vi khuẩn tiếp xúc với nhau Phage phá

vỡ tế bào vi khuẩn và đi vào tế bào chất của vi khuẩn, lấy cắp ADN của vi khuẩn và chui ra

Đem ADN cho vi khuẩn thể nhận khác.

Mỗi phage có đặc hiệu riêng với một loại vi

khuẩn.

Đoạn ADN của tế bào cho được gắn lên ADN của phage thông qua hiện tượng trao đổi chéo.

Tải nạp là phương pháp phân tích di truyền học

có hai ưu điểm lớn như sau:

Phát hiện được những hiện tượng như hiện tượng tái

tổ hợp xảy ra giữa hai thể dị dưỡng không giống hệt nhau, thậm chí trong trường hợp tải nạp được thực

hiện với tần số rất thấp

Trong tải nạp ngừng trệ, có tính trạng giống như trạng thái dị hợp tử ở sinh vật bậc cao, nghĩa là trong cùng một tế bào, có thể có những gen giống hệt nhau

mang những biến đổi khác nhau

Giao nạp (tiếp hợp)

Giao nạp ở vi khuẩn là sự kết hợp nhất thời của hai tế bào có kiểu bắt cặp đối nhau,

được tiếp nối bằng cách chuyển một phần

vật chất di truyền từ tế bào cho sang tế bào nhận qua cầu tế bào chất và sau đó các tế bào tách nhau ra.

Kiểu sao chép sigma ( σ ) được vi khuẩn sử

dụng trong giao nạp để truyền phân tử ADN dạng thẳng sang tế bào khác.

Biến dị ở vi khuẩn

Những biến đổi nhằm thích nghi của vi sinh vật đối

với ngoại cảnh, đó chính là sự biến dị vi sinh vật

Các loại biến dị:

Biến dị phenotype: Là những biến dị về các tính trạng bên

ngoài, tạm thời thuận nghịch không ổn định trong toàn bộ quần thể vi sinh vật Biến dị xuất hiện do sự tác động của những

nhân tố ngoại cảnh

Biến dị genotype - sự đột biến: đột biến là sự sai khác của

con cái với bố mẹ về kiểu gen liên quan đến vật chất di truyền,

là những thay đổi cơ sở vật chất di truyền ở mức phân tử Đột biến mang tính chất di truyền, gián đoạn, hiếm, ngẫu nhiên, độc lập, đặc hiệu.

Biểu hiện của đột biến: Thay thế một đôi base khác (đột

biến điểm), Cắt bộ khung pentose-phosphat của ADN sẽ gây tổn hại, hoặc đảo ngược đoạn giữa hai điểm cắt (đột biến đoạn)

Nguyên nhân gây đột biến

Ngẫu nhiên: chưa biết rõ nguyên nhân này, có lẽ

do sai sót ngẫu nhiên khi liên kết giữa các nu bị thay đổi một cách ngẫu nhiên.

Vật lý (tia tử ngoại (UV) gây đột biến điểm),

Hóa học: ethidium bromide, acid, các hóa chất khác,

Sinh học:

Các dạng đột biến thường gặp:

Đột biến ngẫu nhiên: các đột biến mà không cần có

sự can thiệp của thực nghiệm

Đột biến cảm ứng: Có thể nâng cao tần số đột biến

bằng cách xử lý tế bào bằng các tác nhân gây đột biến

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DI TRUYỀN

TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH TRUYỀN

NHIỄMQuy trình thường quy để chẩn đoán bệnh do vi

sinh vật

Bệnh phẩm → Môi trường nuôi cấy khởi đầu →

 Nuôi cấy vào môi trường tăng sinh

 3- Nghiên cứu hình thái, sinh lý, sinh hóa

 4- Nghiên cứu tính gây bệnh

 5- Nghiên cứu type huyết thanh học