Di truyền học vi khuẩn biến nạp và tải nạp vi khuẩn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
*********
BÁO CÁO MÔN HỌC
DI TRUYỀN HỌC VI KHUẨN
BIẾN NẠP VÀ TẢI NẠP VI KHUẨN
	Môn học: VI SINH ĐẠI CƯƠNG
GVHD: VŨ THỊ LÂM AN
Thực hiện: Nhóm DH09SH
DANH SÁCH NHÓM
TÊN LỚP MSSV
ĐINH THÀNH PHƯỚC	DH09SH	09126161
NGUYỄN KIM KHANH	DH09SH	09126080
DANH DUY CƯỜNG	DH09SH	09126280
TRẦN PHÁP	DH09SH	09126150
TRẦN THỊ VÂN	DH09SH	09126269
TRƯƠNG PHI YẾN	DH09SH	09126277
BÁO THỊ XUÂN HƯƠNG	DH09SH	09126282
BÀN HỮU TRỊNH	DH09SH	09126244
NGUYỄN HUỲNH NGA	DH10TY	10112100
NGUYỄN THANH TÂM	DH10QR	10147080
Biến nạp(Transformation):
Hiện tượng và điều kiện
- Định nghĩa: biến nạp là hiện tượng truyền thông tin di truyền bằng
DNA.
Hình: Biến nạp của vi khuẩn
Trong biến nạp DNA trần từ một tế bào vi khuẩn cho này được truyền sang tế bào vi khuẩn thể nhận khác. Khi tế bào vi khuẩn bị vỡ do làm tan, DNA vòng tròn của chúng thoát ra môi trường thành các đoạn thẳng với chiều dài khác nhau có khả năng gây biến nạp cho các tế bào thể nhận khác.
Hiện tượng biến nạp được nghiên cứu	nhiều ở các đối tượng:
Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis, Haemophilus parainfluenzae
- Điều kiện thực hiện biến nạp, hiệu quả của biến nạp phụ thuộc vào
3 yếu tố:
+ Tính dung nạp của tế bào thể nhận. Những tế bào dung nạp trên bề mặt có các nhân tố dung nạp. Người ta có thể tạo khả năng dung nạp của tế bào thể nhận bằng một số xử lý.
Ví dụ: Streptococcus pneumoniae: 30 - 80 điểm nhận
Haemophilus influenzae: 4-8 điểm nhận
+ DNA thực hiện biến nạp của thể cho phải ở dạng mạch kép, nếu DNA bị biến tính ở dạng mạch đơn riêng lẻ không cho hiệu quả biến nạp. Thường DNA biến nạp là một đoạn nhỏ. Ở vi khuẩn E.coli đoạn DNA biến nạp khoảng 1/250 - 1/500 genom của vi khuẩn.
Đoạn từ tế bào cho xâm nhập vào tế bào nhận được gọi là đoạn ngoại lai (exogenote), DNA nguyên vẹn của tế bào nhậ được gọi là đoạn nội tại (endogenote). Tế bào vi khuẩn nhận đoạn ngoại lai sẽ lưỡng bội ở một phần bộ gen được gọi là hợp tử từng phần (merozygote). Tuy nhiên, đoạn ngoại lai mạch đơn không bền vững và bị phân hủy nếu không được gắn vào bộ gen thể nhận. Quá trình trao đổi thông tin di truyền bằng chuyển chỉ một phần vật liệu di truyền từ tế bào này sang tế bào khác được gọi là sự giao nạp từng phần (meromixis).
Cơ chế biến nạp
1.2.1. Xâm nhập của DNA
Ở giai đoạn này, DNA có thể gắn với điểm nhận của màng tế bào. Quá trình gắn này có thể là thuận nghịch, nó có thể gắn vào rồi nhả ra.
Sợi DNA mạch kép của dòng vi khuẩn S sau khi chui qua màng tế bào của dòng vi khuẩn R thì một mạch của S sẽ bị nuclease của tế bào cắt, còn lại một mạch nguyên.
Cơ chế biến nạp tự nhiên
1.2.2. Bắt cặp
DNA của thể nhận R sẽ biến tính tách rời 2 mạch ở một đoạn để bắt cặp với đoạn DNA thể cho S vừa chui vào.
Đoạn DNA của R ở đoạn có DNA của S bắt cặp sẽ bị cắt đứt và đẩy ra. Trong quá trình bắt cặp, có những đoạn không tương đồng thì sẽ hình thành nên những vòng lồi, những đoạn đó gọi là Heteroduplex. Còn các đoạn bắt cặp tương đồng gọi là Homoduplex.
2.3. Sao chép
Sau khi bắt cặp sẽ tạo phân tử DNA có đoạn lai R-S, tiến hành sao chép để tạo ra hai sợi kép: một sợi kép R-R và một sợi kép khác có mang đoạn DNA thể nhận S-S.
Sơ đồ các giai đoạn biến nạp
Tải nạp (Transduction)
 Phage là nhân tố chuyển gen
Thí nghiệm được tiến hành trong ống hình chữ U. Giữa hai ống của hình chữ U được ngăn cách bằng màng lọc vi khuẩn, màng có lỗ nhỏ vi khuẩn không qua được nhưng phage qua được. Nhánh A của ống chứa vi khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan (trp+), còn nhánh B nuôi các vi khuẩn khác mất khả năng tổng hợp tryptophan (trp-). Sau khi nuôi một thời gian, ở nhánh B xuất hiện vi khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan. Nếu dùng màng ngăn không cho virus lọt qua thì không thấy hiện tượng này. Qua nhiều lần thí nghiệm, việc tải gen trp+ từ nhánh A sang nhánh B được chứng minh.
Thí nghiệm chứng minh hiện tượng tải nạp
2.2. Cơ chế
Quá trình xâm nhiễm của phage vào vi khuẩn xảy ra như sau: Tải nạp chuyển gen từ vi khuẩn A sang B nhờ phage
Đầu tiên các phage bám trên bề mặt vi khuẩn. Sau 4’, phage bơm DNA của nó vào tế bào. Sau đó chúng sinh sản và khoảng 1/2 giờ sau thì chúng làm tan các tế bào vi khuẩn và giải phóng các phage mới. Khi DNA của phage xâm nhập vào tế bào vi khuẩn A, chúng cắt DNA của vi khuẩn A thành nhiều đoạn đồng thời DNA của phage được sao chép ra nhiều phân tử con và các vỏ phage cũng được tạo thành. Sau đó các vỏ lắp ruột DNA vào, phá vỡ tế bào vi khuẩn ra ngoài và tiếp tục xâm nhiễm vào các tế bào vi khuẩn khác. Trong quá trình lắp ráp khoảng 1-2% phage vô tình mang đoạn DNA của vi khuẩn có chứa gen. Phage mang gen vi khuẩn A xâm nhiễm vi khuẩn B, quá trình tái tổ hợp xảy ra làm gen vi khuẩn A gắn vào bộ gen vi khuẩn B.
Chuyển gen từ vk sang vk nhờ phage
Các kiểu tải nạp
Tải nạp chung
Tải nạp chuyên biệt
2.3.2 Phân biệt các dạng tải nạp
- Tải nạp chung (general transduction): phage mang bất kỳ gen nào của vi khuẩn A sang vi khuẩn B. Tải nạp chung có đặc điểm:
+ Bất kỳ gen nào của vi khuẩn cũng đều được tải nạp
+ Tải nạp do gói nhầm DNA của tế bào chủ khi phage trưởng thành
+ Các thể tái hợp đơn bội được tạo ra
- Tải nạp chuyên biệt (Special transduction) hay tải nạp hạn chế: là quá trình tải nạp chỉ chuyển một vài gen nhất định, nó có 4 đặc điểm:
+ Những gen được chuyển nằm sát chỗ phage gắn vào
+ Chỉ prophage kiểu thực hiện
+ Do kết quả sự cắt sai của prophage khi tách khỏi NST của tế bào chủ.
---Hết---