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

DI TRUYỀN HỌC VI KHUẨNBIẾN NẠP VÀ TẢI NẠP VI KHUẨNGVHD: VŨ THỊ LÂM ANTH: NHÓM DH09SHDI TRUYỀN HỌC VI KHUẨNDi truyền: là giữ lại và truyền cho con cháu những thông tin di truyền.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. II. CƠ SỞ VẬT CHẤT DI TRUYỀN CỦA VI KHUẨNỞ vi khuẩn, thông tin di truyền nằm trong ADN, còn một số loại virus, thông tin di truyền nằm trong ARN. Phần lớn gen nằm trong nhân tế bào, nhưng cũng gặp những gen nằm ngoài nhiễm sắc thể như Plasmid (Plasmid F, Plasmid R,...). Mọi sinh vật, trừ một số virus, dòng thông tin di truyền từ nhiễm sắc thể đến tế bào chất diễn ra như sau: ADN  ARN  ProteinBIẾN NẠP Ở VI KHUẨNBiến nạp là quá trình chuyển DNA trực tiếp tách ra từ tế bào thể cho sang tế bào thể nhận DNA này nằm tự do trong môi trường(dung dịch) do một vi khuẩn (thể cho) phóng ra.Tế bào thể cho và thể nhận có thể được bắt nguồn từ những sv khác nhau: động vật thực vật và vi sinh vật(ở đây ta xét vsv).Hiện tượng biến nạp được nghiên cứu ở các đối tượng: Steptococus pneumoniae, Bacillus subtilis, Haemophilus parainfluenzaeHiện tượng biến nạp ở vi khuẩn được Griffith phát hiện năm 1928 và được làm sáng tỏ nhờ những thực nghiệm của Avery, Mac Leod và Mac Carthy.Biến nạp không cần sự tiếp xúc trực tiếp giữa 2 tế bào cũng như không cần vật trung gian như các phage.Các tế bào ở trạng thái có thể được biến nạp gọi là các tế bào khả nạp (compent).1 CƠ CHẾ BiẾN NẠPChủ yếu bao gồm việc vi khuẩn thể nhận tiếp thu DNA của thể cho (gọi là đoạn ngoại lai). Các tế bào thể nhận sẽ tiếp thu các đoạn DNA một cách ngẫu nhiên.Không phải tất cả tế bào của VK đều có khả năng tiếp nhận DNA.Sau đó DNA này có thể trao đổi với đoạn DNA tương đồng của thể nhận (đoạn nội tại) bằng trao đổi chéo.Quá trình trao đổi thông tin di truyền bằng cách chuyển một phần vật chất di truyền.2 Điều kiện xảy ra hiệu quảTính dung nạp hay khả biến của tế bào thể nhậnVD: Streptococcus pneumoniae: 30 - 80 điểm nhậnHaemophilus influenzae: 4-8 điểm nhậnKích thước của đoạn DNA được biến nạp. Thường DNA biến nạp là một đoạn nhỏ.VD: Ở vi khuẩn E.coli đoạn DNA biến nạp khoảng 1/250 - 1/500 genom của vi khuẩnNồng độ của DNAVD:  B. subtilis, DNA biến nạp phải có mạch kép và phân tử lượng tương đối cao (1.106 dalton).Ngoài ra cũng cần một số hóa chất để DNA xâm nhập dễ ràng.Hiện tượng biến nạpgồm 5 giai đoạn:Sự tiếp xúc của đoạn DNA lạ vào tế bào nhậnSự xâm nhập của DNA vào tế bào nhậnSự liên kết của DNA lạ với đoạn tương đồngcủa NST tế bào nhậnSự đồng hóa phân tử DNA lạ vào DNA tế bào nhận nhờ tái tổ hợpSự nhân lên của NST có DNA biến nạpỞ  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.Sự tiếp xúc của đoạn DNA lạ vào tế bào nhậnSự xâm nhập của DNA vào tế bào nhậnSợi 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.sự liên kết , đồng hóa của DNA lạ với đoạn tương đồngcủa nst tế bào nhậnDNA 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.Sự nhân lên của NST có DNA biến nạpSau 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.Hình sơ đồ các giai đoạn biến nạp Nội dung1 Định nghĩaIV.2 Thí nghiệm Zinder và Lederberg3 Cơ chếIV.4 Các kiểu tải nạpTẢI NẠP VI KHUẨN1 Định nghĩaTải nạp là sự truyền chất liệu di truyền từ tế bào vi khuẩn cho sang tế bào vi khuẩn nhận qua trung gian của thực khuẩn thể (bacteriophage_phage). Trong trường hợp này phage đóng vai trò là một phage tải nạp.Phage tải nạp là một phage ôn hòa chỉ chiếm một phần nhỏ (10-5 -10-8) trong quần thể.Hiện tượng tải nạp đã được Zinder và Lederberg phát hiện năm 1952 khi nghiên cứu lai các loài Salmonella.2 Thí nghiệm Zinder và LederbergThí nghiệm được tiến hành trong ống hình chữ U, giữa ống có màng lọc vi khuẩn với các lỗ nhỏ không cho vi khuẩn đi qua chỉ cho phage đi qua.Nhánh A của ống chứa vi khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan (trp+), nhánh B chứa vi khuẩn không có khả năng tổng hợp tryptophan (trp-)Thí nghiệm chứng minh hiện tượng tải nạpSau khi nuôi một thời gian, ở nhánh B xuất hiện vi khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan, nếu màng lọc không cho virus đi qua thì không có hiện tượng này. Qua nhiều lần thí nghiệm, việc tải gene trp+ từ nhánh A sang nhánh B được chứng minh.3 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 vỏ phage cũng được tạo thành. Sau đó 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 gene. Phage mang gene vi khuẩn A xâm nhiễm vi khuẩn B, quá trình tái tổ hợp xảy ra làm gene vi khuẩn A gắn vào bộ gene vi khuẩn B.Chuyển gen từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận nhờ phage4 Các kiểu tải nạpIV.4.1 Tải nạp chung:Tải nạp chung (general transduction): là phage mang bất kỳ gen nào của vi khuẩn A sang vi khuẩn B.Đặc điểm:Bất kỳ gen nào của vi khuẩn cũng đều được tải nạpTải nạp do gói nhầm DNA của tế bào chủ khi phagetrưởng thànhCác thể tái hợp đơn bội được tạo raTải nạp chung (generalized transduction)Tải nạp chuyên biệt hay đặc hiệu là trường hợp phage chỉ truyền đi những gene nhất định từ thể cho sang thể nhận.Đặc điểm:Những gen được chuyển nằm sát chỗ phage gắn vào Chỉ prophage kiểu l thực hiệnDo kết quả sự cắt sai của prophage khi tách khỏi NST của tế bào chủIV.4.2 Tải nạp chuyên biệt:Tải nạp chuyên biệt hay tải nạp hạn chế (restricted transduction) CÁM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE