Tài liệu Di truyền vi khuẩn pdf

Di truyền vi khuẩn
Phạm hùng vân
Các đặc trưng
của di truyền vi khuẩn
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
Cơ sở hoá học của di truyền
Cũng như các sinh vật đa bào, vi khuẩn lưu trữ các tín
hiệu di truyền nhờ thứ tự sắp xếp các nucleotide trên
phân tử DNA (ở trên hay ở ngoài NST)
A
A
A
A
A A
T
T
T
T T
T
C
C
C
C
G
G
G
G
G
C
A
T

Đặc trưng di truyền vi khuẩn
Tế bào con
Tế bào mẹ
Nhân đôi
Phân chia tế bào
Phiên mã
Dịch mã
Tế bào biến dưỡng
và phát triển
Di truyền và tính trạng
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
Protein A Protein B
DNA
mRNA
Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3
Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3
Phiên mã
Dịch mã
Phiên mã
Loại bỏ Intron
DNA
mRNA sơ khai
mRNA trưởng thành
Chuyên chở vào TB chất
mRNA
Protein
Protein
Polycystronic (Vi khuẩn) Monocystronic (TB có nhân)
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
Phiên mã

Dịch mã
Tế bào biến dưỡng
và phát triển
RNA polymerase
mRNA
Poly ribosome
DNA
Hướng phiên mã
Hướng dịch mã
Đồng thời phiên mã và dịch mã
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
Điều hòa bằng kìm hãm
Trường hợp không kìm hãm
I P O
Gen điều hòa
Promoter Operator
Gen cấu trúc
Phiên mã bắt đầu
RNA polymerase
Điều hòa biểu hiện gen
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
Điều hòa bằng kìm hãm
Trường hợp có kìm hãm
I P
Gen điều hòa
Promoter
Gen cấu trúc
RNA polymerase
O
Operator

Gen cấu trúc
Chất ức chế
Điều hòa biểu hiện gen
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
I P O Z Y A
Gen điều hòa
Promoter Operator
Các gen cấu trúcVùng kiểm soát
I P O Z Y A
mRNA kìm hãm
Phiên mã
Protein kìm hãm
RNA polymerase
Mô hình lac-operon
Điều hòa biểu hiện gen
Đặc trưng di truyền vi khuẩn
I P O Z Y A
mRNA kìm hãm
Phiên mã
Bất hoạt
Protein kìm hãm
RNA polymerase
Mô hình lac-operon
Phiên mã
Operon mRNA
Dịch mã
β-Galactosidase
Permease
Tranacetylase
Điều hòa biểu hiện gen

Đột biến
Đột biến – mức độ phân tử
TAGCACT
CAT
T A A C T
AUCUG GAGUA A U U G A
Met Lys Phe Gly Stop
DNA (sợi mã)
mRNA
Phiên mã
Dịch mã
Phân tử DNA bình thường
Đột biến – mức độ phân tử
C
Đột biến sai nghĩa
AUC AGA
TAGCTACT
CAT
T A A T
UGAGUA A U U
Met Lys Phe Ser Stop
DNA (sợi mã)
mRNA
Phiên mã
Dịch mã
Đột biến – mức độ phân tử
Đột biến vô nghĩa
AUCUG GA U U G AU
TAGCACT A A C T
A

T
CAT
GUA
Met Stop
DNA (sợi mã)
mRNA
Phiên mã
Dịch mã
Đột biến – mức độ phân tử
A
TAGCACT
CAT
T A C T
AUCUG GAGUA A U G A
Met Lys Leu Ala
DNA (sợi mã)
mRNA
Phiên mã
Dịch mã
Đột biến lệch khung
Đột biến – mức độ phân tử
Nguyên nhân đột biến
Xãy ra ngẫu nhiên do sơ sót trong qua
trình nhân đôi DNA
Gây ra do các mutagens là các chất hóa
học hay các tác nhân vật lý gây đột biến
Đột biến – mức độ phân tử
Các Mutagen
Tác động Hiệu quả đột biến
Các chất hóa học

Ethyl (hay methyl) methanesulfonate
Hydroxylamine
N-methyl-N’-nitro-N-nitroguanidine
Nitrous acid
Alkylation purine và sau đó là
depurination. Biến cytosine thanh hydroxy-
aminocytosine
Alkylation guanine
Deamination; biến cytosine thành uracyl
và adenine thành hypoxanthine
G-C⇔ A-T transitions; transversions
G-C⇔ A-T transitions
G-C⇔ A-T transitions
G-C⇔ A-T transitions
Base analogs
2-aminopurine
5-bromouracil
Adenine analog; bắt cặp sai với cytosine
Thymine analog; bắt cặp sai với guanine
G-C⇔ A-T transitions
G-C⇔ A-T transitions
Tác nhân khác
Tia cực tím
Acridine, ethidium bromide
Tạo các dimer pyrimidine-pyrimidine
Chèn vào mạch đôi
G-C⇔ A-T transitions; lệch khung
Lệch khung
Đột biến – mức độ phân tử
Cơ chế tự sửa sai

Cắt sửa sai: Pyrimidine dimer (do UV) sẽ bị nhận diện và
đoạn mạch đơn mang dimer sẽ bị men UrvABC
endonuclease nhận diện và bị cắt bỏ. Men DNA
polymerase I và men ligase sẽ vá lại đoạn bị cắt bỏ
Hoạt hóa ánh sáng: Pyrimidine dimer cũng có thể trở lại
bình thường nhờ ánh sáng
Glycosilase: Men Glycosylase cắt bỏ các base không
thiên nhiên. Men DNA polymerase I và men ligase sẽ vá
lại đoạn bị cắt bỏ
Đột biến – mức độ phân tử
Cơ chế tự sửa sai: Đáp ứng SOS
lexA gene recA gene lexA gene recA gene
LexA protein RecA protein
(bất hoạt)
Kiềm hãm:
Gene sửa chữa không
được phiên mã
LexA protein RecA protein
được hoạt hóa do DNA
bị hư hại
Giải kiềm hãm:
Gene sửa chữa
được phiên mã
LexA protein
bị bất hoạt
Phá hủy LexA
Đột biến – mức độ tế bào
Đột biến thêm
Đột biến làm tế bào vi
khuẩn thêm một tính

trạng.
Tính trạng xuất hiện
ngay sau khi đột biến
xãy ra
Đột biến bớt
Đột biến làm tế bào vi
khuẩn mất đi một tính
trạng.
Tính trạng biến mất một
thời gian sau khi đột biến
xãy ra
Đột biến – mức độ tế bào
Đột biến bớt trên TBVK đa nhân
Đột biến – mức độ quần thể
Tần số đột biến
Số lượng vi khuẩn bị đột biến trong một
dân số tế bào vi khuẩn
Tỷ lệ đột biến
Xác suất để vi khuẩn bị đột biến khi
nhân đôi
A =
M1 - Mo
N1 - No
Đột biến – mức độ quần thể
Tỷ lệ đột biến
Vd: Tỷ lệ M. tuberculosis
kháng SM là 10
-6
kháng INH là 10
-5

kháng RF là 10
-4
vậy tỷ lệ để M. tuberculosis
khángSM+INH+RF
là 10
-15
Đột biến – mức độ quần thể
Chọn lọc đột biến tương đối
Để tự nhiên đột biến được chọn lọc từ
dân số vi khuẩn bình thường
Chọn lọc đột biến tuyệt đối
Tạo các môi trường chọn lọc chỉ cho vi
khuẩn đột biến phát triển, ngăn cản hay
ức chế các vi khuẩn bình thường
Biến dị tái tổ hợp