Bài giảng Vi sinh vật: Biến nạp, tải nạp, tiếp hợp

BIẾN NẠP
TẢI NẠP
TIẾP HỢP


GIỚI THIỆU
! Di truyền học vi sinh vật đã đóng vai trị “cách mạng hóa”
! Di truyền học vi sinh vật giúp hình thành Sinh học phân tử
và sự phát triển Sinh học hiện đại cả về phương diện lí
thuyết cũng như ứng dụng thực tiễn.
! Di truyền học của vi sinh vật đã góp phần chủ yếu cho sự
phát triển di truyền học phân tử, mà đỉnh cao là sự ra đời
kỹ thuật tái tổ hợp DNA hay kỹ thuật di truyền (KTDT).


GIẢ THIẾT MỘT GEN Ð MỘT ENZYM
Nă m 1941, G. Beadle và E. Tatum tieι n hà nh thı́
nghiệ m trê n vi naι m Neurospora crassa.
Giả thuyeι t mộ t gen - mộ t enzym là mộ t lý thuyeι t
cho raθ ng: trong quá trı̀nh di truyeτ n hoặ c quá trı̀nh
hı̀nh thà nh tı́nh trạ ng ở cơ theυ sinh vậ t, thı̀ mộ t gen
quy định sự tạ o thà nh mộ t enzym.


GIẢ THIẾT MỘT GEN Ð MỘT ENZYM

badi, Amy, "Neurospora crassa". Embryo Project Encyclopedia
(2016-10-11). ISSN: 1940-5030
/>
Hai ông chiếu xạ tia X lên các bào tử nấm, rồi chia
các nấm đột biến làm ba nhóm chính:

Thí nghiệm:
! Nhóm I ni cấy ở mơi trường Mm có thêm
Ornitine.
! Nhóm II ni cấy ở mơi trường Mm có thêm
Citruline.
! Nhóm III ni cấy ở mơi trường Mm có
thêm Arginine.


GIẢ THIẾT MỘT GEN Ð MỘT ENZYM


GIẢ THIẾT MỘT GEN Ð MỘT ENZYM
! Thể đột biến nào không thể phát triển trên môi trường tối thiểu, thì gen tổng hợp enzym
tương ứng đã bị "lỗi" chứ không phải là chúng đã "chết hẳn" do chúng lại có thể phát triển
trên mơi trường "đầy đủ".
! Tiền chất - gen I → Ornitine - gen II → Citruline - gen III → Arginine
! Từ các kết quả của thí nghiệm này là mỗi đột biến gen ảnh hưởng đến hoạt động của một loại
enzym duy nhất.
! Điều này trực tiếp dẫn đến giả định: mỗi gen sẽ quy định tạo ra một enzym, enzym này xúc
tác một phản ứng hóa sinh học cụ thể, từ đó tính trạng được biểu hiện.


GIẢ THIẾT MỘT GEN Ð MỘT ENZYM
Giả thuyeι t nà y mở ra mộ t trang mới veτ moι i quan hệ
chức nă ng giữa gen và enzym trong con đường trao
đoυ i chaι t củ a cơ theυ . Phá t minh nà y có ý nghı̃a quan
trọ ng: đó là bước chuyeυ n tieι p từ di truyeτ n họ c coυ
đieυ n sang di truyeτ n phâ n tử.

Chı́nh vı̀ vậ y, hai ô ng đã được nhậ n giả i thưởng
Nobel và o nă m 1958


Các chứng minh trực tiếp rằng
DNAlà vật chất ditruyền


DNA LË VẬT CHẤT DI TRUYỀN
Tuy nhiê n cho đeι n 1940, va• n chưa có mộ t bước tieι n trieυ n nà o trong hieυ u bieι t bả n chaι t hoá
họ c củ a vậ t liệ u di truyeτ n và chưa hieυ u được baθ ng cá ch nà o gen trê n nhie• m sa‘ c theυ bieυ u
hiệ n ra tı́nh trạ ng.
Trong mộ t thời gian dà i, mặ c dù có nhieτ u soι liệ u giá n tieι p cho thaι y ADN là vậ t chaι t di
truyeτ n, nhưng protein va• n được coi là thà nh phaτ n chủ yeι u củ a vậ t liệ u di truyeτ n vı̀ nó có
caι u trú c phâ n tử khá phức tạ p. Do vậ y, cá c chứng minh trực tieι p trê n cá c Vi sinh vậ t có ý
nghı̃a quyeι t định trong xá c nhậ n vai trò củ a ADN.


BIẾN NẠP: TRUYỀN THïNG TIN DI
TRUYỀN NHỜ DNA

Năm 1928, Griffith phát hiện hiện tượng biến nạp (transformation) ở vi khuẩn Diplococus
pneumoniae (nay gọi là Streptococus pneumoniae).
Mc Leod và Mc Carty đã xác định rõ tác nhân gây biến nạp là DNA. Hiện tượng biến nạp là
bằng chứng trực tiếp đầu tiên xác nhận rằng DNA mang thông tin di truyền.



SỰ XåM NHẬP CỦA ADN VIRUT
VËO VI KHUẨN.

Nă m 1952, A.Hershey và M.Chaz đã tieι n hà nh thı́ nghiệ m với bacteriophage T2 (virut củ a vi
khuaυ n hay gọ i ta‘ t là phage) xâ m nhậ p vi khuaυ n E. coli, chứng minh trực tieι p raθ ng ADN củ a
phage T2 đã xâ m nhậ p và o teι bà o vi khuaυ n và sinh sả n tạ o ra theι hệ phage mới mang tı́nh
di truyeτ n có khả nă ng tieι p tụ c lâ y nhie• m cá c vi khuaυ n khá c. Keι t luậ n: Vậ t chaι t di truyeτ n củ a
phage T2 là ADN.



Mï HíNH CẤU TRịC CHUỖI XOẮN
KƒP DNA
! Năm 1953 mơ hình Waston và Crick đã đặt
dấu chấm kết cho giai đoạn nghi ngờ rằng
DNA có là vật liệu di truyền hay không.
! Các chứng minh trực tiếp nêu trên là những
tiền đề quan trọng cho phát minh ra mơ hình
cấu trúc chuỗi xoắn kép DNA của Waston và
Crick.
! Tạo nên bước phát triển mới cho sinh học
dẫn đến sự hình thành sinh học phân tử hiện
đại.


HỌC THUYẾT TRUNG TåM



U TH CA CỗC I TNG VI
SINH VT

!
!
!
!
!

Thi gian th hệ ngắn, tốc độ sinh sản nhanh
Tăng vọt số lượng cá thể
Cấu tạo bộ gen đơn giản
Dễ thu nhận các đột biến
Dễ nghiên cứu bằng các kỹ thuật vật lý hóa học


CỗC C IM CA DI TRUYN
HC VI SINH VT
Cỏc t biến ở vi sinh vật thường được phát hiện theo sự biến đổi các tính trạng sau:
a. Hình thái: kích thước, hình dạng tế bào hay khuẩn lạc, có màng nhân hay khơng, khả năng di
động...
b. Sinh hóa: sự hiện diện của các sắc tố, màu sắc đặc trưng.
c. Nuôi cấy: như kiểu hô hấp, kiểu dinh dưỡng (khuyết dưỡng - auxotroph) hoặc nhu cầu đòi
hỏi các nhân tố tăng trưởng.
d. Tính đề kháng: như kháng thuốc, kháng phage, chịu nhiệt...
e. Miễn dịch: như các phản ứng kháng thể, kháng nguyên...
Các đột biến có thể xuất hiện ngẫu nhiên hay do gây tạo ra nhờ các tác nhân gây đột biến. Mỗi
gen có tần số đột biến đặc trưng.


CỗC C IM CA DI TRUYN
HC VI SINH VT
Ca c tı́nh trạ ng ở vi sinh vậ t được kı́ hiệ u baθ ng 3 chữ ta‘ t tieι ng Anh hoặ c đô i khi chữ hoa đaτ u

tiê n. Kè m theo kı́ hiệ u cò n thê m daι u + hoặ c – hoặ c chữ ta‘ t đeυ giả i thı́ch rõ thê m tı́nh trạ ng.
Vı́ dụ : lac– đeυ chı̉ maι t khả nă ng toυ ng hợp lactose; his+ - toυ ng hợp histidin; strS – nhạ y cả m
(Sensible) với Streptomycin, strR – đeτ khá ng (Resistant) với Streptomycin.
Đeυ chı̉ hai giới tı́nh khá c nhau dù ng cá c chữ như mt (+), mt (-) (mating typ) (ở
Chlamydomonas reinhardi), hoặ c A, a (ở Neurospora crassa) hay a và α (vi naι m)


BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT


! Di truye( n: truye( n lạ i tı́nh trạ ng củ a the4 hệ trước với độ chı́nh xá c
cao và độ o= n định lớn cho the4 hệ ke4 tie4 p
! Bie4 n dị: đặ c tı́nh ở the4 hệ sau sai khá c so với the4 hệ trước đó (có
the= bie4 n ma4 t hoặ c thay đo= i đặ c tı́nh vo4 n có hoặ c xua4 t hiệ n cá c đặ c
tı́nh mới)
! Bie4 n dị và di truye( n là hai mặ t đo4 i lậ p và là đặ c trưng cơ bả n củ a
sự so4 ng


BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT
! Biến dị và đột biến có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu di truyền học.
! Các đột biến gồm nhiều loại khác nhau và chúng được thu nhận dễ dàng từ các vi sinh
vật nhờ các phương pháp phát hiện chuyên biệt.
! Các đột biến gen bắt nguồn từ những biến đổi phân tử trên ADN.
! Con người có thể sử dụng các tác nhân vật lí và hóa học gây nên các đột biến nhân tạo
hay cảm ứng.


BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT
Thí nghiệm:

! Các vi khuẩn được cấy để mọc rời từng khuẩn lạc trên môi trường có dinh dưỡng.
! Dùng miếng nhung (có nhiều lơng mịn) ấn nhẹ lên bề mặt môi trường thường để
ghi dấu các khuẩn lạc nhờ các lông mịn, sau in đúng các vị trí khuẩn lạc trên mơi
trường có phage hay thuốc kháng sinh.
! Các khuẩn lạc đột biến kháng phage hay kháng sinh mọc lên được. Căn cứ vị trí
khuẩn lạc khơng mọc ở bản sao tách các đột biến tương ứng.


BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT


BIẾN DỊ Ở VI SINH VẬT