DI TRUYỀN VI KHUẦN LHU 2016

DI TRUYỀN VI KHUẨN
ThS. Phạm Thị Lan Thanh


MỤC TIÊU





Nêu được các đặc điểm di truyền học vi khuẩn
Trình bày được các phương pháp trao đổi vật chất
di truyền ở vi khuẩn: biến nạp (chuyển thể), tải nạp
(chuyển nạp), tiếp hợp (giao phối), chuyển vị gen
Nêu được các ứng dụng di truyền vi khuẩn trong
điều trị và nghiên cứu y học.


KHÁI NIỆM

Di truyền: là sự bảo tồn vật chất ]qua nhiều thế hệ.
• Clone vi khuẩn: một dòng vi khuẩn thuần khiết được
sinh ra từ một tế bào vi khuẩn.
• Khuẩn lạc: lương sinh khôi vi khuẩn thuần khiết
•


Vật liệu di truyền của vi khuẩn
Nhiễm sắc thể: là một
phân tử DNA dạng vòng
tròn khép kín & không có

màng bao bọc.
Plasmid: là phân tử DNA
dạng vòng tròn nằm ngoài
NST và có khả năng tự
nhân lên.


Plasmid
•
•
•
•

Plasmid nhỏ hơn NST (10 -10000 lần)
Số lượng plasmid trong mỗi TB khác nhau.
Mang các gen đề kháng khác nhau.
Một số plasmid lớn có thể mang bộ gen (transfer) gọi
là plasmid transfer.
• Các gen nằm trên plasmid có thể được truyền qua VK
khác: vi khuẩn bị phá vỡ – giải phóng DNA – phage tải
nạp.


Sao chép nhiễm sắc thể
DNA sao chép từ điểm xuất phát ori
DNA polymerase tổng hợp mạch mới
DNA sao chép thành 2 bản sao


ĐẶC ĐIỂM NGHIÊN CỨU DTH VI KHUẨN

Dễ nuôi cấy, sinh sản nhanh, có nhiều đột biến
 Các loại đột biến
• VK không có khả năng sử dụng một loại chất dinh
dưỡng để sinh trưởng (galactose)
• VK phụ thuộc vào một loại chất dinh dưỡng để
sinh trưởng (Alanine)
• VK mẫn cảm hoặc kháng với một loại thuốc.



SỰ THAY ĐỔI VẬT CHẤT DI TRUYỀN
• Do đột biến: là sự thay đổi đột ngột tính chất của
một cá thể trong quần thể đồng nhất.
• Do biến dị tổ hợp : tái tổ hợp vật liệu di truyền trên
NST (biến nạp, tải nạp và tiếp hợp)


CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN
• Đột biến điểm: thay đổi một cặp base trong chuỗi
DNA gây bởi tác nhân gây đột biến hay sai sót trong
sao chép DNA.
TD: Thay thế, thêm hoặc mất 1 cặp base (nucleotide)
• Đột biến đa điểm: thay đổi nhiều hơn một cặp base
trong chuỗi DNA.


Đột biến thay thế cặp base
Gen bình thường
GGTCTCCTCACGCCA
↓

CCAGAGGAGUGCGGU
Codons
↓
Pro-Glu-Glu-Cys-Gly
Amino acids

Đột biến thay thế
GGTCACCTCACGCCA
↓
CCAGUGGAGUGCGGU
↓
P r o - Va l - G l u - C y s - G l y

Chỉ ảnh hưởng đến 1 codon


Đột biến lệch khung
(khung đọc 1)

(khung đọc 2)

Thêm hoặc mất một hay nhiều cặp base ảnh hưởng toàn
bộ các codon từ vị trí đột biến


Hệ quả của đột biến
Đột biến thay thế cặp base
- Nhầm nghĩa (missense)
- Vô nghĩa (nonsense)
- Đồng nghĩa (silent)

- Hồi phục (back mutation)



Đột biến thêm hoặc mất một
hoặc nhiều cặp base
- Làm trình tự amino acid bị sai
lệch




Nguyên nhân đột biến
• Đột biến ngẫu nhiên: sai sót trong
sao chép, chiếu xạ tự nhiên.
• Đột biến nhân tạo
- Chất đồng dạng
- Chất tác dụng trực tiếp làm thay
đổi DNA
- Tia UV, tia chiếu xạ ion hóa (tia X,
tia gamma)
- Gen nhảy transposon.


CƠ CHẾ SỬA CHỮA ĐỘT BIẾN
Cắt bỏ base sai hỏng
• Glycosylase: nhận biết & cắt bỏ các
base sai hỏng.
• AP endonuclease: cắt sợi đơn DNA
ở vị trí đã mất base.

• DNA polymerase: lắp đầy khoảng
trống với các nucleotide.
• DNA ligase: nối đoạn nucleotide mới
được tổng với DNA.


Tính chất của đột biến
• Hiếm: tần số đột biến gen xảy ra thấp (10-6 – 10-4).
• Bền vững: di truyền cho thế hệ sau
• Ngẫu nhiên: đột biến có sẵn trước khi nhân tố chọn lọc
tác động.
• Độc lập và đặc hiệu: đột biến tính chất này ko ảnh
hưởng đến đột biến tính chất khác, mỗi đột biến chỉ liên
quan một tính trạng.


CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI VẬT CHẤT
DI TRUYỀN (ADN) Ở VI KHUẨN
• Biến nạp (chuyển thể) - Transformation
Thể nhận lấy ADN bên ngoài vào mà không cần sự tiếp
xúc giữa TB thể cho và thể nhận.
• Tiếp hợp (giao phối) - Conjugation
Vật chất được truyền qua ống tiếp hợp khi có sự tiếp
xúc giữa TB thể cho và thể nhận.
• Tải nạp (chuyển nạp) - Transduction
Thể cho chuyển DNA cho thể nhận với sự tham gia của
phage hay thực khuẩn thể (virus lây nhiễm VK)


Biến nạp

Tải nạp

Tiếp hợp


BIẾN NẠP – Transformation
Biến nạp (chuyển thể): là sự chuyển một đoạn DNA từ VK
phóng thích ra môi trường bên ngoài đưa vào bên trong tế bào
VK nhận.
Điều kiện
- VK cho phải bị phá vỡ và NST được giải phóng và cắt thành
những đoạn nhỏ.
- VK nhận phải ở trạng thái sinh lý đặc biệt cho phép những
mảnh ADN xâm nhập vào TB (khả năng dung nạp)


BIẾN NẠP – Transformation (tt)
Các giai đoạn
• Nhận mảnh ADN vào VK nhận
• Tích hợp mảnh ADN đã nhận
vào NST của VK nhận thông
qua tái tổ hợp.
Escherichia coli, Staphylococcus
aureus, Bacillus subtilis,
Haemophilus influenzae…


TẢI NẠP – Transduction
Tải nạp (chuyển nạp): là sự vận chuyển vật chất di

truyền từ VK cho vào VK nhận qua trung gian Virus
của vi khuẩn (bacteriophage = phage, thực khuẩn thể)
Phage
Vật liệu
di truyền
Vi khuẩn cho

Vi khuẩn
nhận


TẢI NẠP – Transduction (tt)

Các giai đoạn tải nạp


TIẾP HỢP – Conjugation
Tiếp hợp (giao phối): là sự chuyển vật liệu di truyền từ VK
cho sang VK nhận qua cầu tiếp hợp.
Các giai đoạn:
- Tiếp hợp 2 tế bào qua cầu tiếp hợp
- Chuyển gen
- Tích hợp đoạn gen chuyển vào NST của VK nhận qua tái tổ
hợp.


TIẾP HỢP – Conjugation (tt)
Điều kiện
VK có yếu tố giới tính “F” = Plasmid F
TB đực (F+): có plasmid F

TB cái (F-): thiếu plasmid F
TB Hfr (High frequency of recombination):
có khả năng chuyển ADN cho TB nhận
với tần suất cao.


TIẾP HỢP – Conjugation (3)


TIẾP HỢP