Bài giảng Vi sinh vật học: Chương 5 - PGS. TS. Nguyễn Đức Hoàng

Bài giảng Vi sinh vật học: Chương 5 Tiến hoá và đa dạng vi sinh vật, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: tiến hoá và hệ thống học phân tử vi sinh vật; vi rút; vi khuẩn; vi khuẩn cổ; vi sinh vật nhận thật. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vi sinh vật học: Chương 5 - PGS. TS. Nguyễn Đức Hoàng Chöông 5:Tieán hoùa vaø ña daïng vi sinh vaät1. Tieán hoùa vaø heä thoáng hoïc phaân töû vi sinh vaät2. Vi ruùt3. Vi khuaån4. Vi khuaån coå5. Vi sinh vaät nhaän thaätTieán hoùa vaø heä thoáng hoïc phaân töû vi sinh vaät Traùi ñaát vaø söï hình thaønh caùc daïng thöùc ban ñaàu cuûa söï soáng- Söï hình thaønh traùi ñaát: + 4,6 tyû naêm tröôùc theo thuyeát “big bang” + Xuaát hieän caùc hoà lôùn, ñaïi döông khoaûng 3,86 tyû naêm tröôùc- Baèng chöùng söï hieän dieän cuûa vi sinh vaät: caùc lôùn sinh khoái vi sinh vaät daïng sôïi (stromatolite) hoùa thaïch coå- Ñaëc ñieåm hoùa lyù cuûa traùi ñaát sô khai: + Khoâng coù O2, H2O, CH4, CO2, N2, NH3, CO, H2, H2S, FeS, HCN + Treân 100C- Nguoàn goác söï soáng: + Caùc chaát höõu cô ñôn chaát ñöôïc hình thaønh baèng caùc phaûn öùng quang hoùa + Caùc ñaïi phaân töû ñöôïc hình thaønh do phaûn öùng loaïi phaân töû nöôùc treân beà maët khoâ cuûa caùc giaù theå voâ cô (FeS2, ñaát seùt) + Caùc phaân töû höõu cô raát beàn, khoâng bò oâxi hoùaTieán hoùa veà maõ di truyeàn ôû teá baøo nguyeân thuûy- Daïng soáng sô khai: RNA vaø moät vaøi protein- Daïng soáng RNA: + Giai ñoïan sôùm cuûa daïng soáng RNA: RNA coù chöùc naêng sao maõ vaø moät vaøi chöùc naêng xuùc taùc caàn thieát + Giai ñoïan teá baøo RNA: RNA ñöôïc bao boïc bôûi moät tuùi lipoprotein + Giai ñoïan muoän cuûa daïng soáng RNA: tính chuyeân bieät xuùc taùc cuûa RNA khoâng cao, yeâu caàu taêng daàn veà tính phöùc taïp trong caáu truùc teá baøo ñaõ hình thaønh aùp löïc choïn loïc protein laøm xuùc taùc thay cho RNA- Daïng soáng DNA: ñöôïc tieán hoùa do DNA coù öu ñieåm hôn RNA + Sao maõ bôûi DNA coù ñoä chính xaùc cao hôn RNA + DNA coù tính beàn cao ñaùp öùng nhu caàu döï tröõ thoâng tin + Hình thaønh heä thoáng thoâng tin noäi baøo: DNA  RNA  protein Bieán döôõng ôû teá baøo nguyeân thuûy- Teá baøo nguyeân thuûy caàn coù phöông thöùc ñôn giaûn ñeå thu nhaän naêng löôïng- Hoùa naêng voâ cô kî khí: + Duøng H2S vaø FeS doài daøo treân beà maët traùi ñaát laøm chaát cho vaø nhaän ñieän töû + Ba enzyme hydrogenase, So reductase vaø ATPase- Nguoàn C: + Giaû thuyeát dò döôõng C: söû duïng caùc chaát höõu cô doài daøo cuûa traùi ñaát + Giaû thuyeát töï döôõng C: Aquifex naèm ôû goác cuûa caây phaùt sinh loaøi, coù boä gen raát nhoû nhöng coù khaû naêng töï döôõng Tieán hoùa cuûa caùc phöông thöùc bieán döôõng naêng löôïng- Phöông thöùc hoùa naêng voâ cô kî khí- Hình thaønh voøng porphyrin, cytochrome- Hoâ haáp kî khí (chaát cho ñieän töû voâ cô vaø höõu cô)- Hình thaønh chlorophyll vaø phöông thöùc quang naêng khoâng sinh oâxi (quang naêng)- Phöông thöùc quang naêng sinh oâxi- Phöông thöùc hoùa naêng höõu cô, voâ cô hieáu khí- Hình thaønh taàng O3 vaø söï tieán hoùa cuûa sinh vaät treân caïn Söï hình thaønh teá baøo nhaân thaät- Söï hình thaønh nhaân vaø heä thoáng phaân baøo: + Toå chöùc boä gen theo phöông thöùc phaân ñoïan ñeå quaûn lyù dung löôïng lôùn thoâng tin di truyeàn + Ñaûm baûo söï sao maõ vaø phaân chia traät töï boä gen töø teá baøo meï sang teá baøo con + Taïo nguoàn ñoät bieán taùi toå hôïp phong phuù- Ti theå: noäi coäng sinh (endosymbiont) cuûa teá baøo tieàn nhaân coù phöông thöùc bieán döôõng hoâ haáp hieáu khí- Luïc laïp: noäi coäng sinh cuûa teá baøo tieàn nhaân coù phöông thöùc bieán döôõng quang naêng sinh oâxi Thöôùc ño tieán hoùa- Nguyeân taéc xaùc ñònh quan heä tieán hoùa: hai vi sinh vaät coù cuøng toå tieân chung, coù moät ñaïi phaân töû coù cuøng chöùc naêng thì neáu thôøi gian keå töø khi chuùng taùch khoûi toå tieân chung caøng daøi thì soá löôïng caùc base khaùc bieät treân ñaïi phaân töû caøng lôùn- Thöôùc ño tieán hoùa (evolution chronometer): ñaïi phaân töû hieän dieän roäng raõi trong sinh vaät, coù cuøng chöùc naêng vaø khoâng tieán hoùa quaù nhanh- Phaân töû rRNA 16S, 18S (small subunit rRNA, SSU rRNA) laø thöôùc ño tieán hoùa: + Hieän dieän trong taát caû vi sinh vaät, coù chöùc naêng khoâng ñoåi + Deã daøng phaân tích trình töï + Coù nhöõng vuøng trình töï tieán hoùa nhanh vaø nhöõng vuøng thay ñoåi chaäm hôn neân coù theå ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh töông quan tieán hoùa giöõa hai loaïi caùch nhau raát xa cuõng nhö giöõa hai loaøi raát gaàn nhau. Tieán hoùa cuûa teá baøo döïa treân caùc trình töï rRNA- Caây phaùt sinh loaøi (phylogenic tree) xaây döïng töø caùc trình töïRNA 16S döïa treân nhöõng khaùc bieät veà trình töï cuûa töøng caëpsinh vaät- Hôn 489.840 trình töï SSU rRNA trong moät cô sôû döõ lieäu goïi laøRibosomal Database Project (RDP, http://www.cme.msu.edu)- Caùc döõ lieäu töø söï phaân tích caùc trình töï rRNA cho pheùp xaâydöïng ñöôïc caây phaùt sinh loaøi ÖÙng duïng cuûa tieán hoùa hoïc phaân töû1. Caùc trình töï nhaän dieän (signature sequence) chuyeân bieät chotöøng giôùi, cho moät nhoùm chuyeân bieät trong giôùi, moät gioáng, moätloaøi raát höõu duïng trong vieäc nhaän dieän, ñònh danh moät vi sinhvaät môùi - Caùc trình töï nhaän dieän ñöôïc toång hôïp, ñaùnh daáu baèng chaáthuyønh quang vaø duøng ñeå phaùt hieän chuyeân bieät vi sinh vaät, ñöôïcgoïi laø maãu doø phaùt sinh loaøi - Keát hôïp giöõa maãu doø phaùt sinh loaøi vaø phöông phaùp lai phaântöû (lai in-situ, coù theå xaùc ñònh tröïc tieáp chuûng thuaàn hay thaønhphaàn cuûa quaàn xaõ vi sinh vaät hieän dieän trong moät maãu töï nhieân:kyõ thuaät lai in-situ huyønh quang FISH (fluorescence in-situhybridization)2. Kyõ thuaät giaûi trình töï rRNA ñöôïc duøng trong sinh thaùi hoïc visinh vaät ñeå phaân tích thaønh phaàn caùc quaàn xaõ vi sinh vaät maøkhoâng caàn phaân laäp, nuoâi caáy chuûng vi sinh vaät• Metagenome (đa bộ gen)• Taxonomy (phân loại học)• Systematics (hệ thống học) ...