VI SINH VẬT ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 6

DI TRUYỀN HỌC VI KHUẨN (8 tiết)Trong một thời gian dài, các nghiên cứu di truyền học được tiến hành ở các sinh vật nhân thực (Eukaryote), còn ở vi khuẩn (Prokaryote) thì chưa vì cho rằng không có sinh sản hữu tính. Tuy nhiên vào những năm 40, tái tổ hợp ở vi khuẩn đã được chứng minh. Những nghiên cứu về biến nạp, tải nạp và giao nạp có ý nghĩa quan trọng cho sự phát triển của di truyền học phân tử và góp phần xây dựng kỹ thuật lắp gép gen. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
VI SINH VẬT ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 6 CHƯƠNG VI-DI TRUYỀN HỌC VI KHUẨN (8 tiết) BSTY. Nguyễn Xuân Hòa – PGS. TS. Phạm Hồng Sơn -Tóm tắt: Trong một thời gian dài, các nghiên cứu di truyền học được tiến hành ở cácsinh vật nhân thực (Eukaryote), còn ở vi khuẩn (Prokaryote) thì chưa vì cho rằng không cósinh sản hữu tính. Tuy nhiên vào những năm 40, tái tổ hợp ở vi khuẩn đã được chứng minh.Những nghiên cứu về biến nạp, tải nạp và giao nạp có ý nghĩa quan trọng cho sự phát triểncủa di truyền học phân tử và góp phần xây dựng kỹ thuật lắp gép gen. Những kiển thức cơbản về di truyền học vi khuẩn được viết tóm tắt với các hình ảnh minh họa sinh động trong 26trang phục vụ cho 8 tiết giảng. -Mục tiêu: Sinh viên cần nắm được các khái niệm, cơ chế, điều kiện để xẩy ra hiệntượng về biến nạp, tải nạp và giao nạp trong nghiên cứu di truyền vi khuẩn. Về đặc tính di truyền và biến dị ở vi khuẩn người học cần nắm vững, hiện tượng biếndị về hình thái, màu sắc, kích thước khuẩn lạc. Nguyên nhân và biểu hiện đột biến ở vi khuẩn. Di truyền: là đặc tính chung của mọi sinh vật, giữ lại và truyền cho con cháu nhữngđặc điểm về cấu tạo và phát triển của tổ tiên. Biến dị: là đặc tính chung của mọi sinh vật, có thể mang những sự khác biệt về nhiềuchi tiết so với bố mẹ của chúng và với các cá thể khác cùng loài. Đối tượng nghiên cứu của di truyền học không phải chỉ hiện tượng di truyền mà cảbiến dị. Tính biến dị có vẻ như một đặc tính độc lập với tính di truyền nhưng thực ra, sự khácbiệt giữa các cá thể trong cùng một loài trong nhiều trường hợp đều liên quan đến những biếnđổi cơ sở vật chất di truyền của sinh vật. Ở vi sinh vật, biến dị thể hiện ở mức độ lớn hơn sinh vật bậc cao, nhờ số các cá thểtrong một quần thể lớn, sinh sản đồng loạt, giai đoạn sinh dưỡng ngắn, tần số đột biến và tầnsố tái tổ hợp cao và có khả năng trao đổi di truyền ngoài loài. Dù cơ chế xuất hiện biến dị và di truyền như thế nào đi nữa, ở phần lớn trường hợpđều tạo ra một sự thích ứng tốt nhất với điều kiện ngoại cảnh. Người ta phân biến dị làm hai loại, biến dị kiểu gen và biến dị kiểu hình. Biến dị kiểu hình: là sự thích ứng của toàn bộ một quần thể có cùng một kiểu gen.Hiệu quả của sự biến dị này là sự hoạt động của các gen, lệ thuộc vào những điều kiện cụ thểcủa ngoại cảnh. Sự biến dị này, có thể đảo ngược lại, không bền và không có tính di truyền. Biến dị kiểu gen hay đột biến: là sự thay đổi đột ngột một tính chất, mà tính chất nàycó thể di truyền được. Giữa một quần thể đồng nhất, người ta thấy xuất hiện bất thường biếnchủng, nghĩa là một cá thể khác, có thể di truyền cho thế hệ sau tính chất khác với type bìnhthường. Toàn bộ các thế hệ sau, sinh ra từ một cá thể độc nhất hình thành một chủng mới. II. CƠ SỞ VẬT CHẤT DI TRUYỀN CỦA VI KHUẨN [1] 2.1. ADN nhiễm sắc thể, ARN và protein Cũng như các sinh vật khác, mỗi vi sinh vật đều giống tổ tiên ở hầu hết các đặc điểmqua nhiều thế hệ. Đơn vị thông tin di truyền là gen. Gen là một đoạn ADN đảm nhiệm mộtchức năng nhất định trong quá trình truyền thông tin di truyền. Ở vi khuẩn, thông tin ditruyền nằm trong ADN, còn một số loại virus, thông tin di truyền nằm trong ARN. Phần lớngen 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 nhiễmsắc thể đến tế bào chất diễn ra như sau: 114 ADN → ARN → Protein Bản chất của hiện tượng di truyền là ADN hoặc ARN có khả năng tự nhân lên, quátrình này được gọi là quá trình tự sao chép. Sau đó ADN được dùng để làm khuôn tổng hợpARN trong quá trình phiên mã. Một số loại virus thông tin di truyền nằm trong ARN vì vậyđể có thể lắp genom của bản thân vào NST của tế bào chủ, virus phải tổng hợp ra ADN trunggian từ sợi khuôn ARN. Quá trình này được gọi là quá trình phiên mã ngược, cuối cùng, sinhtổng hợp protein diễn ra trên phức hợp bao gồm sợi mARN, ribosom. 2.1.1. Sao chép (tự sao) [2] Là quá trình tổng hợp vật chất di truyền (ADN ở các vi sinh vật hoặc ARN của một sốvirus). Về cơ bản quá trình sao chép ADN ở mọi tế bào vi sinh vật giống nhau. Nhưng quátrình này được nghiên cứu chi tiết nhất ở vi khuẩn E. coli. Gen của vi khuẩn E. coli là một sợiADN kép, đóng vòng kín. Sao chép bắt đầu ở một gốc (Oric) và diễn ra liên tục cho đến kếtthúc. Một đơn vị chất di truyền có khả năng tự sao chép từ đầu đến cuối như vậy gọi là mộtreplicon. Sau khi một số protein nhận ra điểm gốc Oric, hai sợi ADN sẽ tách ra thành hai chạcsao chép, ở đây ADN được tổng hợp theo hai hướng đối nhau. Sao chép ở E. coli diễn ra như sau: 1. Một số protein nhận ra gốc Oric và cởi xoắn ở đây 2. Hai phân tử helicase gắn vào hai đoạn sợi đơn và tiếp tục cởi xoắn 3. Các protein liên kết sợi đơn (SSB) tiếp với hai đoạn sợi đơn sau helicase 4. Trên sợi khuôn 3/-5/ primase tổng hợp một ngòi duy nhất, sau đó pol-III lắp tiếp cácnucleotid vào đầu 3/-OH của ngòi. Sợi con được sao chép liên tục và được gọi là sợi dẫn đầu. 5. Trên sợi khuôn đối diện, primase phải tổng hợp nhiều ngòi, pol-III lắp tiếp cácnucleotit vào đầu 3/-OH của mỗi ngòi lại tạo thành các đoạn ADN khoảng 1000-2000nucleotit gọi là đoạn Okazaki. 6. Pol-I cắt bỏ ngòi đồng thời sao chép bổ sung các đoạn Okazaki đứng sau. 7. Enzyme ligase hàn các chỗ hỗng giữa các đoạn Okazaki. Như vậy sợi con được tạo thành trên sợi khuôn 5/-3/ được sao chép theo kiểu giánđoạn và được gọi là sợi muộn. 115 2.1.2. Phiên mã Quá trình phiên mã cũng diễn ra theo hướng 5 /- 3/. Ở E. coli enzyme xúc tác cho quátrình phiên mã cả ba loại ARN là AR ...