Vi sinh vật - Bài 5: Di truyền vi khuẩn

3/11/2017 1 DI TRUYỀN VI KHUẨN ĐẠI CƢƠNG • Vi khuẩn là tế bào nhân nguyên thủy • Nhiễm sắc thể • Số lƣợng: 1 • DNA xoắn kép, vòng • Không có protein • Tồn tại trong tế bào chất • Plasmid SAO CHÉP ADN Ở E.COLI 1. Kiểu Theta (Cairns) 2. Kiểu lăn vòng (Rolling circle) SAO CHÉP ADN Ở E.coli 1. Kiểu Theta (Cairns) - Do John Cairns tìm ra - Sao chép bắt đầu tại điểm Ori - Theo 2 hƣớng (chủ yếu) hoặc 1 hƣớng SAO CHÉP ADN Ở E.coli 2. Kiểu lăn vòng - Một mạch đơn bị cắt và trở thành khuôn để tổng hợp sợi ADN bổ sung - Sau đó, sợi gốc còn lại sẽ làm khuôn để tổng hợp sợi bổ sung SAO CHÉP ADN Ở E.Coli 2. Kiểu lăn vòng ADN con Đóng vòng 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ ADN mẹ 3/11/2017 2 SAO CHÉP ADN Ở E.Coli 2. Kiểu lăn vòng HÌNH THỨC SINH SẢN 1. Vô tính 2. Cận hữu tính SINH SẢN VÔ TÍNH • Sinh sản trực phân – “Ngắt đôi” • DNA gắn với màng sinh chất  ADN sao chép  Hình thành màng phân cách  2 tế bào con SINH SẢN CẬN HỮU TÍNH • Truyền thông tin một chiều từ tế bào cho sang tế bào nhận và tạo hợp tử từng phần • Các hình thức truyền DNA • Tiếp hợp • Biến nạp • Tải nạp SINH SẢN DI TRUYỀN VI KHUÂN 1. Tiếp hợp 2. Biến nạp 3. Tải nạp 3/11/2017 3 TIẾP HỢP Khái niệm • Là sự truyền ADN từ tế bào này sang tế bào khác qua sự tiếp xúc giữa 2 tế bào • Đoạn ADN này đƣợc gọi là yếu tố F Yếu tố F (Plasmid) - ADN vòng, xoắn kép, nhỏ - Nằm tự do ngoài NST  Sao chép độc lập - Di chuyển từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác TIẾP HỢP Yếu tố F (Plasmid) - Tế bào cho ADN = giới “đực” (F+) - Tế bào nhận ADN = giới “cái” (F-) TIẾP HỢP TIẾP HỢP Tạo ống tiếp hợp Plasmid F sao chép lăn vòng, sợi mới xâm nhập tế bào nhận Kết thúc NST Plasmid F Pili Quá trình tiếp hợp F(+) và F(-) TIẾP HỢP Tế bào Hfr - Yếu tố F gắn với hệ gen vi khuẩn - Tiếp hợp: truyền hệ gen không chứa hoặc chứa một phần yếu tố F TIẾP HỢP NST Plasmid F 3/11/2017 4 Quá trình tiếp hợp Hfr và F(-) TIẾP HỢP Yếu tố F NST Truyền gen nhiễm sắc thể không chứa hoặc chứa một phần yếu tố F Tạo ống tiếp hợp Tế bào nhận tích hợp gen nhận vào nhiễm sắc thể Hfr Hfr F(-) tái tổ hợp F(-) Tế bào F’ - Hfr  F(+) nhƣng hạt F mang theo một đoạn nhiễm sắc thể - Tiếp hợp: giống F(+) thông thƣờng TIẾP HỢP TIẾP HỢP Quá trình tiếp hợp F’ và F(-) Tạo ống tiếp hợp Yếu tố F mang một phần NST sao chép lăn vòng, sợi mới xâm nhập tế bào nhận Kết thúc TIẾP HỢP F’ cell F’ cell F’ cell F’ x F(-) TIẾP HỢP Hfr x F(-) F(+) x F(-) Các trường hợp tái tổ hợp - F(-) x F(-)  Không tái tổ hợp - F(+) x F(-)  2 F(+) - F(+) x F(+)  Tái tổ hợp - Hfr x F(-)  Hfr + F(-) tái tổ hợp - F’ x F(-)  2 F’ - F’ x F’  Tái tổ hợp TIẾP HỢP 3/11/2017 5 Mối liên hệ giữa F+, F- và Hfr - F(+)  Hfr và ngƣợc lại - F’  Hfr và ngƣợc lại - F(-)  F(+) hoặc Hfr TIẾP HỢP TIẾP HỢP Khái niệm - Là sự biến đổi tính trạng của vi khuẩn dƣới ảnh hƣởng của ADN hòa tan xâm nhập BIẾN NẠP - ADN có khả năng biến nạp - Kích thƣớc bằng 1/500 – 1/200 hệ gen - Đƣợc phóng thích từ tế bào vi khuẩn bị hủy (tế bào cho S) - Tế bào nhận (R) phải có khả năng dung nạp (khả năng nhận ADN từ môi trƣờng) - Tế bào R có thể nhận 10 – 20 đoạn ADN BIẾN NẠP Quá trình biến nạp BIẾN NẠP Gồm 3 giai đoạn 1. Thâm nhập của ADN: Sợi kép ADN từ tế bào S sang tế bào R  cắt bỏ 1 mạch  sợi đơn 2. Bắt cặp: Tháo xoắn 1 đoạn  Nối sợi đơn ADN (S) vào ADN của tế bào R 3. Sao chép: Tổng hợp sợi bổ sung cho sợi đơn vừa bắt cặp Quá trình biến nạp BIẾN NẠP Tế bào S NST tế bào vi khuẩn Tế bào R 3/11/2017 6 Quá trình biến nạp BIẾN NẠP Tế bào R NST ADN hòa tan Tiếp nhận ADN hòa tan Tích hợp ADN vào NST tế bào nhận Đoạn ADN không phù hợp Quá trình biến nạp BIẾN NẠP Khái niệm - Là hiện tƣợng chuyển ADN từ tế bào cho sang tế bào nhận nhờ thực khuẩn thể (phage) - Gồm + Tải nạp không đặc hiệu + Tải nạp đặc hiệu TẢI NẠP Khái niệm - Quá trình sinh sản của thực khuẩn thể trong tế bào gồm 2 cơ chế + Chu trình tiêu giải + Chu trình tiêu giải tiềm ẩn TẢI NẠP Chu trình tiêu giải 1. Thể thực khuẩn bám lên tế bào, tạo lỗ thủng và bơm ADN vào trong  phiên mã, dịch mã tạo enzym 2. Enzym phá hủy ADN tế bào chủ  nucleotide 3. Bộ gen phage kiểm soát tế bào và sao chép 4. Phiên mã, dịch mã xảy ra  protein để đóng gói hệ gen phage đƣợc chép  phage hoàn chỉnh 5. Lysozym phá vỡ tế bào và giải phóng các phage mới TẢI NẠP Chu trình tiêu giải TẢI NẠP 3/11/2017 7 Chu trình tiêu giải - Phage sinh sản theo chu trình tiêu giải là các phage độc - Giữa tế bào vi khuẩn và phage kí sinh có sự đồng tiến hóa TẢI NẠP Chu trình tiêu giải tiềm ẩn 1. Thể thực khuẩn bám lên tế bào, tạo lỗ thủng và bơm ADN vào trong 2. Bộ gen phage gắn với NST vi khuẩn  prophage 3. Vi khuẩn tiến hành sao chép ADN và sinh sản tạo ra các tế bào mang prophage 4. Prophage có thể tách khỏi NST vi khuẩn và chu trình tiêu giải bắt đầu TẢI NẠP Tiêu giải Tiêu giải tiềm ẩn TẢI NẠP Tải nạp không đặc hiệu - Còn gọi là tải nạp chung - Phage độc - Chu trình tiêu giải - Tải nạp có đƣợc do sự gói nhầm ADN của tế bào chủ khi phage trƣởng thành - Bất kì gen nào của vi khuẩn cũng đều đƣợc tải nạp TẢI NẠP Tải nạp không đặc hiệu TẢI NẠP Tải nạp không đặc hiệu TẢI NẠP 3/11/2017 8 Tải nạp đặc hiệu - Còn gọi là tải nạp hạn chế - Phage ôn hòa - Chu trình tiêu giải tiềm ẩn - Chỉ truyền những đoạn ADN nhất định, thƣờng là các gen nằm sát chỗ prophage gắn vào TẢI NẠP Đoạn chèn - Đặc điểm: tạo ra các bản sao và chèn vào vị trí bất kì trên phân tử DNA  Sự liên tục của gen bị gián đoạn - Có 600 – 6000 cặp base YẾU TỐ DI TRUYỀN VẬN ĐỘNG Gen nhảy - Khi 2 đoạn chèn xâm nhập vào 1 đoạn DNA thì đoạn DNA có thể di chuyển  Gen nhảy - Gen nhảy có thể phát hiện qua kiểu hình YẾU TỐ DI TRUYỀN VẬN ĐỘNG TỔNG KẾT Tải nạp Tiếp hợp Biến nạp HẾT