CHệễNG XI DI TRUYEN HOẽC CUA VIRUS VAỉ VI KHUAN • Sinh học của virus • Bacteriophage - virus của vi khuẩn • Virus thực vật và động vật • Biến nạp • Tải nạp • Giao nạp (tiếp hợp) • Transposon • Vào những năm 1940, tái tổ hợp ở vi khuẩn E. coli được chứng minh và từ đó đến nay, nó trở thành đối tượng mô hình cho di truyền học và sinh học phân tử. Nhờ những nghiên cứu trên các đối tượng virus, vi khuẩn nhiều cơ chế căn bản của sự sống ở cấp độ phân tử đã phát hiện. Ngoài ra, các phát hiện về các quá trình di truyền đặc biệt ở vi khuẩn như biến nạp, tải nạp, giao nạp, transposition và plasmid có ý nghĩa quan trọng cho sự phát triển của di truyền học phân tử và góp phần xây dựng nên kỹ thuật di truyền. Có thể nói di truyền học vi sinh vật đóng vai trò “cách mạng hóa” di truyền học, góp phần chủ yếu vào sự phát triển của sinh học phân tử và tạo ra cách mạng công nghệ sinh học. I. DI TRUYỀN HỌC CỦA VIRUS. • 1. Sinh học của virus • Virus được phát hiện vào cuối thế kỷ 19 khi nhận thấy nó qua được màng lọc ngăn vi khuẩn lại. Virus nhỏ nhất có đường kính chỉ 20 nm - nhỏ hơn cả ribosom. Năm 1935, W.M Stanley phát hiện các virus có thể tạo thành tinh thể. Các virus hay các virion ở dạng cấu tạo đơn giản nhất gồm nucleic acid được gói trong vỏ protein. Kích thước virus a. Cấu tạo virus • Các virus có các bộ gen rất đa dạng. Bộ máy di truyền của virus có thể là DNA mạch kép, DNA mạch đơn, RNA mạch kép hay RNA mạch đơn. Tùy loại virus mang kiểu gen này hay khác. Bộ gen của virus thường là một phân tử acid nucleic ở dạng vòng tròn hay thẳng. Virus nhỏ nhất có chừng 4 gen, virus lớn nhất có chừng vài trăm gen. • Vỏ protein được gọi là capsid thường có thể ở dạng hình que, hình ống xoắn, hình đa diện hay phức tạp. Các capsid thường được tạo nên do một số lớn các phân tử protein gồm ít loại. Ví dụ, virus đốm thuốc lá có một capsid hình que dài cứng được tạo ra từ hơn 1000 phân tử chỉ một loại (hình 11.1). Nhiều virus có capsid hình đa diện. Capsid hình que và đa diện tạo nên bởi các capsomere Virus ủoọng vaọt coự maứng bao (envelope) [...]... đầu đa di n (20 mặt) bọc chất di truyền Phần thứ 2 là bao đuôi bằng protein thành ống dài và phần ba là sợi gốc dài bám vào tế bào vi khuẩn khi gây nhiễm ĐA DẠNG VIRUS Bacterial virus Virus dễ nghiên cứu nhất: virus của vi khuẩn, thường là những vi khuẩn gây bệnh đường ruột như là E.coli, Salmonella typhimurium: thường là DNA mạch đơi, phổ biến trong tự nhiên Bacteriophage • Các hạt virus (virus particle)...Virus đốm thuốc lá • Một vài virus có cấu trúc phụ hổ trợ chúng nhiễm vào tế bào chủ Virus cúm và nhiều virus động vật có màng bao (envelopes) phía ngoài capsid Bao này bắt nguồn từ màng của tế bào chủ, nhưng ngoài phospholipid và protein của tế bào chủ, chúng còn có thêm các protein và glycoprotein nguồn gốc virus • Các virus của vi khuẩn được gọi là bacteriophage (thực khuẩn thể - ăn vi khuẩn) ... đầu khi phage gắn vào bề mặt tế bào E.coli vào bơm DNA vào trong phage T4 gây nhiễm (hình 9.5) DNA của sau khi được bơm vào tế bào tạo vòng tròn và sẽ tham gia vào một trong 2 chu trình DNA của có thể hoặc tham gia vào chu trình tiềm tan của phage T4 hoặc gắn vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn nhờ tái tổ hợp ở điểm chuyên biệt để bước vào chu trình tiềm tan Bacteriop hage : chu trình tan và tiềm tan (lysogeny)... và RNA  DNA  RNA 2 Các bacteriophage - virus của vi khuẩn • Các virus của vi khuẩn được phát hiện từ năm 1915, vào những năm 40 chúng được sử dụng cho các nghiên cứu sinh học phân tử Chúng là những virus được nghiên cứu kỹ nhất, mặc dù một số ít chúng có cấu tạo phức tạp Các nghiên cứu ở phage ký sinh trong tế • bào E.coli phát hiện rằng chúng có 2 cơ chế sinh sản : chu trình tan (lytic cycle) và. .. vết tan (plaque) do các tế bào vi khuẩn bò phá vỡ • Trên thực tế, có thểâ đo được các hạt phage trrong dung dòch bằng các pha loãng dòch rồi trộn với dòch tế bào vi khuẩn cùng cấy lên môi trường rắn trong hộp Petri và sau đó tính số vết tan suy ra mật độ phage (hình 9.6b) • Các tế bào vi khuẩn chủ và các phage ký sinh có sự đồng tiến hóa (coevoluyion) Các tế bào vi khuẩn có các cơ chế bảo vệ như... đơn thì trong bộ gen của virus thường có gen tạo enzyme cho sao chép Phần lớn các virus RNA có gen cho enzyme replicase RNA dùng RNA của virus làm khuôn sao chép • Một số virus RNA mã hóa cho enzyme reverse transcriptase sử dụng RNA làm khuôn mẫu để tổng hợp DNA; rồi DNA này được phiên mã để tạo ra vừa mRNA và RNA bộ gen của virus để lấp vào virion mới Như vậy, các bộ gen củavirus được sao chép theo... virus (virus particle) hay virion là những vật ký sinh nội bào bắt buộc (obligate intracellular parasites), chúng chỉ biểu hiện các gen của chúng và sinh sản bên trong 1 tế bào sống khác Phụ thuộc vào loại tế bào chủ mà virus kí sinh người ta gọi tên loại virus, ví dụ: virus thực vật ký sinh tế bào thực vật, virus động vật ký sinh tế bào động vật Do đặc điểm này, sự sinh sản của virus khác hẳn với sự sinh... của tế bào Điểm nổi bậc là virus tạo ra hàng trăm hay hàng ngàn virion trong mỗi thế hệ • Các gen của virus sử dụng các enzyme, chất dinh dưỡng, ribosome và các nguồn khác của tế bào chủ để tạo ra nhiều bản sao của bộ gen và các protein của capsid Khi các sản phẩm riêng lẻ đã tích đủ, chúng ráp nhau thành số lượng lớn các virion rồi phá vỡ tế bào tìm các chủ mới • Nếu virus có bộ gen là DNA mạch... và tiềm tan (lysogeny) • Khi bộ gen của phage gắn vào bộ gen của vi khuẩn nó được gọi là prophage Trong quá trình sinh sản của tế bào, DNA của prophage cũng được sao chép và chia đều về các tế bào con như DNA của tế bào Một tế bào bò nhiễm có thể nhanh chóng sinh ra nhiều tế bào vi khuẩn chứa prophage • Đôi khi prophage có thể tách khỏi DNA của vi khuẩn một cách ngẫu nhiên hoặc có thể tách khỏi do... Sau khi bò nhiễm tế bào E.coli nhanh chóng bắt đầu phiên mã và dòch mã các gen của virus Phage T4 có khoảng 100 gen và phần lớn đã được biết rõ Một trong những enzyme được tạo ra đầu tiên cắt DNA của tế bào chủ • Các protein của capsid được tổng hợp thành 3 phần riêng: đầu đa di n, ống đuôi và các sợi đuôi; rồi chúng tự ráp lại vơí nhau thành virion con (Hình 9.4 phía dưới góc trái) Phage hoàn tất chu . và plasmid có ý nghĩa quan trọng cho sự phát triển của di truyền học phân tử và góp phần xây dựng nên kỹ thuật di truyền. Có thể nói di truyền học vi. mạng hóa” di truyền học, góp phần chủ yếu vào sự phát triển của sinh học phân tử và tạo ra cách mạng công nghệ sinh học. I. DI TRUYỀN HỌC CỦA VIRUS. • 1.