Chương DI TRUYỀN VI SINH VẬT I.Các đặc điểm di truyền vi sinh vật  II.Biến đổi không liên quan đến di truyền vi sinh vật:  III.Biến đổi liên quan đến yếu tố di truyền vi sinh vật  – ĐỘT BIẾN – SỰ DI CHUYỂN VÀ TÁI TỔ HP GEN Ở VK Hiện tượng biến nạp ( Transformation)  2.Hiện tượng tải nạp ( Transduction):  Hiện tượng tiếp hợp (Conjugation)   Sự biến đổi (variation) không liên quan đến di truyền VSV Là thay đổi tạm thời đặc tính ( hình thái hay tính chất sinh lý) vi sinh vật Sự biến đổi tính di truyền có thuận nghòch, có nghóa vi sinh vật quay lại tính chất ban đầu đặt trở lại điều kiện sống bình thường  Biến đổi hoàn toàn không thay đổi cấu trúc di truyền tế bào Ta gọi biến đổi tượng hình (biến đổi phenotyphe)      Sự biến đổi có liên quan đến giai đoạn tăng trưỡng vi sinh vật hay liên quan đến nuôi dưỡng vi sinh vật điều kiện vật lý, hóa học khác khác Ví dụ: * Biến đổi hình thái có liên quan đến giai đoạn tăng trưỡng: Cuối giai đoạn tiềm ẩn (lag phase) vi khuẩn thường có kích thước to khác thường Giai đoạn logarit vi khuẩn cóhình dạng kích thước bình thường Giai đoạn suy tàn : vi khuẩn có hình dạng kích thước thay đổi *Biến đổi đặc tính sinh lý điều kiện nuôi cấy : Nấm men nuôi điều kiện yếm khí chúng lên men chất hữu cơ, nuôi điều kiện có không khí lên men dừng lại, thay vào chúng hô hấp hiếu khí  Những biến đổi liên quan đến yếu tố di truyền Ở vi khuẩn có thay đổi tính trạng gây thay đổi sâu sắc đến tín hiệu di truyền nhân tế bào Những biến đổi di hình ( biến đổi genotyphe) thường ổn đònh di truyền cho hệ sau Nguyên nhân biến đổi tín hiệu di truyền vi khuẩn : -Hiện tượng đột biến ( Mutants) -Hiện tượng tái tổ hợp gen vi khuẩn (recombinants) HIỆN TƯNG ĐỘT BIẾN (MUTANTS) Đònh nghóa :  Đột biến thay đổi có tính nhảy vọt tính trạng vi sinh vật có liên quan đến biến đổi sai lệch cách ngẫu nhiên cảm ứng phân tử acid nucleic ADN Đột biến biến đổi đột ngột gen  Tính chất đột biến đònh hướng , có tính di truyền không liên tục Có nghóa vi sinh vật đột biến, chúng có lại đặc tính ban đầu , có biến chủng ngược ( hồi biến)  Phân loại đột biến:  Dựa vào tác nhân gây đột biến: có hai loại:  - Đột biến ngẫu nhiên ( tự phát): xãy cách tự nhiên, không cần có can thiệp người Loại đột biến có tần số thấp (10-4- 10-9) Đột biến ngẫu nhiên nguyên nhân , hay có nguyên nhân mà người không kiểm soát ( yếu tố môi trường tia UV, tia phóng xạ )  -Đột biến nhân tạo hay cảm ứng: người chủ động làm gia tăng tần số đột biến cách dùng tác nhân gây đột biến mhư: sử dụng tia U.V, tia X,hạt notron, hợp chất hóa học ( acid vô cơ, kiềm , muối amon , H2O2,, acid hữu cơ,thuốc nhuộm màu, formaldehid, phenol , dietyl sulphat , acridin, iod )   Dựa vào kiểu biến đổi cấu trúc gen: có dạng đột biến  -Đột biến điểm ( đột biến gen) đột biến gây thay cặp base cặp base khác Đặc điểm đột biến điểm phục hồi dòng ban đầu nhờ tượng tái  -Đột biến đoạn: đột biến gây gãy cầu nối hóa học gốc đường phosphat phân tử ADN Hậu ADN thêm đoạn hay đoạn hay đảo đoạn Độät biến đoạn thường có biểu thay đổi lớn , không phục hồi dòng ban đầu tổ hợp     Nguyên nhân phát sinh đột biến Cơ chế chung trình phát sinh đột biến tác nhân gây đột biến tác dụng lên cấu trúc gen làm xảy sai sót trình lại ADN Trên mạch ADN, có điễm dễ bò tác nhân đột biến tác động điểm khác, điểm gọi điểm nóng 3.1.Một số hóa chất tác nhân làm phát sinh đột biến Ví dụ1: chất 5.Bromuracin (Bu) chất đồng đẳng với Thimin, có cấu tạo gần giống nên thay Thimin cặp A -T để tạo thành cặp A-Bu Bản thân thay A-T thành A-Bu không xảy đột biến Sự đột biến xảy trỉnh chép tiếp sau, xảy việc ghép đôi Bu-G Sau trình chép tiếp , tạo thành cặp G-C và A-Bu Như sau trỉnh chép cặp A-T thay cặp G-C Lúc đột biến xảy   (Do ghép đôi nhầm lẫn T Bu, mà qua lần phân bào cặp AT bò thay thành cặp CG) Chọn lọc đột biến:  Là tách tế bào đột biến khỏi quần thể Cóù thể để tự nhiên, vi khuẩn bò đột biến tách khỏi quẩn thể bình thường chúng Tuy nhiên tượng khó xảy ra, tần số đột biến thấp , nên sau thời gian , vi khuẩn đột biến bò che lấp quẩn thể Tế bào đột biến bộc lộ tốc độ phân chia cao gắp nhiều lần vi khuẩn không bò đột biến  Để chọn lọc đột biến người ta thường dùng môi trường nuôi cấy có chất ức chế vi khuẩn không bò đột biến , cho vi khuẩn đột biến mọc Thí dụ: dùng môi trường có kháng sinh streptomycin để chọn lọc vi khuẩn đột biến kháng streptomycin  α) Hiện tượng tiếp hợp vi khuẩn  Hfr tế bào đột biến có khả tiếp hợp với tần số cao, tìm đột biến  Hfr khơng chuyển F sang tế bào nhận Tương quan tế bào mang yếu tố giới tính F+, F- Hfr: (a) chuyển yếu tố F từ tế bào F+ sang tế bào F-: tế bào F- trở thành tế bào F+ (b) chuyển từ F+ sang Hfr (c) chuyển đoạn gien Hfr sang F+: F- giữ giới tính F- Sơ đồ chuyển gien từ tế bào cho sang tế bào nhận thời điễm khác tượng tiếp hợp vi khuẩn E coli β) Hiện tượng tải nạp  Là tượng chuyển đoạn nhỏ DNA tế bào cho sang tế bào nhận nhờ tham gia phage ơn hòa  Có diện tác nhân chuyển tải (thực khuẩn thể) γ) Hiện tượng biến nạp  Là tượng làm thay đổi tính trạng vi khuẩn nhận, có DNA tự vi khuẩn cho xâm nhập trực tiếp vào vi khuẩn nhận  Khơng có tiếp xúc tế bào cho nhận  Khơng có can thiệp thực khuẩn thể γ) Hiện tượng biến nạp  Đoạn DNA phải có trọng lượng phân tử vừa phải, từ 106 - 107  Các đoạn nhỏ 105 lớn 108 khơng có khả biến nạp  Mỗi đoạn DNA biến nạp tương đương với đoạn 1/200 - 1/500 hệ gien tế bào cho  Có nghĩa phải cắt đứt chuỗi DNA tế bào cho làm 200 - 500 đoạn nhỏ, đoạn có khả biến nạp γ) Hiện tượng biến nạp  Trên bề mặt tế bào nhận có thụ thể (receptor) tiếp nhận cách chọn lọc DNA có trọng lượng phân tử tương ứng  Trong tế bào nhận, có đoạn DNA chủng vi khuẩn gần gũi gắn vào hệ gien tế bào nhận Đột biến vi sinh vật Đột biến vi sinh vật  Là biến đổi nhảy vọt tính trạng di truyền  Tức biến đổi kiểu gien (genotype) tế bào vi sinh vật  Chủng đột biến khác với tế bào ban đầu a) Tính vơ hướng đột biến  Đột biến xảy cách ngẫu phát khơng điều kiện mơi trường sống thúc đẩy  Đó vật tính vơ hướng đột biến vi sinh b) Ngun nhân đột biến  Đột biến có thay đổi trật tự nuclêotid sợi ADN nhiễm sắc thể  Đột biến điểm: Khi thay đổi đụng đến nuclêotid sợi DNA  Đột biến đoạn: tượng đột biến xảy việc từ hai nuclêotid trở lên c) Tần suất đột biến  Tần suất đột biến thiên nhiên dao động từ 1x10-4 đến 1x10-11  Mức dao động tùy thuộc vào lồi vi sinh vật, điều kiện mơi trường, loại tính trạng đột biến hàng loạt yếu tố khác d) Tác nhân gây đột biến  Các hóa chất gây đột biến nhân tạo : – Mêtyl mêtan sunfơnat – Êtyl mêtan sunfơnat, vv tia phóng xạ tia α , β , rơnghen tia tử ngoại  Các  Tia tử ngoại với bước sóng 260nm có hiệu cao việc gây đột biến cho vi sinh vật e) Sự biểu tính trạng đột biến  Khơng phải đột biến biểu tính trạng bên ngồi: – Vì gien đột biến có tính lặn tính trạng đột biến khơng thể mà nằm trạng thái lặn lâu – Chỉ cháu mang gien đột biến trội tính trạng đột biến thể f) Lợi ích đột biến  Trong cơng nghiệp chế tạo acid amin bột  Đột biến giúp tăng suất sản xuất thuốc kháng sinh  Phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu, y khoa, nơng nghiệp, vv [...]... có khả năng đề kháng được kháng sinh Khi quần thể vi sinh vật tiếp xúc với kháng sinh trong môi trường , thì các tế bào đột biến đề kháng với kháng sinh sẽ có ưu thế phát triển mạnh , và dần dần chiếm ưu thế trong quần thể, và cuối cùng dạng mới này (dạng đề kháng kháng sinh ) có thể thay thế toàn bộ dạng ban đầu ( nhạy cảm với kháng sinh) ng dụng của đột biến vi sinh vật: * Dùng ethylenin và bức xạ... một vi trí nhất đònh trên AND của vi khuẩn (vò trí giữa gen A và Z)  Khi prophage tách ra khỏi hệ gen của vi khuẩn, nó sẽ để lại một đoạn gen của mình, và mang theo một đoạn gen A hay Z của NST của vi khuẩn (gen nằm sát ngay vò trí mà prophage đã gắn vào)  Hiện tượng tiếp hợp ở vi khuẩn : Đònh nghiã:    Tiếp hợp ( conjugation) là hiện tượng truyền vật liệu di truyền ADN theo một chiều từ vi khuẩn... truyền những đoạn ADN từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận nhờ một prophage:  - Prophage xâm nhập vào hệ gen của vi khuẩn thứ 1 ( vi khuẩn cho ADN)  -Sau đó xảy ra sự tách bất bình thường ra khỏi hệ gen của vi khuẩn, chúng mang theo một phần hệ gen của tế bào chủ, sinh sản nhanh chóng và phá vở tế bào chủ ra ngoài và trở thành nhân tố tải nạp  -Nhân tố tải nạp này sẽ mang ADN của vi khuẩn thứ 1 truyền. .. ADN theo một chiều từ vi khuẩn cho ( vi khuẩn đực) đến một vi khuẩn nhận (vi khuẩn cái) bằng sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai vi khuẩn , để tạo ra một nòi lai mang đặc tính của vi khuẩn nhận và một phần đặc tính của vi khuẩ cho Sự tiếp hợp giữa hai vi khuẩn (tế bào đơn bội) dẫn tới sự hình thành một hợp tử (merozyzot) chứa hệ gen của vi khuẩn nhận và một đoạn gen của vi khuẩn cho Hai thành phần này kết... cấy, dần dần sẽ có một chủng vi khuẩn sống được trong môi trường có kháng sinh trên Như vậy đã có hiện tượng vi khuản thích nghi với môi trường có chứa kháng sinh ( hiện tượng lờn thuốc hay kháng thuốc kháng sinh ở vi khuẩn) Nguyên nhân sâu xa của hiện tượng thích nghi trên cũng là do đột biến Có nghóa là trong quần thể ban đầu ( trước khi vi khuẩn tiếp xúc với kháng sinh) đã có một vài tế bào có... truyền cho một vi khuẩn thứ 2 , vi khuẩn nhận ADN  - Tiếp theo là hiện tượng tái tổ hợp để gắn đoạn ADN tải nạp của thực khuẩn thể vào hệ gen của vi khuẩn nhận   *Tải nạp chung:  Là trường hợp virus tải một đoạn nhỏ ADN bất kỳ của vi khuẩn cho vào tế bào vi khuẩn nhận và sau đó thực hiện sự tái tổ hợp để gắn ADN này vào bộ gen của vi khuẩn nhận  *Tải nạp đặc hiệu (chuyên biệt): Vi c tải nạp chỉ...  Sự thích nghi: Ở vi sinh vật thường xảy ra hiện tượng biến đổi hình thái hay kiểu trao đổi chất để thích nghi với môi trường mới Hiện tượng này có thể được con người áp dụng để huấn luyện vi sinh vật thích nghi với môi trường mới bằng cách nâng dần mức độ biến đổi của mội trường Hiện tượng này còn được gọi là sự thích ứng Ví dụ: nuôi một loại vi khuẩn trong môi trường có kháng sinh mà chúng rất nhạy... kháng sinh penicillin với năng suất tăng cao hơn gắp trăm lần chủng bình thường  * Tạo đột biến về sinh hóa , làm ngăn trở sự chuyển hóa a.asparagin thành homoserin , nhờ đó toàn bộ a.asparagin được dùng trong sinh tổng hợp lisin Làm tăng năng suất lisin lên gắp 300 lần chủng ban đầu  SỰ TÁI TỔ HP GEN Ở VI KHUẨN (RECOMBINANTS) Hiện nay người ta phát hiện có 3 con đường truyền thông tin di truyền ở vi. .. tin di truyền của vi khuẩn được truyền từ thể cho sang thể nhận , ở đây có hiện tượng tái tổ hợp (recombinants) giữa hệ gen cùa tế bào thể cho và hệ gen của tế bào thể nhận  1 Hiện tượng biến nạp ( transformation): Đònh nghiã :  Biến nạp là sự biến đổi tính trạng của vi khuẩn dưới ảnh hưỡng của sự xâm nhập một đoạn ADN lạ từ môi trường bên ngoài Đoạn ADN lạ này được phóng thích từ một tế bào vi khuẩn... Transduction):  * Đònh nghóa: Đó là sự truyền chất liệu di truyền từ tế bào vi khuẩn cho sang tế bào vi khuẩn nhận qua trung gian của thực khuẩn thể (bacteriophage_ phage)  Trong trường hợp này phage đóng vai trò là một phage tải nạp Phage tải nạp là một phage ôn hòa chỉ chiếm một phần nhỏ (10-5- 10-8) trong quần thể  Hiện tượng tải nạp đã được Zinder và Lederberg phát hiện năm 195 2 trong khi nghiên cứu lai ... cho vi khuẩn F- biến vi khuẩn F- thành F’ Hiện tượng giống tượng tải nạp virus nên gọi tượng giới nạp F’ x F2F’ *Cơ chế trình tiếp hợp        Vi c truyền yếu tố F từ vi khuẩn F+ sang vi. .. trước vi khuẩn tiếp xúc với kháng sinh) có vài tế bào có đột biến gen có khả đề kháng kháng sinh Khi quần thể vi sinh vật tiếp xúc với kháng sinh môi trường , tế bào đột biến đề kháng với kháng sinh. .. nhiệm Griffith ( 192 8)          Griffith mhận thấy Pneumococcus có hai loại khuẩn lạc: - Dạng gồ ghề( dạng R - rough) vi khuẩn lớp vỏ nhầy - Dạng nhẳn ( dạng S- smooth): vi khuẩn có lớp