Di truyền vi khuẩn

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/Y_online.html

http://mientayvn.com/Y_online.html

Di truyeàn vi khuaån

Phaïm huøng vaân

Caùc ñaëc tröng

cuûa di truyeàn vi khuaån

Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån

Cô sôû hoaù hoïc cuûa di truyeàn

Cuõng nhö caùc sinh vaät ña baøo, vi khuaån löu tröõ

caùc tín hieäu di truyeàn nhôø thöù töï saép xeáp caùc

nucleotide treân phaân töû DNA (ôû treân hay ôû

ngoaøi NST)

A A

A

A A A T

T T

T T

T

C C

C C

G G

G

G G

C A

T


Teá baøo con

Teá baøo meï

Nhaân ñoâi

Phaân chia teá baøo

Phieân maõ

Dòch maõ

Teá baøo bieán döôõng

vaø phaùt trieån

Di truyeàn vaø tính traïng


Protein A Protein B

DNA

mRNA

Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3

Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3

Phieân maõ

Dòch maõ

Phieân maõ

Loaïi boû Intron

DNA

mRNA sô khai

mRNA tröôûng thaønh

Chuyeân chôû vaøo TB chaát

mRNA

Protein

Protein

Polycystronic (Vi khuaån) Monocystronic (TB coù nhaân)


Phieân maõ

Dòch maõ

Teá baøo bieán döôõng

vaø phaùt trieån

RNA polymerase

mRNA

Poly ribosome

DNA

Höôùng phieân maõ

Höôùn

g dòc

h m

aõ

Ñoàng thôøi phieân maõ vaø dòch maõ


Ñieàu hoøa baèng kìm haõm

Tröôøng hôïp khoâng kìm haõm

I P O

Gen ñieàu hoøa Promoter Operator Gen caáu truùc

Phieân maõ baét ñaàu

RNA polymerase

Ñieàu hoøa bieåu hieän gen


Ñieàu hoøa baèng kìm haõm

Tröôøng hôïp coù kìm haõm

I P

Gen ñieàu hoøa Promoter

Gen caáu truùc

RNA polymerase

O

Operator

Gen caáu truùc

Chaát öùc cheá



I P O Z Y A

Gen ñieàu hoøa Promoter Operator

Caùc gen caáu truùc Vuøng kieåm soaùt

I P O Z Y A

mRNA kìm haõm

Phieân maõ

Protein kìm haõm

RNA polymerase

Moâ hình lac-operon



I P O Z Y A

mRNA kìm haõm

Phieân maõ

Baát hoaït

Protein kìm haõm

RNA polymerase

Moâ hình lac-operon

Phieân maõ

Operon mRNA

Dòch maõ

-

Galactosidase

Permease

Tranacetylase


Ñoät bieán

Ñoät bieán – möùc ñoä phaân töû

T A G C A C T C A T T A A C T

A U C U G G A G U A A U U G A

Met Lys Phe Gly Stop

DNA (sôïi maõ)

mRNA

Phieân maõ

Dòch maõ

Phaân töû DNA bình thöôøng


Ñoät bieán sai nghóa

A U C A G A

T A G C T A C T C A T T A A T

U G A G U A A U U

Met Lys Phe Ser Stop

DNA (sôïi maõ)

mRNA

Phieân maõ

Dòch maõ


Ñoät bieán voâ nghóa

A U C U G G A U U G A U

T A G C A C T A A C T A C A T

G U A

Met Stop

DNA (sôïi maõ)

mRNA

Phieân maõ

Dòch maõ


T A G C A C T C A T T A C T

A U C U G G A G U A A U G A

Met Lys Leu Ala

DNA (sôïi maõ)

mRNA

Phieân maõ

Dòch maõ

Ñoät bieán leäch khung


Nguyeân nhaân ñoät bieán

Xaõy ra ngaãu nhieân do sô soùt trong

qua trình nhaân ñoâi DNA

Gaây ra do caùc mutagens laø caùc

chaát hoùa hoïc hay caùc taùc nhaân vaät

lyù gaây ñoät bieán


Caùc Mutagen Taùc ñoäng Hieäu quaû ñoät bieán

Caùc chaát hoùa hoïc

Ethyl (hay methyl) methanesulfonate

Hydroxylamine

N-methyl-N’-nitro-N-nitroguanidine

Nitrous acid

Alkylation purine vaø sau ñoù laø

depurination. Bieán cytosine thanh

hydroxy-aminocytosine

Alkylation guanine

Deamination; bieán cytosine thaønh uracyl

vaø adenine thaønh hypoxanthine

G-C A-T transitions; transversions

G-C A-T transitions

G-C A-T transitions

G-C A-T transitions

Base analogs

2-aminopurine

5-bromouracil

Adenine analog; baét caëp sai vôùi cytosine

Thymine analog; baét caëp sai vôùi guanine

G-C A-T transitions

G-C A-T transitions

Taùc nhaân khaùc

Tia cöïc tím

Acridine, ethidium bromide

Taïo caùc dimer pyrimidine-pyrimidine

Cheøn vaøo maïch ñoâi

G-C A-T transitions; leäch khung

Leäch khung


Cô cheá töï söûa sai

Caét söûa sai: Pyrimidine dimer (do UV) seõ bò

nhaän dieän vaø ñoaïn maïch ñôn mang dimer seõ bò

men UrvABC endonuclease nhaän dieän vaø bò caét

boû. Men DNA polymerase I vaø men ligase seõ vaù laïi

ñoaïn bò caét boû

Hoaït hoùa aùnh saùng: Pyrimidine dimer cuõng coù

theå trôû laïi bình thöôøng nhôø aùnh saùng

Glycosilase: Men Glycosylase caét boû caùc base

khoâng thieân nhieân. Men DNA polymerase I vaø men

ligase seõ vaù laïi ñoaïn bò caét boû


Cô cheá töï söûa sai: Ñaùp öùng SOS

lexA gene recA gene lexA gene recA gene

LexA protein RecA protein

(baát hoaït)

Kieàm haõm:

Gene söûa chöõa khoâng

ñöôïc phieân maõ

LexA protein RecA protein

ñöôïc hoaït hoùa do

DNA bò hö haïi

Giaûi kieàm haõm:

Gene söûa chöõa

ñöôïc phieân maõ

LexA protein

bò baát hoaït

Phaù huûy LexA

Ñoät bieán – möùc ñoä teá baøo

Ñoät bieán theâm

Ñoät bieán laøm teá baøo

vi khuaån theâm moät

tính traïng.

Tính traïng xuaát hieän

ngay sau khi ñoät bieán

xaõy ra

Ñoät bieán bôùt

Ñoät bieán laøm teá baøo

vi khuaån maát ñi moät

tính traïng.

Tính traïng bieán maát

moät thôøi gian sau khi

ñoät bieán xaõy ra

Ñoät bieán – möùc ñoä teá baøo

Ñoät bieán bôùt treân TBVK ña nhaân

Ñoät bieán – möùc ñoä quaàn theå

Taàn soá ñoät bieán

Soá löôïng vi khuaån bò ñoät bieán

trong moät daân soá teá baøo vi khuaån

Tyû leä ñoät bieán

Xaùc suaát ñeå vi khuaån bò ñoät bieán

khi nhaân ñoâi

A =

M1 - Mo

N1 - No


Tyû leä ñoät bieán

Vd: Tyû leä M. tuberculosis

khaùng SM laø 10-6

khaùng INH laø 10-5

khaùng RF laø 10-4

vaäy tyû leä ñeå M. tuberculosis

khaùngSM+INH+RF

laø 10-15


Choïn loïc ñoät bieán töông ñoái

Ñeå töï nhieân ñoät bieán ñöôïc choïn

loïc töø daân soá vi khuaån bình thöôøng

Choïn loïc ñoät bieán tuyeät ñoái

Taïo caùc moâi tröôøng choïn loïc chæ

cho vi khuaån ñoät bieán phaùt trieån,

ngaên caûn hay öùc cheá caùc vi khuaån

bình thöôøng

Bieán dò taùi toå hôïp

Bieán dò taùi toå hôïp

A B C D E

a b c d e

A B C D E

a b c d e

A B c d e

a b C D E

NST A

NST B

Trao ñoåi cheùo

NST taùi toå hôïp

Söï chuyeån theå (transformation)

Pheá caàu ñoäc (coù

nang) bò gieát cheát

Pheá caàu khoâng ñoäc

(khoâng nang) soáng

Pheá caàu ñoäc bò

gieát cheát +Pheá

caàu khoâng ñoäc

soáng

Phaân laäp ñöôïc

pheá caàu ñoäc soáng

Thí nghieäm Griffith

(1928, England)

Cô cheá chuyeån theå

a b

c

d e

f

A

B

C

D E

F

a b

c

d e

f

A b

c

d e

f

A

B

Caùc maûnh DNA

töø teá baøo cho

Teá baøo nhaän

Taùi toå h

ôïp

D

NA

te

á b

aøo

ch

o

vaøo

DN

A te

á b

aøo

n

haän

Avery, vaø cs.

(1944, USA)

42oC 2mins

Söï chuyeån naïp (transduction)


Phage baùm vaøo vi khuaån

vaø boâm phage DNA vaøo vk

Phage DNA töï nhaân ñoâi

taïo nhieàu phage DNA môùi

Phage baùm vaøo vk nhaän vaø

boâm DNA vk cho vaøo vk nhaän

Gen töø DNA vi khuaån cho

taùi toå hôïp vaøo vi khuaån nhaän

Moät soá phage

cheøn DNA vk

Phage DNA maëc aùo taïo

nhieàu phage môùi

Moät soá phage

chæ coù DNA vk

Chuyeån naïp taàn soá cao


Phage baùm vaøo vi khuaån

vaø boâm phage DNA vaøo vk

Phage DNA töï nhaân ñoâi

taïo nhieàu phage DNA môùi

Phage baùm vaøo vk nhaän vaø

boâm DNA lai cho vaøo vk nhaän

Gen töø DNA vi khuaån cho

taùi toå hôïp vaøo vi khuaån nhaän

Moät soá phage

cheøn DNA vk

Phage DNA maëc aùo taïo

nhieàu phage môùi

Moät soá phage

chæ coù DNA vk

Chuyeån naïp haïn cheá

Söï giao phoái (conjugation)

Vi khuaån F+ (mang yeáu toá F) giao phoái vôùi vi khuaån F- (khoâng mang yeáu toá F) seõ bieán F- thaønh F+

Khi yeáu toá F cheøn vaøo NST vi khuaån, vi khuaån seõ thaønh Hfr

Hfr giao phoái vôùi F- seõ bieán F- trôû thaønh vi khuaån F- taùi toå hôïp

Yeáu toá F

NST Sex pili (ôû VK Gram [+]: phaân töû keát dính treân beàmaët)

F+ F- F+ F+

F+ Hfr

Episome

Hfr F- Hfr F- taùi toå hôïp

Gen taùi toå hôïp

Söï giao phoái (conjugation)

DNA vöøa truyeàn vöøa nhaân ñoâi (transfer replicon)

Plasmid

Plasmid laø DNA voøng naèm ngoaøi NST, laøm

cho vk coù theâm nhöõng tính traïng do nhöõng gen

treân plasmid qui ñònh

Coù nhöõng plasmid mang gen giuùp vk soáng ñöôïc trong

ñieàu kieän khaéc nghieät (vd: vk phaân huûy daàu)

Coù nhöõng plasmid mang gen laøm vk taêng tính ñoäc (saûn

xuaát ñoäc toá: ñoäc toá ruoät treân E. coli, Exfoliative toxin treân S. aureus, Neurotoxin

treân C. tetani, toxin cuûa B. anthracis )

Coù nhöõng plasmid mang gen giuùp vi khuaån tieát protein

ñoäc gieát cheát caùc vi khuaån khaùc (bacteriocins)

Coù nhöõng plasmid mang gen khaùng khaùng sinh:

Plasmid R

Plasmid

Taàm quan troïng y hoïc cuûa Plasmid R

Goàm hai thaønh phaàn: RTF qui ñònh tính truyeàn. R

determinant qui ñònh tính khaùng caùc khaùng sinh

Plasmid R coù theå ñöôïc truyeân töø vi khuaån mang sang

vi khuaån nhaän trong cuøng loaøi hay khaùc loaøi, do vaäy

ñaây laø nguoàn goác laây lan söï ñeà khaùng khaùng sinh

Ñeà khaùng khaùng sinh do plasmid R laø: (1) ñeà khaùng

ña khaùng sinh; (2) cô cheá laø tieát men phaù huûy khaùng

sinh

Transposon : Gen nhaûy

Barbara McClintock khaùm phaù töø thaäp nieân 50

Laø caùc maûnh DNA khoaûng 700 – 40.000 caëp

base coù khaû naêng nhaûy cheøn vaøo caùc gen treân

NST hay töø NST sang Plasmid

Transposon mang trình töï qui ñònh khaû naêng

nhaûy giöõa caùc gen. Ngoaøi ra coù theå mang

theâm gen qui ñònh tính traïng khaùc (ñoäc toá,

khaùng khaùng sinh)

ÖÙng duïng di truyeàn vi khuaån

trong coâng ngheä di truyeàn

Coâng ngheä di truyeàn

Ñoaïn gen mong muoán

Vector

Gen cheøn

vaøo vector

Plasmid

NST

Vector mang genñöôïc

ñöa vaøo TB. VK

Caáy taêng sinh teá baøo

vi khuaån taùi toå hôïp

mang gen mong muoán

Thu thaäp vaø

tinh khieát

protein

Gaët caùc vk.

mang gen lôïi

Gen cloning

và các

ứng dụng

trong

cuộc sống

Laøm theá naøo coù gen mong muoán

Kyõ thuaät thaám Southern

1 Boä gene ADN

Gen nghieân cöùu

3 Caùc phaân ñoaïn ADN

kích thöôùc khaùc nhau

2 Caét ñoaïn nhôø RE

5 Bieán tính roài chuyeån sang maøng nylon

6 Ñoaïn doø ñaùnh daáu gaén vôùi

chuoãi boå sung

4 Taùch bieät caùc phaân ñoaïn baèng ñieän di

7 Phaùt hieän baèng phoùng xaï töï ghi,

enzyme

Laøm theá naøo coù gen mong muoán

Kyõ thuaät PCR (polymerase chain reaction)

ADN ñích

2 Baét caëp (55-65o C)

1 Bieán tính (94o C)

3 Keùo daøi (72o C)

1

2

3

4

n

PCR vôùi ñoaïn gen mong muoán

PCR N = nx10

9

Caùc thaønh töïu cuûa coâng ngheä DT

Trong noâng nghieäp, coâng nghieäp

Taïo caùc gioáng caây khaùng beänh

Taïo caùc chuûng vi sinh saûn xuaát cheá phaåm

naêng suaát cao

Taïo caùc chuûng vi sinh laøm saïch moâi tröôøng…

Trong y hoïc

Saûn xuaát caùc döôïc phaåm protein: Insulin,

Interferon, Growth hormone, yeáu toá ñoâng maùu

Saûn xuaát caùc vaccin taùi toå hôïp: Vaccin vieâm

gan B

ÖÙng duïng di truyeàn vi khuaån

trong phaùt hieän vi sinh gaây beänh

Ñònh danh döïa vaøo kieåu hình sinh vaät hoùa hoïc

bieåu hieän töø caùc kieåu gen

Xaùc ñònh döïa vaøo kích thöôùc ñoaïn gen

hay moät trình töï ñaëc hieäu cuûa ñoaïn gen

Nuoâi caáy PCR

PCR chính laø nuoâi caáy phaân töû khueách ñaïi ñoaïn gen

Tác nhân virus cần phải phát hiện để sớm có biện pháp theo dõi (chẩn đoán sớm SXH), điều trị (viêm gan B, viêm gan C, HSV), theo dõi hiệu quả điều trị (viêm gan B, viêm gan C, HIV/AIDS), hay phòng ngừa (H5N1, SARS)

Tác nhân vi khuẩn nhưng các phương pháp truyền thống không nhạy, không kịp thời (Lao, Chlamydia, Lậu kinh niên)

Các tác nhân gây dịch và sẽ không an toàn nếu làm xét nghiệm với các phương pháp vi sinh truyền thống tại các phòng xét nghiệm lâm sàng chưa có an toàn cấp độ 3 (H5N1, SARS)

Phát hiện và hay định lượng tác nhân vi sinh

vật gây nhiễm trùng trên người và động vật

Di truyền vi khuẩn

Science

Transcript of Di truyền vi khuẩn