Upload
lam-nguyen
View
182
Download
9
Embed Size (px)
Citation preview
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
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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)
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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
Ñieàu hoøa bieåu hieän gen
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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
Ñieàu hoøa bieåu hieän gen
Ñaëc tröng di truyeàn vi khuaån
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
Ñieàu hoøa bieåu hieän gen
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 – möùc ñoä phaân töû
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 – möùc ñoä phaân töû
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
Ñoät bieán – möùc ñoä phaân töû
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
Ñoät bieán – möùc ñoä phaân töû
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
Ñoät bieán – möùc ñoä phaân töû
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
Ñoät bieán – möùc ñoä phaân töû
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
Ñoät bieán – möùc ñoä phaân töû
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 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
Ñoät bieán – möùc ñoä quaàn theå
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
Ñoät bieán – möùc ñoä quaàn theå
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
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)
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
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 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
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)
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
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
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
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