Bài giảng Di truyền học vi sinh vật

Di truyền là đặc tính chung của mọi sinh vật giữ lại những và truyền cho con cháu những đặc điểm về cấu tạo và phát triển của tổ tiên, hay nói cách khác, là hiện tượng các cá thể trong một gia đình có những thuộc tính cấu tạo và phát triển giống tổ tiên, với cha mẹ hoặc giữa con cái với nhau
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Di truyền học vi sinh vật 193Chương 10 Di truyền học vi sinh vật Di truyền là đặc tính chung của mọi sinh vật giữ lại những vàtruyền cho con cháu những đặc điểm về cấu tạo và phát triển của tổ tiên,hay nói cách khác, là hiện tượng các cá thể trong một gia đình có nhữngthuộc tính cấu tạo và phát triển giống tổ tiên, với cha mẹ hoặc giữa concái với nhau. Biến dị là đặc tính chung của mọi sinh vật có thể mang những sựkhác biệt về nhiều chi tiết tính trạng so với bố mẹ của chúng và với các cáthể khác cùng loài. Đối tượng nghiên cứu của di truyền học không chỉ là hiện tượng ditruyền mà cả hiện tượng biến dị. Tính biến dị có vẻ như độc lập với tínhdi truyền nhưng thực ra sự khác biệt giữa các cá thể trong một loài trongnhiều trường hợp liên quan đến sự biến đổi hoặc trong trường hợp khácđến sự phản ứng của vật chất di truyền của sinh vật. Ở vi sinh vật biến dị thể hiện ở mức độ lớn hơn ở vi sinh vật bậccao nhờ số cá thể trong một quần thể lớn, đơn allele, sinh sản đồng loạt,giai đoạn sinh dưỡng ngắn, tần số đột biến và tái tổ hợp cao và có khảnăng trao đổi di truyền ngoài loài. Dù cơ chế xuất hiện khác nhau nhưng ởphần lớn các trường hợp biến dị đều tạo ra những dòng hay tập đoàn có sựthích ứng tốt nhất với điều kiện ngoại cảnh vốn luôn biến động.I. Cơ sở vật chất di truyền ở vi sinh vật1. Vật chất di truyền ở vi khuẩn Acid nucleic là cơ sở vật chất di truyền của tất cả các dạng sinhvật. Ở tất cả các sinh vật nhân sơ (prokaryote, còn gọi là sinh vật nhân sơsơ, bao gồm các vi khuẩn) hay nhân chuẩn (eukaryote, còn gọi là sinh vậtnhân chuẩn, bao gồm nấm, tức chân khuẩn, nguyên sinh động vật, tảo,thực vật và động vật bậc cao), trừ virus và các yếu tố sinh học đơn giảnhơn như viroid và prion, tính trạng được mã hóa và tồn trữ dưới dạng mãhóa là trình tự thẳng của các nucleotide trong thành phần aciddeoxyribonucleic (DNA). Vật chất di truyền này được thể hiện thành tínhtrạng của cá thể thông qua quá trình tổng hợp từ khuôn DNA thành phântử RNA thông tin (quá trình phiên mã) và sau đó RNA thông tin này lạilàm khuôn để tổng hợp protein (cấu trúc, enzyme, thụ thể, kích thích, kìmhãm,...) trong quá trình gọi là dịch mã (transcription) dẫn đến biểu hiệntính trạng. Vật chất di truyền được truyền từ thế hệ tế bào này sang thế hệtế bào khác (và từ thế hệ này sang thế hệ khác) nhờ quá trình tự sao 194(replication) của phân tử DNA. Quy tắc này được gọi là quy tắc trung tâmbiểu hiện di truyền. Ở vi khuẩn DNA có thể gặp ở hai dạng: DNA nhiễm sắc thể vàDNA plasmid. Nhân (thể nhân) vi khuẩn là một nhiễm sắc thể vi khuẩncấu tạo từ một phân tử DNA duy nhất xoắn kép (gồm hai mạch xoắn),khép kín (không có đầu tự do), phân bố trong tế bào chất. Mỗi tế bào vikhuẩn chỉ có một nhân (thể nhân) duy nhất, mặc dù trước khi phân bào sốlượng nhân (nhiễm sắc thể) thường thấy là 2, 4 hoặc nhiều hơn do quátrình phân bào diễn ra chậm hơn quá trình phân nhân. Vì vậy, thôngthường nhiễm sắc thể được mô hình hóa trong tế bào vi khuẩn dưới dạngmột vòng tròn. Hình 10.1: Mô hình cấu trúc một đoạn phân tử DNA: một dẫn xuất purine liên kết qua cầu nối hyđrô với một dẫn xuất pyrimidine nên khoảng cách giữa hai sườn đường ribose - Acid phosphoric của hai chuỗi là không đổi, guanine luôn kết hợp với cytosine, adenine kết hợp với thymine của chuỗi song đối nên trình tự hai chuỗi không bao giờ giống nhau nhưng trình tự một chuỗi quy địnhtrình tự của chuỗi kia, hơn nữa các sườn có nhiều nhóm ái thủy nên DNA tan tốt trong nước. 195 Hai mạch xoắn của phân tử DNA thực chất là hai chuỗi polymervà có mối quan hệ chặt chẽ với nhau về thành phần hóa học cũng nhưtrình tự sắp xếp của các monomer được gọi là một nucleotide. Mỗi chuỗipolymer được cấu tạo từ bốn loại monomer có cấu trúc tổng quát gồm bathành phần: bazơ nitơ dị vòng (dẫn xuất purine hoặc pyrimidine), đườngdeoxyribose (C5) và Acid phosphoric. Ở DNA, có bốn loại nucleotide:adenine (A), thymine (T), guanine (G) và cytosine (C) (hay xitôzin). Cácnucleotide khác nhau bởi gốc bazơ khác nhau. Chuỗi polymer của mỗimạch (sợi) DNA được hình thành nhờ liên kết phosphoester giữa Acidphosphoric và đường deoxyribose tạo nên bộ sườn của phân tử ((-P-C5-)n). Còn các gốc bazơ nitơ gắn vào nguyên tử C 1 của phân tử đườngdeoxyribose. Phân tử Acid phosphoric trong một nucleotide gắn vào vị tríC 5 của phân tử đường deoxyribose, trong khi đó nguyên tử C 3 gắn vớiAcid phosphoric của nucleotide kế tiếp. Do trình tự hoạt động của cácenzyme tổng hợp DNA từ đầu C 5 đến đầu C 3 của mỗi mạch DNA nênngười ta quy ước mô tả mạch theo hướng C 5→C 3. Ví dụ, nếu không cóchú giải khác thì mạch ATT CGC GC ...