Di truyền học thể thực khuẩn

Sự hình thành vết tan và các thể đột biến phage Phage được phát hiện dễ dàng vì trong chu trình tan, một tế bào bị nhiễm phage vỡ ra và giải phóng các hạt phage vào môi trường . Sự tạo thành các đốm đã được quan sát.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Di truyền học thể thực khuẩn Di truyền học thể thực khuẩn(Bacteriophage hay phage)1. Sự hình thành vết tan và các thể độtbiến phagePhage được phát hiện dễ dàng vìtrong chu trình tan, một tế bào bịnhiễm phage vỡ ra và giải phóng các hạtphage vào môi trường . Sự tạo thành cácđốm đã được quan sát.Một số lớn tế bào vi khuẩn (khoảng 108tế bào) được trãi lên trên môi trường đặc.Sau một thời gian sinh trưởng, tạo mộtlớp tế bào vi khuẩn màu trắng đục. Nếuphage có mặt ở thời điểm vi khuẩn đượctrãi lên môi trường, nó sẽ nhiễm vào tếbào vi khuẩn. Sau đó tế bào nhiễm phagebị làm tan và giải phóng nhiều phagemới. Thế hệ sau này của phage lạinhiễm vào vi khuẩn gần đó, và tham giavào chu trình tan khác, các vi khuẩn nàybị vỡ giải phóng ra nhiều phage,chúng có thể nhiễm vào các vikhuẩn khác ở vùng lân cận. Chu trìnhxâm nhiễm của phage được tiếp tục vàsau nhiều giờ, phage phá huỷ tất cả các tếbào vi khuẩn của một vùng, tạo đốm(plage) trong suốt khác với lớp tế bào vikhuẩn màu trắng đục.Chu trình sinh tan của bacteriophageSự xâm nhập của phage vào tế bào vậtchủ theo cả 2 dạng bố mẹ đồng thời.r+: đốm nhỏ, r-: đốm lớn, h+: đốm mờ,h-: đốm trongPhage chỉ có thể được nhân lên chỉkhi sinh trưởng trong tế bào vi khuẩn,vì vậy làm cạn nguồn dinh dưỡng trongmôi trường sinh trưởng, làm hạn chế sựnhân lên của phage và kích thước củađốm. Vì mỗi đốm là kết quả của sựnhiễm một hạt phage ban đầu, có thểđếm được số lượng các đốm riêng biệtcó trên môi trường .Kiểu gene của các thể đột biến phage cóthể được xác định nhờ nghiên cứu cácđốm. Trong một số trường hợp, sự xuấthiện của các đốm là đầy đủ. Chẳng hạn,đột biến phage làm giảm số lượng phagethế hệ sau từ những tế bào bị nhiễmthường tạo đốm nhỏ hơn. Các đốm lớn cóthể được tạo ra bởi các đột biến gây ra sựtan sớm các tế bào bị nhiễm, nên mỗiđốm đó tiếp tục nhiễm nhanh hơn. Kiểuđột biến khác của phage có thể được xácđịnh bởi phage có khả năng hoặc khôngcó khả năng tạo đốm trên những chủng vikhuẩn đặc biệt.2. Tái tổ hợp di truyền trong một chu kỳsinh tan (Lytic cycle)2.1. Chu trình tan (Lytic cycle)Sư kêt hơp đâu va đuôi đê tao phagehoan chinhCác bacteriophage làm chết tế bàochủ gọi là độc, chúng sinh sản theochu trình tan. Chu trình bắt đầu khi sợiđuôi của phage gắn vào điểm nhận bề bềngoài của E.coli. Ống đuôi co lại tạo lỗthủng xuyên vách tế bàovà bơm DNA của nó vào.Capside của phage còn lại bên ngoài tếbào. Sau khi bị nhiễm ở cáctế bào E.coli có quá trình phiên mã vàdịch mã các gen của virus. Phage T4có khoảng 100 gen và phần lớn đã đượcbiết rõ. Một trong những enzyme đượctạo ra đầu tiên cắt DNA của tế bào chủ.DNA của phage được phiên mã đầu tiênnhờ DNA polymerase của tế bào chủ tạora mARN sớm. Các mARN muộn hơncó thể được tổng hợp bởi ARNpolymerase của phage hoặc ARNpolymerase của vi khuẩn bị biến đổi đểphiên mã các gen của phage. CácmARN muộn được dịch mã tạo cácloại protein enzyme điều hòa và cấutrúc. Các protein điều hòa của phagekiểm soát sự phiên mã nối tiếp của cácgen.Khi DNA của tế bào chủ bị phân hủy, bộgen của phage kiểm soát toàn bộ hoạtđộng của tế bào để tạo ra các cấu phầncủa nó. DNA của phage được sao chép rahàng trăm bản sao. Các protein củacapsid được tổng hợp thành 3 phần riêng:đầu, ống đuôi và các sợi đuôi. Chúng tựráp với nhau thành các virion con. Phagehoàn tất chu trình khi enzyme lysozymeđược tạo ra để tiêu hóa vách tế bàovi khuẩn. Tế bào vi khuẩn bị vỡ,100-200 virion thoát ra và chúng có thểlặp lại chu trình mới.Toàn bộ chu trình từ lúc phage tiếp xúcđến tan diễn ra trong khoảng20-30 phút ở 370C. Trong thời gian đó sốlượng phage T4 tăng hơn cả 100 lần,trong khi đó số lượng tế bào E.coli mọcnhanh nhất cũng chỉ tăng gấp đôi.Phần lớn các phage độc theo chu trìnhvừa nêu trên. Tuy nhiên có một số ngoạilệ như phage sợi M13 của E.coli hầu nhưkhông bao giờ làm chết hoặc làm tan tếbào. Các tế bào vi khuẩn và các phage kísinh có sự đồng tiến hóa. Các tế bào vikhuẩn có các cơ chế bảo vệ như biến đổimàngtế bào để phage không bám vào đượchoặc các enzyme cắt hạn chế cắt DNAcủa phage. Phage cũng biến đổi để xâmnhập được vào tế bào vi khuẩn.Các phage tuy có kích thước nhỏ bé phảinhìn dưới kính hiển vi điệntử mới thấy được. Nhưng các tính trạngcủa phage được quan sát dựa theo các vếttan hoặc biên độ chủ. Cho hai dòngphage T4 có kiểu gene khác nhau nhiễmvào một tế bào vi khuẩn E.coli, một vàiphage thế hệ sau sẽ thực hiện tái tổ hợpdi truyền. Allele r- tan nhanh, kếtquả tạo ra đốm lớn, allele h-nhiễm vào các tế bào chủ, kết quả tạođốm trong. Phép lai như sau:r-h+ x r+h-Kết quả thu được bốn kiểu đốm. Hai kiểuđốm đục, lớn và đốm trong, nhỏ tươngứng với kiểu hình của phage bố mẹ.Hai kiểu hình khác, đốm trong lớn,đốm mờ nhỏ là dạng tái tổ hợp tương ứngkiểu gene r-h- và r+h+. Khi nhiều vikhuẩn bị nhiễm số dạng tái tổ hợp thuậnnghịch thường được tìm thấy trong sốcác phage ở thế ...