Sự trao đổi di truyền ở vi khuẩn

Ở tế bào nhân thật khi thụ tinh các bộ gen đơn bội kết hợp với nhau tạo thành một hợp tử lưỡng bội. Qua vài lần phân chia hợp tử diễn ra sự tái tổ hợp giữa 2 bộ gen và sự giảm phân thành bộ gen đơn bội (giao tử). Tuy nhiên tái tổ hợp ở tế bào nhân nguyên thuỷ có nhiều điểm khác:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự trao đổi di truyền ở vi khuẩnSự trao đổi di truyền ở vi khuẩn:Ở tế bào nhân thật khi thụ tinh các bộ gen đơn bội kếthợp với nhau tạo thànhmột hợp tử lưỡng bội. Qua vài lần phân chia hợp tửdiễn ra sự tái tổ hợp giữa 2 bộgen và sự giảm phân thành bộ gen đơn bội (giao tử).Tuy nhiên tái tổ hợp ở tế bào nhân nguyên thuỷ cónhiều điểm khác: vikhuẩn luôn là đơn bội. Hợp tử của chúng không phảilà sản phẩm kết hợp của các tếbào. Thường chỉ một phần ADN từ tế bào cho đượctruyền sang tế bào nhận, do đóxuất hiện hợp tử từng phần (hợp tử không toàn vẹn).Sau khi ADN được chuyển,trong tế bào nhận sẽ diễn ra tái tổ hợp: ADN của tếbào nhận và đoạn ADN của tếbào cho ghép đôi và trao đổi đoạn tạo ra thể tái tổhợp. Khi phân chia nhân và phânbào tiếp theo sẽ xuất hiện các tế bào chỉ chứa nhiễmsắc thể đã tái tổ hợp. Như vậy,lượng thông tin trong tế bào nhận không tăng lên. Nóvẫn như cũ nhưng chất lượngthông tin thì bị thay đổi, bởi vì đoạn ADN của tế bàocho đã trao đổi với ADN củatế bào nhận. Tuỳ theo cách vận chuyển ADN, ngườita phân biệt 3 kiểu truyền tínhtrạng ở vi khuẩn, đó là biến nạp, tiếp hợp và tải nạp.Hay nói cách khác, có 3 conđường cơ bản truyền nguyên liệu di truyền đã đượcbiết đến ở vi khuẩn, đó là biếnnạp, tiếp hợp và tải nạp.* Biến nạp (Transformation):Định nghĩa: Biến nạp là sự biến đổi genotip của vikhuẩn dưới ảnh hưởngcủa ADN nhận được từ vi khuẩn cho ADN dưới thểdung dịch do một vi khuẩn thểcho giải phóng ra, được truyền đi không có sự canthiệp của một nhân tố cấu trúcnhiễm sắc thể hoặc epixom, hoặc của phage vi khuẩnvectơ. Như thế một nòi vikhuẩn bị biến đổi về mặt di truyền do tiếp thu ADNcủa vi khuẩn thuộc nòi khác.Thí nghiệm của Grifith:Hiện tượng biến nạp được Griffith phát hiện năm1928 trên vi khuẩn gâybệnh viêm phổi Diplococcus pneumoniae.- Ở dạng bình thường, khi phát triển trên môi trườngthạch tạo ra khuẩn lạcnhẵn bóng, gọi là khuẩn lạc dạng S do có lớp vỏnhầy. Đây là dạng gây bệnh.- Khi bị đột biến, mất khả năng tạo vỏ nhầy nênchúng có khuẩn lạc nhănnheo, gọi là khuẩn lạc dạng R. Dạng này không gâybệnh.Nếu đem dịch huyền phù vi khuẩn dạng S đã bị giếtchết bằng nhiệt độ, hoặcdạng R còn sống tiêm cho chuột thì chuột không bịbệnh. Nhưng nếu đem trộn dạngS đã bị giết chết bằng nhiệt độ và dạng R còn sốngtiêm cho chuột thì chuột sẽ bịchết. Từ máu của những con chuột bị chết, ông đãtách ra được những vi khuẩndạng S điển hình. Điều này nhứng tỏ các vi khuẩndạng S đã chết đã truyền khảnăng tạo vỏ nhầy cho các tế bào dạng R còn sống vàlàm cho chúng trở thành các tếbào dạng S.Từ đó tác giả kết luận rằng: có một chất nào đó trongdung dịch huyền phùcủa vi khuẩn có vỏ nhầy đã chết chuyển sang tế bàovi khuẩn không có vỏ nhầyđang sống và làm cho nó có khả năng tạo nên vỏnhầy. Vật chất đó gọi là nhân tốbiến nạp.Bản chất của nhân tố biến nạp: cho đến năm 1944,bản chất của nhân tốbiến nạp mới được Avery Macleot và Maccathykhám phá ra, đó chính là ADN. Khiđun nóng dịch nuôi cấy tế bào vi khuẩn dạng S, các tếbào này bị phá huỷ và giảiphóng ra môi trường những phân tử ADN. Nhữngphân tử này khi tiếp xúc với cáctế bào sống dạng R đã trực tiếp thấm vào nó vàtruyền cho nó khả năng tạo vỏ nhầy.Điều kiện xảy ra biến nạp:- Các vi khuẩn nhận chỉ nhận ADN biến nạp khithành tế bào có sự thay đổidưới tác động của những điều kiện nuôi cấy nhất định(pH, nhiệt độ, sự khuấylắc...).- Chỉ những đoạn ADN có phân tử lượng từ 105 –107 mới được truyền đitrong biến nạp. Hơn nữa mỗi đoạn ADN biến nạptương ứng với khoảng 1/200 –1/500 hệ gen của tế bào cho.- Thành phần môi trường cũng ảnh hưởng đến tần sốbiến nạp. Ví dụ:anbumin làm tăng tần số biến nạp, trong khi cazeinlại làm giảm tần số biến nạp.- Nhiệt độ thích hợp cho sự biến nạp là 29 – 32oC.- Các tế bào nhận có thể nhận bất kỳ đoạn ADN biếnnạp nào nhưng nó sẽtrở thành bão hoà khi nồng độ ADN đạt đến khoảng10 đoạn.Hiện tượng biến nạp phổ biến rộng rãi ở nhiều giốngkhác nhau như:Diplococcus, Hemophilus, Staphylococcus,Agrobacterium, Rhizobium, Bacillus,Xanthomonas.Các giai đoạn của quá trình biến nạp:Sự xâm nhập của ADN ngoại lai vào tế bào biến nạpxảy ra vài phút sau khitiếp xúc. Ngay sau khi xâm nhập vào, ADN trở thànhmột mạch duy nhất có tínhchất trùng hợp cao, mạch kia tan rã thành một thànhphần hoà tan trong axit. Sựtách riêng 2 mạch này rất quan trọng, chỉ một mạchđược thu hút vào trong vikhuẩn, do đầu mút của nó gặp một phân tửdezoxiribonucleaza. Sự kết đôi đặc hiệucủa khúc ngắn ADN đã xâm nhập với một vùng đồngđẳng của hệ gen của vi khuẩntiếp nhận, tiến hành trên một đoạn kép của nhiễm sắcthể chứ không phải trên mộtđoạn bổ sung.Sử dụng biến nạp trong nghiên cứu cấu trúc gen:Hiện tượng biến nạp là một phương tiện phân tích ditruyền. Nó cho phépđịnh vị vị trí bản đồ trên bản đồ di truyền của một nòivi khuẩn trên những vùng rấtnhỏ hoặc của một gen quyết ...