Đề tài Tải nạp và biến nạp của ADN

ion bị đóng gói nhầm chứa DNA vi khuẩn có thể gắn vào một vi khuẩn khác và bơm phần DNA được đóng gói vào tế bào, và như vậy vô tình đã chuyển DNA vi khuẩn từ tế bào này sang tế bào khác. Phân tử DNA này có thể trở thành một phần của DNA nhiễm sắc thể trong tế bào mới, và từ đó được di truyền lại một cách ổn định.1. Phage là nhân tố chuyển genThí nghiệm được tiến hành trong ống hình chữ U. Giữa hai ống củahình chữ U được ngăn cách bằng màng lọc vi khuẩn, màng có lỗ nhỏ vikhuẩn không qua được nhưng phage qua được. Nhánh A của ống chứa vikhuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan (trp+), còn nhánh B nuôi các vikhuẩn khác mất khả năng tổng hợp tryptophan (trp-).Sau khi nuôi một thờigian, ở nhánh B xuất hiện vi khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan. Nếudùng màng ngăn không cho virus lọt qua thì không thấy hiện tượng này.Qua nhiều lần thí nghiệm, việc tải gen trp+ từ nhánh A sang nhánh B đượcchứng minh.THÍ NGHIỆM CHỨNG MINH HIỆN TƯỢNG TẢI NẠP2. Cơ chếQuá trình xâm nhiễm của phage vào vi khuẩn xảy ra như sau:Tải nạp chuyển gen từ vi khuẩn A sang B nhờ phageĐầu tiên các phage bám trên bề mặt vi khuẩn. Sau 4’, phage bơmDNA của nó vào tế bào. Sau đó chúng sinh sản và khoảng 1/2 giờ sau thìchúng làm tan các tế bào vi khuẩn và giải phóng các phage mới Khi AND của phage xâm nhập vào tế bào vi khuẩn A, chúng cắt DNA của vi khuẩn Athành nhiều đoạn đồng thời DNA của phage được sao chép ra nhiều phân tửcon và các vỏ phage cũng được tạo thành. Sau đó các vỏ lắp ruột DNA vào,phá vỡ tế bào vi khuẩn ra ngoài và tiếp tục xâm nhiễm vào các tế bào vikhuẩn khác. Trong quá trình lắp ráp khoảng 1-2% phage avô tình mang đoạnDNA của vi khuẩn có chứa gen. Phage mang gen vi khuẩn A xâm nhiễm vikhuẩn B, quá trình tái tổ hợp xảy ra làm gen vi khuẩn A gắn vào bộ gen vikhuẩn B.Chuyển gen từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận nhờ phage3. Phân biệt các dạng tải nạp- Tải nạp chung (general transduction): phage mang bất kỳ gen nàocủa vi khuẩn A sang vi khuẩn B. Tải nạp chung có đặc điểm:+ Bất kỳ gen nào của vi khuẩn cũng đều được tải nạp+ Tải nạp do gói nhầm DNA của tế bào chủ khi phage trưởng thành+ Các thể tái hợp đơn bội được tạo ra- Tải nạp chuyên biệt (Special transduction) hay tải nạp hạn chế: làquá trình tải nạp chỉ chuyển một vài gen nhất định, nó có 4 đặc điểm:+ Những gen được chuyển nằm sát chỗ phage gắn vào+ Chỉ prophage kiểu l thực hiện+ Do kết quả sự cắt sai của prophage khi tách khỏi NST của tế bàochủVí dụ: phage l (kí sinh trên E.coli) chỉ chuyển gen gal (đồng hóa đườnggalactose) từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác.Điểm gắn của phage l vào bộ gen của vi khuẩn nằm giữa 2 gen galgalactose) và bio (tổng hợp biotin). Đầu của phage chỉ có thể chứa mộtlượng DNA giới hạn, nên khi prophage tách ra từ DNA của vi khuẩn nó chỉtải nạp được gen gal hoặc bio. Sự cắt sai của phage l rất hiếm nên tải nạphạn chế có tần số thấp.Tải nạp chuyên biệtBiến nạpBiến nạp là quá trình chuyển and trực tiếp tách ra từ tế bào thể cho sang tế bào thể nhậnAnd này nằm tự do trong môi trường(dung dịch) do một vi khuẩn (thể cho ) phóng raTế bào thể cho và thể nhận có thễ được bắt nguồn từ những sv khác nhau : động vật thực vật và vi sinh vật.Trong khuôn khổ của mục này chỉ xét hiện tượng biến nạp ở vi khuẩn.Khác với tiếp hợp và tải nạp ,biến nạp ko cần sự tiếp xúc trực tiếp giữa 2 tế bào cũng như ko cần vật trung gian như phage.Các tế bào ở trạng thái có thể được biến nạp được gọi là khả nạp. như vậy,qua biến nạp một nòi vi khuẩn bị biến đổi về mặt di truyền do tiếp thu acid nucleic của một nòi khác.1. HIEÄN TÖÔÏNG BIEÁN NAÏP ÔÛ VI KHUAÅN - Hiện töôïng bieán naïp ñöôïc Grffith phaùt hieän ôû vi khuaån Diplococus pneumoniae (goïi laø Streptococus pneumonie pheá caàu khuaån gaây söng phoåi ô ñoäng vaät coù vuù). Vaøo naêm 1928, vi khuaån naøy coù 2 daïng khaùc nhau: + Daïng S III, gaây beänh, coù voû bao teá baøo (capsule) baèng polysaccharide caûn trôû baïch caàu phaù vôõ teá baøo, taïo ñoám moïc treân moâi tröôøng agar laùng + Daïng R II, khoâng gaây beänh, khoâng coù voû bao, taïo ñoám mọc nhaên	Thí nghieäm caûm nhieãm ñöôïc thöïc hieän baèng caùch tieâm vi khuaån vaøo chuoät ñeå xem hieäu quaû gaây beänh cuûa caùc chủng: Keát quaû TN nhö sau :+ Tieâm vi khuaån S soáng gaây beänh cho chuoät – chuoät cheát + Tieâm vi khuaån R soáng khoâng gaây beänh – chuoät soáng + Tieâm vi khuaån S bò ñun cheát cho chuoät – chuoät soáng + Hoãn hôïp vi khuaån S bò ñun cheát troän vôùi vi khuaån R soáng tieâm cho chuoät – chuoät cheát Hieän töôïng treân cho thaáy vi khuaån S khoâng theå töï soáng laïi ñöôïc sau khi ñun cheát, nhöng caùc teá baøo cheát naøy ñaõ truyeàn tính gaây beänh cho teá baøo R. Hieän töôïng naøy goïi laø bieán naïp. Keát quaû thí nghieäm coù theå toùm taét nhö sau :DNA cuûa S + caùc teát baøo R soáng – chuoät – cheát (coù R+S)Keát luaän : Hieän töôïng bieán naïp laø moät chöùng minh sinh hoùa xaùc nhaän raèng DNA mang tín hieäu di truyeànHình biến nạp của vi khuẩn.Hiện tượng và điều kiện.Trong biến nạp DNA trần từ một tế bào vi khuẩn thể cho này đượctruyền sang tế bào vi khuẩn thể nhận khác. Khi tế bào vi khuẩn bị vỡ do làmtan, DNA vòng tròn của chúng thoát ra môi trường thành các đoạn thẳng vớichiều dài khác nhau có khả năng gây biến nạp cho các tế bào thể nhận khác.Hiện tượng biến nạp được nghiên cứu nhiều ở các đối tượng:Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis, Haemophilus parainfluenzae- Điều kiện thực hiện biến nạp: Hiệu quả của biến nạp phụ thuộc vào3 yếu tố:+ Tính dung nạp của tế bào thể nhận. Những tế bào dung nạp trên bềmặt có các nhân tố dung nạp. Người ta có thể tạo khả năng dung nạp của tếbào thể nhận bằng một số xử lý.Ví dụ: Streptococcus pneumoniae: 30 - 80 điểm nhậnHaemophilus influenzae: 4-8 điểm nhận+ DNA thực hiện biến nạp của thể cho phải ở dạng mạch kép, nếuDNA bị biến tính ở dạng mạch đơn riêng lẻ không cho hiệu quả biến nạp.Thường DNA biến nạp là một đoạn nhỏ. Ở vi khuẩn E.coli đoạn DNA biếnnạp khoảng 1/250 - 1/500 genom của vi khuẩn.Đoạn từ tế bào cho xâm nhập vào tế bào nhận được gọi là đoạnngoại lai (exogenote), DNA nguyên vẹn của tế bào nhận được gọi là đoạn nộitại (endogenote). Tế bào vi khuẩn nhận đoạn ngoại lai sẽ lưỡng bội ở mộtphần bộ gen được gọi là hợp tử từng phần (merozygote). Tuy nhiên, đoạnngoại lai mạch đơn không bền vững và bị phân hủy nếu không được gắn vàobộ gen thể nhận. Quá trình trao đổi thông tin di truyền bằng chuyển chỉ mộtphần vật liệu di truyền từ tế bào này sang tế bào khác được gọi là sự giaonạp từng phần (meromixis).2. Cơ chế biến nạp2.1. Xâm nhập của DNAỞ giai đoạn này, DNA có thể gắn với điểm nhận của màng tếbào.Quá trình gắn này có thể là thuận nghịch, nó có thể gắn vào rồi nhả ra. Sợi DNA mạch kép của dòng vi khuẩn S sau khi chui qua màng tế bào củadòng vi khuẩn R thì một mạch của S sẽ bị nuclease của tế bào cắt, còn lạimột mạch nguyên.Hình cơ chế biến nạp tự nhiên.2.2. Bắt cặp DNA của thể nhận R sẽ biến tính tách rời 2 mạch ở một đoạn để bắtcặp với đoạn DNA thể cho S vừa chui vào.Đoạn DNA của R ở đoạn có DNA của S bắt cặp sẽ bị cắt đứt và đẩy ra.Trong quá trình bắt cặp, có những đoạn không tương đồng thì sẽ hình thànhnên những vòng lồi, những đoạn đó gọi là Heteroduplex. Còn các đoạn bắtcặp tương đồng gọi là Homoduplex.Sau khi bắt cặp sẽ tạo phân tử DNA có đoạn lai R-S, tiến hành saochép để tạo ra hai sợi kép: một sợi kép R-R và một sợi kép khác có mangđoạn DNA thể nhận S-S.Hình sơ đồ các giai đoạn biến nạp BIẾN NẠP VÀ BIỂU HIỆN VƯỢT MỨC GEN MÃ HÓAα-AMYLASE CHỊU NHIỆT TRONG Bacillus subtilisα-Amylase là một trong những enzyme quan trọng được ứng dụng trongnhiều lĩnh vực khác nhau. Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng α-amylase trong thựctiễn sản xuất, chúng tôi tiến hành tạo dòng B. subtilis tái tổ hợp sản xuất enzymeα-amylase chịu nhiệt.Gen mã hóa cho α-amylase chịu nhiệt, amyQ, có nguồngốc từ Bacillus amyloliquefaciens được dòng hóa và đưa vào tế bào chủ B.subtilis. Sự biểu hiện gen amyQ trong dòng B. subtilis tái tổ hợp được kiểm trabằng phương pháp định tính và định lượng. Sự biểu hiện vượt mức của α-amylase được xác nhận bằng phương pháp điện di trên gel polyacrylamideXây dựng quy trình biến nạp GEN bar - GEN kháng thuốc diệt cỏ vào cây khoai mì (Manihot esculenta Crantz) bằng phương pháp bắn GENKhoai mì (Manihot esculenta) là một trong bốn loại lương thực hàng đầu của Việt Nam, giữ tầm quan trọng cao trong cả nông nghiệp lẫn công nghiệp. Tuy nhiên, sản lượng khoai mì không cao do những khó khăn trong việc trồng trọt như thời gian canh tác dài và bị cỏ dại xâm lấn. Vì thế, rất cần có một giống khoai mì có khả năng kháng thuốc diệt cỏ.Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng phương pháp bắn gen để biến nạp gen bar – gen kháng thuốc diệt cỏ Phosphinothricin (PPT) – vào các mẫu mô khoai mì in vitro và chọn lọc chồi chuyển gen kháng PPT. Kết quả cho thấy các chồi non in vitro có tỉ lệ chuyển gen cao nhất ở khoảng cách bắn 6 cm, áp lực bắn 1100 psi và tỉ lệ hòa trộn DNA-tungsten là 1,5 μg – 1000 μg. Chồi chuyển gen được kiểm tra bằng phương pháp PCR với mồi đặc hiệu BAR3/BAR4 cho thấy có sự hiện diện của gen bar trong mẫu. Biến nạp gen và ứng dụng trong chọn giống ở thực vậtMột số thành tựu biến nạp gen ở Thực vật Cây đậu tương chuyển genKháng sâu (Bt)Kháng sâu bệnh (insect resistance)Góp phần làm giảm lượng thuốc trừ sâu cần sử dụng (bảo vệ môi trường và giảm chi phí sản xuất)Thay đổi thành phần axít béoLàm thay đổi thành phần và giá trị dinh dưỡngBiến nạp gen và ứng dụng trong chọn giống ở thực vậtMột số thành tựu biến nạp gen ở Thực vật Cây bông chuyển gen kháng sâu BtMang gen kháng sâu BtGóp phần hạn chế sử dụng thuốc trừ sâuBiến nạp gen và ứng dụng trong chọn giống ở thực vậtMột số thành tựu biến nạp gen ở Thực vật Cây ngô chuyển genKháng bệnhKháng sâu bệnh (Bt)Kháng mọt sau thu hoạch (CMx, serpin)Chín sớmRút ngắn thời gian trồng trọtKháng thuốc diệt cỏBông chuyển gen kháng bệnh (bên phải) Bông mẩn cảm với bệnh bên tráiCây ngô khángBệnh chín sớmKháng thuốc trừ cỏBẠN NÀO CÓ THẮC MẮC HAY CÓ CÂU HỎI NÀO VỀ ĐỀ TÀI TẢI NẠP VÀ BIẾN NẠP CỦA ADN XIN ĐẶT CÂU HỎI?TRÂN TRỌNG KÍNH CHÀOCHÚC CÁC BẠN HỌC TỐT