Giáo trình Di truyền học (Phần 2) - Trần Trung
Chương 7
Di truyền học Vi khuân
Mục tiêu của chương
Giới thiệu cac hiện tương di truyền ơ vi khuẩn, sư chuyên vi va cơ sơ
di truyền tinh khang thuôc cua cac vi khuẩn gây bệnh.
Nội dung
I. Ưu thế và các ñặc ñiểm của ñối tượng vi sinh vật
1. Thời gian thế hệ ngắn, tốc ñộ sinh sản nhanh
Trong ñiều kiện thuận lợi, tế bào E.coli có thể phân chia 1 lần trong
20 phút, còn bacteriophage trong thời gian 30-40 phút có thể tạo ra hàng
trăm cá thể, nấm men có thể chia tế bào trong 2 giờ. ðặc ñiểm nghiên cứu di
truyền học là theo dõi qua nhiều thế hệ nên các ñối tượng vi sinh vật giúp
rút ngắn ñáng kể thời gian thí nghiệm. Nếu so sánh thời gian thế hệ của ruồi
giấm (2 tuần), của chuột (2 tháng), của người (20 năm) thì các vi sinh vật ưu
thế hơn hắn.
2. Có sự tăng vọt số lượng cá thể
Trong ñiều kiện ñủ dinh dưỡng các vi sinh vật sinh sản nhanh tạo
quần thể có số lượng cá thể ñủ lớn, có thể có số lượng 1010 -10 12 tế bào.. Tế
bào E.coli có ñường kính 1 µm nếu ñủ dinh dưỡng thì trong 44 giờ có thể
tạo sinh khối bằng quả ñất. Ruồi dấm là ñối tượng thuận lợi cho nghiên cứu
di truyền học quần thể, nhưng cũng chỉ ñạt 105 - 106 cá thể. Nhờ số lượng cá
thể lớn có thể phát hiện ñược các sự kiện di truyền hiếm hoi với tần số 10-8-
10-11. Như vậy số lượng cá thể lớn sẽ giúp nâng cao năng suất phân giải di
truyền tức khả năng phát hiện các ñột biến và tái tổ hợp có tần số xuất hiện
rất nhỏ.
123
Ngoài ra việc nuôi cấy vi sinh vật không cồng kềnh, ít tốn diện tích,
môi trường nuôi cấy dễ kiểm soát theo các công thức chặt chẽ.
Di truyền học Vi khuân
Mục tiêu của chương
Giới thiệu cac hiện tương di truyền ơ vi khuẩn, sư chuyên vi va cơ sơ
di truyền tinh khang thuôc cua cac vi khuẩn gây bệnh.
Nội dung
I. Ưu thế và các ñặc ñiểm của ñối tượng vi sinh vật
1. Thời gian thế hệ ngắn, tốc ñộ sinh sản nhanh
Trong ñiều kiện thuận lợi, tế bào E.coli có thể phân chia 1 lần trong
20 phút, còn bacteriophage trong thời gian 30-40 phút có thể tạo ra hàng
trăm cá thể, nấm men có thể chia tế bào trong 2 giờ. ðặc ñiểm nghiên cứu di
truyền học là theo dõi qua nhiều thế hệ nên các ñối tượng vi sinh vật giúp
rút ngắn ñáng kể thời gian thí nghiệm. Nếu so sánh thời gian thế hệ của ruồi
giấm (2 tuần), của chuột (2 tháng), của người (20 năm) thì các vi sinh vật ưu
thế hơn hắn.
2. Có sự tăng vọt số lượng cá thể
Trong ñiều kiện ñủ dinh dưỡng các vi sinh vật sinh sản nhanh tạo
quần thể có số lượng cá thể ñủ lớn, có thể có số lượng 1010 -10 12 tế bào.. Tế
bào E.coli có ñường kính 1 µm nếu ñủ dinh dưỡng thì trong 44 giờ có thể
tạo sinh khối bằng quả ñất. Ruồi dấm là ñối tượng thuận lợi cho nghiên cứu
di truyền học quần thể, nhưng cũng chỉ ñạt 105 - 106 cá thể. Nhờ số lượng cá
thể lớn có thể phát hiện ñược các sự kiện di truyền hiếm hoi với tần số 10-8-
10-11. Như vậy số lượng cá thể lớn sẽ giúp nâng cao năng suất phân giải di
truyền tức khả năng phát hiện các ñột biến và tái tổ hợp có tần số xuất hiện
rất nhỏ.
123
Ngoài ra việc nuôi cấy vi sinh vật không cồng kềnh, ít tốn diện tích,
môi trường nuôi cấy dễ kiểm soát theo các công thức chặt chẽ.
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Di truyền học (Phần 2) - Trần Trung", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- giao_trinh_di_truyen_hoc_phan_2_tran_trung.pdf
Nội dung text: Giáo trình Di truyền học (Phần 2) - Trần Trung
- 3. Phân bi t các d ng t i n p - T i n p chung (general transduction): phage mang b t kỳ gen nào c a vi khu n A sang vi khu n B. T i n p chung có ñ c ñi m: + B t kỳ gen nào c a vi khu n c ũng ñ u ñư c t i n p + T i n p do gói nh m DNA c a t bào ch khi phage tr ư ng thành + Các th tái h p ñơ n b i ñư c t o ra - T i n p chuyên bi t (Special transduction) hay t i n p h n ch : là quá trình t i n p ch chuy n m t vài gen nh t ñ nh, nó có 4 ñ c ñi m: + Nh ng gen ñư c chuy n n m sát ch phage g n vào + Ch prophage ki u λ th c hi n + Do k t qu s c t sai c a prophage khi tách kh i NST c a t bào ch Ví d : phage λ (kí sinh trên E.coli) ch chuy n gen gal (ñ ng hóa ñư ng galactose) t vi khu n này sang vi khu n khác. ði m g n c a phage λ vào b gen c a vi khu n n m gi a 2 gen gal (galactose) và bio (t ng h p biotin). ð u c a phage ch có th ch a m t lư ng DNA gi i h n, nên khi prophage tách ra t DNA c a vi khu n nó ch t i n p ñư c gen gal ho c bio. S c t sai c a phage λ r t hi m nên t i n p h n ch có t n s th p. 133 133
- Hình 7.8 T i n p chuyên bi t VI. Giao n p (Conjugation) - ð nh ngh ĩa: giao n p là hi n tư ng truy n v t ch t di truy n t t bào t h cho sang th nh n qua c u t bào ch t 134 134
- Hình 7.9 S ơ ñô lai vi khuân 1. Ch ng minh có lai vi khu n Vào năm 1946, J. Lederberg và E. Tatum s d ng các dòng ñ t bi n khuy t dư ng khác nhau: -Dòng A: có ki u gen met -bio-thr+leu+thi+ (có kh năng t ng h p threonin, leucine, thiamin không có kh n ăng t ng h p methionin và biotin) - Dòng B: có ki u gen met+bio+thr-leu-thi- (có kh năng t ng h p methionin, biotion nh ưng không có kh năng t ng h p threonin, leucine, thiamin) T ng dòng riêng r khi c y lên môi tr ư ng t i thi u thì không có kh năng m c lên khu n l c. Tr n chung hai dòng này trong ng nghi m, c y lên môi tr ư ng t i thi u. Các khu n l c m c trên môi tr ư ng t i thi u, ch ng t có các d ng lai, chúng m c ñư c nh s bù ñ p cho nhau nhu c u dinh d ư ng. Các d ng lai có ki u gen met+bio+thr+leu+thi+. 2. S phân hóa gi i tính vi khu n 1953, Hayes ñã phát hi n ra vi khu n có các d ng khác nhau tươ ng + t gi ng ñ c và cái sinh v t b c cao. Các d ng ñó ñư c kí hi u là t bào F 135 135
- và t bào F- . F+ tươ ng t gi ng ñ c sinh v t b c cao, nó truy n s ng F-. T n s lai F+ v i F- kho ng 10 -6. Khi F+ ti p xúc v i F- m t th i gian, F- bi n thành F+ do nó nh n ñư c m t ph n t di truy n là episome. Episome F+ là ph n t di truy n ngoài NST, có th t n t i ho c d ng DNA vòng tròn t sao chép ho c g n vào phân t DNA c a t bào ch . Episome F+ ñư c g i là nhân t gi i tính. V sau d ng Hfr (high frequency ò recombination) ñư c phát hi n, d ng này có t n s lai v i F- cao h ơn F+ có th ñ n 104 l n. Hình 7.10 Sơ ñô câu tao cua plasmid Pla smid ñư c ñ nh ngh ĩa là phân t DNA vòng tròn nh c ó kh năng sao chép ñl p v i t bào ch và không có kh năng g n vào NST t bào ch . Plas mid có th mang m t s gen khác nhau. Hi n nay plasmid ñư c dùng cho c 2 ngh ĩa là episome và plasmid. Plasmid có th t n t i ñ c l p ho c g n v ào b gen vi khu n. B n ch t di truy n c a các dòng F - , F+ và Hfr ñư c xác ñ nh do các plasmid nh ư sau: F- không ch a plasmid F+ ch a plasmid d ng ñ c l p Hfr có plasmid g n vào b gen 136 136
- Hinh 7.11. S ư găn cua plasmid vao nhiêm săc thê vi khuân tao vi khuân Hfr - Tai tô hơp giưa môt trinh tư IS trên plasmid va trinh tư IS cung loai trên nhiêm s ăc thê cua vi khu n tao ra nhiêm săc thê Hfr - Tai tô hơp xay ra giưa IS bât ky trên plasmid v i IS bât ky tươ ng ưng trên nhiêm s ăc thê cua vi khu n tao ra nhi u chung Hfr khac nhau 3. Các nhân t F ' và tính n p (Sexduction) 137
- S c t r i nhân t F t NST c a dòng Hfr nhi u khi không chính xác và lúc này m t ño n b gen c a vi khu n thay th cho m t ph n c a F. Trong tr ư ng h p này nhân t F' ñư c hình thành và nó có th chuy n gen c a vi khu n m t cách ñ c l p v i các tính tr ng c a t bào th cho. Hi n tư ng này còn g i là tính n p, ngh ĩa là s chuy n gen kèm theo nhân t gi i tính. Nh tính n p mà có th nh n ñư c nh ng th lư ng b i t ng ph n (merodiploid) theo các gen ñư c g n vào F+. 4. C ơ ch tái t h p Khi có s ti p xúc gi a hai lo i t bào khác d u nh ư Hrf và F- ho c F+ và F-. Dòng t bào mang nhân t F+ ñư c coi là t bào ñ c có kh năng t o protein pilin, t protein này t o ng giao n p g i là pilus. S co l i c a pilus n i 2 t bào làm chúng g n nhau. T bào F- ñư c coi là t bào cái, sau khi giao n p t bào F - tr thành t bào F +. Vi c chuy n gen ch th c hi n khi plasmid g n vào b gen c a vi khu n. Trong quá trình chuy n v t ch t di truy n sang F- thì DNA c a t bào ch sao chép và m ch m i có Ori ñi ñ u và F ñi cu i. Quá trình chuy n DNA t F+ sang F- có th b ng t quãng. Các gen a, b, c ñư c chu y n m t chi u t Hfr s ang F-. Dòng Hfr có t n s lai cao hơn nhi u vì plasmid ñã n m s n trong b gen. Còn F + ph i qua giai ño n plasmid g n vào b gen r i m i chuy n gen. 138 138
- Hinh 7.12 Thi nghiêm giao nap ñê lâp ban ñô do ng ăt quang ơ cac khoang thơi gian khac nhau. S truy n DNA t t bào th cho sang t bào th nhân Trong ñi u ki n thí nghi m 370C, nguyên b gen c a t bào E.coli ñư c chuy n sang t bào nh n trong vòng 90 phút. Th ư ng s giao n p b ng t quãng gi a ch ng do c u pilus b gãy, lúc ñó t bào F- v n là t bào F-. B ng cách ng t quãng quá trình giao n p mà b n ñ di truy n c a E.coli ñư c xây d ng nên có d ng vòng tròn. VII. Cơ s di truy n tính kháng thu c c a các vi khu n gây b nh ng ư i. Ý ngh ĩa c a các transposon vi khu n 139 139
- Các transposon vi khu n là nh ng y u t làm thay ñ i v trí gen, ki m soát tính kháng thu c ñ i v i thu c kháng sinh và các thu c ch ng vi khu n khác. Chúng có th d dàng truy n t t bào này sang t bào khác. Ngay sau ñó, ng ư i ta ñã xác ñ nh là các gen kháng thu c th ư ng có trong plasmid. Các plasmid có th ñư c truy n t t bào m sang t bào con khi t bào v a phân chia. Trong ñi u ki n th c nghi m cho th y 100% qu n th t bào nh y c m thu c ñ u có th tr thành kháng thu c sau th i gian 1 gi ñư c tr n v i vi khu n kháng thu c. Các gen kháng thu c có th ñư c truy n t plasmid cho NST vi khu n, cho virus và c cho vi khu n các loài khác. M i plasmid R ñ u có t i thi u 2 thành ph n: - M t ño n mang gen v truy n AD ti p h p (t ươ ng t nh ư transposon c a plasmid F) - M t ño n mang gen kháng thu c ðo n th nh t g i là y u t làm v t truy n tính kháng (RTF - Resistance transfer vector). ðo n th hai mang gen kháng ñư c g i là y u t kháng R (R - determinant). m t s plasmid R, y u t kháng R ñư c cài gi a các ño n xen IS. Trong nhi u tr ư ng h p chúng làm cho y u t kháng v n ñ ng t plasmid R này sang plasmid R khác. Các ño n IS thúc ñ y s ti n hóa nhanh c a các plasmid vi khu n ngày càng mang nhi u y u t kháng thu c. Không ph i nh ng plasmid này ch ñư c truy n ñi trong ph m vi m t loài vi khu n. Mà chúng còn ñư c truy n qua các loài và c các dòng di truy n khác nhau c a vi khu n. Ví d : plasmid R c a E.coli ñã ñư c phát hi n m t s gi ng nh ư proteus, Samonella, Haemophilus, Pastugella T t c các loài này ñ u là loài gây b nh. Ngày nay ng ư i ta th y t n s tăng lên rõ r t c a các vi khu n mang plasmid R v i y u t kháng R có s c kháng ghê g m v i các thu c kháng sinh: penicylin, tetracylin, streptomycin và kanamycin. Các nghiên c u Nh t B n cho bi t trong vòng 10 năm tr l i ñây, qu n th vi khu n t nhiên (trong c ng, rãnh, h , ao b ô nhi m) tăng h n lên, t t n s th p là dư i 1% plasmid R có s kháng thu c lên ñ n t n s cao là 50-80%. 140 140
- Các k t qu nêu trên cho th y, c n h n ch và lưu ý ch s d ng kháng sinh khi có nhi m trùng và không nên l m d ng ñ i v i các tr ư ng h p nh . N u không h n ch thì trong tươ png lai thu c s gi m hi u qu ho c không còn hi u qu . Tính kháng thu c ngày nay ñã ñư c phát hi n trong nhi u lo i gen gây b nh nh ư gen th ươ ng hàn, viêm d dày, ru t, d ch h ch, s t cao, viêm màng não, l u Câu h i ôn t p 1. Phân bi t các nòi vi khu n F+, F- và Hfr E. coli 2. Trình bày c ơ ch bi n n p 3. Phân bi t t i n p chung và t i n p ñ c hi u. 4. So sánh bi n n p và t i n p. 5. Th tái t h p các gen khác nhau theo th i gian x y ra trong giao n p nh ư th nào? 6. ð c ñi m c a tái t h p vi khu n. 7. T bào F- hình thành t bào F+ và t bào Hfr nh ư th nào? 141
- 142 142
- Ch ươ ng 8 Di truy n h c Virus M c tiêu c a ch ươ ng Gi i thi u s di truy n c a th c khu n th , nghiên c u s s p x p các gen, các ñ c tính c a virus và, trên cơ s b n ch t c a genome c a virus ñã xác ñ nh ki u sao chép. N i dung I. Di truy n h c th th c khu n (Bacteriophage hay phage) 1. S hình thành v t tan và các th ñ t bi n phage Phage ñư c phát hi n d dàng vì trong chu trình tan, m t t bào b nhi m phage v ra và gi i phóng các h t phage vào môi tr ư ng (Hình 8.1) . S t o thành các ñ m ñã ñư c quan sát. M t s l n t bào vi khu n (kho ng 108 t bào) ñư c trãi lên trên môi trư ng ñ c. Sau m t th i gian sinh tr ư ng, t o m t l p t bào vi khu n màu tr ng ñ c. N u phage có m t th i ñi m vi khu n ñư c trãi lên môi tr ư ng, nó s nhi m vào t bào vi khu n. Sau ñó t bào nhi m phage b làm tan và gi i phóng nhi u phage m i. Th h sau này c a phage l i nhi m vào vi khu n g n ñó, và tham gia vào chu trình tan khác, các vi khu n này b v gi i phóng ra nhi u phage, chúng có th nhi m vào các vi khu n khác vùng lân c n. Chu trình xâm nhi m c a phage ñư c ti p t c và sau nhi u gi , phage phá hu t t c các t bào vi khu n c a m t vùng, t o ñ m (plage) trong su t khác v i l p t bào vi khu n màu tr ng ñ c. 143
- T bào không b xâm nhi m Phân h y t Phage h p ph bào ch lên t bào ch Phage t do Phage l p Chu trình ghép bên sinh tan trong t bào ch Nucleic acid c a phage Phage V t ch t di protein Nucleic acid tru n t c a phage bào ch b xâm nh p phá h y vào t bào Protein c a phage ñư c t ng h p, acid nucleic ñư c nhân lên, v t ch t di truy n t bào ch b phá h y Hình 8.1. Chu trình sinh tan c a bacteriophage Hình 8.2. S xâm nh p c a phage vào t bào v t ch theo c 2 d ng b m ñ ng th i. r+: ñ m nh , r-: ñ m l n, h+: ñ m m , h-: ñ m trong 144
- Phage ch có th ñư c nhân lên ch khi sinh tr ư ng trong t bào vi khu n, vì v y làm c n ngu n dinh dư ng trong môi tr ư ng sinh tr ư ng, làm h n ch s nhân lên c a phage và kích th ư c c a ñ m. Vì m i ñ m là k t qu c a s nhi m m t h t phage ban ñ u, có th ñ m ñư c s lư ng các ñ m riêng bi t có trên môi tr ư ng (Hình 8.2). Ki u gene c a các th ñ t bi n phage có th ñư c xác ñ nh nh nghiên c u các ñ m. Trong m t s tr ư ng h p, s xu t hi n c a các ñ m là ñ y ñ . Ch ng h n, ñ t bi n phage làm gi m s lư ng phage th h sau t nh ng t bào b nhi m th ư ng t o ñ m nh hơn. Các ñ m l n có th ñư c t o ra b i các ñ t bi n gây ra s tan s m các t bào b nhi m, nên m i ñ m ñó ti p t c nhi m nhanh hơn. Ki u ñ t bi n khác c a phage có th ñư c xác ñ nh b i phage có kh năng ho c không có kh năng t o ñ m trên nh ng ch ng vi khu n ñ c bi t. 2. Tái t h p di truy n trong m t chu k ỳ sinh tan (Lytic cycle) 2.1. Chu trình tan (Lytic cycle) Hinh 8.3 S ư kêt hơp ñâu va ñuôi ñê tao phage hoan chinh 145
- Các bacteriophage làm ch t t bào ch g i là ñ c, chúng sinh s n theo chu trình tan. Chu trình b t ñ u khi s i ñuôi c a phage g n vào ñi m nh n b b ngoài c a E.coli. ng ñuôi co l i t o l th ng xuyên vách t bào và b ơm DNA c a nó vào. Capside c a phage còn l i bên ngoài t bào. Sau khi b nhi m các t bào E.coli có quá trình phiên mã và d ch mã các gen c a virus. Phage T4 có kho ng 100 gen và ph n l n ñã ñư c bi t rõ. M t trong nh ng enzyme ñư c t o ra ñ u tiên c t DNA c a t bào ch . DNA c a phage ñư c phiên mã ñ u tiên nh DNA polymerase c a t bào ch t o ra mARN s m. Các mARN mu n hơn có th ñư c t ng h p b i ARN polymerase c a phage ho c ARN polymerase c a vi khu n b bi n ñ i ñ phiên mã các gen c a phage. Các mARN mu n ñư c d ch mã t o các lo i protein enzyme ñi u hòa và c u trúc. Các protein ñi u hòa c a phage ki m soát s phiên mã n i ti p c a các gen. Khi DNA c a t bào ch b phân h y, b gen c a phage ki m soát toàn b ho t ñ ng c a t bào ñ t o ra các c u ph n c a nó. DNA c a phage ñư c sao chép ra hàng tr ăm b n sao. Các protein c a capsid ñư c t ng h p thành 3 ph n riêng: ñ u, ng ñuôi và các s i ñuôi. Chúng t ráp v i nhau thành các virion con. Phage hoàn t t chu trình khi enzyme lysozyme ñư c t o ra ñ tiêu hóa vách t bào vi khu n. T bào vi khu n b v , 100-200 virion thoát ra và chúng có th l p l i chu trình m i. Toàn b chu trình t lúc phage ti p xúc ñ n tan di n ra trong kho ng 0 20-30 phút 37 C. Trong th i gian ñó s lư ng phage T4 tăng hơn c 100 l n, trong khi ñó s lư ng t bào E.coli m c nhanh nh t cũng ch tăng g p ñôi. Ph n l n các phage ñ c theo chu trình v a nêu trên. Tuy nhiên có m t s ngo i l nh ư phage s i M13 c a E.coli h u nh ư không bao gi làm ch t ho c làm tan t bào. Các t bào vi khu n và các phage kí sinh có s ñ ng ti n hóa. Các t bào vi khu n có các cơ ch b o v nh ư bi n ñ i màng t bào ñ phage không bám vào ñư c ho c các enzyme c t h n ch c t DNA c a phage. Phage c ũng bi n ñ i ñ xâm nh p ñư c vào t bào vi khu n. Các phage tuy có kích th ư c nh bé ph i nhìn dư i kính hi n vi ñi n t m i th y ñư c. Nh ưng các tính tr ng c a phage ñư c quan sát d a theo các v t tan ho c biên ñ ch . Cho hai dòng phage T4 có ki u gene khác nhau nhi m vào m t t bào vi khu n E.coli, m t vài phage th h sau s th c hi n 146
- - - tái t h p di truy n. Allele r tan nhanh, k t qu t o ra ñ m l n, allele h nhi m vào các t bào ch , k t qu t o ñ m trong. Phép lai nh ư sau: - + + - r h × r h K t qu thu ñư c b n ki u ñ m. Hai ki u ñ m ñ c, l n và ñ m trong, nh tươ ng ng v i ki u hình c a phage b m . Hai ki u hình khác, ñ m trong l n, ñ m m nh là d ng tái t h p tươ ng ng ki u gene r-h- và r+h+. Khi nhi u vi khu n b nhi m s d ng tái t h p thu n ngh ch th ư ng ñư c tìm th y trong s các phage th h sau. Trong thí nghi m, m i ki u gene trong s b n ki u gene trên sinh ra ki u hình khác nhau v d ng ñ m (Hình 8.2) . S lư ng ki u gene có th xác ñ nh ñư c b ng ki m tra các ñ m t o thành. T n s tái t h p, ñư c bi u di n d ư i d ng ph n tr ăm, ñư c xác ñ nh nh ư sau: S äúphagetaïitäø h åüp T n s tái t h p = × 100 Täø nsgäúphage 3. S s p x p c a các gene trong nhi m s c th phage T n s tái t h p có th ñư c s d ng ñ xác ñ nh kho ng cách c a b n ñ Eukaryote. Các thí nghi m l p b n ñ cho th y ñ t bi n T4 ñư c l p b n ñ thành 3 c m riêng bi t. C ba c m này có liên k t v i m t c m khác. George Streisinger và c ng s (1964) ñã ch ng minh b n ñ di truy n c a phage T4 có d ng vòng tròn. Trong m i phép lai, l p ba ñ n b n marker di truy n l n lư t v i m i nhóm và ti n hành qua toàn b genome c a T4. Nhi u gene khác ñã ñư c xác ñ nh và l p b n ñ ñ y ñ trên phân t vòng tròn (Hình 8.3) . Nh ng vùng vòng tròn bên trong là 3 c m c a marker T4 ñã ñư c xác ñ nh và l p b n ñ di truy n. Vòng ngoài có m t c a nhi u b marker l n t o thành toàn b vòng tròn c a b n ñ di truy n. B n ñ di truy n phage T4 cho th y gene c a phage T4 t o c m m r ng theo ch c năng c a chúng. Ch ng h n có c m l n các gene dùng cho sao chép DNA v trí ph n tư bên trên phía ph i và có c m gene t ng h p các c u ph n t o nên ñ u c a phage phía dư i c a vòng tròn. Phân t DNA c a phage T4 là phân t s i ñơ n d ng th ng, m i ñ u t n cùng c a DNA phage T4 ñư c nhân lên ho c l p ño n ñ u cu i (terminal redundant). Do v y, m i phân t DNA có kích th ư c tăng thêm 2%. Khi DNA ñư c sao chép trong t bào, s tái t h p gi a các ph n ñ u 147
- t n cùng c a b gen T4 v i nh ng trình t tươ ng ñ ng c a b gen T4 khác, k t qu t o ra s n ph m DNA có kích th ư c l n hơn kh năng ch a c a ph n ñ u. Nh ng phân t ch a l p ño n ñư c t o thành vì s tái t h p trong b gen c a phage T4 x y ra th ư ng xuyên, trung bình có kho ng 20% s ki n tái t h p x y ra trên m t nhi m s c th . Khi phân t DNA ñư c gói vào ph n ñ u, nó ñư c c t b ng enzyme ch còn ch a kho ng 102% c a chi u dài b gen phage T4, vì có ch a ño n l p l i c a ph n ñ u. Màng S i ñuôi Trao ñ i T ng h p nucleotide DNA, tái b n và thay ñ i Nhóm gen liên k t xác ñ nh ngu n g c ðĩa g c c a ñuôi ð u, c , n p g p c ðĩa g c c a ñuôi ð u Hình 8.4. B n ñ di truy n c a T4 v i các marker 4. L p b n ñ c u trúc tinh vi vùng rII c a phage T4 Các nghiên c u chi ti t v các ñ t bi n rII c a phage T4 làm sáng t hơn v c u trúc gene. Phage T4 d ng hoang d i r+ có kh n ăng nhi m ñ ng th i hai nòi E.coli B và K. Các ñ t bi n rII ch nhi m nòi B nh ưng không nhi m nòi K. Seymour Benzer (1955) ñã nh n ñư c 2400 ñ t bi n rII có ngu n g c ñ c l p v i nhau. Ông ñã cho lai các ñ t bi n v i nhau và căn c vào s xu t hi n các d ng tái t h p hoang d i r+ mà l p b n ñ các ñi m ñ t bi n. M i ñ t bi n có th tái t h p v i các ñ t bi n khác. ð t bi n m t ño n ng ăn c n s tái t h p v i hai ho c nhi u ñ t bi n ñi m các v trí khác nhau c a gene. M i m t ño n làm m t m t ph n b gene c a phage 148
- bao g m c vùng rII. S d ng ñ t bi n m t ño n là ph ươ ng pháp ñơ n gi n ñ l p b n ñ c a hàng ngàn ñ t bi n. B n ñ m t ño n (Deletion mapping) d a trên s có ho c không có d ng tái t h p. Trong b t kỳ phép lai nào gi a m t ñ t bi n ñi m ch ưa bi t và m t ñ t bi n m t ño n, s xu t hi n c a d ng hoang d i cho th y ñ t bi n ñi m n m ngoài vùng m t ño n. Ng ư c l i, n u ñ t bi n ñi m xu t hi n trong vùng m t ño n, không xu t hi n d ng tái t h p ki u hoang d i th h sau. rII A cistron rII B cistron Kho ng cách t A1 ñ n B ñư c xác ñ nh b ng m t ño n các kho ng 1272 qua 638 Kho ng cách t 1 ñ n 47 ñư c xác ñ nh b ng m t ño n kho ng 1364 qua 1519 Hình 8.5 ð t bi n m t ño n ñư c s d ng ñ chia locus rII c a bacteriophage T4 thành 7 vùng và 47 ti u vùng nh Nhi u phép lai ñã ñư c th c hi n ñ l p b n ñ ñ t bi n chi ti t gene rII. Kho ng cách t A1 ñ n A6 và B ñư c trình bày hình 8.4 . M t ñ t bi n ñ c bi t ñã ñư c ki m tra ñ nh v vùng A4. ð t bi n này không tái t h p t o d ng ki u d i trong phép lai v i các ñ t bi n m t ño n l n nh ư r1272, r1241, rJ3 và rPT1 nh ưng nó có th tái t h p t o d ng ki u d i trong phép lai v i rPB242, rA105 và r638. Các ñ t bi n ñư c t o ra b i cùng m t khuôn, k t qu lai v i các ñ t bi n m t ño n l n s ñư c x p vào vùng A4. B n ñ di truy n trong vùng A4 có th ñư c t o ra b i m t b các ñ t bi n 149
- m t ño n ñư c trình bày ph n dư i c a hình 8.5 . Xác ñ nh 7 ti u vùng trong A4 (t a qua g). rII A cistron rII B cistron Vùng xác ñ nh ñ t bi n m t ño n t A1 ñ n A6 và B trong gen rII ð t bi n trong vùng b s t o ra d ng tái t M t ño n vùng xác h p hoang d i v i t t c các m t ño n mà ñ nh a ñ n g c a trong ñó vùng b c a d ng hoang d i có m t vùng A4 Hình 8.6 Xác ñ nh vùng rII liên quan v i các marker di truy n d ng th ng c a b n ñ di truy n phage T4 Ví d , m t ñ t bi n trong vùng A4 k t qu tái t h p t o d ng ki u d i v i ñ t bi n m t ño n r1368, nh ưng l i không th th c hi n ñư c v i ñ t bi n r221 s ñư c s p vào ti u vùng c. m c ñ chi ti t hơn, các ñ t bi n trong m t ti u vùng ñư c s p x p nh lai gi a chúng v i nhau. phage T4, các ñi m ñ t bi n r t g n nhau, ñư c tách nhau nh tái t h p. 1% tái t h p tươ ng ng v i kho ng cách kho ng 100 bp. Vì v y, b t kỳ hai ñ t bi n không th tái t h p ñư c v i nhau có th ñư c x p vào cùng v trí trong gene. B n ñ di truy n cho s l n các ñ t bi n rII có ngu n g c ñ c l p ñư c mô t hình 8.6. Nghiên c u ñ t bi n vùng rII và l p b n ñ di truy n có vai trò quan tr ng, qua ñó có th rút ra các k t lu n sau: + S trao ñ i di truy n có th x y ra trong gene và có th gi a các nucleotide g n nhau. 150