Báo cáo: "Plasmid vi khuẩn và Ứng dụng của plasmid trong công nghệ sinh học"

NG ĐH SP TP.HCM

ƯỜ

KHOA SINH H CỌ SINH 2B-K34

ầ

GVHD: Tr n Thanh Th y ủ SVTH : Lê Hoàng Thái Vinh Ngô Th Thanh Trân

ị

S L

C

Ơ ƯỢ

I.M Đ U Ở Ầ II.N I DUNG Ộ II.1. Plasmid vi khu nẩ II. 2. ng d ng c a plasmid trong công ngh ệ ụ

ủ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Ứ sinh h cọ III. K T LU N Ậ Ế IV. TÀI Li U THAM KH O Ả Ệ

I. M Đ UỞ Ầ

Plasmid có nhi u lo i ạ ch aứ nh ng ữ ề gen s n ả

ể ậ

ữ

ậ

xu t ấ kháng sinh mà chúng ta có th t n để s n xu t ệ ấ kháng sinh ch a b nh d ng ụ ả iườ và đ ng v t. cho ng ộ ể

ề ặ ng,

ph

Xét v m t chuy n giao gen trong môi plasmid là nh ng ữ

ươ

ệ ng ti n ể ADN từ

ậ sang cá th khác.

tr ườ h t s c linh ho t ế ứ cá th này ể

ạ v n chuy n ể

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Khai thác các đ c tính sinh h c c a

ng ứ

ọ ủ c ượ trong công ộ ộ

ủ

ẩ

Các plasmid c a vi khu n: pSC101 (trái), plasmid siêu xo nắ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ặ plasmid, ngày nay plasmid đ d ngụ m t cách r ng rãi ngh sinh h c ọ và di truy nề . ệ

Ộ

Ị

II.N I DUNG II.1. PLASMID VI KHU NẨ 1. Đ NH NGHĨA PLASMID Ở vi khu nẩ và m t sộ ố n m men

ấ

genophore còn có các y u t ằ

n m trong truy nề ngoài th nhi m

ọ DNA có kích th ễ s cắ , g i là ướ ể ử

Plasmid là phân t ạ

ả

ắ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

, ngoài các gen ế ố di plasmid. c nh (2- ỏ bào 5kb), d ng vòng, n m đ c l p trong t ế ộ ậ ằ ộ ậ , không ch t, có kh năng sao chép đ c l p ph thu c vào s sao chép DNA nhi m s c ễ ự ộ th c a vi khu n. ấ ụ ể ủ ẩ

bào

ỗ ế

vi khu n có ẩ

ế ố

ả

t ph i có đ i v i s s ng c a t

ả

đem l

iạ cho t

ế ư

ặ

ấ ợ thu c màu

ố

ị

kho ngả 20 plasmid. - M i t . - Plasmid g m ồ 8000 ─ 200.000 c p nucleotit - Các Plasmid không ph i là các y u t nh t ấ bào, thi ủ ế ố ớ ự ố ế nh ng khi có m t , chúng ặ tính ch n l c quý giá nh bào nhi u đ c ư ọ ọ ề t đệ ộ b t l v i ớ nhi ch ng ch u kháng sinh, các ch t dinh d ấ

i, ưỡ … ng

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ặ

ấ

ề

ở

ẩ

ề

ườ

Plasmid có ở r t nhi u loài vi khu n: nhi u loài tr c khu n đ ự

ẩ E.coli ng ru t và ộ ở

St.aureus (pT127, ẩ Streptomyces

c u khu n vàng ẩ ở ạ

ở Rhizobium melitoli

và vi khu n ẩ Gram âm (RP1, RSF 1030…), t ụ ầ x khu n pC194…), coelicolor (pSLPI…), (pSymA, pSymB) v.v…

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

bào vi khu n

ẩ

S đ minh h a m t t v i plasmid

ộ ế ọ bên trong ở

ơ ồ ớ

(1) DNA nhi m s c th

ễ

ắ

ể.

(2) Plasmids

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

2. HÌNH D NG PLASMID

Ạ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ồ

ủ

ầ

4

ộ

ph nầ ori

ọ ệ

ớ ph n ch c năng ứ

ượ ế

ầ ầ

ộ

ứ

ầ

ộ

3. Vòng ADN c a plasmid bao g m 3 ph n chính : - M t vùng ADN g i là nhân lên, là ký hi u là (origin) - Ph n ADN khác l n h n ầ đ c g i là ọ chi m m t ph n khá l n ớ vòng ADN c a plasmid. ủ - M t ph n ADN khác c a ủ plasmid g i là ệ

ph n đ c hi u. ặ

ầ

ọ

(1+2) Ph n ch c năng ầ (3) Ph n nhân lên (4) Ph n đ c hi u ệ

ầ ầ

ặ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

4. PHÂN LO I PLASMID Ạ

ề

ộ ự

ể ả

- M t cách đ phân nhóm các plasmid là d a vào kh năng truy n sang vi khu n ẩ khác c a chúng ủ + Plasmid ti p h p

ế

ứ

: ợ (conjugative) ch a các ộ

ự ế

tra-genes, giúp th c hi n m t quá trình ệ ợ (conjugation), ti p h p ph c t p g i là chuy n m t plasmid sang vi khu n khác

ứ ạ ể

ọ ộ

ẩ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

PLASMID Ti P H P

Ế Ợ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

PHÂN LO I PLASMID Ạ

ế

ả ữ ệ ế

+ Plasmid không ti p h p không có kh năng ộ

t cho vi c di ợ là nh ng plasmid ợ . th c hi n ti p h p t ự ự + Còn có m t nhóm plasmid trung gian g i là ọ c ượ (mobilisable). Chúng ầ ệ ế ỉ

nhóm di chuy n đ ể ch mang các gene c n thi chuy n.ể

c x p vào các ượ iạ đ ế

nhóm ợ (incompatibility group), d a ự

i c a chúng trong ồ ạ ủ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

+ Các plasmid còn l không t ng h p ươ vào kh năng cùng t n t ả bào. m t t ộ ế

ộ

ạ

ứ

M t cách khác đ phân lo i plasmid ể là d a vào ch c năng. Có 5 nhóm ự chính: + Plasmid gi

i tính

ớ

(Fertility-(F) plasmid), ti p ế ả

mang các tra - gene, có kh năng h p.ợ

ả hay các

thu c kháng sinh

i các

ố

+ Plasmid mang tính kháng (Resistance-(R) plasmid), mang các gene có kh năng kháng l ạ ch t đ c

ấ ộ .

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Plasmid mang tính kháng

Nhân vk cho Lông gi i tính ớ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Nhân vk nh nậ

ơ ồ ế

ợ

S đ ti p h p plasmid mang tính kháng

Gen kháng kháng sinh

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ứ

+ Col-plasmid, ch a gene mã hóa cho s t ng ự ổ t ch t ế ể ế

h p ợ colchicine, m t protein có th gi ộ các vi khu n khác. ẩ

+ Plasmid phân h yủ , giúp phân h y các ch t l ấ ạ ủ

nh ư toluene hay salicylic acid.

+ Plasmid mang đ c tính ộ , làm cho sinh v t tr ậ ở

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ệ . thành sinh v t gây b nh ậ

5. S nhân lên c a plasmid:

ự

ủ

bào

- Khi t

ự

ả

ế

ả

ặ

ế

ả

t phân chia, plasmid có kh năng (đ i v i plasmid l n) nhân lên 1-2 b n sao ớ ố ớ ho c vài ch c đ n vài trăm b n sao (đ i v i ố ớ ụ plasmid bé). - S nhân lên

r t ấ

ự

ủ

nhanh, trong vòng vài ch c phút th i gian tr c phân c a m t t

ủ

ự

ờ

c a plasmid cũng x y ra ả , đúng nh ư ụ bào vi khu n. ẩ ộ ế ẩ E. coli ch ng h n, c ứ ẳ

ạ

- Ví d nh vi khu n ư 20 phút là có m t chu kì phân chia.

ụ kho ng ả

ộ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

5.1 S nhân lên c a plasmid không ủ ti p h p (plasmid ColE1)

ự ợ

ế

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ự

ủ

ế

5.2 S nhân lên c a plasmid ti p h p (plasmid F)

ợ

ng t n t ồ ạ ế

ợ khác v i ớ plasmid không i trong m t t ộ ế ố ượ bào vi khu n ch ch có ỉ ủ ẩ

Plasmid ti p h p ế ở s l ti p h p ợ bào. M i m t t ộ ế ỗ 1-2 plasmid F. Chúng còn khác

ạ ả

F có kh ả ch , plasmid ở ấ m t lo i s n ph m ẩ ộ t đ tham gia vào quá ế ể ầ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ỗ năng t oạ ra ít nh t là protein c n thi trình nhân lên.

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ắ

ể

ế

t

ế

ắ

ủ ạ

DNA plasmid  Trong …………………… bào ch t ấ c a vi khu n ẩ  D ng ……………… vòng

t DNA nhi m s c th 6. Phân bi ể ễ ệ v i DNA c a plasmid: ủ ớ DNA nhi m s c th ắ ễ • N m trong nhân t ằ bào. • D ng chu i dài, xo n ỗ ạ kép

Nu ít

 S nucleotit nhi u

ố

ề

ố

 S …………… (8000 – 200000 c p)ặ

làm th truy n ể

ề

 Không dùng làm th ể truy n các gen

Dùng …………………… các gen

ề

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Ụ

Ứ

Trong công ngh sinh h c ệ

ế ậ

ạ

II.2. NG D NG C A PLASMID Ủ TRONG CÔNG NGH SINH H C Ệ Ọ ọ , ng i ta s d ng ườ ử ụ plasmid làm vectơ đ chuy n ghép gen t t ể ừ ế ể nhân dòng đó bào nh n, t bào cho sang t ừ t o ạ ngân hàng genophore ho c cho gen bi u ể ặ ẩ protein có ho t tính sinh hi n ệ thu s n ph m ả h c.ọ

ượ

Các Plasmid luôn đ ệ ệ ậ ậ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

c c i bi n đ ngày càng ế ể ả thu n ti n h n qua nhi u th h , thu n ti n ế ệ ề ơ cho công ngh ADN tái t ổ ợ . h p ệ

1. VECTOR

ể ặ

sao - Vector mang các đ c đi m sau: + Có đi m kh i s sao chép ở ự ể

ộ ậ ồ (ori ) đ t ể ự bào. ế

chép mà t n tài đ c l p trong t t + Có các đo nạ trình t ế cho enzym gi i ớ

ự nh n bi ậ ơ ắ ồ ể ở ạ n i l p ráp các đo n ạ

ự ể (promoter).

ắ r i đ h t o h n c t ạ .ạ gen l + Có đo n trình t kh i đi m ạ + Ch aứ các gen vô hi u hóa ở ệ các đo n ạ DNA

không mong mu nố khi b g n nh m.

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

. ầ t oự ạ nhi u ề b n sao t ị ắ ả + Có kh năng ả

ở

ớ ị ể

ộ ố ị

ắ

i h n.

pBR322 - m t vector ộ t o dòng đ c dùng ượ ạ trong DNA sequencing - v i v trí c a kh i ủ đi m tái b n (ori), các ả gene kháng AmpR và TetR và m t s v trí c a các enzyme c t ủ gi ớ ạ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ỹ

ậ

ạ

bào nuôi t bào cho plasmid đ ể t o vector ạ cho đ ể cung c p ấ ế

ế

tế DNA plasmid và DNA t c ướ phân l pậ .

ọ b ngằ cùng lo i ạ enzym gi bào cho) : C tắ c ả 2 l ai DNA ế (DNA plasmid và i ớ

2. Các công đo n trong k thu t tái h p ADN t ổ ợ : Nuôi t B c 1 ế ướ chuy n gen và ể DNA. : Tách chi B c 2 ướ bào cho, còn g iọ là b B c 3 ướ DNA t h n.ạ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ị ắ v i ớ

bào cho ị ắ

: Tr nộ chung DNA plasmid đã b c t cũng đã b c t. ế : B sung enzym ể ạ ố

h p n i ligase đ t o ra ỉ

: Bi n n p h p bào ạ DNA tái t ổ ợ vào t ế

: Ch n l c và t o dòng

ạ h p

ể t ế ổ ợ và theo dõi ho t đ ng. ệ c a gen thông qua s n ph m c a bào ch ủ ạ ộ ẩ ủ ả

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

B c 4 ướ DNA t B c 5 ổ ướ ổ ợ hoàn ch nh. DNA tái t B c 6 ướ ế ch và nhân dòng. ủ B c 7 ọ ọ ướ mang DNA tái t Bi u hi n gen l y t bào cho. t ủ ấ ừ ế

c s d ng r t

ổ ợ

ượ

ấ

h p đ 3. ADN tái t r ng rãi trong nhi u lĩnh v c nh : ư ề ộ

ử ụ ự

h p.

ể ể

- Nhân dòng ADN tái t ổ ợ - Chuy n gen đ ng v t. ộ ậ - Chuy n gen th c v t. ậ ự - S n xu t insulin ấ - S n xu t vaxsine…. ấ

ả ả

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

NHÂN DÒNG ADN

Enzim c tắ

Tách ADNnst tb cho

ADN tái t

h p

ổ ợ

Chuy n ể ADNtth vào tb nh nậ

Tách plasmit

Enzim c tắ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ề

ạ

Clip v nhân dòng t o ngân hàng gen

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

T O NGÂN HÀNG GEN

Ạ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

S N XU T INSULIN

Ả

Ấ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

S N XU T V C XIN Đ A VÀO CÁ

Ư

Ắ

Ả

Ấ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

CHUY N GEN TH C V T

Ự Ậ

Ể

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Ể Ả

Ấ

Đ A GEN VÀO DÊ Đ S N XU T S A NG

I ƯỜ

Ư Ữ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

III. K T LU N

Ậ

Ế

- Plasmid đóng m t vai trò

ộ

quan tr ngọ

ơ

c ả ho c ặ bi u hi n

ể

trong các phòng thí nghi m ệ di truy n ề ượ s d ng và sinh hóa, n i chúng đ ử ụ ệ các gene đ nhân b n c n ầ quan tâm.

đ

ng m i

ượ

ươ

ạ

c th

- Có r t ấ nhi u plasmid ề ụ

hóa cho các ng d ng trên. ứ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ẩ

- T đó ừ

- S phát hi n ệ plasmid vi khu n và t o ra các ự ạ ẩ s n ph m t ừ plasmid đã giúp con ng i ườ tìm ẩ ả ớ ra các h ớ , các s n ph m m i ng đi m i ả ướ nông nghi pệ . trong y h cọ cũng nh trong ườ , c i ả i cây ấ ượ gi ng ố ng

ư nâng cao s c kh e con ng ứ

- C nầ tìm hi uể và t o ạ ra nhi u ề s n ph m sinh

…. ỏ thi nệ năng su tấ và ch t l tr ng, v t nuôi ậ ồ

ẩ ả

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

plasmid h n n a. h cọ có l i ợ t ừ ữ ơ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ể ạ

trong - Hi v ng ọ v i công ng lai t ớ ươ ngh ADN t ừ ệ plasmid chúng ta có th t o ra nh ng s n ả ữ h n, ơ ph m ẩ đ c đáo ộ giá trị h n.ơ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

IV. TÀI Li U THAM KH O

Ả

Ệ

ễ ạ

ậ ậ

1, GS. TS. Nguy n Thành Đ t, 2007. “ C s ơ ở sinh h c vi sinh v t – t p 1”. NXB Đ i h c ạ ọ S ph m ư

ệ ạ

ọ ạ ị ậ ọ ề ệ

2, TS. Tr nh Đình Đ t, 2007. “ Công ngh sinh h c – t p 4 – Công ngh di truy n”. NXB Giáo d c.ụ

3,http://www.hcmbiotech.com.vn/new_news_d

hetail.php?cateid=11&id=810

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

4, http://vi.wikipedia.org/wiki/Plasmid

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ng nuôi c y là

ạ

ấ

1, T i sao trong môi tr ườ Ampicillin thì các vk E.coli khong có plasmid tái t

h p l

i b ch t?_Đ ng Văn Danh ặ

ổ ợ ạ ị

ế

khi nuôi d ưỡ

+ Nh ng ữ

có th ể kháng đ ượ

thì m i ớ nên nó s ẽ s ng.ố thì không ứ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

Trong đo n phim: ạ Vì plasmid có mang gen kháng Ampicillin nên ng trong Ampicillin: VK E.Coli nào có ch a plasmid ứ c Ampicillin VK không ch a plasmid c Ampicillin + Còn nh ng ữ kháng đ ượ nên nó s ẽ ch t.ế

ằ

2. Tinh s ch plasmid b ng cách nào?_ ạ Nguy n Th Th m

ễ

ị

Tinh s ch plasmid hay tách plasmid ra kh i ỏ

ạ

ng pháp chính :

ươ

i, có 3 ph ỷ

ề (alkaline

ằ

ả (lysis) khi x lý ử

ị ứ

ớ

VK. Hi n t ệ ạ - Pháp thu phân b ng ki m lysis): Vi khu n b dung gi i ẩ v i dung d ch ch a SDS (sodium dodecyl ị sulfate) and NaOH.

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

- Ph

ng pháp đun sôi đ ươ ứ

ỡ b ng ằ ấ ẩ

ử

- Ph ươ ợ

c phá v ộ t đ . ệ ộ : khi x lý v i h n ớ ỗ ỉ màng trong bào vi

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

(boiling): Vi khu nẩ có ch a DNA plasmid ượ lysozyme, Triton-X100 (m t ch t t y phi ion – nonionic detergent) và nhi ng pháp dùng Lithium h p Triton X-100/LiCl thì ch có (inner plasma membrane) c a ủ t ế khu n s b phân hu . ẽ ị ẩ ỷ

ự

ậ ằ h p hay ch a?_Đ ng ư

3. Hi n t i đã có cá lai v i th c v t b ng ớ ệ ạ công ngh DNA tái t ặ ổ ợ ệ Văn Danh

- Hi n t ệ ạ ch a có ư cá lai v i th c v t b ng ự ậ ằ ớ

i thì công ngh DNA tái t ệ ổ ợ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ng lai - Hy v ngọ trong t ươ h p. s có. ẽ

i hay còn có

ố

ợ

4. Đa s plasmid là có l h i?ạ - Ngay câu h i c a b n đã có câu tr l

i. Đa ỏ ủ ả ờ

ứ

t c . ả ấ ả - Đúng nh v y, bên c nh nh ng plasmid có ạ ữ

l ạ s ch không ph i t ố ư ậ ợ ẫ có m t s

Ví d : có các lo i ộ ố plasmid có h iạ . ấ ạ plasmid s n xu t men phân ả i v n ụ

ự ề ạ ợ ộ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

h y ủ 2,4-D (2,4-diphenoxyacetic acid), m t ộ lo i ch t ạ và nhi u h p ch t ấ c c kì đ c h i ấ gây đ c khác . ộ

ả

ấ

c ch t có kh năng ạ ấ ấ

ủ ấ

c g i là các tác nhân di ả ượ ọ

5. Các ch t có kh năng ngăn c n ả s nhân lên c a DNA plasmid? ủ ự M t s ho t ch t ho c d ả ượ ặ ộ ố ngăn c n ADN c a plasmid nhân lên. Các ch t này đ Ví d , ch t ụ

ấ acridin orange can thi p vào s nhân t trệ ừ. ệ ự

lên c a lo i plasmid F ạ c ch t khác, ấ

ủ - M t d ộ ượ ả ự mitomycin-C, có tác d ng ụ ủ ế ủ

ộ tác nhân di ệ đ i v i ADN c a plasmid, đ c bi ủ bào nói t ệ t ệ ừ ữ ặ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ngăn c n s nhân lên c a ADN c a t chung, và do v y đây cũng là m t ậ tr h u hi u ố ớ là plasmid c a vi khu n Pseudomonas. ủ ẩ

ữ

ứ

ụ

ệ

6. Nh ng ng d ng c a công ngh plasmid ủ trong vi c ch a b nh cho ng ữ

ườ

ệ

- S n xu t - S n xu t

ệ

i. ườ i và đ ng ấ vacxin ch a b nh cho ng ữ ấ kháng sinh cho c ng ườ ả ộ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ả ả v tậ

ạ

ự

ể

ậ ể ạ

ớ

ể ế

ộ

7. Theo b n có nên chuy n gen vào th c v t đ t o ra các cây m i? Khi chuy n gen vào th c v t có x y ra nh ng đ t bi n gì ự ậ ữ ả i s d ng không? cho ng ườ ử ụ

ọ ứ

ể

- Theo nh các nhà khoa h c đã ch ng minh v n chuy n gen vào th c ự ẫ ớ + Vì theo ki m ch ng c a các nhà khoa h c: ư và ki m ch ng thì ứ ể v t đ t o ra cây m i. ậ ể ạ ủ

ữ

ọ ấ ộ ừ thì ể ệ

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

ứ ể ệ cho nh ng ch t đ c t t o m i đi u ki n ọ ề ạ bi u hi n ra ngoài th c v t chuy n gen ậ ự ệ . nó không bi u hi n k t qu thu đ c là ả ế ể ượ ể

- Nh ng các là ư ế

ế

nhà khoa h cọ cũng khuy n cáo ớ ử ụ nhi u ề ngu n gen m i ồ i. Vì khi đó ệ ạ ồ ấ ộ có thể bi u hi n ra ệ ể

October 3, 2011

Thái Vinh + Thanh Trân

không nên s d ng thay th cho ngu n gen hi n t không ch ng ch t đ c ừ ngoài và gây ra b nh.ệ

October 3, 2011