Cơ sở lý thuyết sinh học vi sinh vật (Tập 2): Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:146

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 Tài liệu trình bày nội dung di truyền và biến dị ở vi sinh vật, đại cương về quá trình nhiễm khuẩn và miễn dịch, đại cương về sinh thái học vi sinh vật. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cơ sở lý thuyết sinh học vi sinh vật (Tập 2): Phần 2

CHƯƠNG VIII DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ ỏ VI SINH VẬT 1. Từ KHÓA - A xit nucleic: Các polym ere m ạch th ẳ n g củ a các n u cleo tid e (xem thòni sự k h ác n h au của các loại a x it nucleic). - T - ADN: M ột đ oạn p lasm id e Ti củ a A g ro b acteriu m được chuyển vào thự c vật. - P lasm id Ti: M ột loại p lasm id tiếp hỢp được có ỏ tro n g t ế bào vi k h u ẩ n Agrobaderium tumefaciens có th ể ch uyển gen vào th ự c v ậ t. - P h iên m ã (Sao m ã - tra n sc rip tio n ): M ột cơ c h ế c h u y ển thông tin di tru y ề n từ ADN sa n g ARN, b ằ n g cách tổng hỢp m ột p h â n tử ARN th eo nịỊuyên tắc bổ su n g của m ột tro n g 2 m ạch của p h â n tử ADN xoắn kép (m ạch m ẫu). - T ải n ạ p (tra n sd u c tio n ): C huyển th ô n g tin di tru y ề n của cơ th ể cho sa n g cơ th ể n h ậ n nhò các v iru s (phage). - B iến n ạ p (tra n sỉo rm a tio n ): C huyển th ô n g tin di tru y ề n b ằn g các đo ạn ADN tự* do. - Dịch m ã (giải m ã - tra n sla tio n ); Cơ c h ế ch u y ển đổi th ô n g tin di tỉ-uyền từ ARN th ô n g tin sa n g p ro tein . - Các yếu tô' di tru y ề n v ận động T ra n sp o so n (gene m obiie): M ột đo ạn ADN có th ể di ch u y ển tr ê n genom e. K hi có sự th ê m vào h a y bớt đi vào các gen th ì gây ra sự di ch u y ển vỊ trí, đồng thòi có th ể kéo th eo các gen khác. - Viroid: M ột p h â n tử ARN nhỏ có đặc tín h giống v iru s. - V irion: M ột h ạ t v iru s ỏ ngoài t ế bào, s a u chu kì n h â n lên củ a v iru s được giải phóng ra và có th ể xâm n h iễm vào t ế bào mới. - P hiên m ã ngược (R everse tra n sc rip tio n ): M ột cơ c h ế sao m ã th ô n g tin di tru y ề n từ ARN sa n g ADN. - ADN tá i tổ hớp (ADN reco m b in an t): M ột p h â n tử A D N gồm ADN có nguồn gốc từ h a i hoặc n h iề u nguồn ADN k h ác n h a u . 124
- Sụ tá i tô hợp (R ecom bination): M ột qiiá tr ìn h d u n g hợp các yếu tô di triiv ền từ h ai hệ gen (genoine) khác n h a u vào m ột hệ gen tro n g m ột tê bào hay m ột cđ thể. - N h ân đôi ADN (R( iílication, duplication): Sự biến đổi m ột p h ân tử ADN h ai m ạch th à n h h ai p h â n tử ADN h ai m ạch giống h ệ t n h au . H iện tượng n h à n đôi AI)N là h iện tư ợ ng b án bảo tồn, có nghía là tro n g mỗi p h â n tử ADN ctiíớc hình th à n h có m ột m ạch là m ạch gốc và m ạch kia là m ạch mói. - P lasm id: M ột yếu tố di tru y ề n ngoài nh iễm sắc thể, không n h ấ t th iế t cần cho sự sin h trư ở ng, n h ư n g có th ể tự n h â n lên độc lập vói nhiễm sắc th ê và marig cho t ế bào n h ữ n g tín h c h ấ t th ích nghi mdi. - P h ân bào giảm n h iễm (nieiosis): T rong cơ th ể nhân thực, sự phân bào giảm nhiễm làm b iến đổi tế bào lưỡng bội th à n h t ế bào đơn bội. Sự p h â n bào n ày d ẫn đ ến h ìn h th à n h các t ế bào giới tín h . Q uá trìn h được th ự c h iện theo h ai lần p h â n chia n h â n liên tiếp (giảm nhiễm I và giảm nhiễm II) m à chỉ có m ột lần th ể nh iễm sắc được n h â n lên. Mỗi lần p h â n chia có th ể được chia th à n h 4 pha: p ro p h a se, m etap h ase. a n a p h a s e và telophase, tưđng tự n h ư sự p h ân bào có tơ (niitose). - C h u y ển hoá v ậ t c h ấ t (m etabolism ): T oàn bộ các p h ản ứng sin h hóa tro n g tế bào k ể cả n h ữ n g p h ản ứng tổ n g hợp (anabolic reaction) và p h ả n ứng p h ân giải (catabolic reactio n ). Các hỢp c h ấ t được h ìn h th à n h , tro n g đó có các hđp c h ấ t tr u n g g ian gọi là các c h ấ t tra o đối (m etabolite), có th ể là c h ấ t tra o đổi sơ cấp (p rim a ry m etab o lite - hỢp c h ấ t được h ìn h th à n h tro n g p h a sin h trưởng) hoặc là c h ấ t tr a o đổi th ứ cấp (secondary m etab o lite sả n p h ẩm được hìnỉi th à n h d cuối p h a s in h trư ở n g hay ỏ pha cân b àn g động). - G enom e: Hệ gen, gen tro n g nh iễm sắc thể. - Keplicon: Các b ả n sao. - (lenotype: K iểu gen (bao gồm genom e, plasm om và plastidom ). ~ M utagen: M ột tác n h â n đột biến n h ư một số tia bức xạ hay hóa chất. - })ột biến (m u tatio n ); M ột sự biến đổi ADN làm th a y đổi th ô n g tin di tru y ề n của cơ thể. - Yếu tố gia n h ậ p (IS in se rtio n sequence; IS elem en ts); M ột loại đờn g iản n h ấ t của yếu tô' vận động. Sự gia n h ậ p đoạn ADN ngoại lai vào p h ân tử ADN có trưđc (in sertio n ). Y ếu tố gia n h ập chỉ bao h à m n h ữ n g gen tro n g n h ữ n g đoạn ADN v ận động (tran sp o sitio n ). 125
- In tro n : gen 'i ì ”. tậ p hỢp n h ữ n g n u cleo tid e k h ô n g m ã hóa thông tin di tru y ề n , ngược lại với exon là n h ữ n g n u cleo tid e m â hóa các protein. exon là các gen h o ạt động. - Công nghệ di tru y ề n (G enetic en g in eerin g ): Sử d ụ n g kĩ th u ậ t in v itro tro n g việc tách lập, n h â n lên. tá i tố hợp v à biểu đ ạ t các p h â n tử ADN. - T iếp hỢp (C onjugation hay C onjugaison); ở t ế bào n h â n sơ. c h u y ển vận th ô n g tin di tru y ề n từ t ế bào cho (donor cell) s a n g t ế bào n h ậ n (rec ip ie n t cell) th ô n g q u a cầu tiếp hỢp nhờ sự tiếp xúc g iữ a 2 t ế bào. - T ế bào hoặc cơ th ể lưỡng bội (D iploid): ở cơ th ể n h â n thực, m ột cơ th ể hoặc m ột t ế bào có 2 tổ hỢp n h iễm sắc th ể , mỗi tổ hỢp có nguồn gô*c t ừ m ột (gam ete) giao tử riê n g biệt. - Biofilm: K h u ẩn lạc vi k h u ẩ n được bao bọc bởi m à n g d ín h (m àng n hày), thư òng là loại c h ấ t polysaccharide và đ ín h trê n bề m ặ t {m ảng bám VSV). - Công nghệ sin h học (B iotechnology); K hoa học sử d ụ n g các quy lu ậ t củ a cơ th ể sống và công n ghệ vào sả n x u ấ t công n g h iệp các sả n p h ẩm n h u cầ u và xử lí cd ch ất. - Dòng (tê bào) (clone): M ột tậ p hỢp tê bào được sin h ra từ niột tẻ bào (ỉo sin h sả n vô tín h . Clone cũng được d ù n g đối vổi A D N là m ột số b án sao ADN th u được từ m ột ADN gia n h ậ p củ a p h ag e h ay p lasm id . - K h u ẩn lạc (colony): M ột q u ầ n thể’ trô n g th ấ y được củ a n h ữ ng tế bào sin h trư ỏ n g trê n môi trư ò n g đặc. do sự p h â n ch ia vô tín h từ m ột t ế bào baii đầii. - PCR (P o ly m erase c h a in reaction); P h ả n ứ n g ch u ỗ i tr ù n g hỢp các a x it nucleic. M ột k ĩ th u ậ t cho p h ép n h â n đôi các đoạn A DN m ong m uốn, kĩ th u ậ t đã sử d ụ n g ADN p o ly m eraza bền n h iệ t, m ộ t en zy m e được ch iết từ m ộ t loại vi sin h v ậ t cổ sống ỏ n h iệ t độ cao, kĩ th u ậ t sử d ụ n g 2 đoạn mồi có t r ậ t tự nucleotide bổ su n g với 2 đ ầ u củ a 2 m ạch củ a chuỗi A DN m ong m uốn n h â n lên. C hu kì n h â n đôi k h o ản g 2 p h ú t, ở 95"C để tá c h 2 m ạch của chiiỗi xoắn k ép ADN, 50"C để g ắn các đ o ạn mồi và 72°c đ ể tổ n g hỢp các m ạch mới th eo đ o an » mồi. Một sô'gừii đoạn chủ yếu của sự phát triển công nghệ tái tổ hợp AĐN: -1869: M iescher lầ n đ ầ u tiê n đ ă tá c h lập ADN. - 1944: A very đ ã ch ứ n g m in h ADN ch ứ k h ô n g p h ả i p ro te in m a n g th ô n g tin di tru y ề n tro n g q u á tr ìn h b iến n ạ p ở vi k h u ẩ n . 126
- 1953: W atson vả Crick (tã (tê xiiât mô hìn h chuỗi xoắn kép cấu trúc của AON, (lựri trên kết q u a n g h iên cứu bằn^í tia X của F ra n k l in và VVilkiiis. - 1957: K ornberg p h á t h iện ADN' polym craza. - 1961: M am ur và Doty p h á t hiện sự ịihục hồi trạ n g th ái tự nhiên của ADN. Do (ỉó th iết lập tính đặc hiệu và tín h khả thi ('ủa các p h ản ứng lai axit luioleic. - 1962; A rbor lầ n đ ầ u tiê n chứ ng m inh sự tồn tạ i của các tMizynie giới h ạn (enzynio (le re stric tio n ) củ a ADN; điều đó cho p h ép N a th a n s và H .S niith làm tin h k h iế t ADN và sử d ụ n g c h ú n g đê xác (tịnh t r ậ t tự nucleotidp của ADN. - 1966: N iren b erg . O choa và K h o ran a p h á t ĩninh m ã di tru y ền . - 1967: G ellert p h á t h iện ADN - ligaza. m ột onzym e đvíực sử (lụng để gắn c
- Sự tá i tổ hỢp làm th a y đổi v ậ t c h ấ t di tru y ề n s a u k h i chuyến v
- i'ác tinh trạng ở vi sinh vật thưòng điíỢc chia ihành các nhóm chính: 1- ( ’ác đặc điểm h ìn h th á i ỏ từ n g cá thô !ihư h ìn h dạng, kích thước t ế bào. ỏ lìín ;4 k h u ẩ n lạc p h á t triể n từ m ột tế bào. sự h ìn h th à n h m àng nhày. hìn h tỉiử c phàn ch ia, cách p h â n bô cơ q u a n chuyển động... '1- ( ’ác (ìặc điếm sin h hóa nhvi' th à n h p h ầ n t h à n h t ế bào, tì lệ các bazờ niui tro n sí AON. t r ậ t tự nucleoticie tro n g rARN. sác tô. c h â t tra o đổi... 8 - Các đặc điểm nuòi cá'y n h ư kiêu hô hấp. kiêu d in h dưõng. p h ả n ứ ng với các tíí;^ lìh ân v ật lí củ a môi triíờng, bển vững với các phage... 4- Các đạc điểm m iễn dịch n h ư tín h k h á n g nguyên, đặc điểm h uyết th a n l.. k h ả n«ìng gây bệnh... 3. VẬT CHẤT THÔNG TIN DI TRUYỀN ở VI SINH VẬT 3.1. TỔ chức vật chất dỉ truyền To chức vật c h ấ t di tru y ề n ở vi k h u a n lúc sap p h â n chia chỉ là m ột J)hân tử V òiig A D N m à người .ta gọi là th ê nhiễm sắc trầ n củ a vi k h u ẩ n d à i k h o ản g Im n i, với khôi lượng p h â n tử k h o án g 3 . 1(V' d alto n s. chứa kỉio.a. ,IĨ 'l.õOO.OOObp {4500 kilobasc p aires-K b ). Nó bao gồm h ai m ạch poìvnucleoiil có 2 cực ngượo chié u n h au . Tuy n h iên , có vi k h u ẩ n (R hotiobacter sphaeroidos) có 2 nhiễm sắc th ể (I rook. 2008). N^oài ra. p hần lón vi k h u â n còn nm ng các yếii tốA D N di Iniyền ngoài nhân m à np.íòi ta gọi là các plasm id. hay các ADN cúa vánis từ các phage chuyến vào. C^ic vếu tô ADN th ề n h iễm sắc h ay là ngoài thô nhiễm sắc dưới d ạn g vòiig oó k:hì n ă n g n h â n ctôi độc lập và tách ly tro n g quá trìn h n h â n đôi của vi kl)u An. níĩưòi ta gọi c h ú n g là các b ãn í>a(ì (replicon). Các b àn sao thổ nhiễm sắc kliác với các b ả n sao p lasm id hoặc bán sao ADN cúa phage chủ yếu là về kíchi thiíớc. Đặc b iệt, các yếu tô di tru y ề n ngoài th ề nhiễm sắc đôi khi có th ế khôiiií^ đưỢc n h â n lên và k h ô n g được p h â n bố sa n g 2 tế bào con tro n g q u á trìn h Lô bào p h â n chia. N h ư vậy. kiêu gon (genotype) của vi sin h v ậ t là hệ th ô n g ADN có k h ả n ă n g tự tá i sin h của tò bào. bao gồm hệ gen (genom e) tức lồ eá( goii n ằm tr ê n th ổ nhiễm sắc, các "on ìiằiii (rong c h ấ t nguyên sin h (pla sn o n i) và tro n g oác lạp th ể (plasticlom ) nếu có. T rong khi đó tổ chức di tn n "ền ỏ v iru s (A caryote) chỉ là n h ữ n g p h á n tử trù n g hợp a x it nucleic (ADN hoặ(c ARN. inột m ạch hoặc h ai m ạch). Kiếvi h ìn h (phenotype) ở vi sin h v ậ t là tập hcp cụ th ể của t ấ t cầ các tín h tr ạ n g cúa vi sin h v ậ t tro n g n h ữ n g điều kiện xác đ ịih của môi trư ờ ng. 129 »cssHvrsvr
ờ vi k h u ẩn , ngưòi ta th ấ y chỉ có k h o ản g 10% số gen củ a th ê nhiểni áác bị ức chế. còn đại bộ p h ận các gen có th ề điíỢc biển hiện khi có cơ hội. Vi sin h v ậ t với cấu tạo tê bào tư ơng đối đơn g iản , p h ầ n lớii chiing là n h ữ n g cơ th ể đơn bội h a y p h ầ n chủ yếu tro n g chu tr ìn h sống là cd th ể (t(in bội. sò lượng gen tương đối ít, p h ầ n lón n h ữ n g b iên dị k iểu h ìn h ở vi sinh v ậ t m an g đặc điểm th ích nghi. T ấ t cả n h ữ n g k iểu h ìn h củ a cơ th ể có th ê C() (tược quy định bởi m ột kiểu gen lập th à n h m ức p h ả n ứng. T hxiật ngữ (tột biòn (m u tatio n ) đă được D evrie d ù n g n ăm 1901 khi n g h iê n cứu tín h di tru y ền và biến dị ở th ự c v ật, th u ậ t ngữ này đã được B eijerin sk d ù n g trê n vi khuẩn (lê chỉ n h ữ n g biến đối có tín h n h ảy vọt củ a các tín h tr ạ n g có k h ả n ă n g di t ruyền (ví dụ m ẫn cảm h ay chống chịu với k h á n g sin h , n h u cầ u đối với tác n h â n sinh trưởng...). So sá n h m ột số tín h c h ấ t của h ệ gen (genom e) củ a vi k h u ẩ n và cơ th ê n h â n thự c được nêu dưói đây; 1 Tinh chất Vi khuẩn Tê bào nhàn thực 1 1. Genome có màng bọc Không Có 2. Độ đài của genome ~ Imm ~ 1m 3. Trật tự nucleotit không Không (hoặc có rất it) có nhiểu làm chức năng (intron) 4. Bản chất của vật chất thể Phân tử duy nhất vòng khép kín (khi sắp Rất nhiếu phân tử. nhiễm sắc trực phân) không vòng 5. Tổ hợp AON vởi histon Không, có protein gần với histon (vi dụ HU) Có 6. ADN ngoài thể nhiễm sắ c Nhiều (có thể chiếm tới 20% số genome) It (chủ yếu ỏ ti thể) 7. Tinh chất ARN„ Polycistron Monocistron. 3.2. Sự tổn thưdng và sửa chữa T ính c h ấ t di tru y ề n p h ụ thuộc vào s ố lượng và t r ậ t tự các n u leo tiđ e tro n g chuỗi xoắn kép ADN, p h â n tử ADN tro n g khi n h â n đôi p h ụ th u ộ c k h á n hiều vào các tác n h â n lí - hóa củ a tnôi trư ò n g . Các tá c n h â n n à y có th ể làm biến đổi, sai lệch các p h â n tử m an g th ô n g tin di tru y ề n c ủ a cơ th ể. Đê sửa chữ a n h ữ n g tổn thư ơ ng đó. t ế bào đ ã huy động m ột hệ th ố n g en zy m e sử a chửa. 130
Có 3 cơ ch ế hiện biết là: - S ủ a ch ữ a b ằ n g cách loại bó tro n g khi n h â n đôi ADN: - S ủ a ch ữ a b ằ n g cách tá i tô hợp các p h ân tứ ADN; - S ứ a ch ữ a k h ẩ n câ”p SO S (xem th êm (ii tru y ề n học đại cương). 3.3. Đột biến "ngẫu nhiên” hay "tự phát" ỏ vi sinh vật T rong q u ầ n th ề vi sin h v ật, tế bào đột biến chỉ chiếm m ột tỉ lệ râ’t nhổ (10 ' Ịioặc lO *^). T ầ n s ố đột biến có th ể tà n g lên dưói táo d ụ n g của các tác n h â n gây đ ộ t biến. Có th ể nêu tóm tá t ba th i nghiệm dưới đây chứ ng m inh đột biến ỏ vi sinh vật có tính tự Ị)hát. "ngẫu nhiên". 3.3.1. Chủng thăng giáng hay p h ^ thử dao động của Luría và Delbruck (1943) K hi n h iễm p h ag e T, vào E.colỉ th ì tấ t cả các vi k h u ẩ n đều bị ìàm ta n . N h iín g nếii trộ n m ột số lượng lớn trự c k h u ẩ n đường ru ộ t này với phage T, và d ù n g que g ạt. sa n đềii hỗn (ỈỊch trê n m ặt mói trư ờ n g d in h diíỡng oó th ạch , th ì có v à i vi k h u ẩ n k h ô n g bị làm ta n và p h á t triế n th à n h các k h u â n lạo. đó là th ê hệ s a u cúa n h ữ n g l ế bào đột biến ben vũng với phage T| (lã x u ất hiện. Đê chứ^ig niiiih sự x u ấ t h iện các đột hỉếu này xáy ra m ột cách tụ p h át, cáe ông làm tlií nghiệm Sĩau: i’ha huyềii p h ù E.colỉ B vào nii('jc th ịt VỚI nồng độ 10' tê bào tro n g Inil, qua kiêm tr a th ấ y mọi t ế bào tro n g h u y ền p h ù đểu m ẫn cảin VỚI T |. S au đó lấy 20inl canh thịt chứa vi khuấn chia đểu vào 40 ông nghiệm (mỗi ống chứa 0 .5 m l - lô A) và 20m l c a n h th ịt cho vào m ột b ìn h nón (lô B). rồi đem nuôi trotiig u i ấm 36 giừ. sa u đó (ì(>m 40 ông nghiệm (0,5m l tro n g 1 ông) cấy lên m ặt th ạch d in h dưỡ ng của 40 hộp P etri và 20m l ỏ b ìn h nón cấy ra 40 hộp (số giọt cấy tro n g các trư ò n g hỢp đểu giống n h au ), trước khi cấy vi kỉm ẩií E.coli, người ta đ ã p h ủ T, vào t ấ t cá các hộp lồng. Síiu khi nuôi ủ lần th ứ hai. người ta đếm số lượng các k h u ẩ n lạc x u ất hiện trèm m ặt th ạch (tức là số lượng tế bào E.coli B bển vững với T) đã x u ấ t hiện). Kết cjuả cho th ấy ; ở lô A số k h u ẩ n lạc tro n g các hộp P etri r ấ t khác n h au , còn ở lô B sô” tê bào đột b iến trê n m ặt th ạch của các hộp P e tri gần nhví n h au . K ết quả ấy nói gì? N ếu đ ộ t biến là đ ịn h hưổng th ì số lượng tế bào bền vững với phage sẽ tă n g lên k h i vi k h u â n tiẻp xúc với T |, n h ư vậy thì sò lượng các kluiiân lạc tro n g từ n g hộp lồ n " íi lò A phiíi bansĩ n h a u và tống sô của ch ú n g ■ Ì)ànỊj tổnu ."'ô k h iiã n l.Mf '■ !''> f; N h ư n .' rb.ut t." ỉại khỏnư n h ư vậy. tro n g 131
các hộp ỏ lô A số k h u ẩ n lạc x u ấ t h iệ n rấ t k h ác n h a u , có n h ữ n g hỘỊ) không có k h u ẩ n lạc, tín h th ă n g giáng ấy ở các hộp P etri củ a lô A chỉ có th ế giai thích là vì trước k h i cho tiếp xúc với p h ag e Tj. tro n g ('ác ống ng h iệm của lò A (ại cáo thời điểm nuôi cấy k h ác n h a u của lầ n nuôi cấy th ứ n h â t đã x u ấ t h iện n h ữ n g t ế bào đột biến bển vững vói p h ag e T |. 3.3.2. Thí nghiệm của Newcombe (1949) hay phutmg pháp phàn bô lại Nevvcombe cấy E.coli B m ẫn cảm với T j lên m ặ t th ạ c h d in h (liíônií chứ a tro n g hộp P e tri th eo tỉ lệ 10’ t ế bào vào m ột hộp (ví d ụ cấy 100 hộp). S au (? giò nuôi tro n g tủ ấm ở 30“C, tro n g các hộp x u ấ t h iện các k h u ẩ n lạc nh() li ti. O ng lấy 50 hộp ra, d ù n g que g ạ t sa n đ ểu trê n m ặ t th ạ c h {lô A). còn 50 hộp kia (ỉể n g uyên (lô B). S au đó cấy đều m ột lượng h u y ền p h ù p h ag e T | vào tấ t 100 hộp và lại đ ặ t vào tủ ấm nuôi cấy. S au khi nuôi cấy, ông đem ra đếm sô' lượng k h u ẩ n lạc và n h ậ n th ấ y số lưỢỉig k h u ẩ n lạc x u ất hiện trê n m ặ t thạch ỏ lô A (nơi có p h ân bô lại) nhiều hơn ở lô B. N ếu số lượng t ế bào E.coii bền vững với Tj x u ất hiện là do cảm ứng khi có phage Tj. th ì việc p h ân bô" lại (gạt các k h u ẩ n lạc nhỏ li ti d àn đều k h ắp m ặ t thạcli) sẽ không ản h hưởng gì sô" lượng các k h u ẩ n lạc bển vững vói phage. Kết quii !ại không như vậy, điều đó chứng tỏ rằng những chủng đột biến bển vững với pliage xviât hiện m ột cách tự phát, không cần sự có m ặt của T]. T h ậ t vậy, trong thòi kì nuôi ủ th ứ n h ất, trên m ặ t th ạch đã xiiất hiện những tê bào bền vững với phage, nhò sự p h â n bô" lại m à n hữ ng vi k h u ẩ n đột biến nàv rải k h ắp trê n m ặ t th ạch d lô A, đến k h i cho tiếp xúc với phage và nuôi ủ lần thứ hai, nhữ ng chủng đột biến bền vững với Tj p h á t triể n th à n h k h u ẩ n lạc. 3.3.3. Phuơng pháp chọn gián tiếp các chủng đột biến Phương p h á p hoàn hảo n ày đ ã được L ed erb erg n êu ra n ăm 1952 và h iện nay đã đưỢc d ù n g rộ n g rã i tro n g các p h ò n g th í n g h iệm đế tu y ể n chọn tlòng đột biến, phương pháp này còn gọi là phương pháp đóng dấu, được nêu Vỉin tắ t n h ư sau : M ột thỏi gỗ có đưòng k ín h g ầ n b ằ n g đường k ín h hộp P e tri, (tầu th ỏ i gỗ bọc vải n h u n g , d ù n g thỏi bọc n h u n g n à y ấ n n h ẹ lên m ặ t th ạ c h củ a hộp P o tri A, trè n đó có k h u ẩ n lạc vi k h u ẩ n p h á t tr iể n và in sa n g m ặ t th ạ c h của hộp P e tri B. S au khi nuôi cấy, tro n g hộp P e tri B sẽ lặp lại m ột cách c h ín h xác các k h u ẩ n lạc đ ã mọc ở hộp A (cả vê số lượng v à vị trí), sớ đồ tóm t ắ t th í ng h iệm của L ed erb erg được n êu tro n g h ìn h dưói đ â y (H ình V III. 1). 132
Ihniií tiìổi bịt n h u n ^ vỏ t ì ' ùn^ in lôiì ỉìiạt t h ạ c h lìỘỊ) P e t r i (lày I. iKíi m ọc rìl n l i i ề i i VI k h u a i i l ì ì ầ n c ả ì ì ì V(U 1' | . ì*ổi ;Vn lôii l ì ì ặ t i h ạ c l ì hỘỊ) l ^e l r i c ủ a (lay 11. ìioi ktìỏiì^^ cỏ p h a g e và âìì lỏiì Iiiại t h ạ c h liỘỊ) Veivì củiì (lày III ĨKÍÌ cỏ Ị)tìu Tj. Saii khi niiỏi ờ t ủ Aiii. ti'éíi Iiìặt t h ạ c l i (‘ủ a lìỘỊ) (*) (lay III (‘hí ĨIÌỌC vài k ì u i á n lạc. ilây clìínli là t ỏ h à o (lột l)iốii b ế n v ữ n g V(5i 1', (tà Ị ) h á t t r i ố i ì :hàììli k h u â n lạc. (' lỌìi nhủiig tô l)ào ỏ hỘỊ) Petri của (làv II. ờ vị trí tưõng ứng vói vị trí các k huAi i l ạr cỉột b i ế n x u ấ t h i ệ n ỏ (lày III. d e m n h â n gi ô n g ớ (lày 1. D ù n g thỏi n h u i ì ‘! in l ẻn i nạl t h ạ c h c ủ a h ộp Veirì này . âìi n h ẹ l èn lìiạt hỘỊ3 P e t r i klìỏiìg có (’) d ã y 11 và có Ị)ha^e ờ (lày III. S a u l ẩn t h ử h a i (tà cỏ nlìiêii k h u â n lạc bốn vủn^^ với phage niọc* tr ẽ n hộp I \ n r i í‘ủa (lày III hơn lần thứ nhất. ; > 10® te bào II Khòng cỏ T, 111 CÕT Hình Vlíỉ.1. Sơ đó giải thích thí nghiệm của Lederberg tuyển chọn đột biến bằng phương pháp đóng dấu ( ' í liÔỊ) lục làni n h ư vậy nhiều lần. sẽ (lôii lúc ta có (ỉược ch ủ n g E.coli bềii vĩíiii^với Ị)hag(' T ị . mà tro n g (]uá Irìiih tuyên chọn không hể có sụ tiốỊ) xúc với phaigí 1',. Cĩiì^ bằng piuííing phiíị) này. ngày nay nguời ta có th ể th ay phage T| bằiiig một loại kháiig sinh (lê tu yến chọii các c h ủ n g đột biến chông kháng sinl;i, khuyêl mộl c h ấ t sinh trư ớ n g (t(> luyeii chọn ch ủ n g (tột biến tự clưõng vô Iiiiíu n tô s iiili trư ơ niỊ iYy. v .v ... 133
Người ta xác đ ịn h tầ n số đột biến (chúng dao động từ 10 * đên 10 giả th iết tầ n số đó là 10 ®. điều đó có n g h ĩa là tro n g q u ầ n th ể gồm 10'’ vi k h u ẩ n (hay m ầm vi sin h vật), k h ả n ă n g xuâ^t h iện 1 t ế bào đột biên. T ần số đột biến có liên q u a n trự c tiếp vái ch ủ n g vi sin h v ật. d ó th ế xác đ ịn h tầ n số đột biến của m ột ch ủ n g vi sin h v ậ t n g h iên cứu th eo thòi g ia n củ a pha sinh triíở n g cấp số, vẽ đồ th ị n h ư sau: Tắn sỏ' các đột biến M/S M Tần sô đột biến M - Số lượng thể đột biên Mo/S< s - Số lượng chủng hoang dại n - Số thế hệ phàn chia do I r T 0 1 2 3 4 5 6 7 do đuởng đốG chì tần số đột biến Số thế hệ phân chia (n) Đột biến là h iện tư ợng g ián đoạn, có n g h ĩa là "có hoặc không". T ro n g m ột q u ầ n th ể vi k h u ẩ n m ẫn cảm vói lfig S trep to m y cin e tro n g Im l. có x u ấ t h iện m ột vài tế bào k h á n g c h ấ t k h á n g sin h này. T ín h c h ấ t mổi có đưỢc tru y ề n từ th ê này sa n g th ê h ệ sau: ch ủ n g đột b iến bền v ữ ng với S tre p to m y c in e có th ế được nuôi ủ n h iề u lần tr ê n môi trư ò n g k hông có S tre p h o m y c in e m à v ẫ n diiy tr ì đặc điểm mới có, vì vậy người ta nói đột b iến là h iệ n tư ợng di tru y ề n và bền vững. T rong k h i đó cũng x u ấ t h iện n h ữ n g c h ủ n g m ẫ n cảm trở lại ngay tro n g q u ầ n th ể củ a các m ầm k h á n g thuốc, h iện tư ợng n à y cũng hiếm n h ư k h i x u ấ t h iện các c h ủ n g củ a các ch ủ n g đôl k h án g , người ta nói ở đó đâ có đ ộ t biến trỏ lại (m u ta tio n inverse). Đột biến nói ch u n g là h iện tư ợng đặc b iệ t và đđn độc củ a từ n g cá th ể. tức là x u ấ t h iện m ộ t t ế bào mới có tín h c h ấ t tá c h b iệ t với tín h c h ấ t của q u ầ n thể. điều này có tầ m q u a n trọ n g tro n g tr ị liệu, k h i sử d ụ n g th u ố c k h á n g sin h để điều trị bệnh nhiễm trùng, nếu không điều trị hỢp lí sẽ tạo ra nguy cơ có dòng vi sin h v ậ t n hòn thuốc. C h ú n g ta lấy ví d ụ m ột ch ủ n g m ẫ n cảm với h a i k h á n g sinh A và B, k h i đó tầ n s ố đột biến k h á n g với mỗi c h ấ t k h á n g sin h th e o th ứ tự là 10 ' và 10 **. Bỏi vì h ai đặc tín h này là độc lập với n h a u , nên k h ả n ă n g x u ấ t h iện m ột vi k h u ẩ n đột b iến kép, tức là k h á n g lại vói cả h a i c h ấ t k h á n g sin h A và B sẽ là 10 ' X 10 * = 10 *®. điều đó về th ự c t ế là k h ô n g đ á n g kể, vì v ậ y tro n g trị liệu người ta thường phối hỢp nhiều chất kháng sinh đế chữa các bệnh nhiễm trù n g , đặc b iệ t là b ện h nhiễm tr ù n g cấp. 134
3.4. Cơ sở h ó a sin h c ủ a hiện tư ợ n g d ộ t biến Hiện tiíỢng đột biên có thê xày ra một cách lự nhiên, tần sô đột biên tăng lê»i khi có m ặt củ a nhiều tác n h â n v ật lí và hỏa học n»à ngiíòi ta gọi !à các tác nhân gây (tột biến. H iện Iiay chúng ta niới biết tiíting (tối rõ crt ch ế đột biến khi làm thục nghiộni cảm ứng. Ví clụ n h ií nuôi E.coli ti'êii môi tníờiìg có tác nhân đột biêìi. theo dõi nhiều th ế hệ. rồi tuyên chọn u ôn niôi trường th ứ hai theo tính chất đột biên này. tầ n sô đột biến được xác định sô (tột biến khi có m ặt của tác nh ân gây đột biến so sán h với đột biến khi không có tác; n h ân này. Ba k h ả n ă n g ch ủ yếu đã được nghiên cứii kì: 3.4.1. Thay đổi ADN do thay thếbazơnitơ Có thô có hai loại, do một bazơ purin (ÌIÍỢC thay đổi bằng một bazd purin khác, hoặc m ột bazơ pyrim idin - bàng một bazớ pyrim idin khác (chuyến (iỊch Transition), m ột loại khác khi một bazớ pnrin được th ay th ế bàng một bazơ pyrim idin và ngược lại (chuyến đảo - T ransversion). (H ình V III. 2 ). (1) (3) (4) (5) (2 ) Ị ---- X À ỏ 1 GX X G T X AXG G ■T' " r ™ 1— Ỉ" T T .. X Gỏ T0 X X (1) Chuyển dịch^ G XX AX G G (Transition) 1 H i 1 „1L L..L 1 thay íhc (Substỉtution) A í 1 T ĩ...1 1 r (2) Chuyên đão X Xỏ f GX X G c, X A X G G (Transversion) y 1 © I ......................... T 1 —T (3) Mát đoạn X X X G T X A G 'G (D élétion) _L -i— L--,L T 1— r~T— r (4) Thêm đoạn X Àỏ T G XX G T XAX c; G (Insertion) L I X À T T Ĩ èú (5) Biến đổi G T XA XA (M oditication) _L I I I Hình VIH.2. Các quá trinh đột biến 135
Tỏng kết một sô' biến đổi philn tứ gầy ra bới đột biến Kiểu dột biến Kết quà vả vi dụ I. Đột biẽn trực liếp (mutation directes) 1.1 Thay thế chỉ một căp bazơ; 1.1.1. Của ADN - Chuyển dịch (transition) - Thay một purin bằng một purin khác, hay một pyriinidin bằng một pyrimiđin khác: (vi đụ: AT bàng GX) 1 - Chuyển đảo (Transversion) - Thay thế một purin bằng một pyrimìdin, hoặc một pyrimídin bằng một purin (ví dụ; AT bằng XG) 1.1.2. Của protein - Đột biến lặng - Bộ ba mã hóa thay đổi cùng mã hóa một loại axit amn: ví dụ AGG -♦ XGG, đều mâ hóa Arginin. - Đột biến trung tính - Bộ ba mả hóa thay đổi đối với một axit amin khác, ntiưng hoạt động chức năng lại giống như cũ. Vi đụ: AAA (lysin) AGA (Arginin) - Đột biến sai - Bộ ba mã hóa thay đổi đối với một axit amin và khòng hoạt động chức năng. - Đột biến không cảm thấy - Bộ ba mả hóa thay đổi làm đinh chì quá trinh giải mã Vi dụ: XAG (Glu) -» UAG (dừng). 1.2. Thẻm vào hoặc bớt đi - Một cặp baza (đột biến bằng cách tháo - Tất cả những đột biến thêm vào hoặc bớt đi một só bazơ chốt - mutation par decalage hay đéu dẵn đén sự thay đổi rất lớn trong đoạn AON và khi đọc ftameshift) giải mã sẽ thay đổi lón trong protein. - Nhiểu cặp bazơ li. Đột bién ưd lại (mutation reverse) Dộtt^n Đột bièn ừd lạt - Đột biến trỏ lại thụt AAA(lys) ------ > GAA(Glu) ------ » AMdys) - ĐỘI biến trd lại tưcing đưong Chùng hoang dại Chủng đột biến hoang dai (Reversion equyvalen) Độtbién Đột biến ừỏ lại UXX(Ser) ------ > UGX(Sis) ------ > AGX(Ser) hoang dại đột biến hoang dại Đột biến Trở lại XGX — » XXX ---- > XAX (arg.Kiém) (Pro khống kiém) (His, kiém) Hoang dại Đột biến Hoang dại già (pseudo sauvage) 136
II!. Độí biến áp chế; - XA 1 XAT X A T XAT XAT XAT {mutatioii suppresseurs) I (+) ị-) lỉl 1 Đỏt l)iẻn áp chê trong gen ị V \/ - ĩh ay dổí pha. thay đổi chiéu đảo ngược Ị XAT XXA ĨAT XAT XAT XAT trong củng rnột g en. > / > > > - Thèm X vào trật tựđọc bộ ba mâ hóa Ị ' Mỏt gen mả hóa. ví dụ ÍARN-Tyr bí đôt biến trong đốí mẳ. XAT thanh XXA tiếp đó ỉà TXA. Sư mất đi i cùa X keo theo sự đọc cốt của XAT I III 2 Đot biến ap chế ngoải gen ị - Áp chê khỏng cảm thấy I - Mót sai lẩm trong con đường trao đổi chát bị áp ché bỏi j - Áp ché smh lí__________________ mòt đột biến khác._____________________ _______ __________ Các bazơ nitơ c ủ a chuỗi nucleotide tồn tại dưới hai d ạ n g t r ù n g phức (tauioin(‘re): d ạ n g t h ứ n h ấ t th ư ờng gặp là (lạng xêtôn. (lạng khác íl th ấy là dạiiị^ rno]. Các d ạ n g bazờ nit(ỉ kết đôi bô trỢ n h a u theo nguyên tác bỏ sung (A-T,(ỉ-X). C h ín h thự (\ tiniin tồn tại tự nhiên (lưỏi (lạiiK xôtỏii kếl đỏi bố sunị: với ad e n in . Ngượr lại. khi timin (lưỏi (lạng ỏnol sẽ kêt (tỏi voi guanin theo S (ỉ (ìồ mô tá ỏ h ìn h V1II.3. Timin d ạn g xêtô Adenin Timln d ạn g ênol Hình VIIL3. Hai khả nâng kết đôi của timin a- Timin dưới dạng xêtôn kết đỏi với adènin b- Tlmin dưới dạng ênoỉ kết đôi VỚI guanln 137
T ừ sự k ế t đôi s a i lầm củ a ti n in d ạ n g ènol đ ã d ẫ n đ ế n s a i lệoh t r o n g sa o ch ép c ủ a ADN k h i n h â n đôi về s a u n ày . cuối c ù n g c ậ p x itô z in -ị.u « fiin đ ã th a v th ê cặp n g u y ê n gôc a c le n in -tiin in . Mỗi m ộ t tr o n g bốn bazơ n itơ đ ề u có th ể tồ n tạ i dướ i h a i d ạ n g t r ù i i g phức: xêtôri và ênol. như vậy cũng có cơ chế tướng tự trên để dẫn clến sai lầm k h i k ế t đôi. H ợp c h ấ t tư ơ n g tự b azd (n h ư 1.5 b rô n iô u ra x il tư « n g tự n h ư tim in ) và các tá c n h â n n itrơ g ây r a các đ ộ t b iế n c h u y ê i .dịch (tr a n s itio n ) . 3.4.2. Thay đổi ADN do thêm vào (insertion) hoặc bớt đi (deletion C ác hỢp c h ấ t n h u ộ m m à u a c r id in và đặc b iệ t là p ro íla v in tiir ò n g được th ự c n g h iệ m n g h iê n cứ u , c h ú n g g â y r a m ộ t lo ạ i đ ộ t b iế n đ ặ ‘ b iệ t; cho th ê m vào h o ặc loại b ớ t đi m ộ t h o ặc n h iề u c ặ p b azơ n itơ tro n g p h â n tử A D N (h ìn h V III. 2 ). T h ô n g tin di tr u y ề n được sa o s a n g m A R N (A R N th ô n g tin ) được đọc b ằ n g m ộ t c h u ỗ i các bộ b a ( tr ip le ts ) đ ã bị th a y đcíi so với t r ậ t tự các bazđ tr ê n A D N . 3.4.3. Thay đổi ADN do tia tử ngoại Các c h ấ t phóng xạ, tia u v ... là n h ữ n g tác n h â n gây đ ộ t b iến r ấ t n.-ạnh, m à th ư ờ n g th ì ch ú n g ta ch ư a h o àn to à n sá n g tỏ cd c h ế tá c động củ a chúifr;. T ro n g trư ò n g hỢp ti a tử n g o ạ i, sự h ấ p th ụ m ạ n h n h ấ t củ a /D N ỏ v ù n g 2 6 0 n m . ở tia n à y p h ầ n lón vi k h u ẩ n bị tiê u d iệ t, n h ư n g ciiiịg có m ộ t s ố ít đ ộ t b iế n được số n g só t. S ự b iể n đổi h ó a học d iễ n ra tr o ig q u á trình chiếu xạ rất phức tạp gồm nhiều giai đoạn: hình thành C ỈC nhị p h â n (d im e re ) b azđ p y rim id in n h ờ inỏi liê n k ế t đ ồ n g h ó a t r ị giva h a i b azđ n itơ liề n k ề n h a u (H ìn h V I I I .4); th ủ y p h â n các gốc p y r im id ii ỏ vị t r í mối liê n k ế t 4' - 5': sự k h ử a m in c ủ a x itô z in ; h ìn h t h à n h các d ạ n g tr ù n g p h ứ c... m à k h ô n g p h ả i m ọi q u á tr ì n h đ ề u đ ã được m ô tả sá ig ; tỏ. M ột s ố tá c n h â n lo ại a lk y l có tá c (iụ n g r ấ t m ạ n h n h ư ; C ác hợp c h ấ nútư , sylfvn-e. o x it ê th y le n e , ê th y lê th a n e , v à ê th y ln ie ta n s u lf o n a t... 138
l iV (254nni) o • • • •X— T. . . . . A- p • • • • A“ (inacỉivation) * • • •Cĩ- bất hoại (J.pẹẹỵ^ Ánh sáng lò i + enzyme + cnzviiìe _ Ạ• • • • ' — VI X- >—G«.ẹ • •X““ —► ):i» A“ - c L -0* • • • • (photoreact ivat ion) Dark reactivation Quang tái hoại Tái hoạt trong tôi Hinh VHI.4. Sự biến đổi timin thành dimere titnin và sự quang ly dimere timin Thực ra các q u á tr ìn h đ ộ t biến tự p h á t đều có n h ữ n g nguyên n h â n của nó, phần lớn cũng là do tác nhân gây đột biến nội bào sinh ra trong quá trình trao đổi chất trung gian (metabolisme intermediaire) như sinh ra các chất tiíơng tự purin. peroxit, axit nitrd. v.v... mà chúng ta không tách chiết ra đưỢc, các chất này cũng gây ra sự chuyển dịch (transition), chuyển đảo (transversion), thêm vào (insertion) ha\' loại bớt (délétion). Cuối cùng, cầ n n h ấ n m ạ n h đến tầ m q u an trọ n g của môi trư ờ n g tro n g việc hình thành các loại đột biến, chính môi trường sống đã làm xuất hiện các tác nhân đột biên, chính môi ti-ường kiếm tra sự tổng hỢp và hoạt động của các enzyme hồi biến. 3.5. Đột biến hình thái Nhừng đột biến làm thay đối hình thái ỏ vi khuẩn như thay đổi tiên mao, tiênn mao. bào tử, thành tế bào, kích thưồc tê bào, v.v... đã CỈIÍỢCnghiên cứu. Các tiêm m ao và tiê n m ao có th ể bị th a y đổi về kích thưóc. độ phồng và gỢn sóng hoặc là biến mất như thường gặp ỏ các chủng đột biến Listei*ia. Các c h ủ n g có k h ả n ă n g h ìn h th à n h bào tử đột biến k h ông sin h ctược bào tử. n h ư P as te u r đ ã mô tả h iệ n tư ợ n g đối vói loài Bac.anthracis. 139
Sự biến đổi rõ rệt n h ấ t là sự biến đoi h ìn h ihiu k huán lạc vi k h u à n klii nuôi cííy chúng trên mòi triídng (lặc. sự thay (!òi Iiày có tliô thấy đvíỢc i)ằng mắt thường, nhưng rõ nhất khi nhìn qua kính lúp hoạc kiiih liiểỉi vi VỚI hội giác nhỏ. sự th a y đôi này đưực mô tá dưới (lạng khiián lạo s (sniooth ~ n h a n bóng), k h u â n lạc R (Rough - xù xì. n h ãn nh(>o), k h u ân ìạc M (Mu
Í\'IC clìủììí^^ K . Ị ì ì ì c u m o n i a c lìMV P n r u n i o c o c c i i s h ì n h t h à i i h các klìuniì lạc (iạiií^^ s và clìíinií là n h ữ n ^ clìủniỊ ” Ay b ệ n h , klìi n u ô i cấy lAu (l;n trôiì lììMÌ triíờnỉỊ Iilìâtì t ạo. c h ú n g sè l ì ình t h à n h (lạn^^ 1\ VÍI m ấ t (li khíi ìMìììịi lĩày bệnlì MỘI ktn iiiMìi t u i yo n Ị)liủ I^i(‘unì()Cí)C('iis cn lìiàiì^^ n l ì à y (\i\nịỊ s vào ìì\ỉ\ì]ịĩ ìmnịỵ (‘hu-')l (la làiiì (*li() cl iuộl nhiôiìi và chêt s a u -ÍS ^io. ti’()iìi4 klìi nỏii tiêĩii hiiyốr. p h ù Pnounì()Cí)(X‘iỉs khôìiíỊ lììnlì t l i ànl i màn. ^ n h à y k h u à i i lạc (ì‘cU\íí !v tlìì v ỏ lini đỏi vỏi c h u ộ l . Tvoiig t r ư ờ n g IìỢị) Pn(Hiiìì()C()(‘Cus. sự (lột hiỏìì làiiì ni al c ủ a tê l)à(> ciìc t h à n l i Ịiháiì í ì i àng ĩ i h à y híìiii: cáclì l àm l)ât hoạt inột loại (Mizyni(' câĩì íỉìiỏt t roncr cluiồi s i n h t ỏ n ^ họ’Ị) Ị)()lysa('(‘har i ( l ( ‘. (lo (ìó dẫi i (lốii s ự i l iay (!ỎI h ì n h t l ì á ] : H ì n h t l ì à ì i h k h u a i ì l ạ r ( l ạni ĩ ỉv v à ỉììíYt (li tíiìlì g â y (ìộc. 3.6. Đột biên dinh dưdng I.()ại đột h i ế n n à y làiiì x u ấ t hk}n h a y nìâì (li n h u c á u inộl h a y vài loại cliất ( l i n h iliiỏng. h a y i h u n h ậ n (ỉuộc h o ặ c làỉiì Iiìất (ti mộ t đ ạ c (lieiii sinlì h(')a ( 1 ÔÌ1 moì ì n ộ t loại (tiiòng. Ịjháiì ịỊÌ
hể đòi hỏi. C h ú n g ta nêu m ột ví dụ trư òng hỢp ch ủ n g E.coli (protrophe.s) hoang dại có th ể nuôi trê n môi trư d n g tổng hợp tối th iể n , tro n g khi đột biến V‘ủa nó lại đòi hỏi L eucine và chỉ có th ể p h á t triể n được trê n môi trư ờ n g co chứa L eucine (H ình V III. 6 ). 3.7. Đột biến kháng lại với các tác nhân diệt khuẩn Một số tác n h â n gây đột biến và cơ c h ế h iện b iế t tóm tắ t vào b ản g V II1.] Bắng VIII.1. Cắc tác nhăn gây đột biến và phương thúc tác động của chúng Tác nhân đột biến Ị cấu trúc Phương thức tác động A »' 5-Bromouracil (BU) Thay thế timin bằng cập đỏi 0^ với guanin 1 1 H Ị N iĩ^ \ Thay thê adenin bằng cặp đồi Ị 2- Aminopurin (AP) với xitozln Ị h, n ' Ị 1 Axitnitrơ HN02 Khửamin 1ị !i Hiđroxilamin NHjOH Hiđroxil hóa xltozin ị Ethyimetansulphonat CHịSOaCHaCHa Alkyl hóa các purin. chuyển đổi H 1 Tổng hợp methyỉguanin N N-methyl-N-nitro-N- trong qùa trình nhàn đôi ADN, nitroso-guanin (NMG) 0 = N - N - c - N -NO, chuyển đổi và tăng nhanh 1 J CH3 H đột biến. CH, •• Gây các đột biến cơ sở đo Acridin da cam thêm vào hay bớt đi Tia tử ngoại (UV) 254nm Dimere timin. kết đôi sai Làm gảy đoạn các mạch đơn T iaX 5nm và mạch kép của ADN N hữ ng ví d ụ điển h ìn h vể đột biến k h á n g h-ỊÌ các tác n h â n d iệ t k h u ẩ n là các đột biến k h á n g c h ấ t k h á n g sinh. M ột số đ ộ t biến và phươnơ p h á p phâiì iập các ch ủ n g này (tưỢc giới th iệ u tro n g b?ínơ V III. 2 . 142
Báng V7//.2. Một sô chủng đột bỉến và phương pháp phán iập chủng Dạng đột bỉến Phương pháp tăng cưởng và tuyển chọn I/ Đột biấn đôi kháng: Khảng lại chất ức chế, Cấy huyền phù 10^ tế bào trên môỉ trường chứa ch ất kháig sinh, độc tố và phage chất ức chẽ. Chủng đột biến không mẫn cảm hoặc vỏ hại đối với chất ức ch ế s ẽ sống sót và phát triển thành khuẩn ỉạc. II/ Đột biẩn khuyết dưỡng: Không tổng hợp được Sử đụng phương pháp tuyển chọn penicilỉỉn để một số \itamin, axit amin, axit nucíeic hoặc tác loại trừ tế bào hoang dại. cấy các tể bào sống nhân sim trưởng khác sót trên môi trường chứa một chút ít hợp chất trao đổi mà các đột biến khuyết dưỡng không tổng hợp được. C ác chủng đột biến phát triển thảnh vi khuẩn lạc. Chúng không thể phát triển khi thiếu chất trao đổi này. III/ Đỏt Diên khổng sử dụng được một loại cơ Dùng phương pháp tàng cuỡng bằng tuyển chọn chất: Thếu hệ enzym e phân glảl thiếu nguón qua tác nhân penicillln. Dùng kĩ thuật tuyển chọn cacbon năng lượng trực tiếp, sử dụng môi taiởng dinh dưỡng chứa chất chỉ thị (như xanh methylen, đỏ trung tính, tím kết tinh,...) mà ở trên đó các axit do đột biến tiết ra sẽ làm thay đổi màu. Kĩ thuật tuyển chọn gián tiếp bằng nhận biết các vi khuẩn lạc. IV/ Các :hủng đột biến phụ thuộc nhiệt độ; Tác Nuôi cấy tăng cường các chủng đột biến ỏ nhiệt dụng nhièt đốỉ với sự hình thành hoậc kiến tạo các độ mà các đột biến sinh trudng tốt hơn các protein b thay đổi theo con đường hoặc bền vững chủng hoang dại. Có thể sử đụng phương pháp với nhiệt độ cao {đột biến bền nhiệt) hoặc rất mẫn làm giàu thể đột biến bằng penicillin. cảm với nhiệt độ (đột biến mẫn cảm) V/ Đột bên điều chỉnh: Có thể nuôi cấy liên tục với cơ chất là tác nhàn giới Làm thay đổi tổc độ tổng hợp một ỉioặc nhiểu hạn sự sinh taiởng, thay đổi tốc độ sinh tniởng trên enzym etham gia trao đổi chất hai oơ chất cùng toại, cho sinh truởng trên môi tatòng có chất chống trao đổi - chất ứic chế sự sinh tatòng của các chủng hoang đại. Mí t k h á n g sinh có h o ạt tín h (tôi V(3i các vi k h u ẩ n nếu n h ư nó có th ể xám n h ậ p (tược vào tế bào vi k h u ẩ n , đến ctược cíiểm tiếp n h ậ n đặc trư n g của sự ho ạt d)ng, và tấ t n hiên nó không bị biến c h ấ t trê n con đường xâm n h ậ p của k h á n g sin h này. Đ iều đó cùng có n g h ĩa là x u ấ l hiện sự đôi k h á n g có th ể diễn ra cỉo lini th a y đổi các yếu tố: M àng t ế bào c h ấ t trỏ n ên m àn g ch ắ n không cho chất cl qua, chất thuốc bị mất dần hoạt tính, đặc biệt là khi tế bào cảm ứng tổ n g hỢp nên m ột loại enzvm e inổi có k h ả n ãn g p h â n giải hay làm b ấ t h o ạt tác n h ì n k h á n g k h u ẩ n . C hính cơ c h ế th ứ hai này th ư ò n g hay diễn ra. các vi khuẩn có thể tiết ra penicillinaza, một loại oìYiyme làm bâ"t hoạt penicillin, hay xậ)halosporinaza đối với xêphalosporino. rác en7,yme adenyỉaphosplìoryhiZM hay a>etylaza đế phân hủy các arninosKỈ. v.v... 143