Tải nạp, biến nạp DNA

SINH H?C D?I CUONG
B�I THUY?T TRèNH
ĐỀ TÀI TẢI NẠP VÀ BIẾN NẠP CỦA ADN
GVHD: LÊ NGỌC THÔNG
DANH S�CH C�C TH�NH VIấN
1.PHẠM QUỐC TRỊ BCV 08158172
2.TRẦN KIM ANH 08158008
3.LÊ THỊ HỒNG HOA 08158054
4.NGUYỄN VĂN HOÀNG 08158060
5.TRẦN THỊ LỘC 08158096
6.TRƯƠNG KHẮC NAM 08158112
7.NGUYỄN HỮU MINH TRÍ 08158170
8.PHAN BÁ TÙNG 08158180
9.NGUYỄN THỊ TƯỜNG VI 08158184
10.TRẦN THỊ LƯƠNG 08158100
11.NGUYỄN XUÂN PHỤNG 08158130
12.TRẦN MINH HIẾU 08158053
Gồm 2 vấn đề:
Tải nạp và biến nạp
Của ADN
Tải nạp gồm:
+ Giới thiệu về tải nạp
+ phage là nhân tố chuyển gen
+ Cơ chế và hiện tượng tải nạp
+ phân biệt các dạng tải nạp…v.v.

Biến nạp gồm:
+ Giới thiệu về biến nạp
+ Hiện tượng và điều kiện
+ Cơ chế…..v..v..
T?i n?p l� quỏ trỡnh trong dú DNA c?a vi khu?n du?c chuy?n t? m?t vi khu?n n�y sang vi khu?n khỏc nh? virus c?a vi khu?n (th?c khu?n th?, bacteriophage, thu?ng g?i l� phage).
TẢI NẠP
Khi thực khuẩn thể xâm nhiễm tế bào vi khuẩn, cơ chế sinh sản bình thường của nó là lợi dụng bộ máy sao chép DNA của vi khuẩn chủ để tạo ra nhiều bản sao DNA hay RNA của chính nó. Những bản sao DNA hay RNA của thực khuẩn thể này sau đó được "đóng gói" vào vỏ virus cũng mới được tổng hợp nhờ tế bào chủ.
Tuy nhiờn, quỏ trỡnh dúng gúi DNA c?a th?c khu?n th? khụng ph?i lỳc n�o cung ho�n h?o v� ? m?t t?n su?t th?p, m?t s? m?nh DNA c?a vi khu?n ch? cung b? dúng gúi v�o v? th?c khu?n th? thay vỡ b? gene c?a nú. Nh?ng RNA virus khụng cú kh? nang dúng gúi DNA nờn thu?ng khụng t?o ra nh?m l?n trờn.
Tải nạp
Khi ly giải tế bào, những virion 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 gen
Thí nghiệm được tiến hành trong ống hình chữ U. Giữa hai ống của
hình chữ U được ngăn cách bằng màng lọc vi khuẩn, màng có lỗ nhỏ vi
khuẩn không qua được nhưng phage qua được. Nhánh A của ống chứa vi
khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan (trp+), còn nhánh B nuôi các vi
khuẩn khác mất khả năng tổng hợp tryptophan (trp-).
Sau khi nuôi một thời
gian, ở nhánh B xuất hiện vi khuẩn có khả năng tổng hợp tryptophan. Nếu
dùng 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 được
chứng minh.
THÍ NGHIỆM CHỨNG MINH HIỆN TƯỢNG TẢI NẠP
2. Cơ chế
Quá trình xâm nhiễm của phage vào vi khuẩn xảy ra như sau:
Tải nạp chuyển gen từ vi khuẩn A sang B nhờ phage
Đầu tiên các phage bám trên bề mặt vi khuẩn. Sau 4’, phage bơm
DNA của nó vào tế bào. Sau đó chúng sinh sản và khoảng 1/2 giờ sau thì
chúng 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 A
thành nhiều đoạn đồng thời DNA của phage được sao chép ra nhiều phân tử
con 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 vi
khuẩn khác.
Trong quá trình lắp ráp khoảng 1-2% phage avô tình mang đoạn
DNA của vi khuẩn có chứa gen. Phage mang gen vi khuẩn A xâm nhiễm vi
khuẩn B, quá trình tái tổ hợp xảy ra làm gen vi khuẩn A gắn vào bộ gen vi
khuẩn B.
Chuyển gen từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận nhờ phage
3. Phân biệt các dạng tải nạp
- Tải nạp chung (general transduction): phage mang bất kỳ gen nào
của 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: là
quá 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 bào
chủ
Ví dụ: phage l (kí sinh trên E.coli) chỉ chuyển gen gal (đồng hóa đường
galactose) từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác.
Điểm gắn của phage l vào bộ gen của vi khuẩn nằm giữa 2 gen gal
galactose) và bio (tổng hợp biotin). Đầu của phage chỉ có thể chứa một
lượng DNA giới hạn, nên khi prophage tách ra từ DNA của vi khuẩn nó chỉ
tải nạp được gen gal hoặc bio. Sự cắt sai của phage l rất hiếm nên tải nạp
hạn chế có tần số thấp.
Tải nạp chuyên biệt
Biến nạp
Biến nạp là quá trình chuyển and trực tiếp tách ra từ tế bào thể cho sang tế bào thể nhận
And này nằm tự do trong môi trường(dung dịch) do một vi khuẩn (thể cho ) phóng ra
Tế 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. HIỆN TƯỢNG BIẾN NẠP Ở VI KHUẨN
- Hi?n tượng biến nạp được Grffith phát hiện ở vi khuẩn Diplococus pneumoniae (gọi là Streptococus pneumonie phế cầu khuẩn gây sưng phổi ơ động vật có vú). Vào năm 1928, vi khuẩn này có 2 dạng khác nhau:
+ Dạng S III, gây bệnh, có vỏ bao tế bào (capsule) bằng polysaccharide cản trở bạch cầu phá vỡ tế bào, tạo đốm mọc trên môi trường agar láng

+ Dạng R II, không gây bệnh, không có vỏ bao, tạo đốm m?c nhăn
Thí nghiệm cảm nhiễm được thực hiện bằng cách tiêm vi khuẩn vào chuột để xem hiệu quả gây bệnh của các ch?ng: Kết quả TN như sau :
+ Tiêm vi khuẩn S sống gây bệnh cho chuột - chuột chết
+ Tiêm vi khuẩn R sống không gây bệnh - chuột sống
+ Tiêm vi khuẩn S bị đun chết cho chuột - chuột sống
+ Hỗn hợp vi khuẩn S bị đun chết trộn với vi khuẩn R sống tiêm cho chuột - chuột chết
Hiện tượng trên cho thấy vi khuẩn S không thể tự sống lại được sau khi đun chết, nhưng các tế bào chết này đã truyền tính gây bệnh cho tế bào R. Hiện tượng này gọi là biến nạp.
Kết quả thí nghiệm có thể tóm tắt như sau :
DNA của S + các tết bào R sống - chuột - chết (có R+S)
Kết luận : Hiện tượng biến nạp là một chứng minh sinh hóa xác nhận rằng DNA mang tín hiệu di truyền
Hình biến nạp của vi khuẩn.
Hiện tượng và điều kiện.
Trong biến nạp DNA trần từ một tế bào vi khuẩn thể cho này được
truyền sang tế bào vi khuẩn thể nhận khác. Khi tế bào vi khuẩn bị vỡ do làm
tan, DNA vòng tròn của chúng thoát ra môi trường thành các đoạn thẳng với
chiều 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 vào
3 yếu tố:
+ Tính dung nạp của tế bào thể nhận. Những tế bào dung nạp trên bề
mặt có các nhân tố dung nạp. Người ta có thể tạo khả năng dung nạp của tế
bào thể nhận bằng một số xử lý.
Ví dụ: Streptococcus pneumoniae: 30 - 80 điểm nhận
Haemophilus influenzae: 4-8 điểm nhận
+ DNA thực hiện biến nạp của thể cho phải ở dạng mạch kép, nếu
DNA 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 biến
nạp khoảng 1/250 - 1/500 genom của vi khuẩn.
Đoạn từ tế bào cho xâm nhập vào tế bào nhận được gọi là đoạn
ngoại lai (exogenote),
DNA nguyên vẹn của tế bào nhận được gọi là đoạn nội
tại (endogenote). Tế bào vi khuẩn nhận đoạn ngoại lai sẽ lưỡng bội ở một
phần bộ gen được gọi là hợp tử từng phần (merozygote). Tuy nhiên, đoạn
ngoại lai mạch đơn không bền vững và bị phân hủy nếu không được gắn vào
bộ gen thể nhận. Quá trình trao đổi thông tin di truyền bằng chuyển chỉ một
phần vật liệu di truyền từ tế bào này sang tế bào khác được gọi là sự giao
nạp từng phần (meromixis).
2. Cơ chế biến nạp
2.1. Xâm nhập của DNA
Ở giai đoạn này, DNA có thể gắn với điểm nhận của màng tế
bào.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 của
dòng vi khuẩn R thì một mạch của S sẽ bị nuclease của tế bào cắt, còn lại
một 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 bắt
cặp 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 thành
nên những vòng lồi, những đoạn đó gọi là Heteroduplex. Còn các đoạn bắt
cặp tương đồng gọi là Homoduplex.
Sau khi bắt cặp sẽ tạo phân tử DNA có đoạn lai R-S, tiến hành sao
chép để tạo ra hai sợi kép: một sợi kép R-R và một sợi kép khác có mang
đoạn DNA thể nhận S-S.
Hình sơ đồ các giai đoạn biến nạp
BIẾN NẠP VÀ BIỂU HIỆN VƯỢT MỨC GEN MÃ HÓA
α-AMYLASE CHỊU NHIỆT TRONG Bacillus subtilis
α-Amylase là một trong những enzyme quan trọng được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng α-amylase trong thực
tiễn sản xuất, chúng tôi tiến hành tạo dòng B. subtilis tái tổ hợp sản xuất enzyme
α-amylase chịu nhiệt.
Gen mã hóa cho α-amylase chịu nhiệt, amyQ, có nguồn
gốc 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 tra
bằng 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 polyacrylamide
Xây dựng quy trình biến nạp GEN bar - GEN kháng thuốc diệt cỏ vào cây khoai mì (Manihot esculenta Crantz) bằng phương pháp bắn GEN
Khoai 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 vật
Một số thành tựu biến nạp gen ở Thực vật
Cây đậu tương chuyển gen
Kháng 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 béo
Làm thay đổi thành phần và giá trị dinh dưỡng

Biến nạp gen và ứng dụng trong chọn giống ở thực vật
Một số thành tựu biến nạp gen ở Thực vật
Cây bông chuyển gen kháng sâu Bt
Mang gen kháng sâu Bt
Góp phần hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu

Biến nạp gen và ứng dụng trong chọn giống ở thực vật
Một số thành tựu biến nạp gen ở Thực vật
Cây ngô chuyển gen
Kháng bệnh
Kháng sâu bệnh (Bt)
Kháng mọt sau thu hoạch (CMx, serpin)
Chín sớm
Rút ngắn thời gian trồng trọt
Kháng thuốc diệt cỏ

Bông chuyển gen kháng bệnh (bên phải)
Bông mẩn cảm với bệnh bên trái
Cây ngô kháng
Bệnh chín sớm
Kháng thuốc trừ cỏ
BẠN 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 CHÀO
CHÚC CÁC BẠN
HỌC TỐT