Câu 8: Trình bày định nghĩa đột biết ở vi khuẩn, 4 tính chất của đột biến và ứng dụng hiểu biết này trong việc sử dụng kháng sinh

Định nghĩa: là sự thay đổi đột ngột 1 tính chất của cá thể trong quần thể đồng nhất. Đột biến di truyền được, do đó có 1 clon mới được hình thành từ cá thể đặc biệt này, nghĩa là sẽ xuất hiện 1 biến chủng từ chủng hoang dại ban đầu

-1 số đột biến quan trọng đối với vi sinh y học: đột biến kháng kháng sinh, kháng phage, đột biến thay đổi cấu trúc KN, mất tính di động hoặc sản xuất dư thừa sản phẩm chuyển hóa

4 tính chất của đột biến

-Hiếm: tất cả các đột biến đều hiếm thấy và xảy ra không đều.

 +Tần số biến chủng cho mỗi đặc tính ở mỗi cá thể là khác nhau, có thể từ 10-5-10-11

 +Suất đột biến ngẫu nhiên cho 1 gen nhất định khoảng 10-5 và cho 1 cặp nucleotid nhất định khoảng 10-8

-Vững bền: đặc tính đột biến di truyền cho thế hệ sau, mặc dù chất chọn lọc không còn nữa

 +Biến đảo là đột biến của biến chủng, kết quả là biến chủng mới gần giống/giống hệt chủng hoang dại ban đầu

-Ngẫu nhiên

 +Đột biến có sẵn trước khi có nhân tố chọn lọc tác động, điển hình là kiểu đột biến 1 bước, mức độ đề kháng không phụ thuộc vào nồng độ kháng sinh được tiếp xúc, VD đột biến kháng streptomycin, rifampicin, acid nalidixic, erythromycin

 +Đột biến nhiều bước xảy ra chậm và từng bước một, mức độ đề kháng có phụ thuộc vào nồng độ kháng sinh được tiếp xúc, VD đột biến kháng penicillin, cephalosporin, tetracyclin, cloramphenicol

-Độc lập và đặc hiệu: nói chung đột biến một tính chất này không ảnh hưởng đến đột biến tính chất khác. Xác suất một đột biến kép bằng tích số xác suất 2 đột biến đơn tương ứng.

Ứng dụng trong việc sử dụng kháng sinh

-Ứng dụng của tính ngẫu nhiên: nếu lượng kháng sinh thấp, không đủ để tiêu diệt vi khuẩn thì có thể nó là yếu tố kích thích đột biến, tạo ra đột biến cảm ứng; hoặc là yếu tố chọn lọc ra những dòng vi khuẩn đề kháng cho những đột biến tiếp theo với mức độ đề kháng cao hơn. Vì vậy, kháng sinh phải được dùng đủ liều lượng.

-Ứng dụng của tính độc lập và đặc hiệu: phối hợp kháng sinh trong điều trị bệnh lao.

Câu 9: Trình bày sự tái tổ hợp chất liệu di truyền trên NST của vi khuẩn do biến nạp, tiếp hợp và tải nạp.

Biến nạp

-Định nghĩa: là sự vận chuyển 1 đoạn ADN của vi khuẩn cho nạp vào vi khuẩn nhận

-Điều kiện xảy ra:

 +Vi khuẩn cho phải bị ly giải

 +NST của nó được giải phóng và bị cắt thành những đoạn ADN nhỏ

 +Vi khuẩn nhận phải ở trạng thái sinh lý đặc biệt cho phép những mảnh ADN xâm nhập vào tế bào

-2 giai đoạn xảy ra trong quá trình biến nạp

 +Nhận mảnh ADN và

 +Tích hợp mảnh ADN đã nhận vào NST qua tái tổ hợp kinh điển

-VD: biến nạp đặc tính hình thành vỏ phế cầu, biến nạp gen tổng hợp insulin vào E. coli

Tiếp hợp

-Định nghĩa: là sự vận chuyển chất liệu di truyền từ vi khuẩn đực sang vi khuẩn cái khi 2 vi khuẩn tiếp xúc với nhau

 3 giai đoạn xảy ra trong quá trình tiếp hợp

 +tiếp hợp 2 tế bào qua cầu giao phối (pili giới tính)

 +chuyển gen

 +tích hợp đoạn gen chuyển vào NST vi khuẩn nhận qua tái tổ hợp kinh điển

-Điều kiện xảy ra:

 +1 vi khuẩn có yếu tố giới tính F, có pili giới tính làm cầu giao phối (vi khuẩn đực F+). Vi khuẩn không có yếu tố F là vi khuẩn cái F-

-Yếu tố F có thể tồn tại ở 3 trạng thái

 +F+: yếu tố F nằm trong nguyên tương

 +Hfr: yếu tố F tích hợp vào NST

 +F': sau khi yếu tố F tích hợp vào NST, lại rời ra, nằm tự do trong nguyên tương nhưng có mang theo 1 đoạn ADN của NST

 Tiếp hợp thường xảy ra giữa những vi khuẩn cùng loại, có thể xảy ra giữa những vi khuẩn khác loài (như E. coli với Samonella) nhưng tần số tái tổ hợp thấp

Tải nạp

-Định nghĩa: là sự vận chuyển chất liệu di truyền từ vi khuẩn cho nạp vào vi khuẩn nhận nhờ phage

-Các loại tải nạp:

 +Tải nạp hạn chế và đặc hiệu: 1 phage nhất định chỉ mang được 1 gen nhất định từ vi khuẩn cho sang nạp vào vi khuẩn nhận, VD phage λ chỉ mang gen gal

 +Tải nạp chung: phage có thể mang bất kỳ 1 đoạn gen nào của vi khuẩn cho sang nạp vào vi khuẩn nhận, VD phage P22 có thể chuyển những gen khác nhau của samonella

         .)Tải nạp chung hoàn chỉnh: đoạn gen mang sang được tích hợp vào NST của vi khuẩn nhận qua tái tổ hợp, do đó được nhân lên cùng NST và có mặt ở thế hệ sau

         .)Tải nạp chung không hoàn chỉnh (hay gặp hơn tải nạp hoàn chỉnh): đoạn gen mang sang không được tích hợp vào NST vi khuẩn nhận, do đó không cùng được nhân lên và chỉ nằm lại ở 1 tế bào con khi vi khuẩn phân chia. Đặc tính của gen được mang sang vẫn được biểu hiện ra kiểu hình song chỉ ở 1 tế bào duy nhất.

Câu 10: Trình bày định nghĩa plasmid, transposon, đặc điểm cấu tạo và vai trò của chúng đối với sự lan truyền gen đề kháng ở vi khuẩn.

Plasmid

-Định nghĩa: là những phân tử ADN dạng vòng tròn nằm ngoài NST và có khả năng tự nhân lên

 Sự nhân lên của plasmid phối hợp nhịp nhàng với sự nhân lên của NST, nhờ đó số lượng plasmid/NST ở TB con luôn ổn định và giống TB mẹ

 Độ lớn của plasmid: nhỏ hơn NST, từ 10-1-10-4 độ lớn NST, thường 10-2-10-3, khoảng 2-120 Kb

 Số lượng bản sao của plasmid trong 1 tế bào: plasmid trọng lượng phân tử lớn thì ít bản sao và ngược lại

-Cấu tạo plasmid

 +Plasmid chứa các gen mã hóa nhiều đặc tính khác nhau không thiết yếu cho sự sống của tế bào nhưng có thể giúp tế bào chủ tồn tại dưới áp lực của chọn lọc. 1 số plasmid quan trọng trong vi sinh y học: R-plasmid mang gen kháng kháng sinh và kim loại nặng, plasmid sinh độc tố, plasmid chứa yếu tố độc lực hoặc yếu tố F

 +1 số plasmid lớn có bộ gen tra hoặc RTF (plasmid tra+), có khả năng tiếp hợp được với vi khuẩn khác, tự truyền chất liệu di truyền sang vi khuẩn nhận.

 +1 số plasmid nhỏ không có bộ gen tra nhưng có gen mob sẽ gắn được vào 1 plasmid tra+→ cùng được dẫn truyền sang vi khuẩn nhận.

 +Các gen nằm trên plasmid cũng có thể được truyền sang vi khuẩn nhận khi vi khuẩn bị ly giải hoặc nhờ phage

-Chất liệu di truyền trên plasmid vừa được truyền dọc qua các thế hệ, vừa được truyền ngang qua tiếp hợp, biến nạp, tải nạp. Hiện tượng tiếp hợp có thể xảy ra giữa các vi khuẩn cùng loại và khác loại (như E.coli với Shigella). Sự lan truyền các gen đề kháng trên plasmid sẽ có cơ hội tạo ra sự đề kháng kháng sinh rất đa dạng và phức tạp

Transposon

-Định nghĩa: gen nhảy là những đoạn ADN chứa 1 hay nhiều gen, có 2 đầu tận cùng là những chuỗi nucleotid lặp lại ngược chiều nhau, có thể chuyển vị trí từ phân tử ADN này sang phân tử ADN khác, VD từ plasmid vào nhiễm sắc thể hoặc ngược lại hoặc từ plasmid này sang plasmid khác

-Đặc biệt quan trọng đối với vi sinh y học là những transposon mang gen đề kháng như Tn3 mang gen kháng ampicillin

-Do khả năng lan truyền đặc biệt này của transposon mà sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn càng phức tạp và nguy hiểm hơn.