Biến nạp ( Transformation)

1. Hiện tượng và điều kiện

- Định nghĩa: biến nạp là hiện tượng truyền thông tin di truyền  bằng DNA.



Hinh :  Biên nap cua vi khuân

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 nhậ 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.

2.2. Bắt cặp



Hinh :  Cơ chê biên nap tư nhiên

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.

2.3. Sao chép

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

Nguồn: thuviensinhhoc.com