Mục lục bài họcĐang ở d06-b4
Viruses and Horizontal Gene Transfer
Viruses are not cells
A virus is a nucleic acid genome inside a protein capsid, sometimes wrapped in a stolen membrane envelope. It has no ribosomes, no metabolism, and cannot reproduce alone — it must use a host cell's machinery. Its genome may be DNA or RNA, single- or double-stranded, which is one of the few places in biology where DNA is not the universal genetic material.
- Lytic cycle — the virus takes over at once, mass-produces new particles and bursts the cell.
- Lysogenic cycle — the genome integrates into the host chromosome as a prophage and is copied every time the host divides, silently, until a trigger switches it to the lytic cycle.
Retroviruses such as HIV carry RNA plus reverse transcriptase, which makes DNA from RNA — the reverse of the usual flow — and that DNA integrates into the host genome. RNA viruses mutate fast because their polymerases do not proofread, which is why influenza needs a new vaccine each year.
Prokaryotes swap genes sideways
Bacteria also acquire genes from other cells, not just from a parent:
- Transformation — naked DNA is taken up from the surroundings.
- Transduction — a phage accidentally carries host DNA to the next cell it infects.
- Conjugation — a pilus joins two cells and a plasmid is copied across.
Transposons move within a genome and can switch genes off or change how much of a product is made. Together these mechanisms explain how antibiotic resistance can spread through a bacterial population — and even between species — far faster than mutation alone could manage.
Virut không phải tế bào
Virut là bộ gen axit nucleic nằm trong vỏ protein (capsit), đôi khi khoác thêm màng lấy từ tế bào chủ. Nó không có riboxom, không có trao đổi chất, không tự nhân lên được — phải mượn bộ máy của tế bào chủ. Bộ gen của nó có thể là ADN hoặc ARN, một mạch hoặc hai mạch: đây là một trong số rất ít chỗ trong sinh học mà ADN không phải vật chất di truyền phổ quát.
- Chu trình tan — virut chiếm quyền ngay, sản xuất hàng loạt hạt mới rồi làm vỡ tế bào.
- Chu trình tiềm tan — bộ gen cài vào nhiễm sắc thể tế bào chủ, được nhân lên mỗi lần tế bào chia, im lặng cho tới khi một tác nhân kích hoạt chuyển nó sang chu trình tan.
Retrovirut như HIV mang ARN cùng enzim phiên mã ngược, tạo ADN từ ARN — ngược chiều thông tin thông thường — rồi cài ADN đó vào bộ gen tế bào chủ. Virut ARN đột biến rất nhanh vì enzim của chúng không sửa sai, đó là lý do cúm phải làm vắc-xin mới mỗi năm còn sởi thì không.
Sinh vật nhân sơ trao gen theo chiều ngang
Vi khuẩn còn nhận gen từ tế bào khác chứ không chỉ từ tế bào mẹ:
- Biến nạp — nhặt ADN trần từ môi trường vào.
- Tải nạp — thể thực khuẩn vô tình mang theo ADN của vi khuẩn này sang vi khuẩn kia.
- Tiếp hợp — hai tế bào nối nhau bằng cầu, plasmit được sao chép truyền sang.
Gen nhảy di chuyển bên trong một bộ gen, có thể làm tắt một gen hoặc đổi lượng sản phẩm tạo ra. Gộp lại, các cơ chế này giải thích vì sao tính kháng kháng sinh lan trong quần thể vi khuẩn — và lan cả sang loài khác — nhanh hơn nhiều so với mức mà đột biến đơn thuần làm được.
Một bệnh viện phát hiện hai loài vi khuẩn khác nhau cùng mang một gen kháng kháng sinh có trình tự gần như giống hệt. Giải thích bằng cơ chế, và nói rõ vì sao dùng kháng sinh bừa bãi làm tình hình xấu đi.
Bước 1 — loại giả thuyết đột biến độc lập. Hai loài khác nhau tự phát sinh đột biến cho ra trình tự gần như giống hệt là điều gần như không thể. Trình tự giống nhau chỉ ra một gen chung một nguồn.
Bước 2 — chỉ ra cơ chế. Gen kháng thuốc thường nằm trên plasmit, và plasmit truyền qua tiếp hợp được giữa các tế bào không cùng loài. Một lần tiếp hợp đưa trọn gói gen sang tế bào nhận.
Bước 3 — vai trò của kháng sinh. Kháng sinh không tạo ra tính kháng. Nó là tác nhân chọn lọc: giết những tế bào mẫn cảm, chừa lại tế bào đã sẵn có gen kháng, nên tỉ lệ tế bào kháng trong quần thể tăng vọt.
Bước 4 — ghép hai chuyện. Chọn lọc làm giàu số tế bào mang plasmit kháng, rồi tiếp hợp phát tán plasmit đó sang tế bào và loài khác. Dùng kháng sinh bừa bãi vừa tăng áp lực chọn lọc vừa nhân số bản plasmit sẵn sàng phát tán — hai vòng cộng hưởng với nhau.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 6 — Gene Expression and Regulation gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.