細(xì)菌及病毒的遺傳作圖

1、第七章 細(xì)菌及其病毒的遺傳作圖,,內(nèi) 容,一、病毒的一般特性及類型 二、噬菌體的染色體作圖 三、細(xì)菌的細(xì)胞和染色體結(jié)構(gòu) 四、細(xì)菌的染色體作圖,,,第一節(jié) 病毒的一般特性及類型,病毒的一般特性病毒的類型噬菌體的生活周期,一、病毒的一般特性,? 形體極微小，只有在電子顯微鏡下才能觀察到；? 化學(xué)組成簡單，主要是核酸和蛋白質(zhì)；? 只含一種核酸（DNA或RNA）；? 無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，為蛋白質(zhì)外殼包裹核而成的顆粒；?

2、缺乏獨立代謝能力；? 繁殖方式獨特，只能依賴宿主活細(xì)胞的代謝機(jī)器， 通過核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成后再裝配成完整的病毒 顆粒的方式進(jìn)行繁殖；? 具有雙重存在方式，或營專性寄生在活細(xì)胞內(nèi)，或 在細(xì)胞外以大分子顆粒狀態(tài)進(jìn)行傳播；? 對干擾素敏感，而對抗生素不敏感,病毒大小,二、病毒的類型,?依據(jù)宿主范圍 植物病毒 動物病毒（人、脊椎動物、昆蟲） 微生物病毒（真菌、藻類、原生動

3、物、 細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌） 噬菌體感染細(xì)菌和放線菌的病毒。?依據(jù)遺傳物質(zhì)：DNA病毒、RNA病毒,微生物病毒——噬菌體,■噬菌體的特點,個體極?。褐荒芙柚婄R才可看見，但在實驗時一般用肉眼觀察它感染細(xì)菌后所形成的噬菌斑加以識別。,專性寄生：在活體外不具任何生命特征，往往一個噬菌體只感染一種細(xì)菌。侵染過程：吸附 遺傳物質(zhì)注入 復(fù)制 裂

4、解細(xì)菌,無細(xì)胞結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成和繁殖方式簡單。,不同結(jié)構(gòu)的噬菌體（或不同的突變型）可同時感染一個細(xì)菌，并能在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行基因重組，即混合感染。,,,,微生物病毒——噬菌體,尾管,刺突,T4由頭部、頸部、尾部組成,植物病毒,動物病毒,病毒的多樣化形態(tài)和大小,,HIV病毒（反轉(zhuǎn)錄病毒）,RNA病毒,,,,刺突tail pins,,Phaga, bacterioohaga,95nm,95nm,head,neck,tail（24環(huán)）,尾絲(ta

5、il fibers),,,,65nm,,,噬菌體,噬菌體,烈性噬菌體,三、噬菌體的生活周期,,當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌后，寄主細(xì)胞的DNA立即停止活動，由噬菌體的DNA指導(dǎo)合成噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，產(chǎn)生新的子噬菌體，最后寄主細(xì)菌裂解，釋放出成熟的子噬菌體，這一類噬菌體稱之為烈性噬菌體。通過它對相鄰細(xì)菌連續(xù)不斷地侵染和裂解，在長滿細(xì)菌的不透明的菌落上看到一個圓形的透明區(qū)——噬菌斑。,噬菌體的增殖包括 吸附

6、 侵入 核酸復(fù)制與蛋白質(zhì)合成 裝配 釋放,,,,,烈性噬菌體的侵染過程,噬菌斑,■溫和噬菌體,當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌后，噬菌體的DNA在宿主細(xì)菌體內(nèi)不立即復(fù)制，而只是潛伏宿主細(xì)菌體內(nèi)，與宿主細(xì)菌“共存”，并不將主細(xì)菌裂解，這一類噬菌體稱為溫和噬菌體。,溫和噬菌體的主要三種繁殖方式：,與烈性噬菌體相似，在宿主

7、細(xì)菌體產(chǎn)生很多子代噬菌體，使宿主細(xì)菌裂解，這種情況只是偶然或是通過誘導(dǎo)才發(fā)生。當(dāng)噬菌體的DNA進(jìn)入宿主細(xì)菌體內(nèi)后，插入到宿主細(xì)菌主染色體DNA中，隨著宿主細(xì)菌主染色體DNA復(fù)制而同步復(fù)制。與宿主細(xì)菌主染色體DNA結(jié)合在一起的噬菌體稱為原噬菌體，而攜帶原噬菌體的細(xì)菌叫溶源性細(xì)菌。當(dāng)噬菌體DNA進(jìn)入宿主細(xì)菌體內(nèi)后，獨立于宿細(xì)菌DNA之外，以質(zhì)粒的形式存在于宿主細(xì)菌的胞質(zhì)中。,■某些溫和噬菌體在侵染細(xì)菌后，其DNA整合到 宿主細(xì)菌

8、染色體中。這種處于整合狀態(tài)的噬 菌體DNA稱為原噬菌體?！龊性删w的細(xì)胞稱為溶原性細(xì)菌或溶原體。■原噬菌體不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，而是隨 著宿主細(xì)菌染色體的復(fù)制而同步復(fù)制，并且，隨 著宿主細(xì)胞分裂而平均分配到兩個子細(xì)胞中去， 代代相傳，這樣便進(jìn)入溶原周期。,λ型裂解途徑,,P1型裂解途徑,,,溫和噬菌體的生活周期,,噬菌體和表型與噬菌體遺傳學(xué) 基因的細(xì)微結(jié)構(gòu)作圖 缺失作圖 互補(bǔ)測驗和順反測驗

9、 負(fù)干擾,第二節(jié) 噬菌體的染色體作圖,一、噬菌體和表型與噬菌體遺傳學(xué),,,寄主范圍突變型（h）： 由于基因突變能感染兩個品系細(xì)菌的突變型，野生為h＋， h＋只能裂解野生型的大腸桿菌，h能裂解野生型及抗性型的細(xì)菌。把兩者和大量的野生型和抗性型細(xì)菌混合接種，經(jīng)培養(yǎng)后就可看到兩種噬菌斑，透明的是h，半透明的是h＋。,快速溶菌突變型（r）： 由于基因突變能更快復(fù)制并裂解細(xì)菌的噬菌體突變，野生型為r＋，由r 于裂解細(xì)

10、菌的速度比r＋快，所以在同一時間內(nèi)感染同一細(xì)菌時， r＋形成的噬菌斑小，r 形成的噬菌斑大，而且邊緣清晰。,條件致死突變型： 在某種條件下可生存，在另一條件下不能生存的突變型。如溫度敏感突變（ts）；在25℃時能生長，42℃時不能生長，色氨酸需要型（c）必須在環(huán)境中有色氨酸才能生存；小噬菌斑型（m）；混濁噬菌斑（tu）等都可依據(jù)菌斑形狀鑒別。,兩種不同的T2突變體進(jìn)行雜交,兩種不同的T2突變體進(jìn)行雜交,,二、基因的細(xì)微結(jié)

11、構(gòu)作圖,,,■T4噬菌體的rII系統(tǒng) r型突變體：快速溶菌突變體（rapid lysis）Benzer選擇rII突變體作研究的優(yōu)點是：與野生型rII+ 相比具有不同的宿主范圍。rII不能在E.coli K上生長提供了一種選擇手段。,T4 rII 突變體和rII+在E.coil上的表型,T4 E.coil B E.coil K（λ） rII 大而清晰園 +

12、 － rII+ 小而模糊 + + 小而模糊,,,,,,,,,E.coil B能使rII突變體生長，稱為rII的許可性宿主（Permisive host），E.coli K（λ）不能使rII突變體生長，稱為rII的非許可性宿主（Nonpermisive host）。,用兩種不同的rII突變體感染同一細(xì)菌E.coli B，一旦 進(jìn)入細(xì)胞，T4之間的DNA就發(fā)生

13、重組，從而產(chǎn)生重組類型的噬菌體。然后感染E.coli K，野生型重組體的數(shù)目等于在K上的pfu/ml的數(shù)（Plague forming Unit） 優(yōu)點：用rII系統(tǒng)和兩個宿主，不需要篩選大量的噬菌斑就能選擇到極少發(fā)生的重組體。,用兩個不同突變體的噬菌裂解液加到E.coli B株的肉湯培養(yǎng)液中，當(dāng)二個突變類型的DNA感染同一細(xì)菌時可發(fā)生雜交。大多數(shù)復(fù)制的DNA是原來的類型，有時也能重組產(chǎn)生一種雙重突變型和正常的重組體（即野生型）

14、。雜交后代植到E.coli B上后，都能良好生長，而植于E.coli K時，只有重組野生型才能生長，雙突變體重組型不能生長。,■兩個不同突變的噬菌體DNA重組的過程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Mix the two phages,Coinfect E.coli B,,,,,,,,,,A,A,r103,r104,Wild type,Double

15、 mutant phage,,,,,,,Take some of the phage preparation,dilute it(10-8), and infect E.coli B,Take some of the phage preparation,dilute it(10-3 ), and infect E.coli K,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Plate the

16、 cells and observe the number of plaques.,Total number of phages,Wild type phages produced by intragenic recombination,兩個不同突變的噬菌體DNA重組的過程,將8個獨立而來的rII突變體成對感染E.coli B。形成噬菌斑后再將其裂解液接種感染E.coli K，只有野生型重組體rII ? 才能生長，而雙重組型（rII’

17、rII’’）不能撿出，也不能生長。因此計算重組體的方法是以野生型的數(shù)×2。公式如下：,■基因內(nèi)重組 Intragenic Recombination,2×rII+ 噬菌體數(shù),總 噬 菌 斑 數(shù),＝,2×在K上生長的噬菌體數(shù),在B上的噬菌斑數(shù),×100%,重組率=,,,,E.coli B,,rII ’,,rII ”,,,,植于E.coli K上選擇,T4 rII位點基因內(nèi)重組的選擇。rII不能在

18、K上生長，當(dāng)二個帶有rII不同等位基因的T4感染同一B株后，其某些后代能在K上生長，即已成為rII?，結(jié)果說明在一個基 因內(nèi)發(fā)生了重組，而不是在基因間。,■根據(jù)重組率所得基因圖： rII1 rII7 rII4 rII5 rII2 rII8 rII3 rII6 ___|_____|_____|____|_____|____|

19、_____|_____|______ 它們的圖距就是rII+的重組率,rII基因內(nèi)重組說明，基因是可以分割重組的，它由更小的單位組成，Benzer稱其為重組子recon，重組可以發(fā)生在重組子之間，但不能發(fā)生在其內(nèi)部。因此，重組子(而不是基因)是重組的單位，基因是重組子完整的線性順序，一對核苷酸是重組的最小單位。,■缺失作圖 deletion mapping,,缺 失

20、 區(qū),有一特殊突變體D1，當(dāng)它分別與帶有突變點1、2、3、4、5、6、7或8的突變體雜交時不能獲得rII+重組體，那么D1就是缺失1－8位點的突變體： 9 10 11 12,Benzer利用在rII區(qū)域中含有短的缺失的特殊突變體來定位其它新的突變位點。 原理：假定一

21、個由12個突變位點組成的基因圖： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12,有另一突變體D2，當(dāng)它與5、6、7、8、9、10、11或12突變位點的突變體雜交時不能獲得rII+重組體。即D2就是缺失5－12的突變體

22、 根據(jù)重疊缺失區(qū)，可將基因分成三個區(qū)域 I II III D1 D2

23、,,1 2 3 4,,,,,,,,缺 失 區(qū),■如何定位新的突變位點★ 當(dāng)與D1雜交能獲得rII+重組體，與D2雜交卻不能， 該突變體的突變位點位于III區(qū)；★當(dāng)與D2雜交時能夠，但與D1雜交時不能獲得rII+重 組體，該突變位于I區(qū)；★與D1和D2雜交都不能得到rII+重組體，其突變位點 位于II區(qū)。,■在III區(qū)里的一個突變體與D1雜交獲得rII+的情形,,,,,,

24、,I 和II缺失區(qū),,I和II區(qū),D1,新突變體,,,,,+,+,+,+,+,,,III區(qū),,,,＋?。。。。?＋?。。。。?突變位點,,III區(qū),,,★缺失突變體之間也可以雜交從而象點突變那 樣定位，如果雜交得不到rII+重組體，那缺 失區(qū)就是重疊的。例如有一缺失圖：,,,,1,2,3,■利用上述缺失圖可將新的突變定位 思考：下圖表示T4 rII A順反子中4個缺失突變體的缺失圖

25、 1 2 3 4 現(xiàn)有在rII A中4個點突變體a－d，分別試驗它們與4種缺失突變體雜交獲得rII

26、+的能力，結(jié)果如上表。 問：4種點突變的順序怎樣排列？,,,,,,abcd 1++++ 2+++－3+－+－ 4－－+－,,,,,三、互補(bǔ)測驗和順反測驗,,,當(dāng)不能單獨在K菌株上生長的兩個rII突變體混合感染時，它們能象野生型噬菌體那樣在K株上生長，這樣兩種突變型稱為互補(bǔ)的突變型，因為每一種能補(bǔ)償另一種功能。使兩者都能生長。（T4染色體在宿主細(xì)胞中暫時二倍化）

27、,■噬菌體T4的互補(bǔ)作用,,不同的rII突變體可以分成兩類：即A組和B組。A組中的所有突變體能與B組中的所有突變體互補(bǔ)，而A組中的某一突變體不能與該組中的另一突變體互補(bǔ)，同樣B組中的某一突變體也不能與該組中另一突變體互補(bǔ)。A組中的所有突變體能定位到rII區(qū)段的一邊，B組中的所有突變體能定位到rII區(qū)段的另一邊上,A組 B組,,,,,,,,,,,,,,A互補(bǔ)群,B互補(bǔ)群,混合感染,

28、,,,,,rII’突變體,rII’’突變體,E .coli k(?),互補(bǔ)作用 無互補(bǔ)作用細(xì)胞裂解釋放 細(xì)胞不裂解無子出子代噬菌體 代噬菌體釋放,,,rII互補(bǔ)作用圖解：兩個不同的突變體rII’和rII’’同時感染E.coli K，一般情況下，rII突變體不會裂解K產(chǎn)生子代噬菌體；然而當(dāng)兩個rII能互補(bǔ)時，

29、就會裂解并有噬菌體生長，如果兩個突變體不能互補(bǔ)，就不會裂解，也不會有噬菌體生長。,■rII突變體互補(bǔ)的解釋： rIIA rIIB rII1

30、 （1） （2） 裂解 有兩個基因rIIA和rIIB在細(xì)菌裂解

31、中起作用，裂解的兩個步驟分別由rIIA基因產(chǎn)生的酶A和rIIB基因產(chǎn)生的酶B控制。兩個rII突變體分別在rIIA或rIIB區(qū)域缺陷,,,+,–,,,,rIIA,rIIB,–,+,,rII?,,,酶A,酶B,由于rII1和rII2的染色體各自能產(chǎn)生裂解途徑中所必需的一種酶,所以裂解就能發(fā)生,即有野生型表型出現(xiàn)，稱這兩個rII突變體能互補(bǔ)與二倍體植物細(xì)胞染色體互補(bǔ)作用相類似，T4噬菌體的混合感染使噬菌體染色體處于暫時的“二倍體”細(xì)胞狀況

32、，在這過程中發(fā)生了互補(bǔ)作用。,■順反子（Cistron）,不能互補(bǔ)的突變必然影響的是同一功能單位，能夠互補(bǔ)的突變必定影響不同的功能單位，通過順反試驗發(fā)現(xiàn)的遺傳功能單位稱為順反子。rII區(qū)段中包括兩個作用單位A和B。也就是兩個順反子。,,順反子的概念來自順反試驗：它是用于說明在同一染色體上（順式）或相對染色體上（反式）排列的突變位點之間的互補(bǔ)試驗。順式試驗實際是對照，反式試驗才是真正的互補(bǔ)試驗。如果反式排列時有互補(bǔ)作用，說明兩個突變位點處

33、于不同的順反子中，如不能互補(bǔ)，說明它們屬于同一順反子。,,,,,,順式試驗,反式試驗,突變位點位于同一順反子中,突變位點于不同順反子中,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,A,B,A,B,A,B,+ –,+ +,,,,,,,一個順反子是一段遺傳區(qū)域，在這一遺傳區(qū)域中的突變位點之間沒有互補(bǔ)作用。例如兩個不同的rII突變體（反式結(jié)構(gòu)）感染同一細(xì)菌，而噬菌體不能生長，那么這兩

34、個突變位于同一順反子中（右上）；如果有互補(bǔ)作用，即后代噬菌體能生長，那么這兩個突變體位于不同的順反子中（右下），在右上圖中，只有順反子B的功能正常，而在右下圖中，A、B兩個順反子的功能都正常。,,Benzer 順反子概念和基因內(nèi)重組 Discovery of Recombination

35、 Within the Gene,Benzer 以T4噬菌體為材料進(jìn)行了研究工作 ，正式提出“順反子”這個術(shù)語,Benzer 順反子概念和基因內(nèi)重組 Discovery of Recombination Within the Gene,Benzer將兩個rIIA突變型對B株進(jìn)行混合

36、感染，再讓釋放的子代噬菌體感染K株。 出現(xiàn)了野生型噬菌體。,四、負(fù)干擾,■在λ噬菌體的三點測驗中，發(fā)現(xiàn)一個單 交換發(fā)生后，會增加另一個單交換發(fā)生 的概率即所謂負(fù)干擾現(xiàn)象，這時干擾系 數(shù)為負(fù)值，或符合系數(shù)大于1■負(fù)干擾系數(shù)后來在真核生物如家蠶、真 菌中也有發(fā)現(xiàn)，負(fù)干擾的發(fā)生可能與基 因轉(zhuǎn)變有關(guān)，往往重組基因相距很近或 發(fā)生基因內(nèi)重組時會出現(xiàn)負(fù)干擾,,第三節(jié) 細(xì)菌的細(xì)胞和染色體結(jié)構(gòu),細(xì)菌細(xì)胞 細(xì)菌染

37、色體 細(xì)菌遺傳研究的方法 細(xì)菌的突變型,一、細(xì)菌細(xì)胞 大?。?-2 ?m； 繁殖方式：二裂式均等分裂，1代/20min。,大腸桿菌 E.coli,細(xì)菌的基本形態(tài),細(xì)菌的結(jié)構(gòu)模式圖,二、細(xì)菌染色體 結(jié)構(gòu):環(huán)狀雙鏈DNA，單倍性，以折疊或螺旋狀態(tài)存在； 大?。洪L約250-35000?m(未螺旋)； 復(fù)制方式：著膜式復(fù)制。 分裂特點：均等分裂，無基因重組。,E.Coli 的擬核,三

38、、細(xì)菌遺傳研究的方法,★基本培養(yǎng)基（minimal medium） ★完全培養(yǎng)基（complete medium）,細(xì)菌的平板培養(yǎng),細(xì)菌的稀釋培養(yǎng)及菌落,影印培養(yǎng)法,四、細(xì)菌的突變型,★合成代謝功能的突變型:（營養(yǎng)缺陷型）★分解代謝功能的突變型：★抗藥性突變型: 青霉素: penr, pens 鏈霉素: strr, strs,penicillinStreptomycin抗性: resistance

39、 敏感: sensitive,★抗噬菌體突變型 T1噬菌體 Tonr Tons T2噬菌體 Ttor Ttos,突變型的篩選,例如： 營養(yǎng)缺陷型的篩選: u.v ? 野生型細(xì)菌 ?完全培養(yǎng)基： ?影印培養(yǎng)基本培養(yǎng)基： ?補(bǔ)充培養(yǎng)基 ：

40、 氨基酸類 維生素類 ? 系列氨基酸補(bǔ)充培養(yǎng)基：賴氨酸 脯氨酸 精氨酸….,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,接合 轉(zhuǎn)化 性導(dǎo) 轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)菌染色體作圖,第四節(jié) 細(xì)菌的染色體作圖,一、接合,★接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),1946年Lederberg和Tatum用E.coli K12品系中兩個菌株A和B做了

41、一個 雜交實驗首先證明了E.coli的有性生殖和基因重組。,A：met－h(huán)io－thr＋leu＋thi＋ 甲硫氨酸、生物素、B：met＋hio＋thr－leu－thi－ 蘇氨酸、色氨酸、硫胺素,,A與B在基本培養(yǎng)基上都不能生長，A+B混合培養(yǎng)在完全培養(yǎng)基上過夜，然后把混合物離心、洗去培養(yǎng)基，涂布在基本培養(yǎng)基上，長出了菌落，是野生型。,黎德伯格和塔特姆的接合(雜交),推測有四種可能：,,1、營養(yǎng)

42、上的互補(bǔ),2、A與B發(fā)生雜交,3、一個菌株的突變型基因發(fā)生了回復(fù)突變,4、細(xì)菌細(xì)胞沒有接合，而是交換了DNA,1950年，Davis設(shè)計了U形管代謝產(chǎn)物互補(bǔ)實驗，證明了A與B是通過接合傳遞遺傳物質(zhì)的。細(xì)菌之間通過雜交，發(fā)生了基因的重組和交換。,說明什么?,Met+bio+thr+leu+,在任何一臂內(nèi)都沒有出現(xiàn)原養(yǎng)型細(xì)菌。這說明兩個菌株間的直接接觸--接合，是原養(yǎng)型細(xì)胞出現(xiàn)的必要條件。,Hayes（1952)試驗證明，在接合過程中遺傳物

43、質(zhì)的交換是一種單向的轉(zhuǎn)移： 供體（雄性）→ 受體（雌性）,Heyes實驗,met－h(huán)io－thr＋leu＋thi＋ × met＋hio＋thr－leu－thi－,A菌株,B菌株,基本培養(yǎng)基上有菌落出現(xiàn),（2）鏈霉素處理A再與B雜交，在基本培養(yǎng)基上有菌落出現(xiàn),（3）鏈霉素處理B再與A雜交，在基本培養(yǎng)基上無菌落出現(xiàn)。,說明：遺傳物質(zhì)在大腸桿菌中的傳遞不是相互的，在這里，A為供體可將遺傳物質(zhì)傳遞給B（受體），B不能將

44、遺傳物質(zhì)傳遞給A。后來發(fā)現(xiàn)，供體與受體間性行為的不同，是由一個微小的可轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒F因子引起的。,（1）,兩個E.Coli 細(xì)胞雜交的電子顯微鏡照片(X 34,300),,,,,,,,性傘毛/接合管,性傘毛/接合管,■F因子及F+/Hfr向F–的轉(zhuǎn)移,Hayes和Cavalli-Sforza（1953)發(fā)現(xiàn)，供體有一個性因子即致育因子--F因子，由DNA組成，是染色體外的遺傳物質(zhì)。其組成：,★F 因子：致育因子（性因子） 攜帶F因子

45、的菌株稱為供體菌或雄性，用F＋表示。 未攜帶F因子的菌株為受體菌或雌性，用F－表示?！?F 因子的組成： ①復(fù)制區(qū) (含2個復(fù)制起點oriT,oriV)； ②致育基因區(qū)； ③配對區(qū)（含有4個IS）,E.coliF因子存在狀態(tài)有三種類型：①沒有F因子，即F–②游離狀態(tài)的F因子，即F+③整合的F因子，即Hfr,F因子的轉(zhuǎn)移,F+×F-的特點,★F因子轉(zhuǎn)移的頻率高，1/10，使F-→F+。

46、 ★染色體重組頻率低；10-6 。 ★F+×F+不發(fā)生接合。 因此，F(xiàn)+品系又稱為低頻重組品系 (low frequency recombination，Lfr)。,F+×F-,F+ → F+,F- → F+,,高頻重組 (Hfr),★Hfr的形成及轉(zhuǎn)移過程 ◆由F因子和細(xì)菌染色體的單交換產(chǎn)生； ◆轉(zhuǎn)移時帶有供體細(xì)菌的染色體。,,★Hfr的特點 ： ◆染色體重組頻率高，比 F+&#

47、215;F- 高1000倍； ◆F因子轉(zhuǎn)移頻率低， F-→F+ 很少或沒有。★Hfr和F+的聯(lián)系和區(qū)別 聯(lián)系： 都是雄性菌，含有F質(zhì)粒 區(qū)別： ◆前者高頻重組，后者低頻重組； ◆前者F因子轉(zhuǎn)移頻率低，后者F因子轉(zhuǎn)移頻率高； ◆前者F因子整合，后者F因子游離。,■中斷雜交實驗繪圖,為了證明接合時遺傳物質(zhì)從供體到受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是直線式進(jìn)行的，Jacob和Wollman在五十年代設(shè)計了一個

48、著名的中斷雜交試驗,1961年 Jacob 和 Wollman 供體HfrH ：strs thr＋leu＋azir tonr lac＋ gal＋ 受體F－ ：strr thr－leu－azis tons lac－gal－操作方法：37℃混合培養(yǎng) 每隔一段時間取樣 攪拌器中斷雜交 涂布含鏈霉素的基本篩選培養(yǎng)基 影印培養(yǎng)于含鏈霉素的幾種不同的培養(yǎng)基（選擇培養(yǎng)基）上 觀察重組子 鑒定各基因的轉(zhuǎn)

49、移時間,,,,,,,HfrH菌株各非選擇標(biāo)記基因進(jìn)入F－細(xì)菌的時間和頻率,以基因出現(xiàn)的時間為標(biāo)準(zhǔn)，作出E. coli的遺傳連鎖圖,用中斷雜交法確定的幾個Hfr菌株的基因順序,結(jié)論：不同Hfr菌株向F－細(xì)胞轉(zhuǎn)移的順序、起點和方向不同。表明大腸桿菌的染色體是環(huán)狀的。,■大腸桿菌的環(huán)狀染色圖,細(xì)菌重組的特點：★基因重組發(fā)生在部分二倍體中；★只有偶數(shù)次交換才能產(chǎn)生平衡的重組子；★在選擇培養(yǎng)基上只出現(xiàn)一種重組子，而沒 有相反的重組子。,

50、例如：根據(jù)中斷雜交試驗已知 lac 和 ade 基因是緊密連鎖的，而且 lac 比 ade 先進(jìn)入受體。,未重組的基因型是lac+ade+重組體的基因型是lac-ade+,lac-ade間的距離：,轉(zhuǎn)化：某些細(xì)菌(或其他生物)通過其細(xì)胞膜攝取周圍供體的染色體片段，并將此外源DNA片段通過重組整合到自己染色體組的過程,二、轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化的類型 ①自然轉(zhuǎn)化（natural transformation） 細(xì)菌能夠自然地吸收DNA

51、，如枯草桿菌的轉(zhuǎn)化。 ②工程轉(zhuǎn)化（engineered transformation） 通過某種處理使細(xì)菌能夠攝入外源DNA，如大腸桿菌 的轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化效率：約1％轉(zhuǎn)化片段的長度：20kb,細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程示意圖,轉(zhuǎn)化在基因定位中的應(yīng)用,判斷兩個基因的位置關(guān)系①觀察DNA濃度降低時AB基因共轉(zhuǎn)化頻率的下降和A、B各自轉(zhuǎn)化頻率下降的程度： 程度相同表明 ；共轉(zhuǎn)化頻率下降的程度遠(yuǎn)大于各自轉(zhuǎn)化頻率下降的程度，表明

52、 。②觀察轉(zhuǎn)化頻率： AB共轉(zhuǎn)化頻率與A、B各自轉(zhuǎn)化的頻率相近，表明 ；相差很遠(yuǎn)，表明 ?；蜃鲌D：判斷基因間的距離,連鎖,不連鎖,連鎖,不連鎖,計算重組值,,,,,,,遺傳作圖,三、性導(dǎo),F’因子：從Hfr染色體上不精確分離產(chǎn)生的含有細(xì)菌基因組的 新的F因子。性導(dǎo)：利用F’因子將供體細(xì)胞的基因?qū)胧荏w形成部分二倍體 的過程。內(nèi)基因子和外基因子,雅科和阿代爾伯格發(fā)現(xiàn)：特殊的

53、Hfr菌株能把lac+ 等位基因高頻率地轉(zhuǎn)移到Flac-受體中,lac基因位于遠(yuǎn)端，中斷雜交實驗中只有1/1000重組率,由F'攜帶lac+ 基因進(jìn)入受體后可在lac位點上形成部分二倍體F'lac+ / lac-,四、轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)菌染色體作圖,轉(zhuǎn)導(dǎo)：指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)重組的過程 Lederberg和Zinder（1951)首先在鼠傷寒沙門氏菌中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象 phe?trp?tryr? &#

54、215; met?his? ↓ 在基本培養(yǎng)基上發(fā)現(xiàn)原養(yǎng)型的菌落 可能性：（1）接合 （2）轉(zhuǎn)化 （3） ？,轉(zhuǎn)導(dǎo)類型：①普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過噬菌體可以轉(zhuǎn)移細(xì)菌染色體上的任何基因，如P22，P1。②局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)：噬菌體只能轉(zhuǎn)移細(xì)菌染色體的特定部分，如?噬菌體。,U型管試驗 將上述兩種菌株分別放在戴維斯U型管 的兩臂內(nèi)，中間用玻璃濾板隔開，以 防止細(xì)胞直接接觸，但允許比細(xì)菌

55、小的物質(zhì)通過，獲得了野生型重組體，說明不是接合,普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程,普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖,① 原理：如果兩個基因始終一起轉(zhuǎn)導(dǎo)或同時轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較高，那么表明這兩個基因是連鎖的；兩個基因同時轉(zhuǎn)導(dǎo)的現(xiàn)象稱為共轉(zhuǎn)導(dǎo)或并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)（contransduction）； 兩基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率愈高，表明兩個基因連鎖愈緊密；相反，共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率愈低，則表明兩個基因距離愈遠(yuǎn)。,判斷細(xì)菌基因間的位置關(guān)系 以普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體P1為例，測定大腸桿菌的leu、thr、azi

56、三個基因的順序。 供體 thr+ leu+ azir → 受體thr- leu- azis，觀察其共轉(zhuǎn)導(dǎo)率。,三個基因間的排列順序,② 重組值的計算 a+b+供體 → ab受體,局限性轉(zhuǎn)導(dǎo),(1)產(chǎn)生機(jī)制,,,(2)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 由于不正常環(huán)化現(xiàn)象發(fā)生的頻率較低，在釋放出的106個噬菌體中只有1個gal＋轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體感染受體，因此轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率很低，稱為低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。λdgal→ gal－受體①穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子

57、②不穩(wěn)定：整合—切離,(3)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)(high frequency trasduction，HFT) 由于產(chǎn)生λ/λdgal雙重溶源菌，使溶菌物中既含有大量的λdgal，又包含正常的λ噬菌體，正常的λ起了輔助缺陷型噬菌體成熟的作用，所以稱為輔助噬菌體，從而導(dǎo)致高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。,,1、為什么不少生物學(xué)家認(rèn)為病毒不是生物？為什么病毒在遺傳學(xué)研究中具有重要作用？2、名詞解釋：著絲粒作圖、質(zhì)粒、F因子、F+菌株、F-菌株、Hfr