资源简介

(共59张PPT)
一、基础知识
二、细菌的结合现象
三、中断杂交与染色体作图
四、细菌的转化与作图
五、F’因子与性导
六、噬菌体的遗传分析
七、细菌的转导
细菌和病毒的遗传分析
一、基础知识：
（一）培养基
培养基（培养液）是由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养液。
（1）按物理状态来分：培养基可分为固体培养基、液体培养
基和半固体培养基。其中固体培养基用于菌种分离、鉴定等。
（2）按功能来分，可分为选择培养基和鉴别培养基。
（3）按成分来分，可分为天然培养基和合成培养基。
1.培养基的类型和用途
固体培养基：菌落
液体培养基：
表面生长
均匀混浊生长
沉淀生长
半固体培养基：
无动力 有动力(弥散)
(是否运动)
基本培养基：仅能满足野生型(原养型)菌株生长
需要的培养基，称为基本培养基
完全培养基：可满足一切营养缺陷型菌株营养需要
的天然或者半天然培养基，称为完全培养基
野生型：
菌株A：met+（甲硫氨酸）bio+(生物素) thr+（苏） leu+（亮） thi+（VB1）
营养缺陷型：
菌株B： met-（甲硫氨酸）bio-(生物素) thr+（苏） leu+（亮） thi+（VB1）
（二）野生型与突变型的概念
（三）突变型的筛选
缺赖氨酸
缺精氨酸
缺亮氨酸
影印法
二、细菌的接合现象
细菌接合现象发现
1964年莱德伯格和塔特姆用大肠杆菌K12，证明细菌有性杂交存在。
（一）大肠杆菌杂交试验
菌株A met-（甲硫氨酸） bio-(生物素) thr+（苏） leu+（亮） thi+（VB1）
菌株B met+（甲硫氨酸） bio+(生物素) thr-（苏） leu-（亮） thi-（VB1）
A、B都为营养缺陷型，在基本培养基上不能生长。
A菌株 A与B混合 B菌株
接种 ↓ ↓ ↓
▔ ▔ ▔
结果 无菌落 有菌落 无菌落
菌株A bio- met- thr+ leu+ thi+
菌株B bio+ met+ thr- leu- thi-
二细菌杂交 得 bio+ met+ thr+ leu+ thi+
菌株A和B发生了杂交
菌株A和B在产生了一些互补的物质，由于物质交换导致AB混合后能够在基本培养基上生长。
（二）U实验
1950年Davis（戴维斯），做了U实验，在U底部中间用滤片隔开，交替吸压。
证明菌落是由于AB二细胞接触杂交基因重组
接合：通过细胞的直接接触从供体单向转移到受体中的过程。
细菌接合的电镜照片
F因子：细菌在结合过程中转移的遗传物质称为F因子
又称性因子或致育因子由共价环状闭合双链DNA构成，94.5Kb约为大肠杆菌环状染色体全长的2%，以游离状态存在于细胞质中。
F因子的特点
1、原点（origin）：它是转移的起点。
2、致育基因：这些基因使它具有感染性，其中一些基因编码生成F菌毛的蛋白质。
3、配对区：F因子的这一区域与细菌染色体中多处的核苷酸序列相对应，可以分别地与染色体上这些同源序列配对，通过交换整合到染色体中成为细菌染色体的一部分。
供体：两个细菌在结合过程中提供遗传物质的菌体，称为供体
受体：两个细菌在结合过程中接受遗传物质的菌体，称为受体
F+：含有F因子的菌体
F-：不含F因子的菌体
F因子存在方式
游离状态：在细胞质中 ，能自我复制独立遗传
整合状态：整合到细菌环状染色体上，与细菌染色体一起遗传。
（三）细菌重组
Hfr（高频重组菌株）：带有一个整合的F因子的品系称为高频重组，
F＋，携带F因子的菌株称为供体菌或雄性
F－，未携带F因子的菌株为受体菌或雌性
（一）供体将F因子传递给受体的过程
1. F＋细胞 * F－细胞 → F＋细胞
2.Hfr的形成F
3. Hfr细胞 * F－细胞 →F＋细胞+ F－细胞 （部分二倍体）
接合过程示意图
Hfr菌株的形成及其基因转移
整合
部分二倍体
三、 中断杂交与染色体作图
中断杂交实验
1954年Wollman和Jacob在大肠杆菌中进行了杂交实验
中断杂交：根据供体基因进入受体细胞的时间和顺序绘制染色体图的技术
（一）实验过程：
（1）strR 对链霉素有抗性
aziR 对叠氮化合物有抗性
tonAR 对T1噬菌体有抗性
thr+ leu+ galb+ lac+ 对苏氨酸、亮氨酸、半乳糖和乳糖为原养型
中断杂交后，接合后体中各个性状出现的频率
F-
Hfr
（二）重组作图
两基因间的重组频率是 22%。
lac-ade=
Hfr与F-发生双交换，产生了重组的F-(F- lac+ ade+),但lac+ ade+之间未发生交换
Hfr和F-发在lac+和 ade+之间发生交换，然后他们发生了双交换，产生了(F- lac- ade+)的重组型
Hfr lac+ade + strS × F-lac- ade-strr
↓
混合60分钟
↓
含G、str、不含ade的基本培养基
Hfr死 F-死 含ade+strr的F-重组子(活)
EMB培养基（含伊红、美蓝）
含lac+能利用乳糖 含lac-不能利用乳糖
↓ ↓
菌落紫红色 菌落粉红色
lac+ade + strr lac- ade + strr
（相当于lac+和ade +之间未交换） （相当于lac+和ade +之间 发生交换）
中断杂交实验已经证明，两个lac- ade位点之间的距离约为1min，用重组作图法算出的重组值是20%。可见1个时间单位（1分钟）大约相当于20个图距单位（cM）。
根据中断杂交实验和基因重组作图法以及其他基因定位实验结果，已绘制出大肠杆菌环状染色体遗传学图。
六、细菌的转化
转化：细菌摄取周围来自供体的外源DNA片段,并将其通过重组过程整合到自己基因组内的过程。
过程：
转化示意图
1.感受态：指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行转化的生理状态。细胞处于感受态时才能吸收外源DNA片段。
2.感受态因子：促进转化作用的酶或蛋白质分子称为感受态因子，感受态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。一般认为感受态出现在细菌对数生长后期，并且某些处理过程可以诱导或加强感受态，以大肠杆菌为例，用Ca2+处理对数生长后期的大肠杆菌可以增强其感受能力。
供体DNA浓度越大，转化效率越高
供体DNA从感受态细胞膜特点位点进入
双链DNA中的随机的一条进入受体细胞，而另一条被降解。供体DNA与受体DNA同源重组。
重组后形成了与亲本相同的细菌和重组了外源基因的细菌
当两个基因紧密连锁时，它们就有较多的机会包括在同一个DNA片段中，并同时整合到受体染色体中。因此，紧密连锁的基因可以通过转化进行作图。
例如，黎德伯格等人用枯草杆菌作了如下实验，即以trp2+ his2+ tyr1+为供体，以trp2- his2- tyr1- 为受体进行转化，结果如表。
3660
转化基因间重组值的计算
重组体数
亲组合数+重组体数
重组值= =
(+ -)+(- +)
(+ +)+(+ -)+(- +)
3660
F 因子：指整合态的F因子从Hfr上异常切割下来，携带了细菌个别基因的缺陷型F因子，但是F 因子仍然可自主复制。
F 菌株：指带有F 因子的细菌。
性导与F 因子
部分二倍体
已知F因子在细菌染色体上插入位置不同而形成不同的Hfr品系，由此可形成不同的Ｆ′因子。
Ｆ′因子携带细菌的基因，但并不减少自身的基因，如果自身的基因丢失，转移就可能停止。
Ｆ′因子也不存在包装的问题，所以长度不为包装所限制，可携带不同长度的细菌DNA片段。
Ｆ′因子和Ｆ+因子一样能感染，把Ｆ′因子转移给F-细胞，也能转移细菌基因，结果使F-变成Ｆ′菌株，并形成部分二倍体。
性导(sexduction)是指利用Ｆ′因子将供体菌的基因导入受体菌形成部分二倍体的过程 。
七、 噬菌体的遗传分析
噬菌体分类
（2）温和噬菌体的增殖
其感染周期有两种途径：即裂解途径和溶源途径，
分别称为裂解周期（lytic cycle）
和溶源周期（lysogenic cycle）
8.2.2 噬菌体的突变型
（1）条件致死突变型
在某些条件下，导致某些突变型致死。那么这些条件就称为限制条件，而在另一些条件下仍可进行增殖，从而得以扩增进行研究，所以这些条件称为许可条件。
①温度敏感突变（temperature sensitive mutation，ts），野生型噬菌体能在很大的温度变化范围内感染宿主并进行繁殖，而热敏感突变型（heat sensitive mutant，hs），通常在30℃（许可条件）感染宿主进行繁殖，但在40～42℃（限制条件）就是致死的，不能形成噬菌斑；而冷敏感突变型（cold sensitive mutant，cs）在较低温度下就致死。
②抑制因子敏感突变（suppressor sensitive mutation，sus），sus突变的实质是原来正常的密码子变成了终止密码子，因而翻译提前终止，不能形成完整肽链而产生有活性的蛋白质。带有sus突变的噬菌体在感染一种带有抑制基因（suppressor，su＋）（许可条件）的宿主菌时能产生子代，但在感染另一种没有抑制基因（su－）（限制条件）的宿主菌时，不能产生子代。野生型噬菌体在这两种宿主中都能产生子代。
（2）快速溶菌突变型（r）
（2）宿主范围突变型
噬菌体基因突变后能感染两个细菌品系的突变
r+:小
r:大
h:透明
h+：半透明
获得子代噬菌体
感染B和B/2菌株
统计噬菌斑种类和数量
亲本型：hr+,h+r
亲本型：hr+, h+r
重组型：h+r+, hr
若要计算不同噬菌体突变基因之间的距离，就用不同快速溶菌突变（h+rx）,与宿主范围突变hr+杂交！
8.6 细菌的转导
转导：以噬菌体为媒介，将细菌的小片段染色体或基因从一个细菌细胞转移到另一个细菌细胞的过程。
转导分类：
1、普遍性转导：供体的任何一个基因都可能转移且几率相等。
2、局限性转导：噬菌体只把细菌基因组里的特定部分的基因整合到自己基因中，传递给受体的过程。
Generalized transduction
“误包”
不能复制
“断子绝孙”
完全缺陷噬菌体
转导发生
稳定转导
流产转导
Process of transduction
Transduction, in which the donor DNA transfer is mediated by a virus
溶源转变：非缺陷型噬菌体（遗传物质完全是自己的）DNA整合到宿主细胞基因组上，是宿主细胞获得新的性状。

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