第七章-細(xì)菌和噬菌體的重組和連鎖(整章-包括圖片和文稿)-PPT幻燈片

基本知識(shí)細(xì)菌是單細(xì)胞，它的遺傳物質(zhì)是一個(gè)大型的環(huán)狀核酸分子，稱之為基因帶，也可稱為染色體。若細(xì)菌喪失產(chǎn)生某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如氨基酸）的能力就稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型，相對(duì)于缺陷型的野生菌株叫原養(yǎng)型。病毒的結(jié)構(gòu)是由蛋白質(zhì)外殼和包裹在中間的一個(gè)單一的核酸分子（可稱基因帶或染色體）組成。例如：細(xì)菌的基因組

Onecircularchromosome(4-5Mb)7.1

細(xì)菌的遺傳分析細(xì)菌的雜交以大腸桿菌為例，大腸桿菌K12中兩個(gè)菌株A和B，菌株A是供體，含有F因子（F質(zhì)粒），記作F+，菌株B是受體，沒有F因子，記作F-。F因子又稱性因子或致育因子，它是能獨(dú)立增殖的環(huán)狀DNA分子。F+細(xì)菌的表面有稱作性傘毛的細(xì)長(zhǎng)纖毛。當(dāng)F+細(xì)菌與F-細(xì)菌結(jié)合時(shí)，F(xiàn)因子通過(guò)性傘毛從F+細(xì)菌轉(zhuǎn)移到F-細(xì)菌，原來(lái)的細(xì)菌還仍為F+。不過(guò)染色體很少通過(guò)結(jié)合而轉(zhuǎn)移到F-細(xì)菌，所以染色體上的基因的重組頻率很低。細(xì)菌接合（示：雜交實(shí)驗(yàn)）沃爾夫DavisU型管實(shí)驗(yàn)細(xì)菌接合遺傳物質(zhì)的單方向轉(zhuǎn)移Hayes實(shí)驗(yàn)A:met-thr+leu+thi+B:met+thr-leu-thi-donorreceptorF因子（F質(zhì)粒）F質(zhì)粒與細(xì)菌接合F因子特點(diǎn)F＋細(xì)菌可以把F因子傳給后代。F＋細(xì)菌經(jīng)吖啶橙處理F因子丟失，丟失后不再出現(xiàn)。F＋可以和F－雜交，而不能和F＋雜交。F＋和F－雜交后代皆為F＋，而且可以以10－7頻率獲得重組體后代。F因子整合到細(xì)菌染色體的過(guò)程

因?yàn)镕因子和細(xì)菌的DNA分子都是環(huán)狀的，在環(huán)狀的細(xì)菌染色體和環(huán)狀的F因子間通過(guò)一個(gè)交換，環(huán)狀F因子就整合到環(huán)狀的細(xì)菌染色體上。F因子整合到細(xì)菌染色體上的菌株就是高頻重組菌株，稱為Hfr菌株。高頻重組菌株（Hfr菌株）跟菌株B（F-）雜交時(shí)，細(xì)菌染色體上基因的重組頻率很高，即出現(xiàn)重組子的頻率很高。Highfrequencerecombination

（圖示F因子整合到細(xì)菌染色體的過(guò)程）Hfr與F-的接合（示：細(xì)菌的交換過(guò)程）Hfr品系與F＋菌株的區(qū)別相同1、都能和F－雜交。2、雜交都要通過(guò)接合管和受體菌相聯(lián)接。3、高劑量鏈霉素處理后都不影響雜交，說(shuō)明它們都是作為一種供體。不同1、產(chǎn)生重組子頻率不同，Hfr×F－為10－4，F(xiàn)＋×F－為10－7。2、F＋×F－后代F＋，Hfr×F－后代F－。3、F＋細(xì)菌經(jīng)吖啶橙處理變成F－，Hfr經(jīng)吖啶橙處理仍為Hfr。中斷雜交技術(shù)：把Hfr細(xì)菌與F-細(xì)菌混合培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，將試樣攪拌并稀釋后在選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)，使其只有重組子類型可以生長(zhǎng)，分析Hfr染色體上基因進(jìn)入受體細(xì)胞（F-細(xì)菌）的順序各所需時(shí)間（分鐘），這種根據(jù)供體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的順序和時(shí)間繪制連鎖圖的技術(shù)，稱為中斷雜交技術(shù)。中斷雜交實(shí)驗(yàn)巴斯德實(shí)驗(yàn)室，ElieWolliman和FrancoisJacob細(xì)菌的交換過(guò)程重組子(即重組類型)的產(chǎn)生是由于不同的DNA分子之間發(fā)生交換的結(jié)果。細(xì)菌重組子的產(chǎn)生是由于細(xì)菌染色體（F-染色體）與供體DNA分子（部分Hfr染色體）之間發(fā)生交換的結(jié)果。但發(fā)生單交換是沒有用的，只有發(fā)生偶數(shù)的交換才能產(chǎn)生有活性的重組子。根據(jù)重組子頻率來(lái)確定兩基因之間的距離并繪制出連鎖圖，這種根據(jù)重組頻率作圖的方法稱之為重組作圖。圖示：細(xì)菌基因的交換三點(diǎn)測(cè)交繪制基因圖譜F因子（F質(zhì)粒）是帶有部分細(xì)菌染色體的F因子。Hfr通過(guò)交換，可以形成帶有部分細(xì)菌染色體的F因子，而F因子又可通過(guò)交換整合到細(xì)菌染色體上的原來(lái)位置，回復(fù)到以前的Hfr狀態(tài)。F因子連同它所帶有的部分細(xì)菌染色體可一起轉(zhuǎn)移到F-細(xì)胞，并形成部分二倍體。這一特性叫做性導(dǎo)。F因子轉(zhuǎn)移到F-細(xì)胞的轉(zhuǎn)移速率近于F因子。但它把細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)移過(guò)去的效率比Hfr低得多。不過(guò)Hfr的致育因子（F因子）極少進(jìn)入F-細(xì)胞。F質(zhì)粒F和F因子F品系轉(zhuǎn)變成Hfr品系的頻率要高于F＋品系。F變成Hfr時(shí)F因子整合到相同位點(diǎn)上，而F＋變成Hfr時(shí)可整合到不同位點(diǎn)。F×F－高頻傳遞特定的基因，形成部分二倍體，而F＋×F－產(chǎn)生F＋但不轉(zhuǎn)移任何基因，或以10－7將宿主的基因轉(zhuǎn)移，所轉(zhuǎn)移的基因是不同的。Hfr×F－將宿主的基因按順序轉(zhuǎn)入受體，產(chǎn)生重組子頻率較高，為10－４。但受體仍為F－。F＋，Hfr，F(xiàn)的接合對(duì)照利用Hfr菌株，根據(jù)中斷雜交試驗(yàn)和基因重組試驗(yàn)及其它基因定位試驗(yàn)的結(jié)果，已繪制出的E.coliK12的環(huán)狀染色體圖。7.2

噬菌體的遺傳分析烈性噬菌體：噬菌體侵染細(xì)菌后，把宿主菌的生物合成裝置接收過(guò)來(lái)，合成更多的噬菌體，最后使細(xì)菌細(xì)胞烈解并釋放出很多子代噬菌體。這種使宿主菌烈解的噬菌體叫烈性噬菌體。如T2噬菌體。溫和噬菌體：噬菌體侵染細(xì)菌后，細(xì)菌好象未被感染一樣能繼續(xù)增殖。如不經(jīng)誘導(dǎo)宿主菌不發(fā)生烈解，這種噬菌體叫溫和噬菌體。這種現(xiàn)象叫溶源性，這樣的細(xì)菌叫溶源性細(xì)菌或溶源菌。如P22、P1和λ噬菌體。

噬菌體的繁殖噬菌斑的鑒定（噬菌體遺傳特性的鑒定）

一個(gè)噬菌斑中的噬菌體在遺傳上是均一的，相當(dāng)于一個(gè)克隆。由于噬菌體的基因型不同，噬菌斑可以是大的或小的，邊緣清晰的或模糊的；另外噬菌體的宿主范圍（hostrange）也可能不同，有些噬菌體可以侵染和裂解某些細(xì)菌但不能侵染和裂解另外一些細(xì)菌，根據(jù)這些就可以鑒定噬菌體遺傳特性。T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交T2突變型r-：快速溶菌，大界限分明噬菌斑野生型r+：緩慢溶菌，小溶菌斑寄主范圍突變型h-：能感染E.Coil品系1、品系2。感染E.Coil品系1、品系2共培養(yǎng)，透明噬菌斑野生型h+：只能感染E.Coil品系1。感染E.Coil品系1、品系2共培養(yǎng)，半透明噬菌斑T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交重組值＝[(h+r+)+(h-r-)]/噬菌斑總數(shù)×100％h+r-×h-r+感染品系1子代檢測(cè)重組感染品系1、2r-：大界限分明，r+：?。籬-：透明，h+：半透明噬菌體與溶源化溶源性的遺傳基礎(chǔ)細(xì)菌的溶源性可以一代代傳下去，是因?yàn)榧?xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有無(wú)感染能力的噬菌體（稱之為原噬菌體，prophage）。溶源菌中的原噬菌體可以以游離形式存在細(xì)菌細(xì)胞中，也右以整合到細(xì)菌染色體上，到底以哪一種形式存在，要視噬菌體的種類而定，P1以游離狀態(tài)存在，而λ以及ф80，μ等以整合狀態(tài)存在。但只要細(xì)菌細(xì)胞中侵入了噬菌體，就再也不會(huì)受到同一種噬菌體的侵染，即對(duì)這種噬菌體有了免疫性。原噬菌體的插入轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介，將細(xì)菌的小片段染色體或基因從一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到另一細(xì)菌的過(guò)程。轉(zhuǎn)導(dǎo)有兩種，一為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransdu