細(xì)菌遺傳學(xué)示范課件

細(xì)菌遺傳學(xué)細(xì)菌遺傳學(xué)1（優(yōu)選）細(xì)菌遺傳學(xué)（優(yōu)選）細(xì)菌遺傳學(xué)2圖細(xì)菌染色體的著膜復(fù)制圖細(xì)菌染色體的著膜復(fù)制3第七章細(xì)菌和噬菌體的重組和連鎖連鎖與交換，真菌的遺傳學(xué)分析減數(shù)分裂和分離的關(guān)系交叉和重組的關(guān)系

真核類生物的基因傳遞方式細(xì)菌原核生物噬菌體病毒遺傳物質(zhì)如何傳遞的？第七章細(xì)菌和噬菌體的重組和連鎖連鎖與交換，真菌的遺傳4主要內(nèi)容第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析（重點(diǎn)）第三節(jié)噬菌體的遺傳分析主要內(nèi)容第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)5第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)一、細(xì)菌和病毒（一）細(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌的結(jié)構(gòu)細(xì)菌的生物學(xué)特征第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)一、細(xì)菌和病毒6細(xì)菌的生物學(xué)特征細(xì)菌是單細(xì)胞生物，完成每個(gè)世代只需20分鐘，而且容易得到它的生化突變型，它不僅在醫(yī)學(xué)上和農(nóng)業(yè)上重要，而且從進(jìn)化角度上也是異常成功的，因?yàn)樗紦?jù)地球上大部分的角落。研究細(xì)菌遺傳的方法主要是對(duì)細(xì)菌菌落形態(tài)的遺傳研究(如圖，霉菌菌落)細(xì)菌的生物學(xué)特征細(xì)菌是單細(xì)胞生物，完成每個(gè)世代只需20分鐘，7霉菌菌落大腸桿菌（E.coli）霉菌菌落大腸桿菌8細(xì)菌的生物學(xué)特征原則上說(shuō)，培養(yǎng)皿中每個(gè)細(xì)菌長(zhǎng)成的菌落應(yīng)具有共同的遺傳組成，但是由于偶然發(fā)生的突變形態(tài)性狀的突變，生理特性的突變或抗性的突變，而使這些突變后的細(xì)菌所形成的菌落與其他的菌落有所不同。菌落形態(tài)性狀的突變包括菌落的形狀、顏色和大小等。生理特性的突變包括喪失合成某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力的營(yíng)養(yǎng)缺陷型?？剐酝蛔儼顾幮曰蚩垢腥拘?。細(xì)菌的生物學(xué)特征原則上說(shuō)，培養(yǎng)皿中每個(gè)細(xì)菌長(zhǎng)成的菌落應(yīng)具有共9一、細(xì)菌和病毒

（二）病毒

非細(xì)胞形態(tài)的生命病毒的生物學(xué)特征病毒是比細(xì)菌更為簡(jiǎn)單的生物，它們也只有一條染色體，即單倍體。有些病毒的染色體是DNA，還有一些病毒是RNA。一、細(xì)菌和病毒

（二）病毒

非細(xì)胞形態(tài)的生命病毒的生10病毒的生物學(xué)特征病毒主要是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的y一種核酸所組成的顆粒。病毒可根據(jù)宿主(動(dòng)物、植物、細(xì)菌)或遺傳物質(zhì)(DNA或RNA)來(lái)分類。細(xì)菌病毒(Bacterialphage)，稱為噬菌體(phage)，是目前經(jīng)過(guò)廣泛研究，了解比較清楚的一種病毒。病毒的生物學(xué)特征病毒主要是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的y一種核酸所11細(xì)菌病毒(Bacterialphage)

噬菌體(phage)的結(jié)構(gòu)頭部頸部外鞘尾絲細(xì)菌病毒(Bacterialphage)

12T4噬菌體T4噬菌體13皰疹病毒

皰疹病毒14人類天花病毒

（圖中深染的顆粒）人類天花病毒

（圖中深染的顆粒）15溫和噬菌體侵入細(xì)菌后，細(xì)菌并不裂解，即它們有溶源性的生活周期。未得到供體基因的細(xì)胞不能合成相應(yīng)的酶，但仍含有母細(xì)胞殘留的酶，可供這些細(xì)胞繼續(xù)分裂一兩次，這些細(xì)胞形成小菌落。h+r半透明，大其它突變類型的篩選、鑒定細(xì)菌在培養(yǎng)條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)遺傳類型間的定向轉(zhuǎn)化。當(dāng)F+細(xì)菌和F細(xì)菌接合時(shí)(F+×F)，F(xiàn)因子的新拷貝能在接合過(guò)程中轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞中去，使F細(xì)胞轉(zhuǎn)變成F+細(xì)胞，在接合管形成后，F(xiàn)因子DNA雙鏈之一被切斷，從斷端轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞，在那里發(fā)生DNA復(fù)制。真核類生物的基因傳遞方式h＋r＋12半透明，小轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)的重組過(guò)程。細(xì)胞不裂解，形成溶源性細(xì)菌或溶源菌/體，進(jìn)入溶源周期(3)有F因子的細(xì)胞是F+細(xì)胞，無(wú)F因子的細(xì)胞是F細(xì)胞。為了驗(yàn)證這些原養(yǎng)型菌落產(chǎn)生的可能，設(shè)計(jì)了很多試驗(yàn)。挑取由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落進(jìn)行培養(yǎng)就可以獲得由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的純系。F’因子和F因子很容易轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞中，但供體染色體的轉(zhuǎn)移率很低。菌落形態(tài)性狀的突變包括菌落的形狀、顏色和大小等。Hayes）在重復(fù)細(xì)菌雜交(AxB)實(shí)驗(yàn)之前，分別用高劑量的鏈霉素來(lái)處理A品系和B品系:大腸桿菌兩個(gè)品系在雜交的過(guò)程中作用是不相同的，兩種不同菌株(品系)接合過(guò)程中遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的；Hfr×F接合時(shí)，F(xiàn)細(xì)菌很少轉(zhuǎn)變成Hfr上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明來(lái)源于加熱殺死的SIII細(xì)菌，并使RII細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為SIII型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA。P22侵染細(xì)菌后，細(xì)菌染色體斷裂成片段，在形成噬菌體顆粒時(shí)，偶爾錯(cuò)誤地把細(xì)菌染色體片段包裝在噬菌體蛋白質(zhì)外殼內(nèi)，其中并不包含有噬菌體的遺傳物質(zhì)，這種假噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒。病毒衣殼的排列方式病毒衣殼的排列方式溫和噬菌體侵入細(xì)菌后，細(xì)菌并不裂解，即它們有溶源性的生活周期16二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。繁殖力強(qiáng)，世代時(shí)間短，容易人工培養(yǎng)。便于研究基因的作用；（2）容易篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型,研究基因的作用(突變型生長(zhǎng)條件與基因作用)。（3）便于研究基因的突變,容易篩選不同的突變型。（4）便于研究基因精細(xì)結(jié)構(gòu)研究基因的重組(重組群體大、選擇方法簡(jiǎn)便有效)。（5）便于研究基因表達(dá)調(diào)節(jié)。遺傳物質(zhì)比較簡(jiǎn)單，可作為研究高等生物的簡(jiǎn)單模型二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。繁殖力強(qiáng)，17二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料同時(shí)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大、成就突出(微生物工程)；在遺傳工程(包括動(dòng)植物)中，作為重要研究材料、工具，也具有決定性作用。細(xì)菌和病毒作為遺傳研究材料具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，了解微生物遺傳研究有助于理解多年來(lái)分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)理論發(fā)展。二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料同時(shí)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)18細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程雖然細(xì)菌和病毒不具備象真核生物配子進(jìn)行融合的有性過(guò)程，但它們的遺傳物質(zhì)也能從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞，并且也能形成重組體。無(wú)性生殖1946年萊德伯格和塔特姆發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌之間可以通過(guò)接合轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)（有性過(guò)程）。細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程雖然細(xì)菌和病毒不具備象真核生物配子進(jìn)行19細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程細(xì)菌獲取外源遺傳物質(zhì)有四種不同的方式轉(zhuǎn)化，接合，性導(dǎo)和轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)一個(gè)細(xì)菌被一個(gè)以上的病毒粒子所侵染時(shí)，噬菌體也能在細(xì)菌體內(nèi)交換遺傳物質(zhì)。如果兩個(gè)噬菌體屬于不同品系，它們之間可以發(fā)生遺傳物質(zhì)的部分交換(重組)。下面將敘述細(xì)菌和噬菌體遺傳物質(zhì)的交換過(guò)程，并且將利用這些方法作出細(xì)菌和噬菌體的染色體圖。細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程細(xì)菌獲取外源遺傳物質(zhì)有四種不同的方式轉(zhuǎn)20三、細(xì)菌遺傳的實(shí)驗(yàn)研究方法*(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)(二)建立純系的方法(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型(四)突變型與重組型的批量篩選方法三、細(xì)菌遺傳的實(shí)驗(yàn)研究方法*(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃21細(xì)菌培養(yǎng)細(xì)菌培養(yǎng)22(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)培養(yǎng)物中微生物計(jì)數(shù)方法是微生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，其基本思路是對(duì)原培養(yǎng)物進(jìn)行連續(xù)稀釋；進(jìn)行平板涂抹培養(yǎng)；由于每個(gè)細(xì)胞形成一個(gè)菌落，計(jì)數(shù)菌落數(shù)；根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算原培養(yǎng)物中的細(xì)胞濃度。(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)培養(yǎng)物中微生物計(jì)數(shù)方法是微23細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)24(二)建立純系的方法——純培養(yǎng)挑取由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落進(jìn)行培養(yǎng)就可以獲得由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的純系。通常采用平板表面涂布法或劃線法可以獲得單菌落。這種方法獲得的純系，稱為“菌種純”。有時(shí)采用顯微操縱器進(jìn)行菌絲尖端切割等方法從單個(gè)細(xì)胞直接培養(yǎng)建立純系。采用這種方法獲得的純系稱為“菌株純”。(二)建立純系的方法——純培養(yǎng)挑取由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落25建立純系的方法

——純培養(yǎng)建立純系的方法

——純培養(yǎng)26(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分及培養(yǎng)條件有關(guān)。營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選、鑒定選擇培養(yǎng)法是根據(jù)菌株在基本培養(yǎng)基和營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)表現(xiàn)將菌株分為原養(yǎng)型(也稱為原生營(yíng)養(yǎng)型)與營(yíng)養(yǎng)缺陷型(在基本培養(yǎng)基上不能正常生長(zhǎng)，只能在相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基上生長(zhǎng))。營(yíng)養(yǎng)突變型的篩選、鑒定方法與紅色面包霉生化突變型的鑒定方法基本一致。(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基27(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分及培養(yǎng)條件有關(guān)。其它突變類型的篩選、鑒定對(duì)于其它的突變類型(如溫度敏感型)，也可以通過(guò)培養(yǎng)條件的選擇培養(yǎng)來(lái)篩選與鑒定。(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基28親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；1、產(chǎn)生重組子頻率不同，Hfr×F－10－4，兩基因距離越近，共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率越高→細(xì)菌染色體作圖四、噬菌體的遺傳重組轉(zhuǎn)導(dǎo)兩品系細(xì)胞通過(guò)培養(yǎng)基交換養(yǎng)料——互養(yǎng)作用；F因子整合到宿主細(xì)菌染色體上的一種可逆過(guò)程，能夠低頻被切除。coliK12多重突變品系第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)但由于他們采用的實(shí)驗(yàn)方法當(dāng)時(shí)不被人們廣泛接受，而且得出的結(jié)論與當(dāng)時(shí)人們的傳統(tǒng)觀念(認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì))不符合，而長(zhǎng)期沒(méi)有得到人們的承認(rèn)。1、接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。F-lac+ade+細(xì)胞不裂解，形成溶源性細(xì)菌或溶源菌/體，進(jìn)入溶源周期菌落形態(tài)性狀的突變包括菌落的形狀、顏色和大小等。F-lac-ade+總之F因子是一種質(zhì)粒（plasmid）Wollman和Jacob等人想了解Hfr細(xì)菌在交配中，什么時(shí)候把基因轉(zhuǎn)移給F細(xì)菌的，于是設(shè)計(jì)了中斷雜交試驗(yàn)，用以證明接合時(shí)遺傳物質(zhì)從供體細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是直線式進(jìn)行的，他們把Hfr菌株與F菌株混合在一起進(jìn)行雜交培養(yǎng)。很低（105），一般0.結(jié)合發(fā)生在受體細(xì)胞特定部位(結(jié)合點(diǎn))；圖

高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)HfrxF以后的研究工作表明，這種過(guò)濾性因子是噬菌體P22。U形管實(shí)驗(yàn)

在U形管中培養(yǎng)一定時(shí)間后，再測(cè)定每一臂的細(xì)菌，沒(méi)有一個(gè)能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。(四)突變型與重組型的批量篩選方法選擇培養(yǎng)法一次可鑒定、篩選一種突變型，但要檢測(cè)分離含有多種突變型的混和菌株，僅采用選擇培養(yǎng)法要進(jìn)行多次試驗(yàn)才能夠達(dá)到目的、效率太低。高效檢測(cè)、分離混和群體用影印培養(yǎng)法親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；(四)突變型與重組型的批量篩29(四)突變型與重組型的批量篩選方法為高效檢測(cè)、分離混和群體中不同突變型，黎德伯格夫婦設(shè)計(jì)了影印培養(yǎng)法。該方法原理與選擇培養(yǎng)法一致，但是采用影印法將在完全培養(yǎng)基上單菌落同時(shí)接種到不同選擇培養(yǎng)基上同時(shí)對(duì)所有菌落進(jìn)行選擇培養(yǎng)，鑒定效率大大提高。(四)突變型與重組型的批量篩選方法為高效檢測(cè)、分離混和群體30(四)突變型與重組型的批量篩選方法注意(1)最初的培養(yǎng)基必須是非選擇性的，即各種突變型都能夠在其上生長(zhǎng)；(2)必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ缤坎蓟騽澗€法，以使培養(yǎng)物菌落之間要分開(kāi)。(四)突變型與重組型的批量篩選方法注意31第二節(jié)細(xì)菌的遺傳重組1、接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。2、性導(dǎo)是指接合時(shí)由F′因子所攜帶的外源DNA整合到細(xì)菌染色體的過(guò)程。3、轉(zhuǎn)化某一基因型的細(xì)胞從周?chē)橘|(zhì)中吸收來(lái)自另一基因型的DNA而使它的基因型和表現(xiàn)型發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)的重組過(guò)程。第二節(jié)細(xì)菌的遺傳重組1、接合是指通過(guò)細(xì)胞的32第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析一、細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體大多為裸露的環(huán)狀閉合DNA雙鏈，沒(méi)有組蛋白和其他蛋白質(zhì)結(jié)合，也不形成核小體結(jié)構(gòu)。（這種結(jié)構(gòu)有利于外源DNA的插入。）細(xì)菌染色體1000um細(xì)菌直徑0.55um第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析一、細(xì)菌染色體33圖大腸桿菌染色體的基本結(jié)構(gòu)特征圖大腸桿菌染色體的基本結(jié)構(gòu)特征34二、E.coli基因組概況E.coli的染色體為閉合雙鏈環(huán)狀DNA，長(zhǎng)約1333um.

2001年10月15日完成了E.coliK12菌株的基因組全序列測(cè)定。總共4639221bp，4279個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，115個(gè)編碼rRNA和tRNA的基因。（GenBank編號(hào):U00096）二、E.coli基因組概況E.coli的染色體為閉35三、細(xì)菌的雜交——接合

A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)BF因子及其在雜交中的行為C中斷雜交試驗(yàn)作圖三、細(xì)菌的雜交——接合A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)36三、細(xì)菌的雜交A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)1946年萊德伯格(Lederberg,J.)和塔特姆(Tatum)發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌之間可以通過(guò)接合（conjugation）轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)。細(xì)菌接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。三、細(xì)菌的雜交A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)37三、細(xì)菌的雜交

A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)他們選用兩個(gè)E.coliK12多重突變品系A(chǔ)—甲硫氨酸缺陷型met和生物素缺陷型bioB—蘇氨酸缺陷型thr和亮氨酸缺陷型leuA品系met－bio－thi＋leu＋thr＋(硫胺素）B品系met＋bio＋thi－leu－thr－三、細(xì)菌的雜交

A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)他們選用兩個(gè)38細(xì)菌的雜交將A品系、B品系分別接種于基本培養(yǎng)基上都不能生長(zhǎng)。若將A、B混和后，經(jīng)離心洗滌，除去完全培養(yǎng)基，再制成懸液以對(duì)照組相同的濃度接種于基本培養(yǎng)基(固體)，涂布培養(yǎng)。結(jié)果平板上長(zhǎng)出野生型/原養(yǎng)型菌落(++++)，其出現(xiàn)的頻率為10－7。細(xì)菌的雜交將A品系、B品系分別接種于基本培養(yǎng)391、F’因子可以自主復(fù)制abc不同細(xì)菌轉(zhuǎn)化過(guò)程有一定差異，但是它們都存在幾個(gè)共同特征，即F因子可以在細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行轉(zhuǎn)移并傳遞遺傳物質(zhì)。親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；利用F’可以形成部分二倍體，進(jìn)行重組研究。T偶數(shù)系列噬菌體的尾絲附著在大腸桿菌表面時(shí)，通過(guò)尾鞘的收縮將噬菌體DNA經(jīng)中空尾部注入寄主細(xì)胞，破壞寄主細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，并合成大量的噬菌體DNA和蛋白質(zhì)，組成許多新的子噬菌體，最后使細(xì)菌裂解，釋放出無(wú)數(shù)個(gè)子噬菌體。兩基因間的重組值約等于22%。(3)有F因子的細(xì)胞是F+細(xì)胞，無(wú)F因子的細(xì)胞是F細(xì)胞。F因子和細(xì)菌染色體都是環(huán)狀的F因子及其在雜交中的行為A品系met－bio－thi＋leu＋thr＋(硫胺素）2、選出的lac-ade+類型即是重組子，因?yàn)閍de+已進(jìn)入，表明lac+也已進(jìn)入，而lac-ade+表型就是供體受體lac、ade兩個(gè)基因間發(fā)生交換的結(jié)果。（2）容易篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型,研究基因的作用(突變型生長(zhǎng)條件與基因作用)。Hfrlac+ade+strsXFlacadestrr萊德伯格(Lederberg,J.將A品系、B品系分別接種于基本培養(yǎng)基上都不能生長(zhǎng)。圖細(xì)菌的雜交1基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基10-7基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基1、F’因子可以自主復(fù)制圖細(xì)菌的雜交1基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基40萊德伯格(Lederberg,J.)和塔特姆(Tatum)

細(xì)菌的雜交圖1’萊德伯格(Lederberg,J.)和塔特姆(Tatu41幾種可能解釋及其分析對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果原養(yǎng)型菌落可能產(chǎn)生于親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；(X)兩品系細(xì)胞通過(guò)培養(yǎng)基交換養(yǎng)料——互養(yǎng)作用；兩品系間發(fā)生了轉(zhuǎn)化作用；發(fā)生細(xì)胞融合，形成了異核體或雜合二倍體。(X)幾種可能解釋及其分析對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果原養(yǎng)型菌落可能產(chǎn)生于42三、細(xì)菌的雜交

A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)為了驗(yàn)證這些原養(yǎng)型菌落產(chǎn)生的可能，設(shè)計(jì)了很多試驗(yàn)。其中野生型的出現(xiàn)是由于營(yíng)養(yǎng)上的互補(bǔ)還是由于雜交引起了遺傳物質(zhì)的交換？1950年戴維斯（B.D.Davis）設(shè)計(jì)了U形管實(shí)驗(yàn)。三、細(xì)菌的雜交

A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)43菌株A菌株BU形管實(shí)驗(yàn)

在U形管中培養(yǎng)一定時(shí)間后，再測(cè)定每一臂的細(xì)菌，沒(méi)有一個(gè)能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。細(xì)菌不能通過(guò)，培養(yǎng)液和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能通過(guò)過(guò)濾器菌株A菌株BU形管實(shí)驗(yàn)

在U形管中培養(yǎng)一定時(shí)間后，再測(cè)定每一44細(xì)菌的雜交實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了菌株通過(guò)接觸以后，就象高等生物的有性生殖一樣，發(fā)生了雜交，遺傳物質(zhì)有了交換，產(chǎn)生了野生型met+bio+thi＋leu＋thr＋，即原養(yǎng)型菌落。說(shuō)明在Lederbery和Tatum及其它類似試驗(yàn)中，細(xì)菌發(fā)生了某種的遺傳重組方式，稱之為接合。所以，接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。

細(xì)菌的雜交實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了菌株通過(guò)接觸以后，就象高等生物的有性生殖45細(xì)菌的雜交

BF因子及其在雜交中的行為

四、單向轉(zhuǎn)移與F因子1952年海斯（W.Hayes）在重復(fù)細(xì)菌雜交(AxB)實(shí)驗(yàn)之前，分別用高劑量的鏈霉素來(lái)處理A品系和B品系:

鏈霉素處理A品系xB品系有雜交

鏈霉素處理B品系xA品系沒(méi)有雜交發(fā)生細(xì)菌的雜交

BF因子及其在雜交中的行為

46Hayes(1952)研究表明大腸桿菌兩個(gè)品系在雜交的過(guò)程中作用是不相同的，兩種不同菌株(品系)接合過(guò)程中遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的；意味著兩個(gè)親本在雜交中有供體和受體之分，相當(dāng)于雄性和雌性。Hayes(1952)研究表明大腸桿菌兩個(gè)品系在雜交的過(guò)程中47接合(conjugation)——遺傳物質(zhì)從供體(donor)(“雄性”)轉(zhuǎn)移到受體(receptor)(“雌性”)的重組過(guò)程。接合管接合(conjugation)——遺傳物質(zhì)從供體(donor48B、F因子及其在雜交中的行為F因子/致育因子/性因子Hayes等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在接合中作供體的能力受細(xì)胞內(nèi)一種致育因子(F因子,fertilityfactor;性因子sexfactor)控制。攜帶F因子的菌株稱供體菌或雄性，用F+表示，沒(méi)有F因子的菌株稱為雌性，用F表示。B、F因子及其在雜交中的行為F因子/致育因子/性因子49F因子后來(lái)發(fā)現(xiàn)供體和受體的區(qū)別是由于一種可轉(zhuǎn)移的因子引起的。F因子可以在細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行轉(zhuǎn)移并傳遞遺傳物質(zhì)。F因子的化學(xué)本質(zhì)是DNA，可以自主狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中或整合到細(xì)菌的染色體上。F因子后來(lái)發(fā)現(xiàn)供體和受體的區(qū)別是由于一種可轉(zhuǎn)移的因子引起的。50F因子及其在雜交中的行為當(dāng)F+細(xì)菌和F細(xì)菌接合時(shí)(F+×F)，F(xiàn)因子的新拷貝能在接合過(guò)程中轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞中去，使F細(xì)胞轉(zhuǎn)變成F+細(xì)胞，在接合管形成后，F(xiàn)因子DNA雙鏈之一被切斷，從斷端轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞，在那里發(fā)生DNA復(fù)制。當(dāng)F因子復(fù)制完成后，F(xiàn)變成F+(圖）。F因子及其在雜交中的行為當(dāng)F+細(xì)菌和F細(xì)菌接合時(shí)(F+×51圖1、F＋×F－的雜交后代皆為F＋圖1、F＋×F－的雜交后代皆為F＋52圖1’

F＋×F－的雜交后代皆為F＋圖1’

F＋×F－的雜交后代皆為F＋53總之F因子是一種質(zhì)粒（plasmid）由共價(jià)環(huán)狀閉合DNA雙鏈構(gòu)成，全長(zhǎng)94.5Kb。（1）有F因子的細(xì)菌稱為F＋，細(xì)菌增殖時(shí)可把F因子傳遞給后代；（2）沒(méi)有F因子的細(xì)菌稱為F－，F(xiàn)＋細(xì)菌經(jīng)吖啶橙處理而丟失，成為F－。F因子一經(jīng)丟失，細(xì)胞中便不再出現(xiàn)；（3）F＋可以和F－雜交，而不能和F＋雜交；（4）F＋×F－的雜交后代皆為F＋，而且可以10－7頻率獲得重組體后代?？傊瓼因子是一種質(zhì)粒（plasmid）由共價(jià)環(huán)狀閉合DNA雙54F因子的存在狀態(tài)以大腸桿菌為例，F(xiàn)因子能夠以三種狀態(tài)存在沒(méi)有F因子，即F；包含一個(gè)自由狀態(tài)的F因子，即F+；包含一個(gè)整合到自己染色體組內(nèi)的F因子，即Hfr(如圖)。F因子的存在狀態(tài)以大腸桿菌為例，F(xiàn)因子能夠以三種狀態(tài)存在55圖、F因子的存在狀態(tài)圖、F因子的存在狀態(tài)56圖F因子的整合形成高頻重組菌株Hfr圖F因子的整合形成高頻重組菌株Hfr57有一類菌株，與F-雜交時(shí)，出現(xiàn)重組子的頻率很高，幾乎比F+xF-雜交高一千倍，這種新的菌株叫做高頻重組菌株,Hfr菌株。Hfr實(shí)際上是由于F因子整合到細(xì)菌的染色體上，具有較高頻率的重組能力。但在HfrXF－雜交中，F(xiàn)－細(xì)菌很少轉(zhuǎn)變?yōu)镕+。高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：HfrxF-五、高頻重組菌株Hfr有一類菌株，與F-雜交時(shí)，出現(xiàn)重組子的頻率很高，58Hfr×F接合時(shí)，F(xiàn)細(xì)菌很少轉(zhuǎn)變成Hfr當(dāng)Hfr×F接合時(shí)，F(xiàn)細(xì)菌很少轉(zhuǎn)變成Hfr，這是因?yàn)楫?dāng)Hfr與F接合時(shí)，整合的FDNA從一端被內(nèi)切酶切成單鏈切口，細(xì)菌染色體由這一小段單鏈的F因子作為前導(dǎo)轉(zhuǎn)移到F受體，一邊進(jìn)入一邊合成，在大多數(shù)情況下，只有一小部分細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)移，接合即出現(xiàn)中斷，受體細(xì)胞仍保持為F，因?yàn)镕因子仍留在供體內(nèi)。Hfr×F接合時(shí)，F(xiàn)細(xì)菌很少轉(zhuǎn)變成Hfr當(dāng)Hfr×F59圖

高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)HfrxF圖

高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)HfrxF60大腸桿菌Hfr的形成及其染色體向F細(xì)胞的轉(zhuǎn)移圖解大腸桿菌Hfr的形成及其染色體向F細(xì)胞的轉(zhuǎn)移圖解61圖Hfr的形成，很少情況下F細(xì)菌轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為F+圖Hfr的形成，很少情況下F細(xì)菌轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為F+62Hfr品系與F＋菌株相同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－10－4，F(xiàn)＋×F－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。Hfr品系與F＋菌株相同63F因子及其在雜交中的行為

七、細(xì)菌的交換過(guò)程當(dāng)F+或Hfr的細(xì)菌染色體進(jìn)入F后，在一個(gè)短時(shí)期內(nèi)，F(xiàn)細(xì)胞中對(duì)某些位點(diǎn)來(lái)說(shuō)總有一段二倍體的DNA。這樣的細(xì)菌稱為部分二倍體或部分合子。新染色體的DNA稱為供體外基因子，而宿主的染色體則稱為受體內(nèi)基因子，部分二倍體中發(fā)生單數(shù)交換，可使環(huán)狀染色體打開(kāi)，產(chǎn)生一個(gè)線性染色體，這種細(xì)胞不能成活，只有發(fā)生偶數(shù)的交換，才能產(chǎn)生遺傳的重組體和片段。(圖)F因子及其在雜交中的行為

七、細(xì)菌的交換過(guò)程當(dāng)F64圖711單交換,712雙交換圖711單交換,712雙交換65部分二倍體中發(fā)生單數(shù)交換，可使環(huán)狀染色體打開(kāi)，產(chǎn)生一個(gè)線性染色體，這種細(xì)胞不能成活，只有發(fā)生偶數(shù)的交換，才能產(chǎn)生遺傳的重組體和片段（圖解）部分二倍體中發(fā)生單數(shù)交換，可使環(huán)狀染色體打開(kāi)，產(chǎn)生一個(gè)線性染66六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖

Wollman和Jacob等人想了解Hfr細(xì)菌在交配中，什么時(shí)候把基因轉(zhuǎn)移給F細(xì)菌的，于是設(shè)計(jì)了中斷雜交試驗(yàn)，用以證明接合時(shí)遺傳物質(zhì)從供體細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是直線式進(jìn)行的，他們把Hfr菌株與F菌株混合在一起進(jìn)行雜交培養(yǎng)。Hfr菌株的基因型是strsazirtonArgalb+lac+F菌株的基因型是strrazistonAsgalblacstr代表鏈霉素，s代表敏感性，r代表抗性，+代表原養(yǎng)型或抗性，代表營(yíng)養(yǎng)缺陷型。（P220）六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖Wollman和Jacob67六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖

每隔一定時(shí)間取樣，把菌液放在食物攪拌器內(nèi)攪拌，以中斷雜交。經(jīng)過(guò)稀釋，接種到含有鏈霉素的完全培養(yǎng)基上，這樣將殺死所有Hfr細(xì)胞，然后對(duì)形成菌落的F細(xì)胞用影印培養(yǎng)法測(cè)試其基因型，以便確定每個(gè)基因轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞的時(shí)間(如圖)。六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖每隔一定時(shí)間取樣，把菌液放68影印培養(yǎng)法包有滅菌絲絨布的圓木柱選擇培養(yǎng)基非選擇性培養(yǎng)基影印培養(yǎng)法包有滅菌絲絨選擇培養(yǎng)基非選擇性培養(yǎng)基69六、中斷雜交試驗(yàn)作圖六、中斷雜交試驗(yàn)作圖70圖74雜交中斷后對(duì)標(biāo)記基因的鑒定圖74雜交中斷后對(duì)標(biāo)記基因的鑒定71六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖

上圖表示利用這個(gè)方法所獲得的結(jié)果，混合9分鐘后取樣時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)少量對(duì)疊氮化物有抗性的菌落，說(shuō)明抗疊氮化物的基因此時(shí)已進(jìn)入F細(xì)胞中，但對(duì)T1噬菌體來(lái)說(shuō)，全部F細(xì)胞還屬于敏感型，說(shuō)明tonA基因還沒(méi)有進(jìn)入F細(xì)胞中。混合11分鐘后，才開(kāi)始出現(xiàn)抗噬菌體T1的F細(xì)菌。混合18分鐘和24分鐘取樣時(shí)，又分別出現(xiàn)乳糖發(fā)酵和半乳糖發(fā)酵的基因。這說(shuō)明Hfr菌株的基因是按一定的線性順序依次進(jìn)入F菌株，也就是說(shuō)，染色體從原點(diǎn)開(kāi)始以直線方式進(jìn)入F細(xì)胞的。六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖上圖表示利用這個(gè)方法所獲得72

基因 轉(zhuǎn)入時(shí)間 thr+ 8leu+ 8.5Azir 9Tonr 11 lac+18 gal+ 250Thr+Tonslac+gal+Fleu+Azis中斷雜交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

基因 轉(zhuǎn)入時(shí)間 0Thr+Tonslac+gal+Fl73六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖

根據(jù)中斷雜交的實(shí)驗(yàn)，以Hfr基因在F細(xì)胞中出現(xiàn)的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，可以作出大腸桿菌的連鎖遺傳圖。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)。表73:用不同的Hfr菌株進(jìn)行中斷雜交實(shí)驗(yàn)六、用中斷雜交實(shí)驗(yàn)作染色體連鎖圖根據(jù)中斷雜交的實(shí)驗(yàn)，以Hf74F因子和細(xì)菌染色體都是環(huán)狀的用不同的Hfr菌株進(jìn)行中斷雜交實(shí)驗(yàn)所作出的大腸桿菌基因連鎖圖，其基因進(jìn)入F細(xì)胞的轉(zhuǎn)移的順序不大相同。這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明F因子和細(xì)菌染色體都是環(huán)狀的，而Hfr細(xì)胞染色體的形成，則因F因子插入環(huán)狀染色體的不同位置，因而形成了不同的轉(zhuǎn)移原點(diǎn)和轉(zhuǎn)移方向(如圖)。F因子和細(xì)菌染色體都是環(huán)狀的用不同的Hfr菌株進(jìn)行中斷雜交實(shí)75F因子插入環(huán)狀染色體的不同位置，

因而形成了不同的轉(zhuǎn)移原點(diǎn)和轉(zhuǎn)移方向F因子插入環(huán)狀染色體的不同位置，

因而形成了不同的76不同Hfr中，F(xiàn)因子插入位置與方向不同不同Hfr中，F(xiàn)因子插入位置與方向不同77F因子一種質(zhì)粒（plasmid）一種附加體（整合到染色體上）

F因子的結(jié)構(gòu)

1、原點(diǎn)

2、形成性傘毛的基因群

3、DNA復(fù)制酶基因

4、插入序列IS

（P225）4F因子一種質(zhì)粒（plasmid）一種附加體（整合到染色體78七、細(xì)菌的交換過(guò)程前面，討論的是雜交中遺傳信息的轉(zhuǎn)移過(guò)程，這是根據(jù)雜交中產(chǎn)生的重組子推論出來(lái)的，然而重組子被檢出之前，轉(zhuǎn)移的基因如何通過(guò)交換過(guò)程整合到受體的基因組的呢？真核生物的遺傳交換發(fā)生在兩套基因組之間，而原核類中遺傳物質(zhì)的交換是在一完整的基因組（F內(nèi)基因子）與一不完整的基因組（供體外基因子）之間進(jìn)行的是在部分二倍體或部分合子間進(jìn)行的。F因子和細(xì)菌染色體都是環(huán)狀的七、細(xì)菌的交換過(guò)程前面，討論的是雜交中遺傳信息的轉(zhuǎn)移過(guò)程，這79單交換部分二倍體（部分合子）的概念

F染色體與Hfr染色體之間發(fā)生單交換沒(méi)有意義，只產(chǎn)生不平衡的部分二倍體線形染色體；二者之間只有發(fā)生雙交換才能產(chǎn)生有活性的重組子。供體外基因子F-內(nèi)基因子部分二倍體或部分合子模式圖單交換部分二倍體（部分合子）的概念

80雙交換雙交換

雙交換只有發(fā)生雙交換才能產(chǎn)生有活性的重組子雙交換雙交換

雙交換只有發(fā)生雙交換才能產(chǎn)生有活性的重組子81圖711單交換，712雙交換圖711單交換，712雙交換82八、重組作圖

在中斷雜實(shí)驗(yàn)中，可以根據(jù)基因轉(zhuǎn)移的先后順序，以時(shí)間為單位，得到基因的連鎖關(guān)系。如果兩個(gè)基因間的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于2分鐘，用中斷雜交法所得的圖距不太可靠，應(yīng)采用傳統(tǒng)的重組作圖法。例如，有兩個(gè)緊密連鎖的基因lac(乳糖不發(fā)酵)和ade(腺嘌呤缺陷型)，為了求得兩個(gè)基因間的距離，可采用Hfrlac+ade+和Flacade的雜交實(shí)驗(yàn)。八、重組作圖在中斷雜實(shí)驗(yàn)中，可以根據(jù)基因轉(zhuǎn)移的先后順序，以83八、重組作圖

（P229）Hfrlac+ade+strsXFlacadestrrlac(乳糖不發(fā)酵)ade(腺嘌呤缺陷型）str代表鏈霉素，s敏感性，r抗性由于ade進(jìn)入F細(xì)胞的順序較lac為晚，因此只要ade進(jìn)入F細(xì)胞，lac自然也已經(jīng)進(jìn)入。如果選出ade+同時(shí)也是lac+，說(shuō)明lac和ade間沒(méi)有發(fā)生過(guò)交換。如果是lac，說(shuō)明兩者之間發(fā)生過(guò)交換。根據(jù)中斷雜交法用完全培養(yǎng)基但不加腺嘌呤，可以選出F-ade+的菌落。八、重組作圖（P229）Hfrlac+ade+84Hfrlac+ade+strs

XFlacadestrr

混合60分鐘，至含鏈霉素的基本培養(yǎng)基，Hfr死，未雜交的F死。選出ade+F-lac+ade+F-lac-ade+外基因子內(nèi)基因子將重組子菌落影印培養(yǎng)于EMB培養(yǎng)基上,lac+菌落紫紅色lac-菌落粉紅色Hfrlac+ade+strs

85Hfrlac+ade+F-lac-ade-F-lac-ade-Hfrlac+ade+F-lac-ade-F-lac+ade+Hfrlac+ade+F-lac-ade-F-lac-ade+沒(méi)有發(fā)生交換兩個(gè)基因都交換到受體上交換發(fā)生在兩個(gè)基因之間重組作圖Hfrlac+ade+F-861、選擇在腺甘酸（ade）缺乏的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的類型。它們表明ade基因已轉(zhuǎn)入細(xì)胞。2、選出的lac-ade+類型即是重組子，因?yàn)閍de+已進(jìn)入，表明lac+也已進(jìn)入，而lac-ade+表型就是供體受體lac、ade兩個(gè)基因間發(fā)生交換的結(jié)果?？捎么藖?lái)計(jì)算重組值。重組值的計(jì)算

lacade之間的圖距為lac-ade=lac-ade+lac-ade++lac+ade+X100%ade進(jìn)入F-細(xì)胞的順序較lac為晚1、選擇在腺甘酸（ade）缺乏的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的類型。它們表明87八、重組作圖

兩基因間的重組值約等于22%。而這兩個(gè)位點(diǎn)間的時(shí)間單位約為1分鐘，可見(jiàn)1個(gè)時(shí)間單位(分鐘)大約相當(dāng)于20%的重組值。根據(jù)大腸桿菌接合實(shí)驗(yàn)的研究，利用中斷雜交，基因重組等方法已繪制出大腸桿菌K12的環(huán)狀遺傳圖。lac-ade=lac-ade+lac-ade++lac+ade+X100%lac-ade=單個(gè)整合單個(gè)整合+同時(shí)整合X100%八、重組作圖兩基因間的重組值約等于22%。而這兩個(gè)位點(diǎn)間的88AmapoftheE.coligenome,showingselectedgenes.

E.coliK12菌株的基因組AmapoftheE.coligenome,s89九、性導(dǎo)與F因子Adelberg在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)一種新的F因子——F′因子F因子整合到宿主細(xì)菌染色體上的一種可逆過(guò)程，能夠低頻被切除。正常切除，F(xiàn)因子重新離開(kāi)細(xì)菌染色體，形成F+細(xì)胞。然而Hfr菌上的F因子偶然環(huán)出時(shí)不夠準(zhǔn)確，從染色體上不精確解離，帶有了細(xì)菌染色體的基因，這種帶有了染色體基因的F因子稱為F’（Fprime）因子。九、性導(dǎo)與F因子Adelberg在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)一種新的F90圖F因子整合到宿主細(xì)菌染色體上的一種可逆過(guò)程圖F因子整合到宿主細(xì)菌染色體上的一種可逆過(guò)程91圖F因子的整合，不規(guī)則環(huán)出得到F’因子圖F因子的整合，不規(guī)則環(huán)出得到F’因子92九、F’與性導(dǎo)F’攜帶部分染色體的基因轉(zhuǎn)移到F,使得F成為F+,并在新的F+細(xì)胞內(nèi)形成了部分二倍體(部分基因以二倍體形式存在)。利用F’因子形成部分二倍體的過(guò)程，稱為性導(dǎo)?；蛐詫?dǎo)是指接合時(shí)由F′因子所攜帶的外源DNA整合到細(xì)菌染色體的過(guò)程。九、F’與性導(dǎo)F’攜帶部分染色體的基因轉(zhuǎn)移到F,使得F成93F質(zhì)粒F質(zhì)粒94性導(dǎo)

部分二倍體Hfr菌上的F因子從染色體上不精確解離，帶有了細(xì)菌染色體的基因性導(dǎo)

部分二倍體Hfr菌上的F因子從染色體上不精確解離，95九、性導(dǎo)與F因子由性導(dǎo)產(chǎn)生的部分二倍體，一方面為確定等位基因顯隱性關(guān)系提供了重要方法，另一方面由于分離出大量的F′因子，每個(gè)F′因子攜帶不同的大腸桿菌的基因，包括全部染色體基因，因此，并發(fā)性導(dǎo)是建立遺傳圖的另一手段，即兩個(gè)位點(diǎn)必須密切相連才能處在同一個(gè)F′因子上。這樣通過(guò)兩個(gè)位點(diǎn)間重組頻率的計(jì)算就可以獲得每個(gè)片段的連鎖群。

九、性導(dǎo)與F因子由性導(dǎo)產(chǎn)生的部分二倍體，一方面為確定等位基96性導(dǎo)(sexduction)與F?因子性導(dǎo)(sexduction)與F?因子97F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將宿主的基因按順序轉(zhuǎn)入受體，受體仍為F－。所轉(zhuǎn)移的基因是不同的。F和F因子F品系轉(zhuǎn)變成Hfr品系的頻率要高于F＋品系98性導(dǎo)在大腸桿菌的遺傳分析中的重要作用1、F’因子可以自主復(fù)制2、性導(dǎo)形成的部分二倍體可用于不同突變型之間的互補(bǔ)實(shí)驗(yàn),以確定這兩個(gè)突變型是屬于同一或兩個(gè)不同的基因3、確定顯隱關(guān)系4、不同F(xiàn)′因子攜帶大腸桿菌的不同基因，因此，并發(fā)性導(dǎo)是建立遺傳圖的另一手段，即兩個(gè)位點(diǎn)必須密切相連才能處在同一個(gè)F′因子上。這樣通過(guò)兩個(gè)位點(diǎn)間重組頻率的計(jì)算就可以獲得每個(gè)片段的連鎖群。

性導(dǎo)在大腸桿菌的遺傳分析中的重要作用1、F’因子可以自主復(fù)制99三種不同致育因子的相互關(guān)系FF’Hfr(p234)（1）F’是帶有部分細(xì)菌染色體的F因子,其性質(zhì)在F和Hfr之間。（圖717）(2)F’因子連同她所帶有的部分細(xì)菌染色體可一起轉(zhuǎn)移到F中，其轉(zhuǎn)移速率近于F因子。利用F’可以形成部分二倍體，進(jìn)行重組研究。(3)有F因子的細(xì)胞是F+細(xì)胞，無(wú)F因子的細(xì)胞是F細(xì)胞。(4)Hfr能以高頻率把細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)移到F細(xì)菌中，而F因子因位于Hfr染色體的最末端，極少進(jìn)入。F’因子和F因子很容易轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞中，但供體染色體的轉(zhuǎn)移率很低。三種不同致育因子的相互關(guān)系FF’Hfr(p2100大腸桿菌內(nèi)F+F’Hfr的轉(zhuǎn)化

(圖717)大腸桿菌內(nèi)F+F’Hfr的轉(zhuǎn)化

(圖717101F＋，Hfr，F(xiàn)的接合對(duì)照F＋，Hfr，F(xiàn)的接合對(duì)照102轉(zhuǎn)化(transformation)(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程*(三)、共同轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜繪制轉(zhuǎn)化(transformation)(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)103轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化游離的DNA片段被受體細(xì)胞吸收，結(jié)果發(fā)生遺傳性狀改變的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化游離的DNA片段被受體細(xì)胞吸收，結(jié)果發(fā)生遺傳性狀改變104(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.基礎(chǔ)知識(shí)野生型肺炎雙球菌(Streptococcuspneumoniae)菌落為光滑型，一種突變型為粗糙型，兩者根本差異在于莢膜形成；莢膜的主要成分是多糖，具特殊的抗原性；不同抗原型是遺傳的、穩(wěn)定的，一般情況下不發(fā)生互變。莢膜菌落毒性類型光滑型S發(fā)達(dá)光滑有I,II,III粗糙型R無(wú)粗糙無(wú)I,II(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.基礎(chǔ)知識(shí)莢膜菌落毒性類型光滑型S1052.Griffith轉(zhuǎn)化研究(1928)2.Griffith轉(zhuǎn)化研究(1928)106Griffith對(duì)其試驗(yàn)結(jié)論及發(fā)展根據(jù)上述研究結(jié)果Griffith認(rèn)為(有毒)死細(xì)菌中的某種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到(無(wú)毒)活細(xì)菌中，并使之具有毒性，導(dǎo)致小家鼠死亡。他將這種細(xì)菌遺傳類型的轉(zhuǎn)變稱為轉(zhuǎn)化，并將引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為轉(zhuǎn)化因子(tranformingprinciple)。但是當(dāng)時(shí)的化學(xué)與生化分析技術(shù)還無(wú)法鑒定殺死細(xì)菌中的成分，因而不知轉(zhuǎn)化因子為何物。Griffith對(duì)其試驗(yàn)結(jié)論及發(fā)展根據(jù)上述研究結(jié)果Griff107Griffith對(duì)其試驗(yàn)結(jié)論及發(fā)展以后一些研究者重復(fù)上述試驗(yàn)，并且加入了體外培養(yǎng)試驗(yàn)，即將加熱殺死的SIII細(xì)菌與無(wú)毒RII細(xì)菌混合培養(yǎng)，然后注入小家鼠體內(nèi)，同樣導(dǎo)致家鼠死亡。表明細(xì)菌在培養(yǎng)條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)遺傳類型間的定向轉(zhuǎn)化。Griffith對(duì)其試驗(yàn)結(jié)論及發(fā)展以后一些研究者重復(fù)上述試驗(yàn)1083.阿維利(Avery)等的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1944)3.阿維利(Avery)等的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1944)109實(shí)驗(yàn)結(jié)論上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明來(lái)源于加熱殺死的SIII細(xì)菌，并使RII細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為SIII型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA。正是在這一認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)化定義為某一基因型的細(xì)胞從周?chē)橘|(zhì)中吸收來(lái)自另一基因型的DNA而使它的基因型和表現(xiàn)型發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)論上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明來(lái)源于加熱殺死的SIII細(xì)菌，并使110實(shí)驗(yàn)結(jié)論Avery等人的實(shí)驗(yàn)實(shí)際上也表明決定細(xì)菌遺傳類型的物質(zhì)是DNA，即證明了DNA就是遺傳物質(zhì)。但由于他們采用的實(shí)驗(yàn)方法當(dāng)時(shí)不被人們廣泛接受，而且得出的結(jié)論與當(dāng)時(shí)人們的傳統(tǒng)觀念(認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì))不符合，而長(zhǎng)期沒(méi)有得到人們的承認(rèn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論Avery等人的實(shí)驗(yàn)實(shí)際上也表明決定細(xì)菌遺傳類型的物111轉(zhuǎn)化的主要步驟雙鏈DNA分子與細(xì)胞表面感受位點(diǎn)進(jìn)行可逆性結(jié)合。供體DNA片斷被吸入受體細(xì)胞。侵入受體細(xì)胞的供體DNA轉(zhuǎn)為單鏈，其中一條被降解。未被降解的一條鏈部分或整個(gè)插入受體細(xì)胞的DNA中。雜合的DNA經(jīng)復(fù)制可以形成親代類型和重組類型的DNA,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化細(xì)胞的形成與表達(dá)。轉(zhuǎn)化的主要步驟雙鏈DNA分子與細(xì)胞表面感受位點(diǎn)進(jìn)行可逆性結(jié)合112(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在細(xì)菌中是一種普遍現(xiàn)象。不同細(xì)菌轉(zhuǎn)化過(guò)程有一定差異，但是它們都存在幾個(gè)共同特征，即1.感受態(tài)與感受態(tài)因子感受態(tài)指細(xì)菌能夠從周?chē)h(huán)境中吸收DNA分子進(jìn)行轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。感受態(tài)主要受一類蛋白質(zhì)(感受態(tài)因子)影響，感受態(tài)因子可以在細(xì)菌間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從感受態(tài)細(xì)菌中傳遞到非感受態(tài)細(xì)菌中，可以使后者變?yōu)楦惺軕B(tài)。(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在細(xì)菌中是一種普遍現(xiàn)象。不同細(xì)菌轉(zhuǎn)化113(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程1、感受態(tài)與感受態(tài)因子一般認(rèn)為感受態(tài)出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期，并且某些處理過(guò)程可以誘導(dǎo)或加強(qiáng)感受態(tài)，以大腸桿菌為例，用Ca2+處理對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期的大腸桿菌可以增強(qiáng)其感受能力。2、供體(donor)DNA與受體(receptor)細(xì)胞結(jié)合(binding)結(jié)合發(fā)生在受體細(xì)胞特定部位(結(jié)合點(diǎn))；對(duì)供體DNA片段有一定要求；結(jié)合過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程。(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程1、感受態(tài)與感受態(tài)因子114(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程3、DNA攝取當(dāng)細(xì)菌結(jié)合點(diǎn)飽和之后，細(xì)菌開(kāi)始攝取外源DNA；細(xì)菌在攝取外源DNA時(shí)，由DNA移位酶降解其中一條鏈，并利用降解這條鏈產(chǎn)生的能量，將另一條鏈拉進(jìn)細(xì)胞中。(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程3、DNA攝取115(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程4、聯(lián)會(huì)(synapsis)與外源DNA片段整合(integration)整合就是指單鏈的轉(zhuǎn)化DNA與受體DNA對(duì)應(yīng)位點(diǎn)的置換，從而穩(wěn)定地?fù)饺氲绞荏wDNA中的過(guò)程。實(shí)際上就是一個(gè)遺傳重組的過(guò)程。因而研究整合的分子機(jī)制事實(shí)上也為遺傳重組的分子機(jī)制作出了貢獻(xiàn)。(二)、轉(zhuǎn)化過(guò)程4、聯(lián)會(huì)(synapsis)與外源DNA片段116轉(zhuǎn)化的主要步驟(圖)雙鏈DNA分子與細(xì)胞表面感受位點(diǎn)進(jìn)行可逆性結(jié)合。供體DNA片斷被吸入受體細(xì)胞。侵入受體細(xì)胞的供體DNA轉(zhuǎn)為單鏈，其中一條被降解。未被降解的一條鏈部分或整個(gè)插入受體細(xì)胞的DNA中。雜合的DNA經(jīng)復(fù)制可以形成親代類型和重組類型的DNA,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化細(xì)胞的形成與表達(dá)。轉(zhuǎn)化的主要步驟(圖)雙鏈DNA分子與細(xì)胞表面感受位點(diǎn)進(jìn)行可逆117細(xì)菌轉(zhuǎn)化過(guò)程

吸附DNA

吸收

整合

細(xì)菌轉(zhuǎn)化過(guò)程

吸附DNA

吸收

整合

118*(三)、共同轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜繪制利用共同轉(zhuǎn)化繪制細(xì)菌連鎖遺傳圖譜的基本原理相鄰基因發(fā)生共同轉(zhuǎn)化的概率與兩者的距離間成正向關(guān)系，基因間距離越近，發(fā)生共同轉(zhuǎn)化的頻率越高，反之越低。因此可能通過(guò)測(cè)定兩基因共同轉(zhuǎn)化的頻率來(lái)指示基因間的相對(duì)距離。*(三)、共同轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜繪制利用共同轉(zhuǎn)化繪制細(xì)菌連鎖遺傳119一二、烈性噬菌體和溫和噬菌體烈性噬菌體2.溫和噬菌體：溶源周期、裂解周期三、轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)2.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)3.特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)（局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)）第三節(jié)噬菌體的遺傳分析

（著重幾個(gè)概念）四、噬菌體的遺傳重組轉(zhuǎn)導(dǎo)一二、烈性噬菌體和溫和噬菌體烈性噬菌體三、轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)第三節(jié)120一、烈性噬菌體T偶數(shù)系列噬菌體的尾絲附著在大腸桿菌表面時(shí)，通過(guò)尾鞘的收縮將噬菌體DNA經(jīng)中空尾部注入寄主細(xì)胞，破壞寄主細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，并合成大量的噬菌體DNA和蛋白質(zhì)，組成許多新的子噬菌體，最后使細(xì)菌裂解，釋放出無(wú)數(shù)個(gè)子噬菌體。所以這樣的T偶數(shù)系列噬菌體稱為烈性噬菌體。一、烈性噬菌體T偶數(shù)系列噬菌體的尾絲附著在大腸桿菌表面時(shí)，121烈性噬菌體

產(chǎn)生溶菌反應(yīng)細(xì)菌裂解，釋放出子噬菌體烈性噬菌體

產(chǎn)生溶菌反應(yīng)細(xì)菌裂解，釋放出子噬菌體122二、溫和噬菌體溫和噬菌體侵入細(xì)菌后，細(xì)菌并不裂解，即它們有溶源性的生活周期。例如λ和P1噬菌體可代表略有不同的溶源性類型。λ噬菌體附著在大腸桿菌染色體的gal和bio位點(diǎn)之間的attλ座位上，它能通過(guò)交換而整合到細(xì)菌染色體上，整合的噬菌體稱為原噬菌體(圖)。二、溫和噬菌體溫和噬菌體侵入細(xì)菌后，細(xì)菌并不裂解，即它們有123λ噬菌體的溶源化和原噬菌體形成λ噬菌體的溶源化和原噬菌體形成124溫和噬菌體一般不出現(xiàn)溶菌反應(yīng)不出現(xiàn)溶菌反應(yīng)溫和噬菌體一般不出現(xiàn)溶菌反應(yīng)不出現(xiàn)溶菌反應(yīng)125溫和噬菌體兩種增殖周期溶源周期細(xì)胞不裂解原噬菌體某些溫和噬菌體侵染細(xì)胞后，其DNA整合到宿主細(xì)菌染色體中。這種處于整合狀態(tài)的噬菌體DNA稱為原噬菌體。含有原噬菌體的細(xì)胞稱為溶源性細(xì)菌或溶源菌/體。溫和噬菌體兩種增殖周期溶源周期細(xì)胞不裂解126原噬菌體不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，隨宿主細(xì)菌染色體的復(fù)制而同步復(fù)制。并且隨著宿主細(xì)菌細(xì)胞分裂而平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，代代相傳，進(jìn)入溶源周期。溶菌周期細(xì)胞裂解原噬菌體不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，隨宿主細(xì)菌染色體的復(fù)制127溫和噬菌體的生活周期細(xì)胞不裂解，形成溶源性細(xì)菌或溶源菌/體，進(jìn)入溶源周期整合的原噬菌體也可能被誘導(dǎo)進(jìn)入裂解周期，也可能自然消失溫和噬菌體的生活周期細(xì)胞不裂解，形成溶源性細(xì)菌或溶源菌/體128溫和噬菌體兩種增殖周期溶源周期細(xì)胞不裂解溶菌周期細(xì)胞裂解在某些情況下，溶源性細(xì)菌培養(yǎng)物中會(huì)有很小一部分（103—106），由于原噬菌體脫離整合狀態(tài)，增殖產(chǎn)生大量子噬菌體而導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞裂解。溫和噬菌體兩種增殖周期溶源周期細(xì)胞不裂解129三、轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)的重組過(guò)程。（或）轉(zhuǎn)導(dǎo)一個(gè)細(xì)菌通過(guò)溫和噬菌體或缺陷型噬菌體把其遺傳物質(zhì)傳遞給另一細(xì)菌。類型普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)象噬菌體P22可以轉(zhuǎn)導(dǎo)沙門(mén)氏菌染色體組的任何不同的部分。特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)象λ噬菌體等只能轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)菌染色體的特定的部分。三、轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)的重組過(guò)程130三、轉(zhuǎn)導(dǎo)黎德伯格等1956年在傷寒沙門(mén)氏菌中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。他們用一個(gè)不能合成苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸的營(yíng)養(yǎng)缺陷型和另一個(gè)不能合成甲硫氨酸和組氨酸的營(yíng)養(yǎng)缺陷型雜交，結(jié)果在基本培養(yǎng)基上出現(xiàn)原養(yǎng)型菌落。

三、轉(zhuǎn)導(dǎo)黎德伯格等1956年在傷寒沙門(mén)氏菌中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。131三、轉(zhuǎn)導(dǎo)黎德伯格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(kāi)，以防止細(xì)胞接觸，但可以允許比細(xì)菌小的物質(zhì)通過(guò)，結(jié)果也獲得了野生型重組體。這樣確定，這種野生型重組體是通過(guò)一種過(guò)濾性因子實(shí)現(xiàn)的。以后的研究工作表明，這種過(guò)濾性因子是噬菌體P22。P22的遺傳信息可以整合到宿主的染色體中。噬菌體P22可以轉(zhuǎn)導(dǎo)沙門(mén)氏菌染色體組的任何不同的部分，因此稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。三、轉(zhuǎn)導(dǎo)黎德伯格將上述兩種菌株分別放在戴維斯U型管的兩臂內(nèi)，132三、轉(zhuǎn)導(dǎo)P22侵染細(xì)菌后，細(xì)菌染色體斷裂成片段，在形成噬菌體顆粒時(shí)，偶爾錯(cuò)誤地把細(xì)菌染色體片段包裝在噬菌體蛋白質(zhì)外殼內(nèi)，其中并不包含有噬菌體的遺傳物質(zhì)，這種假噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒。由于決定噬菌體感染細(xì)菌的能力是噬菌體的外殼蛋白質(zhì)，所以轉(zhuǎn)導(dǎo)顆?？梢晕降郊?xì)菌上，并將它的內(nèi)含物注入受體細(xì)菌后，形成部分二倍體，導(dǎo)入的基因經(jīng)過(guò)重組，整合到宿主的染色體上。

三、轉(zhuǎn)導(dǎo)P22侵染細(xì)菌后，細(xì)菌染色體斷裂成片段，在形成噬菌體133普遍性

轉(zhuǎn)導(dǎo)圖轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率很低（105），一般0.3%的噬菌體是轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體普遍性

轉(zhuǎn)導(dǎo)圖134共轉(zhuǎn)導(dǎo)、共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率共轉(zhuǎn)導(dǎo)/并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)phage往往不止轉(zhuǎn)導(dǎo)某一個(gè)基因，而是將其附近基因與該基因一起轉(zhuǎn)導(dǎo)。通過(guò)基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)，可推測(cè)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因間的次序和距離。共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率兩基因距離越近，共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率越高→細(xì)菌染色體作圖共轉(zhuǎn)導(dǎo)、共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率共轉(zhuǎn)導(dǎo)/并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)phage往往不止轉(zhuǎn)導(dǎo)某一135abacbc0.60.10.5abcorcba利用共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率可推測(cè)基因a,b,c在染色體上的排列為abacb136流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)共轉(zhuǎn)導(dǎo)中，基本培養(yǎng)基上正常箘落與小菌落之比110該現(xiàn)象稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)。原因轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，除了發(fā)生普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（10%），轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA分子也可能既不與受體基因組發(fā)生交換，又不隨細(xì)胞DNA復(fù)制而復(fù)制，而是很穩(wěn)定地存在于細(xì)胞之中，單線遺傳。未得到供體基因的細(xì)胞不能合成相應(yīng)的酶，但仍含有母細(xì)胞殘留的酶，可供這些細(xì)胞繼續(xù)分裂一兩次，這些細(xì)胞形成小菌落。形成所謂“流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)”流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)共轉(zhuǎn)導(dǎo)中，基本培養(yǎng)基上正常箘落與小菌落之比110該現(xiàn)137特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)/局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)λ只能轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)菌染色體的特定的部分特定的部分gal或bio基因，位于attB位點(diǎn)兩側(cè)形成原噬菌體特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)/局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)λ只能轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)菌染色體的特定的部分形成原138特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)圖在特定位點(diǎn)配對(duì)交換，λdgal+DNA整個(gè)插入，形成dgal+/dgal-轉(zhuǎn)導(dǎo)子特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)圖在特定位點(diǎn)配對(duì)交換，139高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)由λ和λdgal雙重原噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)非溶源性gal受體細(xì)菌時(shí)，由于形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)型數(shù)目比較多，50%左右，所以叫高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)由λ和λdgal雙重原噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)非溶源性gal受體細(xì)140四、噬菌體的遺傳重組T2噬菌班形態(tài)突變型r快速溶菌，大界限分明噬菌斑野生型r+緩慢溶菌，小溶菌斑宿主范圍突變型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)，半透明噬菌斑四、噬菌體的遺傳重組T2噬菌班形態(tài)141四、噬菌體的遺傳重組（P237）噬菌斑h(yuǎn)：宿主范圍r：噬菌斑形態(tài)hr+×h+rhr+透明，小h+r半透明，大h+r+半透明，小hr透明，大重組值=重組噬菌斑數(shù)總噬菌斑數(shù)四、噬菌體的遺傳重組（P237）噬菌斑142T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交重組值＝[(h+r+)+(hr)]/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+：??；h-：透明，h+：半透明T2突變型的兩點(diǎn)測(cè)交重組值＝[(h+r+)+(hr)]/143h+r×hr+h＋r－42半透明，大h－r＋34透明，小

h－r－12透明，大h＋r＋12

半透明，小親本型重組型重組率（Rf）＝24％＝24cMh+r×hr+h＋r－42半透明，大親本型重144T2phage重組試驗(yàn)結(jié)果T2phage重組試驗(yàn)結(jié)果145根據(jù)上表結(jié)果可以分別作出3個(gè)連鎖圖

根據(jù)上表結(jié)果可以分別作出3個(gè)連鎖圖146有四種可能的排列順序有四種可能的排列順序147細(xì)菌遺傳學(xué)細(xì)菌遺傳學(xué)148（優(yōu)選）細(xì)菌遺傳學(xué)（優(yōu)選）細(xì)菌遺傳學(xué)149圖細(xì)菌染色體的著膜復(fù)制圖細(xì)菌染色體的著膜復(fù)制150第七章細(xì)菌和噬菌體的重組和連鎖連鎖與交換，真菌的遺傳學(xué)分析減數(shù)分裂和分離的關(guān)系交叉和重組的關(guān)系

真核類生物的基因傳遞方式細(xì)菌原核生物噬菌體病毒遺傳物質(zhì)如何傳遞的？第七章細(xì)菌和噬菌體的重組和連鎖連鎖與交換，真菌的遺傳151主要內(nèi)容第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析（重點(diǎn)）第三節(jié)噬菌體的遺傳分析主要內(nèi)容第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)152第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)一、細(xì)菌和病毒（一）細(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌的結(jié)構(gòu)細(xì)菌的生物學(xué)特征第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)一、細(xì)菌和病毒153細(xì)菌的生物學(xué)特征細(xì)菌是單細(xì)胞生物，完成每個(gè)世代只需20分鐘，而且容易得到它的生化突變型，它不僅在醫(yī)學(xué)上和農(nóng)業(yè)上重要，而且從進(jìn)化角度上也是異常成功的，因?yàn)樗紦?jù)地球上大部分的角落。研究細(xì)菌遺傳的方法主要是對(duì)細(xì)菌菌落形態(tài)的遺傳研究(如圖，霉菌菌落)細(xì)菌的生物學(xué)特征細(xì)菌是單細(xì)胞生物，完成每個(gè)世代只需20分鐘，154霉菌菌落大腸桿菌（E.coli）霉菌菌落大腸桿菌155細(xì)菌的生物學(xué)特征原則上說(shuō)，培養(yǎng)皿中每個(gè)細(xì)菌長(zhǎng)成的菌落應(yīng)具有共同的遺傳組成，但是由于偶然發(fā)生的突變形態(tài)性狀的突變，生理特性的突變或抗性的突變，而使這些突變后的細(xì)菌所形成的菌落與其他的菌落有所不同。菌落形態(tài)性狀的突變包括菌落的形狀、顏色和大小等。生理特性的突變包括喪失合成某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力的營(yíng)養(yǎng)缺陷型?？剐酝蛔儼顾幮曰蚩垢腥拘?。細(xì)菌的生物學(xué)特征原則上說(shuō)，培養(yǎng)皿中每個(gè)細(xì)菌長(zhǎng)成的菌落應(yīng)具有共156一、細(xì)菌和病毒

（二）病毒

非細(xì)胞形態(tài)的生命病毒的生物學(xué)特征病毒是比細(xì)菌更為簡(jiǎn)單的生物，它們也只有一條染色體，即單倍體。有些病毒的染色體是DNA，還有一些病毒是RNA。一、細(xì)菌和病毒

（二）病毒

非細(xì)胞形態(tài)的生命病毒的生157病毒的生物學(xué)特征病毒主要是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的y一種核酸所組成的顆粒。病毒可根據(jù)宿主(動(dòng)物、植物、細(xì)菌)或遺傳物質(zhì)(DNA或RNA)來(lái)分類。細(xì)菌病毒(Bacterialphage)，稱為噬菌體(phage)，是目前經(jīng)過(guò)廣泛研究，了解比較清楚的一種病毒。病毒的生物學(xué)特征病毒主要是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的y一種核酸所158細(xì)菌病毒(Bacterialphage)

噬菌體(phage)的結(jié)構(gòu)頭部頸部外鞘尾絲細(xì)菌病毒(Bacterialphage)

159T4噬菌體T4噬菌體160皰疹病毒

皰疹病毒161人類天花病毒

（圖中深染的顆粒）人類天花病毒

（圖中深染的顆粒）162溫和噬菌體侵入細(xì)菌后，細(xì)菌并不裂解，即它們有溶源性的生活周期。未得到供體基因的細(xì)胞不能合成相應(yīng)的酶，但仍含有母細(xì)胞殘留的酶，可供這些細(xì)胞繼續(xù)分裂一兩次，這些細(xì)胞形成小菌落。h+r半透明，大其它突變類型的篩選、鑒定細(xì)菌在培養(yǎng)條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)遺傳類型間的定向轉(zhuǎn)化。當(dāng)F+細(xì)菌和F細(xì)菌接合時(shí)(F+×F)，F(xiàn)因子的新拷貝能在接合過(guò)程中轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞中去，使F細(xì)胞轉(zhuǎn)變成F+細(xì)胞，在接合管形成后，F(xiàn)因子DNA雙鏈之一被切斷，從斷端轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞，在那里發(fā)生DNA復(fù)制。真核類生物的基因傳遞方式h＋r＋12半透明，小轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)的重組過(guò)程。細(xì)胞不裂解，形成溶源性細(xì)菌或溶源菌/體，進(jìn)入溶源周期(3)有F因子的細(xì)胞是F+細(xì)胞，無(wú)F因子的細(xì)胞是F細(xì)胞。為了驗(yàn)證這些原養(yǎng)型菌落產(chǎn)生的可能，設(shè)計(jì)了很多試驗(yàn)。挑取由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落進(jìn)行培養(yǎng)就可以獲得由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的純系。F’因子和F因子很容易轉(zhuǎn)移到F細(xì)胞中，但供體染色體的轉(zhuǎn)移率很低。菌落形態(tài)性狀的突變包括菌落的形狀、顏色和大小等。Hayes）在重復(fù)細(xì)菌雜交(AxB)實(shí)驗(yàn)之前，分別用高劑量的鏈霉素來(lái)處理A品系和B品系:大腸桿菌兩個(gè)品系在雜交的過(guò)程中作用是不相同的，兩種不同菌株(品系)接合過(guò)程中遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的；Hfr×F接合時(shí)，F(xiàn)細(xì)菌很少轉(zhuǎn)變成Hfr上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明來(lái)源于加熱殺死的SIII細(xì)菌，并使RII細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為SIII型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA。P22侵染細(xì)菌后，細(xì)菌染色體斷裂成片段，在形成噬菌體顆粒時(shí)，偶爾錯(cuò)誤地把細(xì)菌染色體片段包裝在噬菌體蛋白質(zhì)外殼內(nèi)，其中并不包含有噬菌體的遺傳物質(zhì)，這種假噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒。病毒衣殼的排列方式病毒衣殼的排列方式溫和噬菌體侵入細(xì)菌后，細(xì)菌并不裂解，即它們有溶源性的生活周期163二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。繁殖力強(qiáng)，世代時(shí)間短，容易人工培養(yǎng)。便于研究基因的作用；（2）容易篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型,研究基因的作用(突變型生長(zhǎng)條件與基因作用)。（3）便于研究基因的突變,容易篩選不同的突變型。（4）便于研究基因精細(xì)結(jié)構(gòu)研究基因的重組(重組群體大、選擇方法簡(jiǎn)便有效)。（5）便于研究基因表達(dá)調(diào)節(jié)。遺傳物質(zhì)比較簡(jiǎn)單，可作為研究高等生物的簡(jiǎn)單模型二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。繁殖力強(qiáng)，164二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料同時(shí)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大、成就突出(微生物工程)；在遺傳工程(包括動(dòng)植物)中，作為重要研究材料、工具，也具有決定性作用。細(xì)菌和病毒作為遺傳研究材料具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，了解微生物遺傳研究有助于理解多年來(lái)分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)理論發(fā)展。二、細(xì)菌和病毒是遺傳學(xué)研究的好材料同時(shí)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)165細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程雖然細(xì)菌和病毒不具備象真核生物配子進(jìn)行融合的有性過(guò)程，但它們的遺傳物質(zhì)也能從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞，并且也能形成重組體。無(wú)性生殖1946年萊德伯格和塔特姆發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌之間可以通過(guò)接合轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)（有性過(guò)程）。細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程雖然細(xì)菌和病毒不具備象真核生物配子進(jìn)行166細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程細(xì)菌獲取外源遺傳物質(zhì)有四種不同的方式轉(zhuǎn)化，接合，性導(dǎo)和轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)一個(gè)細(xì)菌被一個(gè)以上的病毒粒子所侵染時(shí)，噬菌體也能在細(xì)菌體內(nèi)交換遺傳物質(zhì)。如果兩個(gè)噬菌體屬于不同品系，它們之間可以發(fā)生遺傳物質(zhì)的部分交換(重組)。下面將敘述細(xì)菌和噬菌體遺傳物質(zhì)的交換過(guò)程，并且將利用這些方法作出細(xì)菌和噬菌體的染色體圖。細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程細(xì)菌獲取外源遺傳物質(zhì)有四種不同的方式轉(zhuǎn)167三、細(xì)菌遺傳的實(shí)驗(yàn)研究方法*(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)(二)建立純系的方法(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型(四)突變型與重組型的批量篩選方法三、細(xì)菌遺傳的實(shí)驗(yàn)研究方法*(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃168細(xì)菌培養(yǎng)細(xì)菌培養(yǎng)169(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)培養(yǎng)物中微生物計(jì)數(shù)方法是微生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，其基本思路是對(duì)原培養(yǎng)物進(jìn)行連續(xù)稀釋；進(jìn)行平板涂抹培養(yǎng)；由于每個(gè)細(xì)胞形成一個(gè)菌落，計(jì)數(shù)菌落數(shù)；根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算原培養(yǎng)物中的細(xì)胞濃度。(一)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)培養(yǎng)物中微生物計(jì)數(shù)方法是微170細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)細(xì)胞計(jì)數(shù)(培養(yǎng)物細(xì)胞濃度)171(二)建立純系的方法——純培養(yǎng)挑取由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落進(jìn)行培養(yǎng)就可以獲得由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的純系。通常采用平板表面涂布法或劃線法可以獲得單菌落。這種方法獲得的純系，稱為“菌種純”。有時(shí)采用顯微操縱器進(jìn)行菌絲尖端切割等方法從單個(gè)細(xì)胞直接培養(yǎng)建立純系。采用這種方法獲得的純系稱為“菌株純”。(二)建立純系的方法——純培養(yǎng)挑取由單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落172建立純系的方法

——純培養(yǎng)建立純系的方法

——純培養(yǎng)173(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分及培養(yǎng)條件有關(guān)。營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選、鑒定選擇培養(yǎng)法是根據(jù)菌株在基本培養(yǎng)基和營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)表現(xiàn)將菌株分為原養(yǎng)型(也稱為原生營(yíng)養(yǎng)型)與營(yíng)養(yǎng)缺陷型(在基本培養(yǎng)基上不能正常生長(zhǎng)，只能在相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基上生長(zhǎng))。營(yíng)養(yǎng)突變型的篩選、鑒定方法與紅色面包霉生化突變型的鑒定方法基本一致。(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基174(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分及培養(yǎng)條件有關(guān)。其它突變類型的篩選、鑒定對(duì)于其它的突變類型(如溫度敏感型)，也可以通過(guò)培養(yǎng)條件的選擇培養(yǎng)來(lái)篩選與鑒定。(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型許多細(xì)菌的突變都與培養(yǎng)基175親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；1、產(chǎn)生重組子頻率不同，Hfr×F－10－4，兩基因距離越近，共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率越高→細(xì)菌染色體作圖四、噬菌體的遺傳重組轉(zhuǎn)導(dǎo)兩品系細(xì)胞通過(guò)培養(yǎng)基交換養(yǎng)料——互養(yǎng)作用；F因子整合到宿主細(xì)菌染色體上的一種可逆過(guò)程，能夠低頻被切除。coliK12多重突變品系第一節(jié)細(xì)菌和病毒的一些特點(diǎn)但由于他們采用的實(shí)驗(yàn)方法當(dāng)時(shí)不被人們廣泛接受，而且得出的結(jié)論與當(dāng)時(shí)人們的傳統(tǒng)觀念(認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì))不符合，而長(zhǎng)期沒(méi)有得到人們的承認(rèn)。1、接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。F-lac+ade+細(xì)胞不裂解，形成溶源性細(xì)菌或溶源菌/體，進(jìn)入溶源周期菌落形態(tài)性狀的突變包括菌落的形狀、顏色和大小等。F-lac-ade+總之F因子是一種質(zhì)粒（plasmid）Wollman和Jacob等人想了解Hfr細(xì)菌在交配中，什么時(shí)候把基因轉(zhuǎn)移給F細(xì)菌的，于是設(shè)計(jì)了中斷雜交試驗(yàn)，用以證明接合時(shí)遺傳物質(zhì)從供體細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是直線式進(jìn)行的，他們把Hfr菌株與F菌株混合在一起進(jìn)行雜交培養(yǎng)。很低（105），一般0.結(jié)合發(fā)生在受體細(xì)胞特定部位(結(jié)合點(diǎn))；圖

高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)HfrxF以后的研究工作表明，這種過(guò)濾性因子是噬菌體P22。U形管實(shí)驗(yàn)

在U形管中培養(yǎng)一定時(shí)間后，再測(cè)定每一臂的細(xì)菌，沒(méi)有一個(gè)能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。(四)突變型與重組型的批量篩選方法選擇培養(yǎng)法一次可鑒定、篩選一種突變型，但要檢測(cè)分離含有多種突變型的混和菌株，僅采用選擇培養(yǎng)法要進(jìn)行多次試驗(yàn)才能夠達(dá)到目的、效率太低。高效檢測(cè)、分離混和群體用影印培養(yǎng)法親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；(四)突變型與重組型的批量篩176(四)突變型與重組型的批量篩選方法為高效檢測(cè)、分離混和群體中不同突變型，黎德伯格夫婦設(shè)計(jì)了影印培養(yǎng)法。該方法原理與選擇培養(yǎng)法一致，但是采用影印法將在完全培養(yǎng)基上單菌落同時(shí)接種到不同選擇培養(yǎng)基上同時(shí)對(duì)所有菌落進(jìn)行選擇培養(yǎng)，鑒定效率大大提高。(四)突變型與重組型的批量篩選方法為高效檢測(cè)、分離混和群體177(四)突變型與重組型的批量篩選方法注意(1)最初的培養(yǎng)基必須是非選擇性的，即各種突變型都能夠在其上生長(zhǎng)；(2)必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ缤坎蓟騽澗€法，以使培養(yǎng)物菌落之間要分開(kāi)。(四)突變型與重組型的批量篩選方法注意178第二節(jié)細(xì)菌的遺傳重組1、接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。2、性導(dǎo)是指接合時(shí)由F′因子所攜帶的外源DNA整合到細(xì)菌染色體的過(guò)程。3、轉(zhuǎn)化某一基因型的細(xì)胞從周?chē)橘|(zhì)中吸收來(lái)自另一基因型的DNA而使它的基因型和表現(xiàn)型發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)導(dǎo)是指以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)的重組過(guò)程。第二節(jié)細(xì)菌的遺傳重組1、接合是指通過(guò)細(xì)胞的179第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析一、細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體大多為裸露的環(huán)狀閉合DNA雙鏈，沒(méi)有組蛋白和其他蛋白質(zhì)結(jié)合，也不形成核小體結(jié)構(gòu)。（這種結(jié)構(gòu)有利于外源DNA的插入。）細(xì)菌染色體1000um細(xì)菌直徑0.55um第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析一、細(xì)菌染色體180圖大腸桿菌染色體的基本結(jié)構(gòu)特征圖大腸桿菌染色體的基本結(jié)構(gòu)特征181二、E.coli基因組概況E.coli的染色體為閉合雙鏈環(huán)狀DNA，長(zhǎng)約1333um.

2001年10月15日完成了E.coliK12菌株的基因組全序列測(cè)定?？偣?639221bp，4279個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，115個(gè)編碼rRNA和tRNA的基因。（GenBank編號(hào):U00096）二、E.coli基因組概況E.coli的染色體為閉182三、細(xì)菌的雜交——接合

A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)BF因子及其在雜交中的行為C中斷雜交試驗(yàn)作圖三、細(xì)菌的雜交——接合A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)183三、細(xì)菌的雜交A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)1946年萊德伯格(Lederberg,J.)和塔特姆(Tatum)發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌之間可以通過(guò)接合（conjugation）轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)。細(xì)菌接合是指通過(guò)細(xì)胞的直接接觸，遺傳信息從供體單向轉(zhuǎn)移到受體的過(guò)程。三、細(xì)菌的雜交A接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)