第六章細(xì)菌、病毒 2

第六章細(xì)菌和噬菌體的重組和連鎖本章重點(diǎn)1．細(xì)菌影印法研究。2．細(xì)菌和病毒的四種遺傳分析方法：轉(zhuǎn)化、接合、性導(dǎo)、轉(zhuǎn)導(dǎo)。3．掌握F+、F–、F'、Hfr×F–的特點(diǎn)。4．理解和掌握中斷雜交和重組作圖的原理。5．噬菌體結(jié)構(gòu)和基因重組特點(diǎn)。學(xué)時：10細(xì)菌和藍(lán)綠藻：一個線條狀或環(huán)狀染色體(單倍體結(jié)構(gòu))；無典型的有絲分裂和減數(shù)分裂；染色體傳遞和重組方式與真核生物不同。E.coliT4Phage病毒：比細(xì)菌更簡單；在寄主細(xì)胞內(nèi)以集團(tuán)形式產(chǎn)生；屬于只有一條染色體的單倍體。第一節(jié)細(xì)菌和病毒在遺傳學(xué)

研究中的地位一、細(xì)菌：1.大?。杭?xì)胞較小、長約1~2μ

(1μ＝1/1000mm)、寬約0.5μ；2.結(jié)構(gòu)：鞭毛、細(xì)胞壁、質(zhì)膜、間體、核質(zhì)體、核糖體3.遺傳物質(zhì)：單個主染色體、一個或多個小染色體(質(zhì)粒)4.涂布和繁殖：每個細(xì)胞在較短時間內(nèi)(如一夜)能裂殖到107個子細(xì)胞→成為肉眼可見的菌落或克隆(clone)。5.生理特性突變：①營養(yǎng)缺陷型：喪失合成某種營養(yǎng)物質(zhì)能力，不能在基本培養(yǎng)基上生長；原養(yǎng)型：野生菌株則可在基本培養(yǎng)基上生長。用不同的選擇性培養(yǎng)基測知突變的特性。②抗性突變型：如抗藥性或抗感染性。例如：青霉素（penr）抗性突變的菌落。培養(yǎng)基中加有青霉素

二、病毒：單倍體，僅一條染色體。病毒→蛋白質(zhì)外殼+核酸。病毒分類：寄主：動物、植物、細(xì)菌等；遺傳物質(zhì)：DNA或RNA。煙草花葉病毒腺病毒T4噬菌體愛滋病病毒

RNA

DNA

DNA

RNA

表6-1噬菌體對于分子生物學(xué)研究具有重要意義。

三、細(xì)菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性：

1．世代周期短：大腸桿菌（E.coli）20分鐘可繁殖一代。

2．便于管理和生化分析：個體小，一般在1μ至幾μ之間，操作管理方便。3．便于研究基因突變：

裸露的DNA分子（有的病毒為RNA分子），容易受環(huán)境條件的影響而發(fā)生突變；單倍體生物，不存在顯性掩蓋隱性問題，隱性突變也能表現(xiàn)出來。

4．便于研究基因的作用：

影印培養(yǎng)，易檢出營養(yǎng)缺陷型突變，有利于從生化角度來研究基因的作用。

5．便于研究基因重組：細(xì)菌具有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合作用，可以進(jìn)行精密的遺傳分析。6.便于研究基因結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控機(jī)制：細(xì)菌和病毒的遺傳物質(zhì)簡單，易于進(jìn)行基因定位、結(jié)構(gòu)分析和分離，基因的表達(dá)調(diào)控也適于采用生理生化的方法進(jìn)行深入研究。

7.便于進(jìn)行遺傳操作：

染色體結(jié)構(gòu)簡單，沒有組蛋白和其它蛋白的結(jié)合，更宜于進(jìn)行遺傳工程的操作。四、突變型篩選

要得到特定表型的突變型，主要不是依賴使用不同的誘變劑，而是依賴于采用不同的篩選方法。

1.

糖發(fā)酵性突變株Lac-選擇：可Lac+將和Lac-涂布于伊紅-美藍(lán)（EMB）培養(yǎng)基上，Lac+可形成有金屬光澤的紫色菌落，而Lac-則形成白色菌落，因此很容易識別。

2.抗性突變體選擇：把經(jīng)過誘變處理的細(xì)胞直接涂布到含有某種噬菌體或抗菌素的培養(yǎng)基上，形成的菌落克隆就是抗性突變。

3.營養(yǎng)缺陷型突變的選擇：如選擇氨基酸營養(yǎng)缺陷型，可先把經(jīng)誘變劑，如X射線、紫外線或化學(xué)誘變劑等處理的細(xì)菌涂布在含有所有20種氨基酸的完全培養(yǎng)基上，這種培養(yǎng)基能使各種營養(yǎng)缺陷型生長，培養(yǎng)的目的是通過細(xì)胞分裂使突變型充分表現(xiàn)。

待菌落出現(xiàn)后，用印跡法（replica-platedmethod）把它們影印到基本培養(yǎng)基上鑒別出在不含任何氨基酸的培養(yǎng)基上不能生長的克隆，然后再把這一克隆培養(yǎng)到只含一種氨基酸的培養(yǎng)基上，從而判定該突變型需哪種氨基酸才能生長。

測定突變的方法──影印法：黎德伯格等（LederbergJ.和LederbergE.M.,1952）設(shè)計。LederbergJ.,1958Nobel獎獲得者，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合第二節(jié)細(xì)菌的遺傳分析

一、細(xì)菌的雜交細(xì)菌主要是無性繁殖，1946年發(fā)現(xiàn)不同品系大腸桿菌可以雜交，并進(jìn)行基因重組，從而首次發(fā)現(xiàn)了大腸桿菌也有“性別”。

命名：野生型或營養(yǎng)缺陷型：按照菌株所不能合成的物質(zhì)的前三個字母來命名，右上角標(biāo)上“+”或“-”分別代表野生型和缺陷型（突變型）?？股孛舾谢蚩剐裕喝∏叭齻€字母，右上角標(biāo)上s或r，代表敏感或抗性，例如，鏈霉素敏感的寫成strs，對鏈霉素抗性的寫成strr。

不同營養(yǎng)缺陷型的大腸桿菌：

A菌株：Met-bio-thr+leu+，需加甲硫氨酸和生物素。

B菌株：Met+bio+

thr-leu-，需加蘇氨酸和亮氨酸。

*A菌株和B菌株營養(yǎng)缺陷型，不能在基本培養(yǎng)上生長。

*

A+B菌株混合培養(yǎng)，在完全培養(yǎng)基上，幾小時后離心，涂布基本培養(yǎng)基上，長出原養(yǎng)型（Met+bio+thr+leu+）菌落。DemonstrationbyLederbergandTatumofgeneticrecombinationbetweenbacterialcells

這種原養(yǎng)型細(xì)胞如何出現(xiàn)？

A、B菌株分別培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基上→一邊加壓和吸引使培養(yǎng)液充分混合→結(jié)果任何一臂的培養(yǎng)基上均未長出原養(yǎng)型細(xì)菌。

∴直接接觸（接合）是原養(yǎng)型細(xì)胞出現(xiàn)的必要條件。A菌株B菌株大分子可通過，細(xì)菌不能通過濾片U型管的實(shí)驗(yàn)（Davis，1950）

A、B菌株中都有鏈霉素敏感型（Strs）和抗鏈霉素突變型（Strr

）。在不含鏈霉素的基本培養(yǎng)基上將這兩個菌株進(jìn)行正反交，即Astrs×Bstrr與Astrr×Bstrs

，結(jié)果都可以得到原養(yǎng)型菌落；在含有鏈霉素的基本培養(yǎng)基上進(jìn)行同樣雜交時，只有Astrs×Bstrr得到原養(yǎng)型菌落，而雜交中Astrr×Bstrs未產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落。

說明菌株A和菌株B在雜交中起著不同的作用，菌株A相當(dāng)于雄性，是遺傳物質(zhì)的供體（donor），而菌株B相當(dāng)于雌性，是遺傳物質(zhì)的受體(receptor)。

在含有鏈霉素的基本培養(yǎng)基中，Astrs×Bstrr的雜交能得到重組原養(yǎng)型菌落，因?yàn)楣w雖然對鏈霉素敏感，不能分裂，但鏈霉素并不影響供體的基因轉(zhuǎn)移。受體是對鏈霉素抗性的，所以在含有鏈霉素的培養(yǎng)基中既不影響細(xì)胞分裂，也不影響它接受外源遺傳物質(zhì)而發(fā)生重組，從而形成原養(yǎng)型菌落。

反交Astrr

×Bstrs得不到原養(yǎng)型，因?yàn)槭荏w對鏈霉素敏感，雖然供體能轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)，但受體細(xì)胞不能分裂，所以不能形成原養(yǎng)型菌落。

遺傳物質(zhì)是單向轉(zhuǎn)移的。海斯（HayesW.,1952）證明：接合過程是一種單向轉(zhuǎn)移，A菌株遺傳物質(zhì)→B菌株，從供體（donor）到受體（receptor）。二、F因子

1.概念

F因子（Ffactor或Felement）：又稱性因子（sexfactor）或致育因子（fertilityfactor），是能夠獨(dú)立增殖的環(huán)狀DNA分子，是一種附加體。

F因子是一種封閉的環(huán)狀DNA分子，相對分子質(zhì)量約為3.5×106，全長約為6×104個bp，大約為大腸桿菌環(huán)狀染色體全長的2%。他可以以游離狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中。攜帶F因子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。2.F因子結(jié)構(gòu)包含3個區(qū)域

（1）原點(diǎn)（origin）是轉(zhuǎn)移的起點(diǎn)；（2）致育基因（fertilitygene）使它具有感染性，其中一些基因是編碼形成F纖毛（Fpilus）的蛋白質(zhì)，既纖毛與F-細(xì)胞表面的受體相結(jié)合，在兩個細(xì)胞間形成細(xì)胞質(zhì)橋；

（3）配對區(qū)（pairingregion）與細(xì)菌染色體多處的核苷酸序列相對應(yīng)，因此F因子可以分別地與染色體上這些同源序列配對，通過交換整合到染色體中，成為細(xì)菌染色體的一部分。3.F因子的三種狀態(tài)：以大腸桿菌為例：

①沒有F因子，即F－；

②一個自主狀態(tài)F因子，即F＋；

③一個整合到自己染色體內(nèi)的F因子，即Hfr。

4.自主狀態(tài)時

F因子獨(dú)立進(jìn)行分裂。

三、接合（conjugation）：

1.概念：是指原核生物的遺傳物質(zhì)從供體（donor）轉(zhuǎn)移到受體（receptor）內(nèi)的過程。特點(diǎn)：需通過細(xì)胞的直接接觸。Bacteriacantransferplasmids,throughconjugation2.F因子的傳遞：帶F因子的細(xì)菌較少。具有F因子的菌株可以作為供體。

∵

F因子中有形成F性傘毛（Fpilus）的基因→接合管→

F＋細(xì)胞中的F因子由接合管向F－傳遞→

F－受體變成F＋。

F＋×F－：先形成接合管，F(xiàn)因子的DNA邊轉(zhuǎn)移邊復(fù)制，F(xiàn)－細(xì)胞F＋細(xì)胞。(a)duringconjugation,thepiluspullstwobacteriatogether(b)next,abridgeformsbetweenthetwocells

低頻重組（lowfrequencyrecombination,Lfr）：F+和F-之間雜交只有F因子的傳遞，而細(xì)菌染色體并不轉(zhuǎn)移，因此盡管F因子轉(zhuǎn)移頻率很高，但兩者染色體之間重組頻率很低，因此F+品系稱為～。3.Hfr細(xì)胞的形成及染色體的轉(zhuǎn)移：F因子整合到細(xì)菌染色體上（F＋→Hfr細(xì)胞），其繁殖與細(xì)菌染色體同步進(jìn)行。此時，細(xì)菌基因的重組頻率增加4倍以上，∴染色體上整合有F因子的菌株，稱為Hfr菌株。

在Hfr×F－結(jié)合時，細(xì)菌染色體由一小段單鏈的F因子為前導(dǎo)而轉(zhuǎn)移到F-受體→邊進(jìn)入邊合成。一般僅小部分細(xì)菌染色體能夠轉(zhuǎn)入，接合中斷→受體細(xì)胞為F－，F(xiàn)因子仍留在供體內(nèi)。InsertionoftheFfactorintotheE.colichromosomebycrossing-over

高頻重組（highfrequencyrecombination,Hfr）：F因子整合到細(xì)菌染色體中，與F-細(xì)胞接合后可以將供體染色體的一部分或全部傳遞給F-受體，當(dāng)供體和受體的等位基因帶有不同標(biāo)記時，在它們之間就可以發(fā)生重組，重組頻率可達(dá)10-2以上，故稱為Hfr品系。ThetransferofE.colichromosomemarkersmediatedbyF.4、細(xì)菌接合重組的特點(diǎn)

在接合期間，Hfr細(xì)胞和F-細(xì)胞之間的接合管常會自發(fā)斷裂，進(jìn)入的Hfr染色體也隨之?dāng)嗔眩话阏f很少有整條Hfr染色體轉(zhuǎn)入F-細(xì)胞的。所以：

（1）

F-細(xì)胞得到的只是F因子的一部分，F(xiàn)因子其余部分依賴于整條Hfr染色體的轉(zhuǎn)移。這樣在Hfr×F-雜交中選出的大多數(shù)重組子仍為F-。

（2）F-受體細(xì)胞只接受部分的供體染色體，這樣的細(xì)胞就稱為部分二倍體（partialdiploid）或稱為半合子（merozygote）。

外基因子（exogenote）：在部分二倍體細(xì)胞中，供體提供的部分基因組稱為~。內(nèi)基因子（endogenote）：在部分二倍體細(xì)胞中，受體提供完整的基因組，稱為~。∴受體和供體的重組就是內(nèi)基因子與外基因子之間的重組，而且這種重組不同于真核生物的完整的二倍體重組。部分二倍體：當(dāng)F＋或Hfr的細(xì)菌染色體進(jìn)入F－后，在一個短時期內(nèi)，F(xiàn)－細(xì)胞內(nèi)的某些位點(diǎn)就會成為二倍體DNA。部分二倍體中發(fā)生交換:

單數(shù)交換：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)生一個線性染色體，這種細(xì)胞是不能成活的。

偶數(shù)交換：產(chǎn)生可遺傳的重組體和片段。

①如果內(nèi)外基因子只發(fā)生單交換，則環(huán)狀染色體被破壞，形成的線狀染色體不能復(fù)制，因而含有這種線狀染色體的細(xì)胞就不能繁殖。只有偶數(shù)次的交換才能保持細(xì)菌染色體的完整性，產(chǎn)生有活性的重組子。

②偶數(shù)次交換得到的重組子只有一種類型，因?yàn)橄喾吹闹亟M子（reciprocalrecombinant）是一個線狀的片段，照例不能復(fù)制，隨著細(xì)胞分裂而被丟失，所以重組后細(xì)胞所產(chǎn)生的菌落不再是部分二倍體，而是單倍體。CrossoverbetweenexogenoteandendogenoteinamerozygoteThemerozygoteAsinglecrossoverleadstoapartlydiploidlinearchromosomeAnevennumberofcrossoversleadstoaringplusalinearfragment四、中斷雜交

50年代，雅科（JacobF.）和沃爾曼（WollmanE.）：

中斷雜交試驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)接合時遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移是直線進(jìn)行。

其方法為：

①Hfr菌株與F-菌株混合培養(yǎng)。

Hfr菌株：strsa+b+c+d+對鏈霉素敏感

F-菌株：strr

a-b-c-d-

抗鏈霉素②不同時間取樣→攪拌器中斷雜交→

稀釋→含鏈霉素完全培養(yǎng)基→

殺死Hfr細(xì)菌→

抗str細(xì)菌菌落→

影印培養(yǎng)法：鑒定a+b+c+d+各基因轉(zhuǎn)移時間。例題：Hfr菌株：蘇氨酸(thr+)、亮氨酸(leu+)、抗疊氮化物(azir)、抗T1噬菌體(tonr)、半乳糖(gal+)、乳糖(lac+)、strs

。F-菌株：thr-、leu-、azis、tons、gal-、lac-

strr型。

在時間t=0時，讓這兩種細(xì)胞培養(yǎng)物混合進(jìn)行通氣培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，把菌液放入攪拌器內(nèi)攪動以打斷配對的接合管，使接合的細(xì)胞分開以中斷雜交，將中斷接合的細(xì)菌接種在幾種不同的培養(yǎng)基上，測定形成了何種重組子。

中斷雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在接合開始后，Hfr的不同非選擇標(biāo)記可與F-細(xì)胞的染色體在不同時間形成重組子。①8分鐘時：thr+進(jìn)入F-細(xì)胞；

8.5分鐘時：leu+進(jìn)入F-細(xì)胞；②9分鐘時：出現(xiàn)疊氮化物抗性的菌落，少數(shù)azir基因進(jìn)入F-細(xì)胞；③11分鐘時：出現(xiàn)抗噬菌體T1的F-細(xì)菌；④18和25分鐘時：分別出現(xiàn)乳糖和半乳糖發(fā)酵基因，即lac+和galb+進(jìn)入F-細(xì)胞。①．重組體中各標(biāo)志基因進(jìn)入F-

細(xì)胞中時間不同，達(dá)到最高水平的時間也不同；②．隨時間的推遲，某個基因的重組率增加；一定程度后，重組率便不再增加。如：10`tonr首次出現(xiàn)，15`時40%、25`后80%?！郒fr中基因是按一定的線性順序依次進(jìn)入F-菌株的。Interrupted-matingconjugationexperimentswithE.coli

中斷雜交技術(shù)（interruptedmatingtechnigue）：在若干不同的選擇培養(yǎng)基（selsctivemedia）上，分析Hfr染色體上其它非選擇性標(biāo)記基因進(jìn)入F-細(xì)菌的順序和所需時間（分鐘），繪制出連鎖圖。這種根據(jù)供體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的順序和時間繪制連鎖圖的技術(shù)，稱為～?；蜣D(zhuǎn)入時間（min）頻率thr+leu+azistonslac+gal+88.59111825100（選擇標(biāo)記）100（選擇標(biāo)記）90704025表6-2大腸桿菌Hfr

thr+leu+lac+gal+azistonsstrs×F-

thr－leu－lac－gal－azirtonr

strr

的結(jié)果

不同基因所能達(dá)到的穩(wěn)定轉(zhuǎn)移頻率不同，這表明它們與thr和leu座位之間以及它們之間的順序和距離不同。

Hfr細(xì)菌的基因按一定的時間順序依次地出現(xiàn)在F-細(xì)胞。因?yàn)榛蛟谌旧w上，染色體從這一端開始稱為原點(diǎn)，以線性方式進(jìn)入F-細(xì)胞中。

基因離開原點(diǎn)越遠(yuǎn)，進(jìn)入F-越遲。離開原點(diǎn)較遠(yuǎn)的基因，可能在轉(zhuǎn)移過程（transferprocess）停止以前，仍未轉(zhuǎn)移，因而斜率較低，達(dá)到的最高值也較小。

以基因出現(xiàn)的時間為標(biāo)準(zhǔn)→作出E.coli的遺傳連鎖圖。

用基因轉(zhuǎn)移時間進(jìn)行作圖，圖距單位用分鐘來度量，全部染色體轉(zhuǎn)移需90分鐘，每分鐘以3.3×104bp即1.2μmDNA的均衡速度進(jìn)行轉(zhuǎn)移，因此大腸桿菌整個環(huán)形遺傳圖為90min。

同一個Hfr菌株的轉(zhuǎn)移的起始點(diǎn)以及轉(zhuǎn)移順序在不同實(shí)驗(yàn)中都是相同的，但是一個F+品系可產(chǎn)生許多Hfr品系，這是因?yàn)镕因子在細(xì)菌染色體上有許多插入位點(diǎn)而且其插入取向不同而形成的。

用不同的Hfr菌株進(jìn)行中斷雜交實(shí)驗(yàn)，則他們的轉(zhuǎn)移起點(diǎn)、基因轉(zhuǎn)移順序以及轉(zhuǎn)移方向都不相同。

用一種大腸桿菌的不同Hfr菌株進(jìn)行中斷雜交實(shí)驗(yàn)，作出連鎖圖，其基因向F-細(xì)胞轉(zhuǎn)移的順序不同。Hfr類型原點(diǎn)基因轉(zhuǎn)移順序HfrH

O

thr

pro

lac

pur

gal

his

gly

thi1

O

thr

thi

gly

his

gal

pur

lac

pro

2

O

pro

thr

thi

gly

his

gal

pur

lac

3

O

pur

lac

pro

thr

thi

gly

his

galAB312

O

thi

thr

pro

lac

gur

gal

his

gly轉(zhuǎn)移的順序是不是隨機(jī)？例如：thrthigly

。

每一Hfr菌株的基因順序雖不相同，但不是隨機(jī)的。任何線性的Hfr染色體的形成都可用F因子插入環(huán)狀染色體的不同地點(diǎn)來說明。CirculationoftheE.colichromosome差異：不同Hfr菌株轉(zhuǎn)移的原點(diǎn)(O)和轉(zhuǎn)移

方向不同。進(jìn)一步說明F因子和細(xì)菌染色體都是環(huán)狀。五、重組作圖（recombinationmapping）

中斷雜交是根據(jù)基因轉(zhuǎn)移的先后次序，以時間為單位進(jìn)行基因定位的。

重組作圖是根據(jù)基因間重組率進(jìn)行基因定位的。兩種方法相互補(bǔ)充，提高基因定位的精確性。

基因距離較遠(yuǎn)中斷雜交作圖很有效。基因距離較近，基因間轉(zhuǎn)移時間＜2分鐘時，僅用中斷雜交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行基因定位不精確可靠，應(yīng)采用傳統(tǒng)的重組作圖法。中斷雜交可為重組作圖提供某些基因之間連鎖關(guān)系及其前后次序的依據(jù)。例：根據(jù)中斷雜交實(shí)驗(yàn)已知二個基因緊密連鎖:

lac-（乳糖不發(fā)酵）

ade-（腺嘌呤缺陷型）

Hfrlac+ade+×F-lac-ade-雜交中是lac+

先進(jìn)入F-受體，而ade+后進(jìn)入。

①因?yàn)楣wHfr轉(zhuǎn)入片段不能獨(dú)立復(fù)制，如果未進(jìn)入F-受體的基因組中去，那么在以后的細(xì)胞分裂中就丟失了；②如果已進(jìn)入F-基因組中去，而且在缺乏腺嘌呤的培養(yǎng)基上表型為F-lac+ade+，這顯然是這兩個基因之外發(fā)生雙交換的產(chǎn)物，lac-ade這兩個基因之間并未發(fā)生重組；Hfrlac+ade+轉(zhuǎn)入受體后將會發(fā)生：

③表型為lac+ade-，這種類型在缺乏腺嘌呤的培養(yǎng)基上就不能生長，所以篩選不出來，而且對測定這兩個基因之間的圖距也沒有意義，因?yàn)榭赡苁莑ac+進(jìn)入，而ade+還未進(jìn)入F-細(xì)胞；

④只有在缺乏腺嘌呤的完全培養(yǎng)基上選出lac-ade+才是真正的重組子。因?yàn)橐阎猘de+是在lac+之后進(jìn)入F-細(xì)胞，既然ade+已進(jìn)入，lac+也已先進(jìn)入，所以選出重組子F-lac-ade+必然是外基因子和內(nèi)基因子在這兩個基因之間發(fā)生交換的結(jié)果。

F-lac-ade-在缺乏腺嘌呤的條件下是不能生長的，當(dāng)然對于計算這兩個基因之間的圖距也沒有意義。因此lac與ade之間的圖距應(yīng)為：

RF(lac-ade)

用重組頻率（RF）所測得的基因間距離與用中斷雜交以時間（T）為單位的基因間距離基本上是一致的。

兩個位點(diǎn)間的時間約為1分鐘，兩個值的比RF：T約等于20，即它們之間的關(guān)系大約是1min等于20個圖距單位。六、F′因子與性導(dǎo)F+與Hfr兩種菌株可以相互轉(zhuǎn)變，F(xiàn)因子可以插入到染色體中去，形成Hfr菌株；又可通過規(guī)則的交換和剪切，從染色體上完整地游離下來形成F+菌株。

F因子整合過程：可逆：發(fā)生環(huán)出時，F(xiàn)因子又可重新離開染色體。整合環(huán)出OriginandreintegrationoftheF′factor

Adelberg和Burns(1959)：

*

F′因子（F′-factor）：

F因子偶爾在環(huán)出時不夠準(zhǔn)確，會攜帶出染色體上的一些基因，這種因子稱為F′因子。

*

F′因子攜帶染色體的節(jié)段大小：從一個標(biāo)準(zhǔn)基因到半個細(xì)菌染色體。

由于F因子在細(xì)菌染色體上插入位置不同而構(gòu)成不同的Hfr品系，由此形成不同的F′因子。它們各自攜帶細(xì)菌的不同基因和不同長度的DNA片段，有的F′因子攜帶若干個基因的一大段細(xì)菌的染色體。F′因子使細(xì)菌帶有某些突出的特點(diǎn)：⑴F′因子轉(zhuǎn)移基因頻率極高，如同F(xiàn)因子轉(zhuǎn)移頻率；⑵F′因子自然整合率極高，并且整合在一定的座位上。∵攜帶與細(xì)菌染色體一樣的同源區(qū)段；而正常F因子可在不同座位整合。

性導(dǎo)（sexduction或F′-duction）：指接合時由F′因子所攜帶的外源DNA整合到細(xì)菌染色體的過程。雅科和阿代爾伯格發(fā)現(xiàn)：特殊的Hfr菌株能把lac+

等位基因高頻率地轉(zhuǎn)移到Flac-受體中?！撷賚ac基因位于遠(yuǎn)端，中斷雜交實(shí)驗(yàn)中只1/1000重組率；②由F′攜帶lac+基因進(jìn)入受體后可在lac位點(diǎn)上形成部分二倍體F′lac+/lac-。

F′因子轉(zhuǎn)移細(xì)菌基因不同于Hfr菌株。

1.Hfrthr+leu+strs×F-thr-leu-strr

篩選出F-:thr+leu+strr重組子

2.F′thr+leu+strs×F-thr-leu-strr

篩選出F′:thr+leu+strr重組子

雜交中把混合培養(yǎng)物涂布在含鏈霉素的基本培養(yǎng)基上，第一個雜交選出的菌株都是F-，因此不能將thr+leu+轉(zhuǎn)入F-菌株。

第二個雜交選出的菌株都帶有活性的F`因子，能與其他F-菌株雜交，并能將thr+leu+轉(zhuǎn)入F-菌株，而且這些菌株也具有F′因子，所以都是F+，仍具有感染能力。

產(chǎn)生F′因子的Hfr菌株仍保持單倍體狀態(tài)，F(xiàn)′因子轉(zhuǎn)入到受體細(xì)胞之后，由于引入了供體細(xì)胞的部分基因，從而構(gòu)成了部分二倍體。性導(dǎo)在遺傳學(xué)

分析中的作用部分二倍體如果不發(fā)生重組

1.F′因子自主復(fù)制，可在細(xì)菌細(xì)胞中延續(xù)下去；

2.性導(dǎo)所形成的部分二倍體可用作不同突變型之間的互補(bǔ)測驗(yàn)→確定這兩個突變型是屬于同一個基因或是兩個不同基因；3.觀察由性導(dǎo)形成的雜合的部分二倍體中某一性狀的表現(xiàn)→確定等位基因中的顯隱性關(guān)系；

4.分離出大量F′因子（每個F′因子攜帶有不同大腸桿菌基因）

→利用不同基因在一起的并發(fā)性導(dǎo)的頻率來作圖；部分二倍體如果發(fā)生了重組

即F′因子所攜帶的供體細(xì)菌染色體同受體細(xì)菌染色體之間的同源重組，如果發(fā)生了單交換，就導(dǎo)致F′整合形成Hfr品系，同時F′因子上所攜帶的基因發(fā)生重組；如果雙交換，則形成F′品系，只是F′因子的細(xì)菌基因和受體染色體的等位基因之間發(fā)生互換。并發(fā)性導(dǎo)(co-sexduction):是建立遺傳圖的另一手段，兩個位點(diǎn)必須密切相連才能處在同一個F′因子上。獲得兩個位點(diǎn)間重組率→每個片段的連鎖群。

性導(dǎo)作圖法與轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖法相同。三種不同的致育因子的相互關(guān)系

1.F′是帶有部分細(xì)菌染色體F因子，它的性質(zhì)在F和Hfr之間。Hfr通過交換，可以形成帶有部分細(xì)菌染色體的F′因子，而F′因子又可通過交換整合到細(xì)菌染色體的原來位置，回復(fù)到以前的Hfr狀態(tài)。

2.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，其轉(zhuǎn)移速率近于F因子。

3.有F因子的細(xì)胞是F+細(xì)胞，沒有F因子的細(xì)胞是F-細(xì)胞。F因子由供體進(jìn)入F-細(xì)胞，使受體細(xì)胞成為F+細(xì)胞，但供體細(xì)胞仍為F+，其染色體很少轉(zhuǎn)移。F因子可通過簡單交換整合到細(xì)菌染色體上，形成Hfr染色體。反過來，通過簡單交換，又可從Hfr染色體產(chǎn)生F因子。不同的Hfr菌株的染色體轉(zhuǎn)移起始點(diǎn)和方向不同，這是由于F因子整合的位置和方向不同的緣故。

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。SummaryofthevariouseventsthattakeplaceintheconjugationcycleE.coli七、轉(zhuǎn)化（transformation）概念：某些細(xì)菌通過其細(xì)胞膜攝取周圍供體的染色體片段，將此外源DNA片段通過重組整合到自己染色體組的過程。1928年，格里費(fèi)斯（GriffithF.）在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。1944年，阿委瑞（AveryO.T.）進(jìn)行肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)；證實(shí)遺傳物質(zhì)是DNA；轉(zhuǎn)化是細(xì)菌交換基因的方法之一。轉(zhuǎn)化的條件：細(xì)菌活躍攝取外源DNA分子；具備重組程序所必需的酶。轉(zhuǎn)化三種細(xì)菌：肺炎雙球菌；枯草桿菌；流感嗜血桿菌。轉(zhuǎn)化的兩個例子：①用兩個帶有不同抗性的肺炎雙球菌群體混合→可以發(fā)現(xiàn)帶有雙抗性的細(xì)菌。細(xì)菌裂解→DNA殘留→其它細(xì)菌攝取轉(zhuǎn)化。②枯草桿菌活細(xì)胞表面分泌DNA，可被其它細(xì)胞攝取。（一）供體與受體的互作：①轉(zhuǎn)化片斷的大?。悍窝纂p球菌轉(zhuǎn)化：DNA片斷至少有800bp；枯草桿菌的轉(zhuǎn)化：DNA片斷至少有16000bp。②供體DNA分子存在的數(shù)目：供體DNA分子數(shù)目與特定基因的成功轉(zhuǎn)化有關(guān)。鏈霉素抗性基因轉(zhuǎn)化：每個細(xì)胞含有10個DNA分子之前，抗性轉(zhuǎn)化體數(shù)目一直與DNA分子存在數(shù)目成正比。

原因：細(xì)菌的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜上有固定數(shù)量的DNA接受座位，故一般細(xì)菌攝取的DNA分子數(shù)<10個。③受體的生理狀態(tài)：感受態(tài)是處于剛停止DNA合成、而蛋白質(zhì)合成繼續(xù)活躍進(jìn)行時的狀態(tài)?；钴S合成的蛋白質(zhì)可使細(xì)菌細(xì)胞壁易于接受轉(zhuǎn)化DNA。

只有感受態(tài)受體細(xì)胞才能攝取并轉(zhuǎn)化外源DNA，而這種感受態(tài)也只能發(fā)生在細(xì)菌生長周期的某一時間范圍內(nèi)。（二）轉(zhuǎn)化DNA的攝取和整合過程：

①結(jié)合與穿入：雙鏈DNA分子結(jié)合在受體座位上（可逆），可被DNA酶降解；接受座位飽和性。

DNA攝取(不可逆)，不受DNA酶破壞。

穿入后，由外切酶或DNA移位酶降解其中一條鏈。

②聯(lián)會：按各個位點(diǎn)與其相應(yīng)的受體DNA片段聯(lián)會。親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，聯(lián)會越小、轉(zhuǎn)化的可能性越小?！壅?重組)：

是指單鏈的轉(zhuǎn)化DNA與受體DNA對應(yīng)位點(diǎn)的置換→穩(wěn)定地進(jìn)入到受體DNA。對同源DNA具有特異性。異源DNA，視親緣關(guān)系遠(yuǎn)近也可發(fā)生不同頻率整合。

（三）連鎖判斷

①如果A和B是連鎖的，當(dāng)DNA濃度下降時，AB同時轉(zhuǎn)化頻率和A或B轉(zhuǎn)化頻率下降程度相同；

②如果A和B不連鎖，AB轉(zhuǎn)化頻率下降將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過A或B轉(zhuǎn)化頻率下降的程度，因?yàn)樵谳^低的濃度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化頻率和轉(zhuǎn)化DNA的濃度成正比關(guān)系。（四）轉(zhuǎn)化頻率低的原因：

1.受體細(xì)菌細(xì)胞壁只在特定區(qū)域形成臨時通道，允許外源ＤＮＡ片段通過。２.外源ＤＮＡ進(jìn)入還必須有酶或蛋白質(zhì)分子以及能量的協(xié)同作用。（五）細(xì)菌的轉(zhuǎn)化與作圖轉(zhuǎn)化中供體DNA片段可以攜帶若干個基因，連鎖基因可同時被轉(zhuǎn)化，但同時被轉(zhuǎn)化的基因不一定連鎖。黎德伯格等用枯草桿菌進(jìn)行轉(zhuǎn)化和重組試驗(yàn)：

DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞后，可與受體染色體發(fā)生重組。緊密連鎖的兩個基因有較多的機(jī)會在同一個DNA片段中→同時整合到受體染色體中。

枯草桿菌菌株trp2+his2+tyr1+

作為供體，提取其DNA向受體trp2-his2-tyr1-菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

trp2+his2+tyr1+

×

trp2-his2-tyr1-座位轉(zhuǎn)化體類別trp2+---+++his2++-+--+tyr1+++--+-11940366068541826001071180親本型（++）重組型（+-）和（-+）重組值trp2-his211940+11802600+107+3660+4180.34trp2-tyr111940+1072600+1180+3660+6850.40His2-tyr111940+3660418+1180+685+1070.13三者并發(fā)轉(zhuǎn)化的頻率高，故這3個基因是連鎖的，其中his2和tyr1連鎖最為緊密：單交換時，染色體開環(huán)易降解，故不存在單交換類型；只有雙交換和偶數(shù)的多交換才有效。第三節(jié)噬菌體的遺傳分析

MicrographofabacteriophageattachingtoabacteriumandinjectingitsDNA

一、噬菌體的結(jié)構(gòu)：1.結(jié)構(gòu)簡單：

蛋白質(zhì)外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。2.多樣性的原因：外殼的蛋白質(zhì)種類、染色體類型和結(jié)構(gòu)。3.兩大類：①烈性噬菌體：T噬菌體系列（T1~T7）；②溫和性噬菌體:P1和λ噬菌體。T4噬菌體從大腸桿菌中釋放（一）烈性噬菌體

1.概念：烈性噬菌體（virulentphages）：感染宿主細(xì)胞后就進(jìn)入裂解反應(yīng)，使宿主細(xì)胞裂解。2.結(jié)構(gòu)大同小異，外貌一般呈蝌蚪狀：

T偶列噬菌體

頸部：中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘；尾部：由基板、尾針和尾絲組成。頭部：雙鏈DNA分子的染色體；3.T偶列噬菌體的侵染過程（如T4噬菌體）尾絲固定于大腸桿菌，遺傳物質(zhì)注入→破壞寄主細(xì)胞遺傳物質(zhì)→降解細(xì)菌的染色體，為自身DNA合成提供游離的核苷酸，→合成噬菌體遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)→組裝許多新的子噬菌體→溶菌酶裂解細(xì)菌→釋放出大量噬體。T4噬菌體侵染大腸桿菌的生活周期PhageT4,showinitsfreestateandintheprocessofinfectinganE.colicellAgeneralizedbacteriophagelyticcycle（二）溫和噬菌體

1.概念：溫和（溶源性）噬菌體（temperatephages）：感染宿主細(xì)胞后具有裂解和溶源兩種發(fā)育途徑。

例如：λ和P1噬菌體，λ和P1各代表一種略有不同的溶源性類型。2.溶源性噬菌體的生活周期：①λ噬菌體：噬菌體侵入后，細(xì)菌不裂解→附在E.coli染色體上的gal和bio位點(diǎn)間的attλ座位上→整合到細(xì)菌染色體，并能阻止其它λ噬菌體的超數(shù)感染。λ噬菌體特定位點(diǎn)的整合②P1噬菌體：不整合到細(xì)菌的染色體上，而是獨(dú)立存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。

原噬菌體：整合到宿主基因組中或在染色體外以游離形式存在的噬菌體。僅少數(shù)基因活動，表達(dá)出阻礙物關(guān)閉其它基因。原噬菌體經(jīng)誘導(dǎo)可轉(zhuǎn)變?yōu)榱倚允删w→

裂解途徑。3.P1和λ噬菌體的特性：①

P1和λ各代表不同的溶源性類型：

P1噬菌體：侵入后并不整合到細(xì)菌的染色體上，獨(dú)立存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)；

λ噬菌體：通過交換整合到細(xì)菌染色體上。②溶源性細(xì)菌分裂→兩個子細(xì)胞：

P1噬菌體復(fù)制則使每個子細(xì)胞中至少含有一個拷貝；

λ噬菌體隨細(xì)胞染色體復(fù)制而復(fù)制，細(xì)胞中有一個拷貝。③共同特點(diǎn)：核酸既不大量復(fù)制，也不大量轉(zhuǎn)錄和翻譯。P1和λ噬菌體的生活周期特性

溫和噬菌體的感染周期

生活周期分為裂解途徑溶源途徑裂解周期（lyticcycle）溶源周期（lysogeniccycle）Alternativecellcyclesofatemperatephageanditshost

溶源性細(xì)菌（lysogenicbacterium）：帶有某種噬菌體，但并不立即導(dǎo)致溶菌的現(xiàn)象稱為溶源性，這樣的細(xì)菌就稱為～。非溶源性細(xì)菌（non-lysogenicbacterium）：失去原噬菌體的細(xì)菌稱為～。

溶源性細(xì)菌有兩個重要特性：

1.免疫性：細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)已有了侵入的噬菌體，再也不會受到同一種噬菌體的侵染。

2.可誘導(dǎo)性：通常由于原噬菌體的自發(fā)誘導(dǎo)，每一代可能有萬分之一溶源性細(xì)菌被裂解，釋放出大量噬菌體，這一過程稱為裂解周期。用紫外線或化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)，90%的溶源性細(xì)菌進(jìn)入裂解周期，完成組裝的完整噬菌體釋放出來。二、溶源性的遺傳基礎(chǔ)

原始E.coli菌株對于λ溫和噬菌體來說是溶源菌。如果F+與F-細(xì)胞間進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)雜交結(jié)果與所用的溶源菌菌株有關(guān)。Zygoticinduction

正交F+

(λ)×F-，即F+細(xì)胞是帶有λ噬菌體的溶源菌時，幾乎不產(chǎn)生溶源性重組子。∵在Hfr(λ)×F-中，Hfr菌株的前端基因可在F-受體中出現(xiàn)，但后端基因的重組子得不到。

反交F+

×F-(λ)，即F-細(xì)胞是帶有λ噬菌體的溶源菌時，可偶爾產(chǎn)生溶源性重組子。

∵在雜交Hfr×F-(λ)中，Hfr基因轉(zhuǎn)移到F-細(xì)胞，所以有Hfr基因的溶源性F-重組子很容易得到。

合子誘導(dǎo)（zygoticinduction）：溶源性Hfr與非溶源性F-受體雜交時，經(jīng)過一定時間，λ原噬菌體進(jìn)入一個無免疫能力的細(xì)胞，原噬菌體隨即開始復(fù)制，使細(xì)胞裂解，釋放出游離的噬菌體，這個現(xiàn)象叫~。原噬菌體進(jìn)入非溶源性細(xì)胞后，使受體細(xì)胞裂解，這樣在λ噬菌體轉(zhuǎn)移以后才進(jìn)入F-細(xì)胞的Hfr后端基因就無法得到了。三、噬菌體突變的基因重組與作圖

1.噬菌體遺傳性狀分為兩類：

形成的噬菌斑形狀：指噬菌斑大小、邊緣清晰度、透明程度。

寄主范圍：指噬菌體感染和裂解的菌株范圍。2．T2突變型的兩點(diǎn)測交①正常噬菌體r+：緩慢溶菌，噬菌斑小而邊緣模糊。

r–突變體（rapidlysis，速溶性）：快速溶菌，噬菌斑大而邊緣清楚。②寄主范圍突變體：指能克服噬菌體抗性的突變體。例：h+

噬菌體：只侵染大腸桿菌B株→半透明噬菌斑。

h–突變株：能利用B株和B/2株→透明噬菌斑。

③雙重感染：

h–和h+均能感染B株→可用T2兩個親本h–r+和h+r–同時感染B菌株。

h–r+(透明，小)×h+r–(半透明，大)

↓同時感染B菌株獲得噬菌體子代

親本型：h–r+，h+r–

重組型：h–r–，h+r+將親本型和重組型混合子代

↓感染混合有B和B/2菌株的培養(yǎng)基

↓h–r+(親)：噬菌斑透明、小，邊緣模糊h+r–(親)：噬菌斑半透明、大，邊緣清楚h–r–(重組)：噬菌斑透明、小，邊緣清楚h+r+(重組)：噬菌斑半透明、小，邊緣模糊表型推導(dǎo)的基因型透明，小半透明，大半透明，小透明，大h-r+h+r-h+r+h-r-④重組值計算：重組值=重組噬菌斑數(shù)/總噬菌斑×100%

=[(h+r++h–r–)/(h+r–+h–r++h+r++h–r–)]×100%去掉%即可作為圖距。AdoubleinfectionofE.colibytwophagePlaquephenotypesproducedbyprogenyofthecrossh

－r＋

×h＋

r－

⑤不同的快速溶菌突變型在表型上不同，記作ra、rb、rc，用不同快速溶菌突變型h+rx-與宿主范圍突變型h-rx+雜交。重組值隨著r基因的不同而有變化，可以據(jù)此作連鎖圖。h+r-×h-r+獲得試驗(yàn)結(jié)果列于下表：

分別作出ra

、rb

、rc與h的三個連鎖圖:雜交每一基因型的%重組值h+r+h+r-h-r+h-r-h+ra×

h-r+h+rb×h-r+h+rc×h-r+12.05.90.734.032.039.042.056.059.012.06.40.924/100=24%12.3/100.3=12.3%1.6/99.6=1.6%

四種可能的基因排列連鎖圖:

？

1234再做雜交：rcrb+

×

rc+rb

↓結(jié)果表明:rc—rb的重組值>rb—h∴h位于rb及rc之間，排列順序→

rc–h–rb。由于T2噬菌體的連鎖圖是環(huán)狀的，所以2、3排列都對。

3.T4突變型的三點(diǎn)測交

在噬菌體中也可以用三點(diǎn)測交進(jìn)行基因定位。用T4噬菌體的兩個品系感染大腸桿菌。

一個品系m：小噬菌斑

r：快速溶菌

tu：渾濁溶菌斑另一個品系是對這三個性狀都是野生型+++。T4的mrtu×+++三點(diǎn)測交結(jié)果類型噬菌斑數(shù)百分?jǐn)?shù)%重組頻率m-rr-tum-tu親本類型mrtu+++3467372933.536.1單交換型m+++rtu5204745.04.6√√單交換型mr+++tu8539658.29.3√√雙交換型m+tu+r+1621721.61.7√√合計1034212.920.827.1

根據(jù)這些結(jié)果，可繪制出這三個基因的染色體圖：

m←12.9→r←20.8→tu

三點(diǎn)測交所得的8種噬菌斑都可觀察到，因?yàn)椴《臼菃伪扼w，親本型與重組型可直接從后代中表現(xiàn)出來，直接統(tǒng)計各種噬菌斑類型即可，不必考慮對子代如何進(jìn)行選擇。四、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

1.概念：指以噬菌體為媒介進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)重組，是細(xì)菌遺傳物質(zhì)傳遞和交換方式之一。

2.特點(diǎn)：以噬菌體為媒介→細(xì)菌的一段染色體被錯誤地

包裝在噬菌體的蛋白質(zhì)外殼內(nèi)→通過感染轉(zhuǎn)移到另一個受體細(xì)胞內(nèi)。

∵感染細(xì)菌的能力決定于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。（一）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）：可以轉(zhuǎn)移細(xì)菌染色體的很多不同部分，這類噬菌體的轉(zhuǎn)導(dǎo)叫做～。

黎德伯格與津德（1951）發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌中轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。（1）將兩個沙門氏菌的營養(yǎng)缺陷型進(jìn)行雜交：phe-trp-tyr-met+his+

×

phe+trp+tyr+met-his-

↓混合培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基發(fā)現(xiàn)原養(yǎng)型的菌落

頻率為1/105但在使用戴維斯U形管時也出現(xiàn)了原養(yǎng)性菌落。（2）產(chǎn)生上述結(jié)果的原因:

①是否屬于恢復(fù)突變?高頻率出現(xiàn)不可能是回復(fù)突變。

②是否屬于接合、性導(dǎo)?戴維斯U型管試驗(yàn)(防止細(xì)胞直接接觸)→結(jié)果也獲得野生型重組體，排除由于接合或性導(dǎo)而產(chǎn)生基因重組可能性。

③是否屬于轉(zhuǎn)化?

結(jié)果表現(xiàn)為不受DNA酶的影響，排除了由于DNA片斷通過濾片經(jīng)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)基因重組可能性。

（3）唯一可能的結(jié)論是：這種重組通過一種過濾性因子實(shí)現(xiàn)。

這種過濾性因子稱為FA，不受DNA酶的影響。FA為噬菌體P22（溶源性）。

①濾板孔徑允許這種因子通過，因此稱為過濾因子，而這種因子大小和質(zhì)量與P22相同；

②免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種因子可以被P22抗血清滅活；

③如果用抗性品系來代替敏感品系，那么在U型管的兩端都不出現(xiàn)野生型重組了。

④進(jìn)一步研究也驗(yàn)證了細(xì)菌菌株是攜帶P22原噬菌體的溶源性細(xì)菌。

P22在感染細(xì)菌細(xì)胞時，細(xì)菌染色體斷裂成小片段。在形成噬菌體顆粒時，偶爾錯誤地把細(xì)菌染色體的片段組裝到頭部，而不是他們自己的遺傳物質(zhì)。

轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體（transducingphage）或轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒（transducingparticles）：把細(xì)菌染色體片段包裝在噬菌體蛋白質(zhì)外殼內(nèi)而產(chǎn)生的假噬菌體（不包含噬菌體的遺傳物質(zhì)）。

決定噬菌體的吸附和注入DNA這兩種功能取決于它的蛋白質(zhì)外殼，所以轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒可以吸附到細(xì)菌細(xì)胞上，并注入他們的DNA。此時噬菌體DNA中包含了部分的細(xì)菌基因。

當(dāng)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體內(nèi)容物注入一個受體細(xì)胞后，形成一個部分二倍體，然后導(dǎo)入的基因通過重組，整合到宿主細(xì)菌的染色體上。錯誤包裝(1/1000機(jī)率)同源重組同源重組

噬菌體攜帶供體的染色體片段完全是隨機(jī)的，也就是說，供體基因組中所有基因具有同等機(jī)會被轉(zhuǎn)導(dǎo)形成部分二倍體，經(jīng)交換和重組后，形成不同轉(zhuǎn)導(dǎo)子。各個標(biāo)記基因轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率大致相同，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)就是普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generaltransduction）。Themechanismofgeneralizedtransduction.∵轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體——一般只有0.3%左右噬菌體基因組大小相當(dāng)于沙門氏菌的1%∴普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率很低，對每一個基因來說轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率是有限的。頻率：1%×0.3%=3×10-5

如果細(xì)菌的兩個基因之間距離大于噬菌體的染色體長度，一般不能同時進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，除非攜帶不同基因顆粒同時感染同一細(xì)菌細(xì)胞。頻率：10-5×10-5=10-10

共轉(zhuǎn)導(dǎo)或并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)（cotransduction）：兩個基因同時轉(zhuǎn)導(dǎo)的現(xiàn)象。

如果兩個基因始終是一起轉(zhuǎn)導(dǎo)或同時轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較高，那么可以證明這兩個基因是連鎖的。兩個基因共轉(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，則表明這兩個基因距離愈遠(yuǎn)。

雙因子轉(zhuǎn)導(dǎo)（two-factortransduction）：每次觀察兩個基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)，通過每兩個基因之間的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率可以確定這些基因在染色體上的次序。若要分析３個基因則需做３次雙因子轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，才能確定這３個基因的次序。

假定這３次實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：①a基因和b基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率高；②a基因和c基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率也高；③b和c基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率很低，那么這３個基因的次序就應(yīng)為b、a、c。

三因子轉(zhuǎn)導(dǎo)（three-factortransduction）分析，則只做一次實(shí)驗(yàn)就可推出３個基因的次序。以普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體P1為例，測定大腸桿菌的leu（亮氨酸合成)、thr（蘇氨酸合成）、azi(疊氮化鈉抗性）三個基因的順序。每個選擇的標(biāo)記基因進(jìn)行多次試驗(yàn)：三個位點(diǎn)之間的連鎖關(guān)系：實(shí)驗(yàn)1：

2種可能排列：

azi

leu

thr

√

leu

azi

thr實(shí)驗(yàn)2：肯定三個基因的順序是：

azi

leu

thr實(shí)驗(yàn)3：證明這一順序，因?yàn)閘eu+和thr+片段之間從未攜帶有azir。實(shí)驗(yàn)選擇的標(biāo)記基因未選擇的標(biāo)記基因頻率123

leu+

thr+

leu+thr+50%azir2%thr+3%leu+0%azir

0%azir

通過合轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)系求出兩基因之間的物理距離：

d=同一染色體上兩基因之間的物理距離；

L=轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA的平均長度；

X=兩個基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率。由以上公式可知：

轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA的平均長度約為１個病毒基因組的大小；通過試驗(yàn)測知兩個基因的合轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率，就可估算出兩個基因間的物理距離。

通過3因子轉(zhuǎn)導(dǎo)可以得到不同類型的轉(zhuǎn)導(dǎo)子及其頻率，顯然頻率最低的一類轉(zhuǎn)導(dǎo)子是最難于轉(zhuǎn)導(dǎo)的，因?yàn)樗漠a(chǎn)生需要同時發(fā)生的交換次數(shù)最多。這種轉(zhuǎn)導(dǎo)子的3個基因中，兩邊的應(yīng)為供體基因，中間的受體基因。

例如：大腸桿菌leu+arg+met+細(xì)胞作供體，leu-arg-met-作為受體，由P1噬菌體作為載體進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)。最初選擇的是leu+轉(zhuǎn)導(dǎo)子，然后檢查leu+轉(zhuǎn)導(dǎo)子中其他兩個基因被轉(zhuǎn)導(dǎo)的情況，得到的轉(zhuǎn)導(dǎo)子類型和數(shù)目如下：(1)leu+arg-met-453(2)leu+arg+met-114(3)leu+arg+met+36(4)leu+arg-met+0603IncorporationofalatemarkerintotheF－E.colichromosome

可見：

①第四類基因型的轉(zhuǎn)導(dǎo)子是很難發(fā)生的，由此類轉(zhuǎn)導(dǎo)子基因型可以看出這三個基因的排列次序是leuargmet；

②

leu+和arg+在第二、三類轉(zhuǎn)導(dǎo)子中