第七章細菌和病毒的遺傳演示文稿

第七章細菌和病毒的遺傳演示文稿1/63當前1頁，總共46頁。2/63優(yōu)選第七章細菌和病毒的遺傳當前2頁，總共46頁。一、轉化(transformation)(一)、細菌轉化實驗(二)、轉化過程*(三)、共同轉化與遺傳圖譜繪制當前3頁，總共46頁。(一)、細菌轉化實驗1.基礎知識野生型肺炎雙球菌菌落為光滑型，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)達光滑有I,II,III粗糙型R無粗糙無I,II當前4頁，總共46頁。2.Griffith轉化研究(1928)當前5頁，總共46頁。Griffith對其試驗結論及發(fā)展根據(jù)上述研究結果Griffith認為：(有毒)死細菌中的某種物質轉移到(無毒)活細菌中，并使之具有毒性，導致小家鼠死亡將這種細菌遺傳類型的轉變稱為轉化，并將引起轉化的物質稱為轉化因子(tranformingprinciple)但是當時的化學與生化分析技術還無法鑒定殺死細菌中的確切成分，因而不能確定轉化因子為何物以后一些研究者重復上述試驗，并且加入了體外培養(yǎng)試驗，即：將加熱殺死的SIII細菌與無毒RII細菌混合培養(yǎng)，然后注入小家鼠體內，同樣導致家鼠死亡。表明：細菌在培養(yǎng)條件下也能夠實現(xiàn)遺傳類型間的定向轉化當前6頁，總共46頁。1944年，Avery在離體條件下完成轉化。當前7頁，總共46頁。實驗結論實驗結果表明：來源于加熱殺死的SIII細菌，并使RII細菌轉化成為SIII型細菌的轉化因子是DNA正是在這一認識的基礎上，將轉化定義為：某些細菌能通過其細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Avery等人的實驗實際上也表明：決定細菌遺傳類型的物質是DNA，即證明了DNA就是遺傳物質但由于他們采用的實驗方法當時不被人們廣泛接受，而且得出的結論與當時人們的傳統(tǒng)觀念(認為蛋白質是遺傳物質)不符合，而長期沒有得到人們的承認當前8頁，總共46頁。(二)、轉化過程轉化現(xiàn)象在細菌中是一種普遍現(xiàn)象。不同細菌轉化過程有一定差異，但是它們都存在幾個方面的特征，即：感受態(tài)與感受態(tài)因子：感受態(tài)指細菌能夠從周圍環(huán)境中吸收DNA分子進行轉化的生理狀態(tài)感受態(tài)主要受一類蛋白質(感受態(tài)因子)影響，感受態(tài)因子可以在細菌間進行轉移，從感受態(tài)細菌中傳遞到非感受態(tài)細菌中，可以使后者變?yōu)楦惺軕B(tài)轉化可以分為自然轉化（枯草桿菌）和人工轉化（大腸桿菌）。用Ca2+(如CaCl2)處理大腸桿菌可以增強其感受能力當前9頁，總共46頁。(二)、轉化過程(p157-158)供體(donor)DNA與受體(receptor)細胞結合(binding)：結合發(fā)生在受體細胞特定部位(結合點)對供體DNA片段有一定要求結合是一個可逆過程DNA攝?。寒敿毦Y合點飽和之后，細菌開始攝取外源DNA往往只有一條DNA單鏈進入細胞(單鏈攝入)，另一條鏈在膜上降解聯(lián)會(synapsis)與外源DNA片段整合(integration)：整合指單鏈轉化DNA與受體DNA對應位點置換，穩(wěn)定摻入到受體DNA中的過程，實際上就是遺傳重組過程研究整合的分子機制也就是研究遺傳重組的分子機制當前10頁，總共46頁。當前11頁，總共46頁。*(三)、轉化與基因重組作圖由于DNA是以小片段的形式進入受體的：距離很遠的兩個基因很難同時存在于一個片段中，同時轉化受體?；蜷g距離越近，它們就有較多的機會整合到受體染色體中。當前12頁，總共46頁。*枯草桿菌共轉化遺傳作圖當前13頁，總共46頁。二、接合(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(二)、F因子及其在雜交中的行為*(三)、中斷雜交試驗作圖當前14頁，總共46頁。(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實黎德伯格和塔特姆大腸桿菌雜交試驗：材料：大腸桿菌(Escherichiacoli)K12菌株的兩個營養(yǎng)缺陷型品系

A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-

B—蘇氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-方法：將A、B混和，在基本培養(yǎng)基(固體)上涂布培養(yǎng)結果：平板上長出原養(yǎng)型菌落(++++)當前15頁，總共46頁。黎德伯格和塔特姆接合試驗當前16頁，總共46頁。幾種可能解釋及其分析對上述試驗結果原養(yǎng)型菌落可能產(chǎn)生于：親本細菌A或B發(fā)生了回復突變兩品系細胞通過培養(yǎng)基交換養(yǎng)料——互養(yǎng)作用兩品系間發(fā)生了轉化作用發(fā)生細胞融合，形成了異核體或雜合二倍體為了驗證這些原養(yǎng)型菌落產(chǎn)生的可能而進行的研究最終表明：這些解釋均不成立當前17頁，總共46頁?；貜屯蛔兛赡艿呐懦齃ederbery和Tatum采用的是雙營養(yǎng)缺陷型菌株，已基本排除A或B品系發(fā)生回復突變產(chǎn)生原養(yǎng)型細菌的可能理論分析：單基因回復突變的頻率約為10-6雙基因回復突變的頻率則為10-12，頻率很低但試驗中產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落產(chǎn)生的頻率非常高，因此基本可以排除回復突變的可能對照實驗：單獨接種未產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落當前18頁，總共46頁。*互養(yǎng)作用及其排除試驗材料：A品系：A-B+T1S(met-bio-thr+leu+T1S)B品系：A+B-T1R(met+bio+thr-leu-T1R)試驗方法：將A、B品系混合接種在基本培養(yǎng)基表面短時間后噴T1殺死A品系，使其不能持續(xù)產(chǎn)生thr、leu供B品系生長結果與結論：仍然出現(xiàn)原養(yǎng)型菌落互養(yǎng)并非前述原養(yǎng)型菌落出現(xiàn)的原因，而可能發(fā)生了遺傳重組當前19頁，總共46頁。*轉化作用及其排除Lederbery和Tatum曾把品系A的培養(yǎng)液經(jīng)加熱后，加入到B品系的培養(yǎng)物中，未得到原養(yǎng)型菌落；表明原養(yǎng)型菌落可能不是由轉化作用產(chǎn)生戴維斯(Dawis,1950)的U型管試驗結果：沒有得到原養(yǎng)型細菌結論：細胞直接接觸是原養(yǎng)型細菌產(chǎn)生的必要條件當前20頁，總共46頁。當前21頁，總共46頁。*異核體和雜合二倍體的可能性出現(xiàn)原養(yǎng)型菌落的另一種可能是：細胞融合產(chǎn)生異核體或雙雜合二倍體，類似二倍體生物的雜合體可產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落異核體指由于細胞融合而在細胞內含有遺傳組成不同的兩個或多個細胞核雙雜合二倍體則是異核體進一步發(fā)生核融合，形成二倍體細胞核，核內含有兩種遺傳物質但細菌為單倍配子體生物，異核體和二倍體只能暫時存在，繼續(xù)培養(yǎng)將發(fā)生分離對試驗中得到的原養(yǎng)型菌落后代研究表明：后代沒有出現(xiàn)預期的性狀分離現(xiàn)象當前22頁，總共46頁。(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實根據(jù)上述研究可以認為：在Lederbery和Tatum及其它類似試驗中，發(fā)生了一種不同于轉化的遺傳重組方式，稱之為接合海斯(1952)研究表明：大腸桿菌兩種不同菌株(品系)接合過程中遺傳物質的轉移是單向的認為大腸桿菌存在兩種類型品系，分別作為接合過程中遺傳物質的供體與受體接合(conjugation)：遺傳物質從供體(donor)轉移到受體(receptor)的重組過程當前23頁，總共46頁。當前24頁，總共46頁。(二)、F因子及其在雜交中的行為1.F因子海斯等進一步研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在接合中作供體的能力受細胞內一種致育因子(fertilityfactor/F因子，sexfactor/性因子)控制F因子的化學本質是DNA，可以自主狀態(tài)存在于細胞質中或整合到細菌的染色體上F因子可在細菌細胞間進行轉移當前25頁，總共46頁。F因子與細菌結構、生理差異當前26頁，總共46頁。F因子的存在狀態(tài)當前27頁，總共46頁。2.F因子及其在雜交中的行為當前28頁，總共46頁。2.F因子及其在雜交中的行為當前29頁，總共46頁。2.F因子及其在雜交中的行為當前30頁，總共46頁。*(三)、中斷雜交試驗作圖當前31頁，總共46頁。中斷雜交試驗Hfr:thr+

leu+aziStonSlac

+gal+strSF_:thr_leu_aziRtonRlac_gal_strR

將兩種細胞混合培養(yǎng)，每個一定時間取樣，把菌液放在食物攪拌器內攪拌，以中斷接合。將中斷接合的細菌接種到含有鏈霉素的不同培養(yǎng)基上，測定形成了什么樣的重組體。結果表明thr+最先進入F-細胞，接合8分鐘后出現(xiàn)了重組體。leu+隨后0.5分鐘出現(xiàn)，aziS在9分鐘后出現(xiàn)等等。當前32頁，總共46頁。*(三)、中斷雜交試驗作圖當前33頁，總共46頁。當前34頁，總共46頁。三、F'因子與性導F因子準確整合與環(huán)出整合環(huán)出(切離)當前35頁，總共46頁。F'因子轉移與性導(sexduction)F'因子的轉移性導(sexduction)當前36頁，總共46頁。第三節(jié)噬菌體與轉導

一、烈性噬菌體及其遺傳作圖二、溫和噬菌體及其遺傳作圖三、轉導與細菌遺傳作圖當前37頁，總共46頁。一、烈性噬菌體ThestructureofbacteriophageT4including:anicosahedralheadfilledwithDNAatailconsistingofacollar,tubesheath,baseplate,andtailfibers當前38頁，總共46頁。LifecycleofbacteriophageT4當前39頁，總共46頁。*烈性噬菌體(T2)的遺傳作圖當前40頁，總共46頁。二、溫和噬菌體當前41頁，總共46頁。*溫和噬菌體的遺傳作圖當前42頁，總共46頁。第三節(jié)噬菌體與轉導

一、烈性噬菌體及其遺傳作圖二、溫和噬菌體及其遺傳作圖三、轉導與細菌遺傳作圖當前43頁，總共46頁。三、轉導*轉導現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)沙門氏桿菌兩個營養(yǎng)缺陷型甲硫氨酸、組氨酸(met-his- phe+trp+tyr+)苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸(phe-trp-tyr-met+his+)基本培養(yǎng)基上混合培養(yǎng)產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落是否接合、轉化不是接合，通過一種過濾性因子(filterableagent,FA)實現(xiàn)FA不能為DNA酶降解，也不是轉化FA的實體溶原性噬菌體P22當前44頁