第七章-細菌和病毒的遺傳.ppt

1、細菌和病毒的遺傳,第七章,細菌和病毒的遺傳,細菌和病毒遺傳研究的意義,1,噬菌體的遺傳分析,2,細菌重組的遺傳分析,3,第一節(jié) 細菌和病毒遺傳研究的意義,一、細菌,7,生長特點,生長周期短；20分鐘一個世代，無性分裂，缺乏明確的核膜和線粒體等細胞器。 生長速度快 易培養(yǎng) 易突變，且突變易鑒別,遺傳特點 細菌染色體，裸露的DNA。 質粒遺傳 質粒是一種獨立于染色體而存在并能獨立自我復制和決定某些性狀的環(huán)狀DNA。 例：大腸桿菌的F因子。,5.生理特性突變 .營養(yǎng)缺陷型：喪失合成某種營養(yǎng)物質能力，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,測定突變的方法影印法,黎德伯格夫婦為高效檢測、分離混和群體不同突變型設計了影印培養(yǎng)法，該方法原理與選擇培養(yǎng)法一致 采用影印法將完全培養(yǎng)基上的單菌落同時接種到不同選擇培養(yǎng)基上，同時對所有菌落進行選擇，提高鑒定效率,二、病毒,三、細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性,世代周期短：大腸桿菌(E.coli)20分鐘可繁殖一代 便于管理和生化分析：個體小，操作管理方便 遺傳物質簡單，便于研究基因的結構和功能及調控機制 便于研究基因的突變與重組(表現(xiàn)與選擇) 便于研究基因的作用 便于遺傳操作 可用作研究高等生物的簡單模型,四、細菌和病毒

3、的擬有性過程,真核生物有性生殖的本質：遺傳物質的交流與重組 不經(jīng)過減數(shù)分裂和受精作用而導致遺傳物質的重組，叫做擬有性過程 當不同的病毒顆粒同時感染一個細菌時，他們在細菌體內可以交換遺傳物質，形成重組體 細菌的擬有性是可以通過四種不同的方式，即轉化、接合、性導、轉導等獲得外源遺傳物質。,第二節(jié) 噬菌體的遺傳分析,1.結構簡單：蛋白質外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等 2.多樣性的原因：外殼的蛋白質種類、染色體類型和結構 3.兩大類： 烈性噬菌體：僅能裂解生長的噬菌體，T噬菌體系列(T1-T7) 溫和性噬菌體:具有溶原性生活周期的噬菌體，P1和噬菌體 4.噬菌體的生活周期裂解途徑和溶原途徑 整合到

4、宿主染色體中的噬菌體稱為原噬菌體,一、噬菌體的結構、形態(tài),噬菌體是感染細菌的病毒，它們的遺傳物質有的是DNA，有的是RNA；有的是單鏈，有的是雙鏈，有的是線狀，有的是環(huán)狀,1.結構大同小異，外貌一般呈蝌蚪狀 2.T偶列噬菌體的侵染過程（如T4噬菌體）：,、烈性噬菌體,T偶列噬菌體的結構,5min,10min,15min,25min,、溫和性噬菌體,噬菌體:通過交換整合到細菌染色體，并能阻止其它噬菌體的超數(shù)感染,P1噬菌體：不整合到細菌的染色體上，而是獨立存在于細胞質內,二、T2噬菌體的基因重組與作圖,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

5、噬菌體感染和裂解的菌株范圍 T2噬菌體的研究最為廣泛 正常噬菌體r+：噬菌斑小而邊緣模糊 r-突變體 ：噬菌斑大而邊緣清楚 h+ 噬菌體：只侵染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,兩 對 相 對 性 狀,雙重感染:用T2的兩個親本h-r+和h+r-同時感染B株,把釋放出來的子代噬菌體接種在同時長有B及B/2菌株的培養(yǎng)基上，記錄噬菌斑的形態(tài),四 種 噬 菌 斑,四種可能的基因排列連鎖圖,三、噬菌體的基因重組與作圖,凱澤（Kaiser A.D.,1955）最先進行噬菌體的重組作圖試驗。紫外線照射處理 獲5個噬菌體突變系，產(chǎn)生不同噬菌斑,第三節(jié) 細菌的遺傳分析,一、轉化

6、,概念：細菌通過細胞膜攝取周圍供體的DNA片段，并將此外源DNA片段通過重組參入到自己染色體組的過程 1928年，格里費斯(Griffith F.)在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)轉化現(xiàn)象 1944年，阿委瑞(Avery O. T.) 進行肺炎雙球菌轉化試驗證實遺傳物質是DNA（轉化因子）轉化是細菌交換基因的方法之一 轉化的條件：細菌活躍攝取外源DNA分子；具備重組程序所必需的酶 轉化的三種細菌：肺炎雙球菌；枯草桿菌；流感嗜血桿菌,（一）供體DNA與受體細胞結合 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 受體的生理狀態(tài) 感受態(tài)是處于剛停止DNA合成、而蛋白質合成繼續(xù)活躍進行時的狀態(tài)

7、活躍合成的蛋白質可使細菌細胞壁易于接受轉化DNA。,轉化過程,（二）DNA攝取(穿入) 當細菌結合點飽和之后，細菌開始攝取外源DNA 往往攝入單鏈，另一條鏈在膜上降解 （三）聯(lián)會與外源DNA片段整合 按各個位點與其相應的受體DNA片段聯(lián)會 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 對同源DNA具有特異性,轉化機制,轉化與基因重組作圖（*）,黎德伯格等用枯草桿菌進行轉化和重組試驗 DNA片段進入受體細胞后，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會在同一個DNA片段中 同時整合到受體染色體中,三者并發(fā)轉化的頻率高，故這3個基因是連鎖的，其中his2和

8、tyr1連鎖最為緊密,二、接合,(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實,這種原養(yǎng)型細胞如何出現(xiàn)？,F因子：致育因子(性因子)，是一種附加體 F ：攜帶F因子的菌株稱為供體菌或雄性 F ：未攜帶F因子的菌株為受體菌或雌性 本質：由環(huán)狀DNA構成，質粒的一種，又稱致育因子，是“染色體”外的遺傳物質 F因子的三種狀態(tài),環(huán)形F因子染色體的3個區(qū)域,（三）接合的概念,接合(conjugation)是指遺傳物質從供體“雄性”(F或Hfr)轉移到受體“雌性”(F )的過程,（四）接合的類型及過程,1 F F 2 HfrF,+,+,單數(shù)交換：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)生一個線性染色體，這種細胞是不能成活的 偶數(shù)交換：產(chǎn)生可遺傳

9、的重組體和片段,兩種接合類型的本質區(qū)別,（五）中斷雜交試驗及染色體連鎖圖,50年代，雅各布和沃爾曼中斷雜交試驗：發(fā)現(xiàn)接合時遺傳物質轉移是直線進行,方法,Hfr菌株與F菌株混合培養(yǎng) 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細菌 抗str細菌菌落 影印培養(yǎng)法：鑒定a+b+c+d+各基因轉移時間,（六）重組作圖,兩基因轉移時間間距2分鐘時，中斷雜交法的圖距不夠精確，應采用傳統(tǒng)的重組作圖法,三、性導,F因子整合，形成Hfr,F因子環(huán)出時，不正確的切離,F因子的形成,帶F因子的細菌F,四、轉導,1、概念：轉導（transduction）是指以噬菌體為媒介所進行的細菌遺傳物質的重組過程 2、發(fā)現(xiàn)：1952年J.lederberg和她的學生發(fā)現(xiàn),3、轉導的類型 普遍性轉導(generalizedtransduction) 能攜帶供體細菌染色體上的任何部分 如P1、P22噬菌體 特殊性轉導(specializedtransduction) 專化性轉導/局限