5第五章细菌的遗传分析文档资料.ppt
第一节、细菌的接合与重组,细菌的突变型F因子/性因子/致育因子 中断杂交实验,（一）细菌的突变型,合成代谢功能的突变型营养缺陷型分解代谢功能的突变型抗性突变型,1、合成代谢功能的突变型营养缺陷型,合成代谢功能：原养型/野生型在基本培养基上，具有合成所有代谢和生长所必须的复杂有机分子的功能。营养缺陷型：合成代谢过程需大量基本基因的表达，当其中某一基因发生突变，将使相应的代谢过程不能进行。基因型：Met-，Met,2、分解代谢功能的突变型,分解代谢的功能突变型：一系列分解代谢功能的实现，也必须有许多有关基因的表达。其中任何一个基因突变，将使相应的生化反应过程不能进行。Lac：不能分解乳糖Lac：能分解乳糖,3、抗性突变型,抗药突变型：抗链霉素突变型：Strr，（野生型Strs）抗青霉素突变型：Penr，（野生型Pens）抗phage突变型：抗T1-phage突变型Tonr，（野生型Tons）,（二）F因子/性因子/致育因子,F因子：环状DNA，含6104个bp，约为大肠杆菌染色体的2。由原点、致育基因、配对区三个部分组成。,环状F因子的模式图,组成F因子各部分的功能,原点：是转移的起点。致育基因：其上一些基因编码生成F纤毛的蛋白质，即F+细胞表面的管状结构，F纤毛与F-细胞表面的受体相结合，在两个细胞间形成细胞质桥。配对区：此处与大肠杆菌DNA多处核苷酸序列相对应（即同源序列），故可通过交换而使F因子整合到大肠杆菌DNA上。,Lederberg和Tatum大肠杆菌杂交试验,F+,F+与F-,F+：细胞质中具有F因子的大肠杆菌（供体）F-：细胞质中没有F因子的大肠杆菌,F+,F因子,大肠杆菌DNA,F-,F+F-,F因子转移的频率很高，但细菌DNA间的重组率很低，故称F+为低频重组品系（low frequence recombination，Lfr）,电镜图,Hfr（high frequence recombinvation）,F因子的整合和环出,附加体,象F因子既可独立存在于染色体之外作为一个独立的复制子，也可整合到大肠杆菌染色体中作为大肠杆菌复制子的一部分的遗传因子，称为附加体。,（三）中断杂交实验,1954年Wollmun与Jacob以大肠杆菌为材料，他们想了解Hfr品系什么时候把它的基因授给F细胞。,实验材料,HfrF+：Strs azir tonr lac gal F：Str r azi s tons lac gal,HfrF+F-,实验方法-中断杂交实验,两品系在液体培养基里，通气混合培养，定时取样，猛烈搅拌以中断杂交，释稀菌液，在含Str的基本培养基上培养。,实验结,实验说明：,Hfr F的DNA从一端开始，以线性方式逐段进入F，这一端叫原点或O点。O点 azir tonr lac gal,时间单位法,以转移时间单位（每分钟）作为基因间距单位，可作出Hfr F的“染色体”上的基因分布图（基因连锁图）,在选出的thr+leu+str重组子非选择标记频率同杂交时间作图,假如让Hfr FF杂交持续2小时后中断杂交，发现一些F F，这说明Hfr的全部基因转移到F内，排列到最后的F因子才进入F，使F F。,E.coli的连锁群,几个Hfr菌株的线性连锁群的产生,（四）细菌重组的特点,形成部分二倍体偶数次交换，形成有活性的重组体,1、形成部分二倍体,部分二倍体：这种含有一个亲体F全部基因组和另一亲体部分基因组的合子叫部分合子/部分二倍体。,F-的DNA,Hfr的部分DNA,2、偶数次交换，形成有活性的重组体,单交换 部分二倍性线状体双交换 重组体线性片断偶次交换结果：只产生一种重组体，而无相应的重组体。,+,交换1次,交换2次,a,a,A,A,无活性的线状体,重组体,第二节 F因子与性导,F因子：Hfr的染色体上的F因子脱离下来，带有细菌染色体的部分基因，这种新的F因子称为F因子。特点：能独立复制F菌株：具有F因子的菌株性导：通过F因子将供体细胞的基因导入受体形成部分二倍体的过程叫性导。,Hfr,F因子,F因子的形成：,性导：,F因子,第三节、转化,转化作用：是指一种细胞或生物接受另一种细胞或生物的遗传物质而表现出后者的性状或遗传性状发生改变的现象。,发生转化的频率很低：,大约为1的受体细菌可吸收外源DNA并发生转化。,原因：,受体细菌的受体部位的数目是有限的。外源DNA片段只是在受体部位通过。外源DNA的进入，除受体部位外，还必须有酶或蛋白质分子，以及能量等的协同作用。外源DNA只有在酶促旺盛的受体部位进入。,感受态细胞与感受态因子,感受态细胞：这种能接受外源DNA分子并被转化的细菌细胞。感受态因子：促进转化作用的酶或蛋白质的分子。,转化作用具体过程包括几个连续的过程：,供体细胞DNA分子与细胞表面受体部位进行可逆性结合。供体DNA片段被吸入受体细胞，并要防止受体DNA酶的破坏。供体DNA进入受体后，立即DNA双链 DNA单链。未被降解的一条单链DNA部分或整个插入受体细胞的DNA链中，形成杂合DNA分子。这种杂合DNA复制，分离后形成一个受体亲代类型的DNA和一个供体与受体DNA结合的杂种双链DNA，从而导致基因重组形成各种类型的转化子。,细菌转化的主要步骤,第四节、转导,普遍性转导特异性转导,转导（transduction）,转导作用：以噬菌体为媒介，将细菌的小片段DNA或基因，从一个细菌转移到另一细菌的过程叫转导作用。,（一）普遍性转导,J.Lederberg 和 N.Zinder 做了这样一个杂交试验：,鼠沙门氏菌的2个突变菌株：LT22：Phe trp tyr his+LT2:Phe+trp+tyr+hisLT22+LT2混合培养得野生型,U型管实验,LT22,LT2,滤板：防止细菌接触,实验结果：得到了野生型细胞,实验结果的解释,p22 的释放：LT22是带有P22原phage的细菌；在培养过程中，少数LT22细菌自溶释放出游离的p22。p22的侵染：这种游离的p22通过滤孔进入右臂而感染了LT2细菌。转导噬菌体的形成：在裂解LT2过程中，宿主LT2环状染色体被裂解成小片段，某些片段在p22phage组装时偶尔被装入头部，形成转导噬菌体。这种转导噬菌体就将LT2的基因转入LT22。形成部分二倍体，经重组后形成原养型菌落。,普遍性 转导机制,普遍性转导的概念,象P22、P1这类phage可以转移细菌DNA，很多不同部分，这种转导作用，称为普遍性转导。普遍性转导的频率较低，约为10-5，两个基因同时转导的频率则更低，仅有10-5 10-5=10-10.,（二）局限性转导/特异性转导,这类噬菌体只能转移供体基因中的特定基因/特定部分。如噬菌体是一种附加体(episome),即可作为一个复制因子独立存在，又可以整合到细菌染色体上的特定位点attB位点,而形成原噬菌体。attB位点一边是gal基因，另一边是bio。在紫外线诱导下，原噬菌体从细菌染色体上离开时，偶尔带有宿主细菌基因，包装形成局限性转导的噬菌体颗粒，可将供体基因转移至受体细菌，但仅限于 靠近attB位点附近的基因，如噬菌体专门转导gal和bio基因。,例如：噬菌体,其DNA整合到细菌的DNA上，整合位点是一定的，当诱导时（紫外线），噬菌体的DNA脱下带有细菌的特定基因gol。但噬菌体的DNA也少了一段（少了基因细胞）。汇入dgol（gol是细菌的基因）。称它为dgal转导粒子。约丧失了25的噬菌体DNA，但具有完整的外壳。仍能感染细菌，ndgal+转导子去感染gol细菌形成部分二倍体形成原养型gal+细菌。,噬菌体局限性转导机制,形成溶源细菌,正常切离,形成转导 dgal+,转导,
