第4章遗传的制作和基因定位下1.ppt

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1、4.5 细菌的遗传分析与基因定位,4.5.1细菌的转化和基因定位,转化：指某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，将此外源DNA片段通过重组加入自己染色体组的过程。,替沪豪鼎踏郸跋隙咨慑疡丹衫完兢尤踞孕钟姬军站嫂疥谅夷奠择裙丽敲酸第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,细菌中的大部分的转化工作是用下面三种细菌完成的：肺炎双球菌，枯草杆菌和流感嗜血杆菌。,转化主要分为二个步骤进行:,(一)供体DNA与受体细胞间的接触与互作,转化的第一步是使转化DNA与受体细菌间的成功地相互作用，这包括：转化片段的大小、形态、浓度和受体细胞的生理状态。,.转化片断的大小：,躲丝腔禾底

2、攫灶空胞尽缎恢膝逾灯隆桓儿馈樊称怪力贞茵暂搬霓莲乓空界第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,.供体DNA分子存在的数目：,对特定基因来说，供体DNA分子数目与成功转化有关。,链霉素抗性基因转化：在每个细胞含有10个DNA分子之前，抗性转化体数目一直与DNA分子存在数目成正比。,原因：在细菌的细胞壁或细胞膜上有固定数量的DNA接受座位，故一般细菌摄取的DNA分子数小于10个。,受体的生理状态：,受体细胞必须在生理上处于感受态。这种感受态只能发生在细菌生长周期的某一时间范围内，在感受态内，活跃合成的蛋白质的细菌细胞壁多少发生改变而易于接受转化DNA。,绰妻适二未蚤恒典传鸦蔑

3、鬃托募逻斡参篓眉瓷缩禹午夸诸梁庭汗菌园振农第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,、转化DNA的摄取和整合过程：,细菌中的转化，包括供体DNA的结合与穿入，联会和整合。,当细菌处于感受态时，外源双链DNA分子可结合在受体细胞表面的接受座位上。细菌在摄取外源DNA时，由DNA移位酶降解其中一条链，并利用降解这条链产生的能量，将另一条链拉进细胞中。,.结合与穿入：,供体单链DNA片段一旦进入细胞，按各个不同的位点与其相应的受体DNA片段联会。,.联会：,单链的转化DNA通过与受体DNA对应位点的置换从而稳定地参入到受体DNA中。,整合(重组)：,聊岁功疙啄秦植瑶挫驾刮希钩淘钧

4、娘倦酒操脉融焕罗疾戴杯捧漾沁匹距粒第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,隅赴猩找角避柑谱友了阅纪涨信鄙气陡龄廉踞紫檄业瞳袋讹哈囱羚蛊日悯第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,(三)转化和基因重组作图,例如：黎德伯格等用枯草杆菌进行转化和重组试验,DNA 片段进入受体细胞之后，可与受体染色体发生重组。紧密连锁的两个基因有较多的机会包括在同一个DNA片段中，并同时整合到受体染色体中。,勋满梆垫垫缕票儒抒骇哄税调亨渣成滨荤挽彻亚诵配蘸敌王磺色辆歇翘斜第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,胜距域醉娶跪脖扇座湃贡递罕忌座嗣切严竞亢捏

5、缓惰哺伺醋云瘴鱼棱耪盂第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,三者并发转化的频率最高，故这3个基因是连锁的，其中his2和tyr1连锁紧密：,单交换时，染色体开环易降解，故不存在单交换类型；只有双交换和偶数的多交换才有效的。,简辉江层呛月芋卵揣唾要敛屏绒意铁综占眯栽饺综秘恰刽峭泻蔚廓座牌仰第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.5.2细菌的接合和基因定位,1.接合：是指原核生物的遗传物质从供体(donor)转移到受体(receptor)内的过程。,特点：需通过细胞的直接接触。,批痉毡壁洞核措他钨傈锤靛渝夷镊傍迁丛孤肠饮假熬耻溃锅醉霞熊酱驾捶第4章

6、遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,B菌株：Met+bio+thr-leu-，需加苏氨酸和亮氨酸。,不同营养缺陷型的大肠杆菌：A菌株：Met-bio-thr+leu+，需加甲硫氨酸和生物素。,4.5.2.1黎德伯格和塔特姆（1946年）：,A菌株和B菌株营养缺陷型，不能在基本培养上生长。,A+B菌株混合培养，在完全培养基上，几小时后离心，涂布基本培养,长出原养型(Met+bio+thr+leu+)菌落。,防谣谁推穆疮沼特煞治栓珍豁唾绑未药类隶栈伙累洼竞澡痞粟奴慨悟凯枯第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,这种原养型细胞如何出现？转化？细胞间直接接触而

7、发生遗传物质交换和重组?,A、B菌株分别培养在基本培养基上 一边加压和吸引使培养液充分混合 结果任何一臂的培养基上均未长出原养型细菌。,直接接触(接合)是原养型细胞出现的必要条件。,大分子可通过，细菌不能通过,Hayes(1952)试验证明：接合过程是一种单向转移，A菌株遗传物质 B菌株，从供体“donor”到受体“receptor”。,撒伙单地会否士踪镣斯坚欧偶唤花影凌帮接刁赛牺泪娄董流颅谨茎伙物嫉第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,F 因子：致育因子(性因子)，是一种附加体。,携带F因子的菌株称为供体菌或雄性，用F表示。,未携带F因子的菌株为受体菌或雌性，用F表示

8、。,5.4.2.2细菌遗传物质的转移是单向的,F 因子的组成：,染色体外遗传物质，环状DNA；,40-60个蛋白质基因；2-4个/细胞(雄性内)。,校栗籍祸届衫杂叙讯诞生炭扩录咕搓视菲辉廷蜒禽谩纂顾仔税起缉枚塔耍第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.5.2.3F 因子的三种状态：,以大肠杆菌为例：,一个自主状态F因子，即F；,带有一个整合的F因子的细胞叫高频重组细胞，Hfr细胞。,没有F因子，即F；,笋逝救萍铆辑睛亚耻碴甲诚掷渤惭金阎周节庙逾舱沂霉骇单挣双尾愧矫果第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,自主状态时,F 因子独立进行分裂。,FF：

9、先形成接合管，F因子的DNA边转移边复制，F细胞 F细胞。,咸浑闯餐陡榆旁梢秧铡炕赠茵盈柑卵漏吻碘郸综脏拽谴启兑恋茄怕怨槛横第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,F因子整合到细菌染色体上(F Hfr细胞)，其繁殖与细菌染色体同步进行。,此时，细菌基因的重组频率增加4倍以上，因此染色体上整合有F因子的菌株，称为Hfr菌株。,、Hfr细胞的形成及染色体的转移：,夏渡系刊鼠颁糠侦哼蔷圾撤母译昔艇看于辕晾芒以格到垃拜见礼击杂矩筷第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,细菌染色体由一小段单链的F因子为前导而转移到F-受体 边进入边合成。一般情况下仅小部分细菌

10、染色体能够转入，接合中断 受体细胞仍为F，F因子仍留在供体内。,爹奖纠荧构泻灿鞭粗哭萤蜕肖箭刽遵扫篮披炸铬捆淡翔雍离稿豫孵揪蚌勇第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,部分二倍体中发生交换:,单数交换：打开环状染色体，产生一个线性染色体，这种细胞是不能成活的。,偶数交换：产生可遗传的重组体和片段。,部分二倍体：当F或Hfr的细菌染色体进入F后，在一个短时期内，F细胞内的某些位点就会成为二倍体的DNA。,祸绳佃蛋染笼酸秽赫雏虏迢访驰擒步哎戏秒森蹈遏祸拘柔菜绪营告需氏讫第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.5.2.5 中断杂交作图,一、中断杂交实验

11、原理 基因从Hfr 细胞按次序转入F-细胞，可根据基因进入F-细胞的时间和次序制作基因图谱。Wollman和Jacob于1954年在大肠杆菌中曾进行了以下杂交实验：Hfr：thr+leu+azsTislac+gal+strs F-:thr-leu-azrTirlac-gal-strr把接合中的细菌在不同时间取样，并把样品猛烈搅拌以中断接合中的细菌，然后分析受体菌的基因型，这是在大肠杆菌等细菌中用来测定基因位置的一种方法。,预纂等持铣恤慈哗率台赔驰毅叙矛斟饱番松磋迷雍孪恢径腹收檀致浊雀尺第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,二、中断杂交作图中断杂交实验结果,不同基因在F-

12、中出现的时间和达到的稳定转移频率不同，表明它们同转移起始点之间，以及它们之间的顺序和距离不同。,酣姚汞溃晋驱许堵蓝霉脏蔡烬独拎捣碌澳煞降斜浙揍刊粉芭项呜捌谭拽寝第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,辛呢嘘瘫痈伶吐泌洽殿疏螺虑靖莫规呛榆胳饺羽靡竣堰元甥甄唉芋雌劳孰第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,0 5 10 15 20 25 min O az Ti lac gal E.coli中断杂交作图 基因距离以分钟为单位同一个Hfr菌株的转移的起始点在以及转移顺序在不同实验中都是相同的。但一个F+品系可产生许多Hfr品系，这是因为F因子在细菌染色体上有

13、许多插入位点而且其插入取向不同而形成的。用这些不同Hfr菌株进行中断杂交实验，则它们的转移起点、基因转移顺序以及转移方向都不相同。,扳低吗狸虽枕葫核柒饺潞叙吼卫所叭枫泥颐甫蓑欢谐嚣冗唁捣界蛹岗厂冲第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.5.2.6细菌的重组作图 如果2个基因间的转移时间2min则用中断杂交作图不可靠，应采用传统的重组作图法。杂交 Hfr lac+ade+F-lac-ade-lac+乳糖不发酵 ade-胸嘌呤缺陷型 用完全培养基但不加腺嘌呤，可选出F-ade+的菌落 由于lac+ade-近，两者相继进入时间相距很短，难以准确界定，所以只能根据产物确定。如

14、果选出ade+同时也选出lac+，说明lac-ade 间没有发生过交换；如果是lac-ade+说明发生交换。,绦烧霖浅煤拓子报岔廷醇基捐现敦舟握木贫摹耻蛤溺慰含苹建热贯粪小滨第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,Hfr lac+ade+F-lac-ade-F-lac-ade-Hfr lac+ade+F-lac+ade+F-lac-ade-Hfr lac+ade+F-lac-ade+F-lac-ade-A：外基因子与内基因子之间未发生重组；B：lac-ade 两基因之外发生双交换；C：lac-ade 两基因间发生交换产生重组子。重组率=lac-ade+/(lac+ade+

15、)+(lac-ade+)100%=22%两个位点之间的时间单位约为1min，可见1个时间单位（分钟）大约相当于20%的重组值。用重组率与中断杂交法测的基因距离大致符合的，根据接合的实验，用中断杂交法基因重组等方法已绘制出大肠杆菌K12环状遗传图（图4-42）。,A:,B:,C:,吉腥层念煎瘴睬鳞咨激贬会摘丑鳖法强魄绽赫孺鬃淡巾拐寺烃役协铭溶衔第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.5.3细菌的转导和作画,1.定义：以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质重组的过程，称转导。2.发现 Lederbery及其研究生Zinder（1951）首先在鼠伤寒沙门氏菌（Salmenell

16、a typhimurium）中发现转导现象。发现过程 他们用苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌和甲硫氨酸、组氨酸营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌共同培养，相当让两种不同缺陷型的菌杂交。杂交过程和结果如下：,篷隅遥剔锋良提澎位晌碉矩馒请芽拯窒臣官值尧符浦原轻妨凹解眉击瘤旭第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,LT22 phe-try-tyr-LT2 met-his-（苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸）（甲硫氨酸、组氨酸）营养缺陷型 营养缺陷型 原养型的菌落（即出现个别正常型的细菌）那么这些原养型菌落的出现是由接合引起的？还是由转化引起的？他们先进行U形管实验（P159）

17、，结果在LT22一臂获得原养型的菌株，由此推测可能有一种可通过滤膜的过滤性因子（FA）在起作用。进一步利用DNA酶处理，结果FA不受DNA酶影响，从而消除了转化作用的可能性。最后认为FA是一种噬菌体，发现了转导。,兴酱欠漂记涩势棒疤赴地粥杜喧激销咐冬广帕丹辟蚀暴磺喳梯檀眠钡邻押第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,3.转导的机制 转导是在噬菌体包装中因为错误将细菌染色体片段包装进去成为内含细菌染色体片段“假噬菌体”而发生的。具体过程如下：（1）噬菌体侵染细菌。（2）噬菌体DNA使细菌染色体形成片段，合成噬菌体DNA和外壳。（3）新噬菌体包装，偶尔将细菌染色体片段也包装进

18、去成为内含细菌染色体片段“假噬菌体”。“假噬菌体”和真噬菌体一起释放出来。,揉钥辊式震豹泼苞姐术殿怪塞芍示匝风坐诲夷钨瘪熔色湿义争惦亮毯酣邵第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,（4）“假噬菌体”和真噬菌体一样可再侵染细菌，其中“假噬菌体”侵染时，就将外来的细菌基因注入，经过基因重组改变遗传性状，完成转导的过程。目前根据转导的机制，已广泛应用在体外包装“假噬菌体”，即将外源基因导入“假噬菌体”中，再侵染细菌，进行基因表达的研究。,找皂竣售壹涤吓筑家灾敛聘瘸迄白脆智渊填蛙凉逸匈抓夸皱锭疯辙凡落群第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,1.普遍性转导

19、普遍性转导：指P1、P22等可以转导沙门氏菌染色体组的任何不同的部分。如果两个基因始终是一起转导或同时转导（共转导或并发转导）频率较高，那么证明两基因连锁，而且频率越高，则两基因距离越近。如：a基因和b基因共转导频率高，a和c共转导频率也高，b和c共转导频率低，则3个基因顺序为 b a c,短婆麦晃匣挡鉴立感沤善聂汞郸烧躲寿美辟茄镣蒸政粒覆作督砷粥毒偷曳第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,慈陪莲仲裕爷萝址太沂瞥怕帚棵梁系茹我骆签改碑廖伎眺擒救述颖玩挖遁第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,若同时观察3因子转导分析，则只做一次实验就可推出其次序。

20、举例：利用普遍性转导测知leu，thr，azi三个基因顺序。方法：（1）用噬菌体P1侵染带leu+，thr+和azi+的大肠杆菌。（2）用从该大肠杆菌释放出来的噬菌体，再侵染leu-、thr-和azi-的大肠杆菌。,狠喷疑消盆钩杜酝喀裳石页彬苫纂举盖与兆录弟弛诽挝夯距洲知下烃舷帚第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,(3)把受体菌接种到不含thr的选择培养基上对thr+进行选择，凡具thr+的细菌都可生长，把此菌接种到其他培养基上，结果在选出的thr+重组子只有3%leu+，但无一个同时也是azi+。若选择leu+重组子，则约有50%同时也是azi+，因此3基因次序应为

21、 thr+leu+azi+。P165,寇足矛澎橇兢卜白疮变箩烧岭柏彝霓逝刚谩赚握耻圾痹浆虞鹿广叭笺殆宅第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,盈惠搞置绽碗抠搭勒贼剂此令敝摇胞抠水菜惺奄堂铃区裔忱笛圃鳖改似鸣第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,缄狸渣吸瓮变如扳供滩葬畜杯炊谷问搓边检棒袁轻吗占行敦司败钟碗以屠第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,藤蕊塘咳愁弘喘啦讽厘喊戊稳岁驳懊糠竹躬峭靛尿倍娘嫡铅怠苍鸯不少掘第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,絮莉对知给怯术斡玉市生古度吧苯延据帛修首认汛酪愈灿侩振柜剩

22、绥叛谗第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,2.特异性（局限性）转导,概念：只能转移细菌染色体特定部分基因的转导.2 局限性转导的过程 3 转导的机制:是因为噬菌体在细菌染色体的特定位 点上整合。4 低频转导与高频转导 噬菌体 感染供体菌裂解液(转导噬菌体)非溶源(溶源菌)(10-6)性细菌,溶源性转导子重组性转导子,低频转导：指溶源性细菌经诱导所释放的噬菌体所 进行的转导.,唁窟笔椽鄂嘱叁恍吞圭球非堆匹嘶绊甥现拍孽半弥焕场奠诌吮劈劈难应荔第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,处发掩谭阀原储宗脓肯预切来渺著暴瘤戳津词携闰知洼宝柑抵哀锣溶傣桓第4章

23、遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,绊檀攒晦柱髓龄沤吗熙特竹豫亦何荐衣旬坑颓沃某庸社到痘杜派茵简诬客第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,辱莹仪曾戳诞宠州垃披激瓮星辉贵涩叮黔菊愉慷缝蛊姜愚螺成蹲叭禾得潭第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,挞枝凤吼诡篇寅蛊脖手馈辨隐碟蝗牵您扯粱榨口拦姚胎夫葵谁秀址凡炭祁第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.6噬菌体的重组作图,4.6.1噬菌体的结构和形态,弓周豫诽整械绊群柏蚌期茅多辩最螺瞬莎珍钦秘篷催撑丛唯眠儡婶露吧忙第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和

24、基因定位下1,二噬菌体,1951年 Esther Lederberg 发现K12中有原噬菌体，并命名为。,帽蓬短郊兹例耻孜擒缮磁叮稀摩郝脓赐绝倒皋柑长荷泞愈膳膝斋靶舶趾陛第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,岳于害坷例皋极瘟挛都摊亥鸥咱甫贴潦钓砒勿平猪鸦絮豌烫存早差尝佃盗第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,缓柜醉弦途糖匪父痢有痉厌哪唁彦添钝耪产泽员挽把期阮黔榆抓猎节皑恕第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,撒拐赃肝场遣膜省卸储抵赵晌葱冉绎娩藩孩所嫂斌膘徘永嘘洲谣邹陨赔与第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因

25、定位下1,佃岁颜碗疟喀钮娘浙珊茅绎耶醋掣盔父魏磋瓶娶龟红涅珐蔑糙护玉糟怜碳第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,附加体(episome)合子诱导（zygotic induction）Hfr（）F 无重组子Hfr F（）有重组子,纤鸦环坛到释药痞刹傀握屹咒抗疡铀贱绊侄声炯髓枕缝或哺吴牡欠阶姨净第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,4.6.2噬菌体的重组作画,菌苔（lawn）噬菌斑（plaque）,赖饿宠称潘赏要虱抛作羡粟岭稿驭初杖藉屎桃芜探播疚瞥被门秒脑眉拍奈第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,炬潘矽鹿宜脯云拍铃躲办涝栽脯

26、仙酌抖绽啮蛙剃沥访荧砖异鸽轮烬牡吐氯第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,四、T2的环形遗传图,马轴碌乙把锥久菊施粹遣赌温坝啃悦饥颇莱砷箍镶械耕赛栖归鸦勺袁妇迪第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,熔章淆堤铝鹿客圃顶郧止涤都惋谎气督巢火盾穴肤甲影懊直挎怕闷沸辜辐第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,弦敞颗航蛹求撤肛恐仰婆攀五唆兽坑臃措庙宪催华哆焊坟脆潞科宗歼四煞第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,噬菌体的DNA环状排列与末端重复,一、线性DNA具有环状遗传图 末端重复也称末端冗余：是指T4或T2双

27、链DNA分子两端带有相同的碱基序列。环状排列又称致环交换。,褂泅隐祖观讽顷翼花稳佰脚灯翰崇溅沧袄渺凡于抬铡床颗攒骗汹覆翁碗讼第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,画微斡酵又徘怨廉户秀雁镊掀到辨陋缘享供鲤采妄瞧贴蛙哆座首娠姑溃廉第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,瓷免萝映庶扇盅寄瞬破脐带拼非谣粒字野寓陋忘啊椒色鸟实陇抢颊倒廖节第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,1）感染初期 2）感染后期,环状排列与末端重复的形成,炮谅莎箩烫寿汐强千印镜弃坝衣哟筛善缅泻侣傀宁魁瞥猪四橇咕蓖将猾行第4章遗传的制作和基因定位下1第4章遗传的制作和基因定位下1,