《复旦普通微生物学》PPT课件.ppt

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1、（二）接合（conjugation）,定义：供体菌（“雄”）通过其性菌毛与受体菌（“雌”）相接触，前者传递不同长度的DNA给后者，并在后者细胞中进行双链化或进一步与核染色体发生交换、整合，从而使后者获得供体菌的遗传性状的现象，称为接合。通过接合而获得新性状的受体细胞就是接合子（conjugant）研究方法：1946年J.Lederberg等采用E.coli的两株营养缺陷型进行实验，奠定了方法学基础；也为以后的微生物遗传学提供了必要的条件。存在范围：细菌：G 较为多见如E.coli、Salmonella、Shigella、Serratia、Vibrio、Azotobacter、Klebsiell

2、a和Pseudomonas等最为常见放线菌：Streptomyces、Nocardia接合还可发生在不同属的菌种之间，如E.coli与Salmonella typhimurium之间或S.typhimurium与Shigella dysenteriae之间E.coli的F因子：决定性别的质粒，属于附加体（episome），可以通过接合作用获得，也可以通过丫啶类化合物、溴化乙锭或丝裂霉素C的处理而消除。,接合两个亲本细胞通过直接接触来转移遗传物质的基因重组方式。通过接合而获得新性状的受体细胞就是接合子（conjugant）1946年用E.coli的两个营养缺陷型所作的实验：,1、接合及其发现,A

3、,B,研究细菌接合方法的基本原理,U型管实验：,接合：供体与受体细胞直接接触，借性菌毛传递DNA，在受体细胞中发生交换、整合，使之获得供体菌的遗传性状的现象，称为接合。通过接合而获得新性状的受体细胞就称接合子。,F因子的存在方式,根据F因子在E.coli中的有无，及与染色体的关系，可将E.coli分为四种类型：,F（“雌性”）菌株：细胞中不含有F因子，细胞表面不具有有性纤毛。可以通过与F+、F或Hfr菌株接合而接受供体菌的F因子、F因子或Hfr菌株的部分或全部遗传信息，相应地可以转变成F+菌株、F菌株或重组子。据估计，从自然界分离到的2000株E.coli中约有30%是F菌株。,F+（“雄性”

4、）菌株：细胞内含有（14个）游离的F因子，细胞表面存在与F因子数目相当的性菌毛。与F 相接触时，可通过性菌毛将F因子转移到F 细胞中，使之也变成F+菌株。F因子以很高的频率传递，但含F因子的宿主细胞的染色体DNA一般并不被转移。,Hfr（高频重组，high frequency recombination）菌株：含有与染色体特定位点整合的F因子。因该菌株与F 接合后的重组频率比F+菌株高几百倍而得名。Hfr菌株与F菌株接合时，Hfr染色体双链中的一条单链在F因子处发生断裂，F因子位于线状单链DNA的两端，整段单链线状染色体从5端开始等速进入F细胞，在没有外界干扰的情况下，全部转移过程的完成需要约

5、120分钟。由于种种原因DNA转移过程常会发生中断，所以越是前端的基因进入F 细胞的机会越大。F因子位于线状DNA的末端，进入受体细胞的机会最小，故这种接合引起转性的频率最低，但可以出现各种重组子。,F菌株：细胞中含有游离的、带小段染色体基因的环状F因子，可与F 菌株接合，使其成为F菌株。F菌株的形成：由Hfr菌株中的F因子在不正常切离而脱离核染色体组时所形成，并因此造成细胞染色体发生缺失，F因子也缺失一段DNA.由Hfr异常释放所生成的F菌株，称为初生F菌株；由F 接受外来F因子所产生的F叫作次生F细胞；F因子转导F-mediated transduction:利用F菌株与F接合可将供体染色

6、体DNA传入F 菌株，从而使F 既获得供体菌的若干遗传特性，又可获得F因子。这种接合方式叫做F因子转导,又称性导sexduction.因为F因子可在细菌的染色体多位点整合，所以F因子转导可实现不同基因的转移和重组。,F F F+F,F因子转导（F-duction）：,通过F菌株与与F菌株间的接合，就可以使后者转变成F菌株，为次生F菌株。它是一个部分双倍体，具有一个不完整的F因子，缺少部分基因，仍可进行与F菌株间的接合。由F因子来传递供体基因的方式，称为F因子转导、性导（sexduction）或F因子媒介的转导（F-mediated transduction）。,图：初生F菌株和次生F菌株的由来

7、,接合的一般过程：,接合时F+细胞与F 细胞相遇，性菌毛与F 细胞表面发生吸附而形成接合管；F+细胞内，F因子的一条DNA单链在特定的位点上发生断裂；断裂后的单链逐步解开，同时以另一条留存的环状单链做模板，通过模板的滚动，一方面把解开的单链以5为先导通过性菌毛推入F 细胞中，另一方面，在供体细胞内以滚动的环状模板重新合成一条互补的环状单链，以取代传递到F 细胞中的那条单链。这种DNA复制机制称为滚环模型（rolling circle model）；在F 细胞中，以外来的供体DNA线状单链为模板合成一条互补单链，并随之恢复成环状双链F因子。至此，原来的F 菌株变成了F+菌株。原来的供体仍为F+菌

8、株。,接合中断试验与染色体图：,Hfr菌株与F 菌株接合与F+菌株相似，区别在于F因子被分隔在核染色体组两端，F因子的头先进入受体细胞，然后是核染色体组，只有核染色体组完全进入受体细胞之后，F因子的尾才能进入受体菌细胞，完成DNA的传递。Hfr菌株与F 菌株的接合随时都可能被中断，所以极少出现转性的结果，而是形成各种各样的重组子。接合中断试验：由Wollman和Jacob首创（1955），首先认识了原核微生物染色体的环状特性。原理：接合试验的DNA转移过程存在着严格的顺序性，在接合进行中采用定时人为中断的方法，可以获得呈现不同数量 Hfr 性状的 F 接合子，据此，可以选定几种有特定整合位点的 Hfr 菌株，使之与F菌株进行接合，并在不同时间使其中断，最后，根据F中出现Hfr菌株中各种形状的时间顺序（分钟），可以绘出较为完整的环状染色体图（chromosome map）。到1983年E.coli染色体上已定位1027个基因。,接合中断试验,Hfr中F因子的整合、断裂和转移,a,b,c,d,e,