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第五章（ A ） 细菌与噬菌体的遗传分析

第五章（ A ） 细菌与噬菌体的遗传分析. 细菌的接合与重组 转化 转导. 一、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 ＋.

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第五章（ A ） 细菌与噬菌体的遗传分析

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Presentation Transcript

  1. 第五章（A） 细菌与噬菌体的遗传分析 • 细菌的接合与重组 • 转化 • 转导

  2. 一、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

  3. （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

  4. 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＋

  5. 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

  6. 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）—

  7. （二） F因子/性因子/致育因子 • F因子：环状DNA，含6×104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。

  8. 环状F因子的模式图

  9. 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。

  10. F+

  11. 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

  12. F因子 大肠杆菌DNA F+ F-

  13. 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）

  14. 电镜图

  15. Hfr（high frequence recombinvation）

  16. F因子的整合和环出

  17. 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。

  18. （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。

  19. 实验材料 HfrF+：Strs azir tonr lac＋ gal＋ F－：　Str r azi s tons lac－ gal－

  20. HfrF+×F-

  21. 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。

  22. 实验结

  23. 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＋

  24. 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）

  25. 在选出的thr+leu+str重组子非选择标记频率同杂交时间作图在选出的thr+leu+str重组子非选择标记频率同杂交时间作图

  26. 假如让Hfr F＋×F－　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＋ 。

  27. E.coli的连锁群

  28. 几个Hfr菌株的线性连锁群的产生

  29. （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

  30. 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

  31. 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。

  32. 交换1次 无活性的线状体 a a 交换2次 A A + 重组体

  33. （五）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。

  34. F`因子的形成： Hfr F`因子

  35. 性导： F`因子

  36. 二、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。

  37. 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。

  38. 原因： • ①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。 • ②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。

  39. 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。

  40. 转化作用具体过程包括几个连续的过程： • ⑴供体细胞DNA分子与细胞表面受体部位进行可逆性结合。 • ⑵供体DNA片段被吸入受体细胞，并要防止受体DNA酶的破坏。 • ⑶供体DNA进入受体后，立即DNA双链 DNA单链。 • ⑷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。 • ⑸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。

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