第七章细菌和噬菌体

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1、第第七七章章细菌和噬菌体细菌和噬菌体 的重组和连锁的重组和连锁第一节第一节 细菌和病毒遗传研究的意义细菌和病毒遗传研究的意义v一、细菌的生物学特征v二、病毒的生物学特征v三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性v四、细菌和病毒的拟有性过程v五、细菌遗传的实验研究方法一、细菌的生物学特征一、细菌的生物学特征v细菌是单细胞生物，完成每个世代只需20分钟，而且容易得到它的生化突变型，它不仅在医学上和农业上重要，而且从进化角度上也是异常成功的，因为它占据地球上大部分的生物干重。v研究细菌遗传的方法：主要是对细菌菌落形态的遗传研究(如图，霉菌菌落)霉菌菌落霉菌菌落大肠杆菌大肠杆菌一、细菌的生物学特征一、细菌的

2、生物学特征v原则上说，培养皿中每个细菌长成的菌落应具有共同的遗传组成，但是由于偶然发生的突变：形态性状的突变，生理特性的突变或抗性的突变，而使这些突变后的细菌所形成的菌落与其他的菌落有所不同。v菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、颜色和大小等。v 生理特性的突变包括：丧失合成某种营养物质能力的营养缺陷型营养缺陷型。v抗性突变包括：抗药性或抗感染性。二、病毒的生物学特征二、病毒的生物学特征v病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只有一条染色体，即单倍体。有些病毒的染色体是DNA，还有一些病毒是RNA。v 病毒主要是由蛋白质外壳及其包被的核酸所组成的颗粒。病毒可根据宿主(动物、植物、细菌)或遗传物质(

3、DNA或RNA)来分类。细菌病毒(Bacterial phage)，称为噬菌体(phage)(如图)，是目前经过广泛研究，了解比较清楚的一种病毒。噬菌体噬菌体三、细菌和病毒在遗传研究中的三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性优越性v细菌和病毒在遗传研究中的优越性可以归纳为：世代周期短，繁殖世代所需时间短；易于操作管理和进行化学分析(纯培养与代谢产物累积)；便于研究基因的突变(表现与选择)；便于研究基因的作用(突变型生长条件与基因作用)；便于研究基因的重组(重组群体大、选择方法简便有效)；遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型；四、细菌和病毒的拟有性过程四、细菌和病毒的拟有性过程v虽然细菌和

4、病毒不具备象真核生物配子进行融合的有性过程，但它们的遗传物质也能从一个细胞传递到另一个细胞，并且也能形成重组体。v 细菌获取外源遗传物质有四种不同的方式：转化转化，接合接合，转导转导和性导性导。当一个细菌被一个以上的病毒粒子所侵染时，噬菌体也能在细菌体内交换遗传物质。如果两个噬菌体属于不同品系，它们之间可以发生遗传物质的部分交换(重组)。v下面将叙述细菌和噬菌体遗传物质的交换过程，并且将利用这些方法作出细菌和噬菌体的染色体图。五、细菌遗传的实验研究方法五、细菌遗传的实验研究方法v(一)细胞计数(培养物细胞浓度)v(二)建立纯系的方法v(三)选择培养法鉴定突变型与重组型v(四)突变型与重组型的批

5、量筛选方法细菌培养细菌培养(一一)细胞计数细胞计数(培养物细胞浓度培养物细胞浓度)v培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验技术，其基本思路是：对原培养物进行连续稀释；进行平板涂抹培养；由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数；根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度。细胞计数细胞计数(培养物细胞浓度培养物细胞浓度)(二二)建立纯系的方法建立纯系的方法纯培养纯培养v挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养就可以获得由一个细胞繁殖而来的纯系。v通常采用平板表面涂布法或划线法可以获得单菌落。这种方法获得的纯系，称为“菌种纯”。v有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割等方法从单个细胞直接培养建立纯系。采用这种方法

6、获得的纯系称为“菌株纯”。建立纯系的方法建立纯系的方法纯培养纯培养(三三)选择培养法鉴定突变型与重组选择培养法鉴定突变型与重组型型v许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。v营养缺陷型的筛选、鉴定：选择培养法是根据菌株在基本培养基和营养培养基上的生长表现将菌株分为原养型(也称为原生营养型)与营养缺陷型(在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养培养基上生长)。营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致。(三三)选择培养法鉴定突变型与重组选择培养法鉴定突变型与重组型型v许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。v其它突变类型的筛选、鉴定：对于其它的突变类型

7、(如温度敏感型)，也可以通过培养条件的选择培养来筛选与鉴定。(四四)突变型与重组型的批量筛选方突变型与重组型的批量筛选方法法v选择培养法一次可鉴定、筛选一种突变型，但要检测分离含有多种突变型的混和菌株，仅采用选择培养法要进行多次试验才能够达到目的、效率太低。(四四)突变型与重组型的批量筛选方突变型与重组型的批量筛选方法法v为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德伯格夫妇设计了影印培养法。该方法原理与选择培养法一致，但是采用影印法将在完全培养基上单菌落同时接种到不同选择培养基上同时对所有菌落进行选择培养，鉴定效率大大提高。影印培养法影印培养法(四四)突变型与重组型的批量筛选方突变型与重组型的批

8、量筛选方法法v注意：(1)最初的培养基必须是非选择性的，即各种突变型都能够在其上生长；(2)必须采用适当的方法如涂布或划线法，以使培养物菌落之间要分开。第二节第二节 细菌的遗传重组细菌的遗传重组v一、转化v二、接合v三、性导一、转化一、转化(transformation)v(一)、细菌转化实验v(二)、转化过程v*(三)、共同转化与遗传图谱绘制(一一)、细菌转化实验、细菌转化实验1.基础知识v野生型肺炎双球菌(Strep-tococcus pneumoniae)菌落为光滑型，一种突变型为粗糙型，两者根本差异在于荚膜形成；v荚膜的主要成分是多糖，具特殊的抗原性；v不同抗原型是遗传的、稳定的，一般

9、情况下不发生互变。荚膜 菌落 毒性 类型光滑型S发达 光滑 有 I,II,III粗糙型R无粗糙 无I,II2.Griffith转化研究转化研究(1928)Griffith对其试验结论及发展对其试验结论及发展v根据上述研究结果Griffith认为：(有毒)死细菌中的某种物质转移到(无毒)活细菌中，并使之具有毒性，导致小家鼠死亡。他将这种细菌遗传类型的转变称为转化，并将引起转化的物质称为转化因子(tranforming principle)。但是当时的化学与生化分析技术还无法鉴定杀死细菌中的成分，因而不知转化因子为何物。Griffith对其试验结论及发展v以后一些研究者重复上述试验，并且加入了体外

10、培养试验，即：将加热杀死的SIII细菌与无毒RII细菌混合培养，然后注入小家鼠体内，同样导致家鼠死亡。表明：细菌在培养条件下也能够实现遗传类型间的定向转化。3.阿阿 维维 利利(Avery)等等 的的 转转 化化 实实 验验(1944)实验结论实验结论v上述实验结果表明：来源于加热杀死的SIII细菌，并使 RII细菌转化成为SIII型细菌的转化因子是DNA。v正是在这一认识的基础上，将转化定义为：v 某一基因型的细胞从周围介质中吸收来自另一基因型的DNA而使它的基因型和表现型发生相应变化的现象。实验结论实验结论vAvery等人的实验实际上也表明：决定细菌遗传类型的物质是DNA，即证明了DNA就

11、是遗传物质。但由于他们采用的实验方法当时不被人们广泛接受，而且得出的结论与当时人们的传统观念(认为蛋白质是遗传物质)不符合，而长期没有得到人们的承认。(二二)、转化过程、转化过程v转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转化过程有一定差异，但是它们都存在几个共同特征，即：v1.感受态与感受态因子：感受态指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行转化的生理状态。感受态主要受一类蛋白质(感受态因子)影响，感受态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。(二二)、转化过程、转化过程v转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转化过程有一定差异，但是它们都存在几个

12、共同特征，即：v1.感受态与感受态因子：一般认为感受态出现在细菌对数生长后期，并且某些处理过程可以诱导或加强感受态，以大肠杆菌为例，用Ca2+处理对数生长后期的大肠杆菌可以增强其感受能力。(二二)、转化过程、转化过程v2.供体(donor)DNA与受体(receptor)细胞结合(binding)：结合发生在受体细胞特定部位(结合点)；对供体DNA片段有一定要求；结合过程是一个可逆过程。(二二)、转化过程、转化过程v3.DNA摄取：当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取外源DNA；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。(二二)、转化

13、过程、转化过程v4.联会(synapsis)与外源DNA片段整合(integration)：整合就是指单链的转化DNA与受体DNA对应位点的置换，从而稳定地掺入到受体DNA中的过程。实际上就是一个遗传重组的过程。因而研究整合的分子机制事实上也为遗传重组的分子机制作出了贡献。细菌转化过程细菌转化过程*(三三)、共同转化与遗传图谱绘制、共同转化与遗传图谱绘制v利用共同转化绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理：相邻基因发生共同转化的概率与两者的距离间成正向关系，基因间距离越近，发生共同转化的频率越高，反之越低。因此可能通过测定两基因共同转化的频率来指示基因间的相对距离。二、接合二、接合v(一)、接合现象的

14、发现和证实v(二)、F因子及其在杂交中的行为v*(三)、中断杂交试验作图(一一)、接合现象的发现和证实、接合现象的发现和证实黎德伯格(Lederberg)和塔特姆(Tatum)大肠杆菌杂交试验：v材料：大肠杆菌(Escherichia coli)K12菌株的两个营养缺陷型品系：A甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-；B苏氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-。v方法：将A、B混和，在基本培养基(固体)上涂布培养。v结果：平板上长出原养型菌落(+)。几种可能解释及其分析几种可能解释及其分析v对上述试验结果原养型菌落可能产生于：亲本细菌A或B发生了回复突变回复突变；两品系细胞通过培养基交

15、换养料互养作用互养作用；两品系间发生了转化作用转化作用；发生细胞融合，形成了异核体或杂合二倍体异核体或杂合二倍体。v为了验证这些原养型菌落产生的可能而进行的研究最终表明：这些解释均不成立。(一一)、接合现象的发现和证实、接合现象的发现和证实v经过上述分析可以认为：在Lederberg和Tatum及其它类似试验中，发生了一种不同于转化的遗传重组方式，称之为接合。(一一)、接合现象的发现和证实、接合现象的发现和证实vHayes(1952)研究表明：大肠杆菌两种不同菌株(品系)接合过程中遗传物质的转移是单向的；从而认为大肠杆菌存在两种类型品系：雌性与雄性分别作为接合过程中遗传物质的供体与受体。(一一

16、)、接合现象的发现和证实、接合现象的发现和证实v接合(conjugation)：遗传物质从供体(donor)(“雄性”)转移到受体(receptor)(“雌性”)的重组过程。(二二)、F因子及其在杂交中的行为因子及其在杂交中的行为1.F因子：vHayes等进一步研究发现，大肠杆菌在接合中作供体的能力受细胞内一种致育因子致育因子(fertility factor,F因子因子;sex factor,性因子性因子)控制。携带F因子的菌株称供体菌或雄性，用F+表示，没有F因子的菌株称为雌性雌性，用F-表示。vF因子的化学本质是DNA，可以自主状态存在于细胞质中或整合到细菌的染色体上。vF因子可以在细菌

17、细胞间进行转移并传递遗传物质。(二二)、F因子及其在杂交中的行为因子及其在杂交中的行为F因子的存在状态因子的存在状态v以大肠杆菌为例，F因子能够以三种状态存在：v没有F因子，即F-；v包含一个自由状态的F因子，即F+；v包含一个整合到自己染色体组内的F因子，即Hfr(如图)。F因子的存在状态因子的存在状态F因子的存在状态因子的存在状态2.F因子及其在杂交中的行为因子及其在杂交中的行为v当F+细菌和F-细菌接合时(F+F-)，F因子的新拷贝能在接合过程中转移到F-细胞中去，使F-细胞转变成F+细胞，在接合管形成后，FDNA双链之一被切断，从断端转移到F-细胞，在那里发生DNA复制。当F因子复制完

18、成后，F-变成F+。vF+品系称为低频重组（品系称为低频重组（low frequency recombination，Lfr)：F因子转移频率很高，但两因子转移频率很高，但两者染色体之间重组频率很低，大约是每百万个细胞者染色体之间重组频率很低，大约是每百万个细胞发生一次重组。发生一次重组。vHfr品系称为高频重组（品系称为高频重组（high frequency recombination，Hfr）：因为）：因为Hfr细胞与细胞与F-细胞接细胞接合后可以将供体染色体的一部分或全部传递给受体合后可以将供体染色体的一部分或全部传递给受体F-，当供体和受体的等位基因带有不同标记时，在，当供体和受体的等

19、位基因带有不同标记时，在她们之间就可以发生重组，重组频率可达到她们之间就可以发生重组，重组频率可达到0.01以以上。上。2.F因子及其在杂交中的行为因子及其在杂交中的行为v当Hfr F-接合时，F-细菌很少转变成Hfr，这是因为当Hfr与F-接合时，整合的FDNA从一端被内切酶切成单链切口，细菌染色体由这一小段单链的F因子作为前导转移到F-受体，一边进入一边合成，在大多数情况下，只有一小部分细菌染色体转移，接合即出现中断，受体细胞仍保持为F-，因为F因子仍留在供体内。2.F因子及其在杂交中的行为因子及其在杂交中的行为v当F+或Hfr的细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细胞中对某些位点来

20、说总有一段二倍体的DNA。这样的细菌称为部分二倍体部分二倍体或部分合子部分合子。新染色体的DNA称为供体外基因子供体外基因子，而宿主的染色体则称为受体内基因子受体内基因子，部分二倍体中发生单数交换，可使环状染色体打开，产生一个线性染色体，这种细胞不能成活，只有发生偶数的交换，才能产生遗传的重组体和片段。2.F因子及其在杂交中的行为(三三)、用中断杂交试验、用中断杂交试验 作染色体连锁图作染色体连锁图 v雅科等人在五十年代设计了中断杂交试验，以证明接合时遗传物质从供体细胞的转移是直线式进行的，他们把Hfr菌株与F-菌株混合在一起进行杂交培养。v Hfr菌株的基因型是：strs azir tonA

21、r galb+lac+v F-菌株的基因型是：strr azis tonAs galb-lac-v str代表链霉素，s代表敏感性，r代表抗性，+代表原养型或抗性，-代表营养缺陷型。(三三)、用中断杂交试验、用中断杂交试验 作染色体连锁图作染色体连锁图 v每隔一定时间取样，把菌液放在食物搅拌器内搅拌，以中断杂交。经过稀释，接种到含有链霉素的完全培养基上，这样将杀死所有Hfr细胞，然后对形成菌落的F-细胞用影印培养法测试其基因型，以便确定每个基因转移到F-细胞的时间(如图)。*(三)、中断杂交试验作图中断杂交实验结果基因 转入时间（min）频率 thr+8 100 leu+8.5 100 azs

22、 9 90 Tis 11 70 lac+18 40 gal+25 25不同基因在不同基因在F-中出现的时间和达到的稳定转移频率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。的顺序和距离不同。*(三)、中断杂交试验作图(三三)用中断杂交试验作染色体连锁图用中断杂交试验作染色体连锁图 v上图表示利用这个方法所获得的结果，混合9分钟后取样时，开始出现少量对叠氮化物有抗性的菌落，说明抗叠氮化物的基因此时已进入F-细胞中，但对T1噬菌体来说，全部F-细胞还属于敏感型，说明tonA基因还没有进入F-细胞中。混合11

23、分钟后，才开始出现抗噬菌体T1的F-细菌。混合18分钟和24分钟取样时，又分别出现乳糖发酵和半乳糖发酵的基因。这说明Hfr菌株的基因是按一定的线性顺序依次进入F-菌株，也就是说，染色体从原点开始以直线方式进入F-细胞的。v根据中断杂交的实验，以Hfr基因在F-细胞中出现的时间为标准，可以作出大肠杆菌的连锁遗传图。根据中断杂交的实验，以Hfr基因在F-细胞中出现的时间为标准，可以作出大肠杆菌的连锁遗传图。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v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

24、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。（(三三)、用中断杂交试验、用中断杂交试验 作染色体连锁图作染色体连锁图 v用不同的Hfr菌株进行中断杂交实验所作出的大肠杆菌基因连锁图，其基因进入F-细胞的转移的顺序不大相同。这个实验进一步说明F因子和细菌染色体都是环状的，而Hfr细胞染色体的形成，则因F因子插入环状染色体的不同位置，因而形成了不同的转移原点和转移方向(如图)。v细菌重组的特点细菌重组的特点 Hfr细胞和细胞和F-细胞之间的接合管常会自发

25、断裂，进入的细胞之间的接合管常会自发断裂，进入的Hfr染染色体也随之断裂，一般说很少有整条色体也随之断裂，一般说很少有整条Hfr染色体转入染色体转入F-细胞细胞的，因此：的，因此：（一）（一）F-细胞得到的只是细胞得到的只是F因子的一部分，因子的一部分，F因子其余部分依因子其余部分依赖于整条赖于整条Hfr染色体的转移，这样染色体的转移，这样Hfr F-杂交中选出的大多杂交中选出的大多数重组子仍为数重组子仍为F-。（二）二）F-受体细胞只接受部分的供体染色体，这样的细胞就受体细胞只接受部分的供体染色体，这样的细胞就称为部分二倍体（称为部分二倍体（partial diploid)或称为半合子或称为

26、半合子(merozygote)。供体与受体的重组是内基因子（供体与受体的重组是内基因子（F-染色体染色体DNA）与外基因子（与外基因子（Hfr部分染色体部分染色体DNA）的同源部分配对、的同源部分配对、交换，产生重组子。其中单交换产生的是不平衡的部分二倍交换，产生重组子。其中单交换产生的是不平衡的部分二倍体线性染色体，而双交换产生的是有活性的环状重组子和片体线性染色体，而双交换产生的是有活性的环状重组子和片段。段。细菌重组的特点细菌重组的特点（a）：）：接合后形成的部分二倍体，包括外基因子和内基因子；接合后形成的部分二倍体，包括外基因子和内基因子；（b）：）：内基因子和外基因子之间单交换形成一

27、个线性染色体；内基因子和外基因子之间单交换形成一个线性染色体；（c）：）：双交换形成一个完整的重组染色体和一个游离片段，这一片双交换形成一个完整的重组染色体和一个游离片段，这一片段随以后的分裂而丢失。段随以后的分裂而丢失。-v可见：可见：原核类中的交换并不像真核生物那样在两整原核类中的交换并不像真核生物那样在两整套基因组间进行，而是在一完整的基因组（套基因组间进行，而是在一完整的基因组（F-内基内基因子）与一不完整的基因组（因子）与一不完整的基因组（Hfr外基因子）间进外基因子）间进行，即在部分二倍体间进行。因此，在细菌的重组行，即在部分二倍体间进行。因此，在细菌的重组中有下列两个特点：中有下

28、列两个特点：1、只有偶数次交换才能产生平衡的重组子、只有偶数次交换才能产生平衡的重组子2、不出现相反的重组子，所以在选择培养基上只出、不出现相反的重组子，所以在选择培养基上只出现一种重组子。现一种重组子。(四四)、重组作图、重组作图 v如果两个基因间的转移时间小于2分钟，用中断杂交法所得的图距不太可靠，应采用传统的重组作图法重组作图法。例如，有两个紧密连锁的基因lac-(乳糖不发酵)和ade-(腺嘌呤缺陷型)，为了求得两个基因间的距离，可采用Hfr lac+ade+和F-lac-ade-的杂交实验。用完全培养基但不加腺嘌呤，可以选出F-ade+的菌落。(四四)、重组作图、重组作图 v由于ade

29、进入F-细胞的顺序较lac为晚，因此只要ade进入F-细胞，lac自然也已经进入。如果选出ade+同时也是lac+，说明lac和ade间没有发生过交换。如果是lac-，说明两者之间发生过交换。实验过程vHfr lac+ade+（strs）F-lac-ade-（strr）v完全培养基混合培养（无腺嘌呤、加链霉素)vF-ade+菌落v影印培养在EMB培养基 能否利用乳糖vF-ade+lac-F-ade+lac+基因间发生交换 粉红色 未发生交换紫红色v基因间重组频率：vade+lac-/（ade+lac-）+（ade+lac+）=22%v时间和重组值的关系：两个位点间的时间约为1分钟，约相当于20

30、%的重组值。(四四)、重组作图、重组作图 v根据大肠杆菌接合实验的研究，利用中断杂交，基因重组等方法已绘制出大肠杆菌K12的环状遗传图。三、性导与三、性导与F 因子因子v性导性导是指接合时由F因子所携带的外源DNA整合到细菌染色体的过程。vF因子整合到宿主细菌染色体过程是可逆的，当发生环出环出时，F因子又重新离开染色体，然而F因子偶然环出时不够准确，它携带有大肠杆菌染色体的一些基因，这种F因子称为F因因子子。v F因子使细菌带有某些突出的特点：F因子转移基因频率极高，如同F+因子转移频率；F因子自然整合率极高，并且整合在一定的座位上。携带与细菌染色体一样的同源区段；而正常F因子可在不同座位整合

31、。三、性导与三、性导与F 因子因子v雅科和阿代尔伯格发现：特殊的Hfr菌株能把lac+等位基因高频率地转移到F lac-受体中。lac基因位于远端，中断杂交实验中只有1/1000重组率；由F携带lac+基因进入受体后可在lac位点上形成部分二倍体。三、性导与三、性导与F 因子因子v性导在大肠杆菌遗传研究中的作用：分离出大量F因子（每个F因子携带有不同大肠杆菌基因）利用不同基因在一起的并发性导的频率来作图；通过性导产生部分二倍体确定等位基因位置、显隐性关系；性导形成的部分二倍体可用作互补测验确定两个突变类型是否属于同一个基因。第三节第三节 噬菌体噬菌体的遗传分析的遗传分析 一、烈性噬菌体二、温和

32、噬菌体三、转导一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体 v遗传学上应用较广泛的是大肠杆菌的T偶数系列噬菌体。它们的外貌都象蝌蚪状(如图)。vT偶数系列噬菌体具有六角形的头部，其内部含有双链DNA分子，尾部包括一个中空的针状结构及外鞘。末端是基板，由尾丝及尾针组成。一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体 vT偶数系列噬菌体的尾丝附着在大肠杆菌表面时，通过尾鞘的收缩将噬菌体DNA经中空尾部注入寄主细胞，破坏寄主细胞的遗传物质，并合成大量的噬菌体DNA和蛋白质，组成许多新的子噬菌体，最后使细菌裂解，释放出无数个子噬菌体。所以这样的T偶数系列噬菌体称为烈性噬菌体烈性噬菌体。vT2噬菌体的基因重组与作图：1.噬菌体遗传性状分

33、为两类：v形成的噬菌斑噬菌斑形状：指噬菌斑大小、边缘清晰度、透明程度。v寄主范围寄主范围：指噬菌体感染和裂解的菌株v2.T2噬菌体的研究最为广泛.正常噬菌体r+：噬菌斑小而边缘模糊。r突变体（rapid lysis，速溶性）：噬菌斑大而边缘清楚。.寄主范围突变体：指能克服噬菌体抗性的突变体。例：T2 h+噬菌体：只侵染大肠杆菌B株半透明噬菌斑。T2 h突变株：能利用B株和B/2株透明噬菌斑。双重感染：h和h+均能感染B株 可用T2两个亲本hr+和h+r同时感染B株。hr+(透明，小)h+r(半透明，大)同时感染B菌株获得噬菌体子代亲本型：hr+，h+r重组型：hr，h+r+将亲本型和重组型混合

34、子代感染混合有B和B/2菌株的培养基hr+(亲)：噬菌斑透明、小，边缘模糊h+r(亲)：噬菌斑半透明、大，边缘清楚hr(重组)：噬菌斑透明、小，边缘清楚h+r+(重组)：噬菌斑半透明、小，边缘模糊重组值计算：重组值=重组噬菌斑数/总噬菌斑数100%=(h+r+hr)/(h+r+hr+h+r+hr)100%去掉%即可作为图距。v不同速溶菌的突变型在表现型上不同，可分别写成ra、rb、rc等，用rxh+rx+h获得试验结果列于下表P239：v四种可能的基因排列连锁图:v再做杂交：rcrb+rc+rbv结果表明:rcrb的重组值 rbh h 位于rb及rc之间，排列顺序 rchrb。由于T2 噬菌体

35、的连锁图是环状的，所以2、3排列都对。二、温和噬菌体二、温和噬菌体 v温和噬菌体侵入细菌后，细菌并不裂解，即它们有溶源性的生活周期。例如和P1噬菌体可代表略有不同的溶源性类型。v噬菌体附着在大肠杆菌染色体的gal和bio位点之间的att座位上，它能通过交换而整合到细菌染色体上，整合的噬菌体称为原噬菌体原噬菌体。二、温和噬菌体二、温和噬菌体 vP1噬菌体不整合到细菌的染色体上，而是独立地存在大肠杆菌的细胞内。v原噬菌体通过紫外线照射，或温度改变可转变为烈性噬菌体。三、转导三、转导1.概念：概念：是指以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质的重组过程。2.特点：以噬菌体为媒介 细菌的一段染色体被错误地包

36、装在噬菌体的蛋白质外壳内 通过感染转移到另一个受体细胞内。感染细菌的能力决定于噬菌体的蛋白质外壳3.例如：黎德伯格与津德（1951）发现鼠伤寒沙门氏菌中转导现象。.将两个沙门氏菌的营养缺陷型进行杂交：phe-trp-tyr-met+his+phe+trp+tyr+met-his-混合培养在基本培养基发现原养型的菌落频率为1/105三、转导三、转导v黎德伯格将上述两种菌株分别放在戴维斯U型管的两臂内，中间用玻璃滤板隔开，以防止细胞接触，但可以允许比细菌小的物质通过，结果也获得了野生型重组体。这样确定，这种野生型重组体是通过一种过滤性因子一种过滤性因子实现的。以后的研究工作表明，这种过滤性因子是噬

37、菌体P22。P22的遗传信息可以整合到宿主的染色体中。v噬菌体P22可以转导沙门氏菌染色体组的任何不同的部分，因此称为普遍性转导普遍性转导。三、转导三、转导vP22侵染细菌后，细菌染色体断裂成片段，在形成噬菌体颗粒时，偶尔错误地把细菌染色体片段包装在噬菌体蛋白质外壳内，其中并不包含有噬菌体的遗传物质，这种假噬菌体称为转导颗粒转导颗粒。把细菌染色体片段包装在噬菌体蛋白质外壳内而产生的假噬菌体（不包含噬菌体的遗传物质）。v由于决定噬菌体感染细菌的能力是噬菌体的外壳决定噬菌体感染细菌的能力是噬菌体的外壳蛋白质蛋白质，所以转导颗粒可以吸附到细菌上，并将它的内含物注入受体细菌后，形成部分二倍体，导入的基

38、因经过重组，整合到宿主的染色体上。v以普遍性转导噬菌体P1为例，测定大肠杆菌的leu（亮氨酸合成)、thr（苏氨酸合成）、azi(叠氮化钠抗性）三个基因的顺序。v噬菌体P1 侵染大肠杆菌leu+、thr+、azi+释放P1后代（含转导颗粒）侵染大肠杆菌leu-、thr-、azi-受体菌特定培养实验选择的标记基因未选择的标记基因频率1leu+50%azir 2%thr+2thr+3%leu+0%azir3leu+thr+0%azirv三个位点之间的连锁关系：实验1：v2种可能排列：azileuthrleuazithr实验2：肯定三个基因的顺序是：azileuthr实验3：证明这一顺序，因为leu+和thr+片段之间从未携带有azir。v特殊性转导：由温和噬菌体进行的转导。v应用中断杂交技术、重组作图、转化和转导相结合 细菌非常详细的染色体连锁图谱。v1963年，E.coli已定位近100个基因(右图)；v1990年，定位基因已超过1400个；v1997年完成全部测序：4639221对碱基，其功能基因已基本了解。本章要点本章要点v细菌和病毒在遗传研究中的优越性；v转化、接合、性导与转导的概念与基本原理；vF-菌株、F+菌株、Hfr菌株；vF因子、F因子；v温和噬菌体、烈性噬菌体；v原噬菌体、溶源性细菌与溶源性生活周期。