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1、第一节 细菌和病毒遗传研究的意义 内容： 一、细菌 二、病毒 三、细菌和病毒在遗传研究的意义 四、细菌和病毒的拟有性过程 一、细菌 细菌是原核生物，没有明确的核膜和线粒体等细胞器。由于其遗传简单和独特，成为遗传学研究从细胞水平到分子水平跨越的最重要试验材料之一。近年来遗传学许多重大的发现都是采用细菌作为材料的。所以细菌在遗传学研究上占有十分重要的地位。细菌的独特性表现以下三方面： 1、生长特点 单细胞。无性分裂；生长速度快，周期短，20分钟一个世代。 易培养。简单的培养基即可培养。 易突变。且突变易鉴别。 2、遗传特点 染色体为裸露的DNA。 遗传模式类似质粒。质粒是一种独立于染色体而存在并能
2、独立自我复制和决定某些性状的环状DNA。如大肠杆菌的F因子就是一种质粒。 3、研究细菌遗传的方法 研究细菌遗传必须具备两个条件：一是具备野生型和突变型的细菌；二是选择合适的培养基。不同的培养基用于培养不同类型的细菌。目前培养基的类型主要有以下4种： 基本培养基。用于野生型细菌的培养。 完全培养基。用于突变型细菌的培养。 选择培养基。用于鉴定突变类型。 补充培养基。用于具体突变类型的确定。 细菌遗传研究方法有涂布法和影印法两种。 （1）涂布法（如右图解）。基本原理是在同一培养基上根据形态变异以鉴别突变型。具体方法包括以下几步： 繁殖。在液体培养基上培养细菌，摇动培养基使细菌裂殖呈几何级数的增加，
3、并通过测OD值使增殖达到对线期。 涂板产生菌落（colony）。在固体基本培养基上滴上菌液，涂布。经过一夜培养，一个细胞经几何级数增生，可达到107个细胞，成为肉眼可见的菌落。菌落具有共同的遗传组成，如果某个细胞突变，菌落也应有所不同，所以可进行鉴定。如引起小鼠肺炎双球菌（Diplococcus pneumoniae）野生的菌落大而光滑，而突变型的则是小而粗糙。 菌落突变鉴定。主要是通过对菌落形状、颜色和大小等方面的观察，以鉴定突变体。 取少量的菌液（菌落） 在液体培养基上培养（繁殖） 稀释 固体培养基培养 涂布均匀 长出新菌落（遗传基础一致） 检查变异 涂布法图解 （2）影印法（图解如右）。
4、 是由Lederbery J和Lederberg EM于1952年设计的，用于在不同培养基上鉴别是否发生生理、营养或抗性突变。生理特性的突变一类为丧失某种营养物质能力的营养缺陷，另一类是抗性的突变，如抗药性或感染性，抗赤霉素。影印法的步骤如下： a. 先在母板（Master plate）上长成菌落。 b. 制作一个印具（比母板略小）。 c. 配制各种特定的营养缺乏培养基。 d. 用印具先在母板上印，把菌落吸附在丝绒上，再把这个印具印到不同成分培养基上。 e. 鉴定是否生长，如不长为此种营养缺陷型。 制作母板 配制各种不同的培养基 用模版影印到不同的培养基上 观察生长情况 影印法图解 二、病毒
5、特点 只有一个染色体，实际上是DNA或RNA，不含组蛋白，是由蛋白质外壳及其包被的核酸所组成的颗粒，本身无细胞器，所以必须浸染到细胞中才能生活。 分类 一般分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（称为噬菌体（phage）等。三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性 1、繁殖快, 世代短。 细菌20分钟一代，病毒一小时可繁殖百个。 2、易管理和化学分析。 一个试管可装很多; 易于获得大的数量用于分析。 3、遗传物质简单, 只含裸露DNA或RNA。适用基因结构和功能研究。 4、便于研究基因突变。首先是单倍体易于表现（隐性和显性都表现）。虽然突变率105, 至少需上百个培养皿，但只要培养基上加所希望突变的抗性物
6、质，就有望短期鉴定出来。 5、便于研究基因的作用。显隐性都表现，可设计各种营养缺陷型，来对应基因的功能。 6、可用作研究高等生物的简单模型。高等生物复杂，可用细菌来代替某种研究。四、细菌和病毒的拟有性过程 有性过程是指遗传物质的交换和交流。由于细菌和病毒无法象高等生物一样进行有性过程，只能通过其他方式实现遗传物质的交换和交流，即拟有性过程。不经过减数分裂和授精作用而导致遗传物质的重组，叫做拟有性过程。 细菌拟有性过程的方式主要有转化和接合。病毒的拟有性过程称为转导。 第二节 细菌的遗传分析 内容： 一、转化 二、接合一、转化 定义 转化（transformaton）是指某些细菌通过其细胞膜摄取
7、周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组参入自己的染色体组过程。只有当参入DNA片段产生新的表现型时，才能测知转化的发生。 发现 首先由Griffith（1928）首先在肺炎双球菌中发现，1949年Avery等在分子水平上加以研究，证实了转化因子为DNA。 大部分转化作用是用肺炎双球菌、枯草杆菌和流感嗜血杆菌等完成的。 转化的过程 供体DNA与受体细胞间的最初相互作用 有4个因素影响最初的相互作用 a. 转化片段大小。 肺炎双球菌的成功转化，转化DNA片段至少有800bp，枯草杆菌至少16000bp。 b. 形态。 双链DNA c. 浓度。 对某一个特定的基因来说，供体DNA分子数目
8、与细胞成功的转化之间有一定的相关。一般在转化一定数目DNA之前，两者成正比。如从一个抗链霉素细菌菌株提取DNA转化链霉素敏感的细胞，直到每个细胞含有10个DNA分子之前，抗性转化体的数目一直与DNA分子存在的数目直接成比例。 每个细菌摄取DNA分子数10-12) b. 混合培养A和B菌株。在完全的培养基上培养数小时。 c. 培养物离心，涂布在基本培养基上培养，结果发现长出了一些原养型（met+，bio+，thr+，leu+）的菌落。 疑问 是由于转化还是由于细胞直接接触而发生的遗传物质交换和重组？ U型管实验 1950年Davis设计（如下图） 先在U管底部放入滤片，该滤片可阻止细菌通过，但不影响大分子（DNA）流过。 左管加入A菌株，右管加入B菌株。 左管用棉塞紧，右管加抽进气管。 右管抽进气轮流加压或抽气吸引使左右大分子完全混合。 待两臂细胞在完全培养基中停止生长后，将它们分别涂布在基本培养上，结果都没有出现原养型，说明直接接触是必要条件。 Hayes的试验 Hayes W （1952）实验 A菌株（链霉素处理）B菌株 原养型重组体的数目没有减少 B菌株（链霉素处理）A菌株
