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1、第五章第五章 细菌遗传分析细菌遗传分析 第一节、细菌的接合与重组n细菌的突变型nF因子/性因子/致育因子 n中断杂交实验 一细菌的突变型n合成代谢功能的突变型营养缺陷型n分解代谢功能的突变型n抗性突变型1、合成代谢功能的突变型营养缺陷型n合成代谢功能：原养型/野生型在根本培育基上，具有合成一切代谢和生长所必需的复杂有机分子的功能。n营养缺陷型：合成代谢过程需大量根本基因的表达，当其中某一基因发生突变，将使相应的代谢过程不能进展。n基因型：Met-，Met2、分解代谢功能的突变型n分解代谢的功能突变型：一系列分解代谢功能的实现，也必需有许多有关基因的表达。其中任何一个基因突变，将使相应的生化反响
2、过程不能进展。nLac：不能分解乳糖nLac：能分解乳糖3、抗性突变型q抗药突变型：q 抗链霉素突变型：Strr，野生型Strsq 抗青霉素突变型：Penr ，野生型Pens q抗phage突变型：q 抗T1-phage突变型Tonr，野生型Tons 二 F因子/性因子/致育因子 nF因因子子：环状状DNA，含含6104个个bp，约为大大肠杆菌染色体的杆菌染色体的2。n由由原原点点、致致育育基基因因、配配对区区三三个个部部分分组成。成。环状F因子的方式图组成F因子各部分的功能v原点：是转移的起点。v致育基因：其上一些基因编码生成F纤毛的蛋白质，即F+细胞外表的管状构造，F纤毛与F-细胞外表的受
3、体相结合，在两个细胞间构成细胞质桥。v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，故可经过交换而使F因子整合到大肠杆菌DNA上。 图7-29 塔特姆 19091975 图图7-28 莱德伯格莱德伯格1925 Lederberg和和Tatum大肠杆菌杂交实验大肠杆菌杂交实验F+F+与F-nF+：细胞质中具有：细胞质中具有F因子的大肠杆菌供体因子的大肠杆菌供体nF-：细胞质中没有：细胞质中没有F因子的大肠杆菌因子的大肠杆菌F+F因子大肠杆菌DNAF-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
4、，Lfr 电镜图Hfrhigh frequence recombinvationF因子的整合和环出附加体n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。 三中断杂交实验 n1954年Wollmun与Jacob以大肠杆菌为资料，他们想了解Hfr品系什么时候把它的基因授给F细胞。 实验资料 HfrF+：Strs azir tonr lac gal F：Str r azi s tons lac gal HfrF+F-实验方法-中断杂交实验n两品系在液体培育基里，通气混合培育，定时取样，猛烈搅拌以中断杂交，释稀菌液，在
5、含Str的根本培育基上培育。实验结混合时间min结果8出现的菌落与 F一样，阐明Hfr的基因未进入F9出现少量的azir 菌落，阐明azir 己从Hfr 转移到F11出现azir tonr 型的F菌落18 出现azir tonr lac型的F菌落24 出现azir tonrlacgal型的F菌落实验阐明：nHfr F的DNA从一端开场，以线性方式逐段进入F，这一端叫原点或O点。nO点 azir tonr lac gal 时间单位法n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 在选出的thr+leu+str重组子非选择标志频率同杂交时间作图n假设让H
6、fr FF杂交继续2小时后中断杂交，发现一些F F，这阐明Hfr的全部基因转移到F内，陈列到最后的F因子才进入F，使F F 。E.coli的连锁群几个Hfr菌株的线性连锁群的产生四细菌重组的特点q构成部分二倍体q偶数次交换，构成有活性的重组体1、构成部分二倍体n部部分分二二倍倍体体：这这种种含含有有一一个个亲亲体体F全全部部基基因因组组和和另另一一亲亲体体部部分分基基因因组组的的合合子子叫叫部分合子部分合子/部分二倍体。部分二倍体。F-的DNAHfr的部分DNA2、偶数次交换，构成有活性的重组体n单交换 部分二倍性线状体n双交换 重组体线性片断n偶次交换结果：只产生一种重组体，而无相应的重组体
7、。 +交换1次交换2次aaAA无活性的线状体重组体第二节 F因子与性导nF因因子子：Hfr的的染染色色体体上上的的F因因子子脱脱离离下下来来，带有有细菌菌染染色色体体的的部部分分基基因因，这种种新新的的F因因子子称称为F因子。因子。n特点：能独立复制特点：能独立复制nF菌株：具有菌株：具有F因子的菌株因子的菌株n性性导：经过F因因子子将将供供体体细胞胞的的基基因因导入入受受体体构成部分二倍体的构成部分二倍体的过程叫性程叫性导。 HfrF因子F因子的构成：性导：F因子第三节、转化n转转化化作作用用：是是指指一一种种细细胞胞或或生生物物接接受受另另一一种种细细胞胞或或生生物物的的遗遗传传物物质质而
8、而表表现现出出后后者的性状或遗传性状发生改动的景象。者的性状或遗传性状发生改动的景象。 发生转化的频率很低：n大约为1的受体细菌可吸收外源DNA并发生转化。缘由：缘由：n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经过。n外源DNA的进入，除受体部位外，还必需有酶或蛋白质分子，以及能量等的协同作用。外源DNA只需在酶促旺盛的受体部位进入。感受态细胞与感受态因子n感受态细胞：这种能接受外源DNA分子并被转化的细菌细胞。n感受态因子：促进转化作用的酶或蛋白质的分子。转化作用详细过程包括几个延续的过程：n供体细胞DNA分子与细胞外表受体部位进展可逆性结合。n供体DNA片段被吸入受体
9、细胞，并要防止受体DNA酶的破坏。n供体DNA进入受体后，立刻DNA双链 DNA单链。n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，构成杂合DNA分子。n这种杂合DNA复制，分别后构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，从而导致基因重组构成各种类型的转化子。 细菌转化的主要步骤第四节、转导 n普遍性转导n特异性转导转导transduction转导作用：以噬菌体为媒介，将细菌的小片段DNA或基因，从一个细菌转移到另一细菌的过程叫转导作用。 一普遍性转导 J.Lederberg 和 N.Zinder 做了这样一个杂交实验：鼠沙门氏菌的2个突变菌株：
10、LT22：Phe trp tyr his+LT2: Phe+ trp+ tyr+ hisLT22+LT2混合培育得野生型U型管实验LT22LT2滤板：防止细菌接触实验结果：得到了野生型细胞实验结果的解释np22 的释放：LT22是带有P22原phage的细菌；在培育过程中，少数LT22细菌自溶释放出游离的p22。np22的侵染： 这种游离的p22经过滤孔进入右臂而感染了LT2细菌。n转导噬菌体的构成：在裂解LT2过程中，宿主LT2环状染色体被裂解成小片段，某些片段在p22phage组装时偶尔被装入头部，构成转导噬菌体。n这种转导噬菌体就将LT2的基因转入LT22。构成部分二倍体，经重组后构成原
11、养型菌落。 普遍性 转导机制普遍性转导的概念n象P22、P1这类phage可以转移细菌DNA，很多不同部分，这种转导作用，称为普遍性转导。n普遍性转导的频率较低，约为10-5，两个基因同时转导的频率那么更低， 仅有10-5 10-5=10-10. 二局限性转导/特异性转导这类噬菌体只能转移供体基因中的特定基因/特定部分。如噬菌体是一种附加体(episome), 即可作为一个复制因子独立存在，又可以整合到细菌染色体上的特定位点attB位点,而构成原噬菌体。 attB位点一边是gal基因，另一边是bio。在紫外线诱导下，原噬菌体从细菌染色体上分开时，偶尔带有宿主细菌基因，包装构成局限性转导的噬菌体颗粒，可将供体基因转移至受体细菌，但仅限于 接近attB位点附近的基因，如噬菌体专门转导gal和bio基因。例如： 噬菌体n其DNA整合到细菌的DNA上，整合位点是一定的，当诱导时紫外线，噬菌体的DNA脱下带有细菌的特定基因gol。但噬菌体的DNA也少了一段少了基因细胞。汇入dgolgol是细菌的基因。称它为dgal转导粒子。约丧失了25的噬菌体DNA，但具有完好的外壳。仍能感染细菌，ndgal+转导子去感染gol细菌构成部分二倍体构成原养型gal+细菌。 噬菌体局限性转导机制构成溶源细菌正常切离构成转导 dgal+转导
