细菌和噬菌体遗传重组分析

1、关于细菌与噬菌体的遗传重组分析第一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 细菌和病毒在遗传研究中的优越性第二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 第三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 第四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第一节 细菌的遗传分析一、细菌遗传的研究方法二、遗传分析转化（Transformation）接合（Conjunction）性导（Sexduction）转导（Transduction）第五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月一、细菌遗传的研究方法 理化诱变：1、合成代谢功能的突变型（营养缺陷型）： ade ade his his 2、分解代谢功

2、能的突变型： lac lac（乳糖） galgal （半乳糖）3、抗性突变型：3.1 抗药性：strstr(链霉素) aziazi(叠氮化物)3.2 抗噬菌体：T2s(+) T2r(-) tonAs tonAr (T1)第六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月细菌生活条件：基本培养基（Basal Medium）： 无机盐：SO42-、NO3- 、 Ca2+、Mg2+ 糖 ：葡萄糖、蔗糖 维生素：生物素、Vbs 仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基 完全培养基： BM全部营养物质 凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或者半天然培养基 选

3、择培养基： 凡是只能满足相应的营养缺陷型生长需要的组合培养基 原养型、营养突变型、条件致死突变型 p206 第八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 试验方法： Lederberg et al.1952 第九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月二、遗传分析（1）发现： 1928，Griffith：肺炎双球菌转化实验 1944，Avery：转化子DNA 转化是细菌基因重组的方法之一。（2）概念： 细菌吸附游离态的外源双链DNA，将单链DNA分子吸收进入细胞后，不经过复制整合到细菌染色体中，并发生遗传重组的过程。 1、转化（Transformation）p213第十张，PPT共八十四页

4、，创作于2022年6月（3）转化DNA（转化子）的特点： a. DNA浓度与转化子数目的关系 饱和：50/cell, 原因：在细菌的 细胞壁或细胞膜上有固定 数量的DNA接受座位，故 一般细菌摄取的DNA分子 数小于10个。 b. DNA片段大小： 不能太小： 肺炎双球菌转化：DNA片断至少有800个碱基对； 枯草杆菌的转化：DNA片断至少有16000个碱基对。 c. 双链吸附：单链DNA不被转化 d. 单链进入细菌。DNA浓度转化子数目第十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（4）受体细胞的特点 a. 感受态： DNA合成刚刚停止、蛋白质合成继续活跃，活跃合成的蛋白质可使细菌细胞壁易

5、于接受转化DNA。只有感受态的受体细胞才能摄取并转化外源DNA，而这种感受态也只能发生在细菌生长周期的某一时间范围内。 b. 感受态的本质： 部分原生质化：10/cell 酶受体： 第十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（5）转化过程：双链结合与单链穿入： 双链DNA分子结合在接受座位上。可逆，可被DNA酶降解，接受座位饱和性； 单链DNA摄取，不可逆，不受DNA酶破坏。穿入后，由外切酶或DNA移位酶降解其中一条链。联会： DNA片段与细菌染色体部分联会。亲缘关系越远，联会越小、转化可能性越小。整合(重组)：单链的转化DNA与受体DNA对应位点的置换，从而稳定地参入到受体DNA中。第

6、十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（6）转化成功： 感受态、吸附、整合。（7）转化与基因重组作图： 第十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2、接合（Conjugation）（1）概念：在原核生物中，遗传物质从供体-“雄性”转移到受体-“雌性”的过程。 DNA接触（供体 donor） （受体receptor）第十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（2）发现与证实：a. 发现：LederbergTatum（ 1946 营养缺陷型）第十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月b. 证实转化作用的排除： A（杀死）B 或者 AB（杀死）（无） Davis U型管试验

7、 （无） DNase处理 （有）回复突变突变的排除： 单个基因回复突变频率10-6 两个基因同时回复突变的频率 10-610-610-12 1012 （106 106）排除回复突变。 b. 戴维斯U型管试验 (防止细胞直接接触) 也获得野生型重组 体。排除由于接合或性导 c. DNase 处理重组体。排除转化。 推测：某种过滤性因子（FA）可以穿过DavisU型管滤片。抗血清可 以抑制重组体出现。P22噬菌体。（2）发现与证实：第四十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（3）普遍性转导：概念 供体细菌染色体组的任何部分都可以组装到转导颗粒中，从而可以转移到受体细菌中。（P1）第四十七张

8、，PPT共八十四页，创作于2022年6月b. 并发性导（co-transduction）与细菌作图合转导（并发转导、共转导）： 两个基因同时被包装到一个转导颗粒，从而一起重组到受体细菌的染色体上。二因子作图： 供体 受体 合转导频率 a+ b+ a- b- 30% ab 近 a+ c+ a- c- 35% ac 近 a在bc之间 b+ c+ b- c- 3% bc 远三因子作图： 供体 受体 合转导频率 leu+ thr+ azi+ leu- thr- azi-第四十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月实验1： leu azi thr azi leu thr实验2： azi leu t

9、hr实验3： 最大转导片段p227第四十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 根据合转导频率推导基因之间的物理距离d基因之间的物理距离（bp，kbp）L转导DNA的平均长度 （bp，kbp）X两个基因合转导的频率第五十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（4）特殊性转导（局限性转导） att att 温和性噬菌体进行的转导，只能转导部分基因。第五十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月NRJAN R A JNRRAJNRAJJARNJARNd galbio+I 噬菌体DNA特异性 整合到细菌染色体。II 噬菌体DNA准确 环出。III 噬菌体DNA不准 确环出特殊性转 导噬

10、菌体的形成。 d gal / d bio第五十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 d gal E.coliUV50% + 50% d gal（5） 高频转导（HFT）NRAJNRJN R A JN R A 第五十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第二节 噬菌体的遗传分析一、噬菌体是一类病毒 病毒（Virus）：超显微、无细胞、活细胞专 性寄生的大分子（微生物）特点：个体小：通过Davis滤器专性寄生：脱离活体无生命，无代谢无细胞：蛋白质DNA（RNA）繁殖方式简单第五十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.分类： 动物：球形、卵圆形 寄主： 植物：杆状、丝状 细菌

11、：蝌蚪状 双链DNA：，T2、4、6 单链DNA：X 类，动物病 毒、噬菌体 单链RNA 双链RNA 植物病毒、艾滋病毒遗传物质：第五十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月烟草花叶病毒 腺病毒 T4 噬菌体 爱滋病病毒 RNA DNA DAN RNA第五十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月二、噬菌体分类概念：原指细菌为寄主，后来推广 到真菌的病毒。烈性噬菌体：P2、P4、P6、T系列（T1-T7） 2. 温和性噬菌体： 和P1第五十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1. 烈性噬菌体（1）形态结构（T偶列）第五十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（2）. 繁

12、殖和感染周期（营养繁殖：噬菌体DNA不整合；150 噬菌体/Cell）吸附细菌裂解释放出子代噬菌体颗粒细菌染色体降解蛋白质外壳包装DNA成 子代噬菌体颗粒第五十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2. 温和噬菌体:（1）形态结构第六十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（2）繁殖和感染周期:吸附溶菌周期UV 诱导细菌裂解溶源周期噬菌体（原噬菌体）P1噬菌体第六十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月几个相关的概念溶原性：噬菌体外壳蛋白的合成以及溶菌功能受到抑制。溶原性细菌：“携带”原噬菌体的细菌。原噬菌体：溶原性细菌中的噬菌体DNA分子。无外壳；无侵染能力。第六十二张，PP

13、T共八十四页，创作于2022年6月噬菌体DNA的插入att第六十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月三、噬菌体遗传的研究方法获得突变株：处理营养期细菌或者游离噬菌体 四类突变株： 1）寄主范围突变株（host range mutant） 2）噬菌斑（plaque mutant） 3）温度敏感性： 野生型：37C、43 C 均可繁殖 突变型：43ts：仅37 C 繁殖 4）溶菌酶：ee第六十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1）寄主范围突变株（host range mutant）寄主范围：指噬菌体感染和裂解的菌株范围 。 某种噬菌体只能侵染某一种菌的个别菌系，突变后寄主范围变宽

14、或变窄。 T2：h+ 噬菌体：只侵染 E.coli B株； h 突变株： E.coli B & B/2第六十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2）噬菌斑突变株（plaque mutant）噬菌斑形状：噬菌斑的大小、边缘清晰度、透明程度。 例如：T噬菌体 rA r1 r r（rapid lysis） rB r13（ 噬菌斑小、边缘模糊） （速溶型，噬菌斑大、边缘清晰 ） rC r7 m m 小型（minute） c c 透明（clear） t t 半透明（turbid）第六十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2、杂交试验 双重感染第六十七张，PPT共八十四页，创作于2022年

15、6月（1）E.Coli BE.Coli BB/2 二点测验第六十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月基因型 噬菌斑h+r+ 半透明、小h-r- 透明、大h+r- 半透明、大h-r+ 透明、小重组值 100% 重组型亲型1+21+2+3+4第六十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第七十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 rbrcrbh h在中间rch第七十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月（2）三点测验第七十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第七十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3、重组测验 第七十四张，PPT共八十四页，创作于2022年

16、6月1955年，美国的S.Benzer（本泽）用大肠杆菌T4噬菌体作为材料，研究快速溶菌（rapid lysis）突变型r的基因精细结构表4-1 T4的突变型r和野生型r+在不同菌株上的噬菌斑 类 型不同大肠杆菌菌斑平板上的表型BK()S野生型rII+小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑突变型rII大噬菌斑无噬菌斑（致死）小噬菌斑第七十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第七十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第七十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月4、互补测验 第七十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月互补作用：两个突变型细胞的两条同源染色体同处在一个杂合体细胞或局部

17、合子时，野生型基因补偿突变基因的缺陷而使细胞的表型恢复正常的作用。否则，两种突变型一定具有相同功能损伤。互补测验（complementation test）（顺反位置效应测验）:比较顺式和反式构型的细胞，从而判断两个突变是否属于同一基因的测验测验基因间是否互补。 第七十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月反式构型：两个突变分别位于两条同源染色体上的基因组合。 顺式构型：两个突变位于同一个染色体上的基因组合。 第八十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月第八十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月5、缺失作图第八十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月点突变和缺失突变的区别： 1、点突变是单个位点的突变，缺失突变是多个位点的突变； 2、点突变可回复，而缺失突变不可； 3、点突变之间可发生重组，缺失突变同另一个基因组在这个缺失区的点突变 间不可重组，即无法通过重组而恢复野生型核苷酸