遗传的制作和基因定位下1课件

4.5细菌的遗传分析与基因定位4.5.1细菌的转化和基因定位转化：指某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，将此外源DNA片段通过重组加入自己染色体组的过程。1928年，格里费斯(GriffithF.)在肺炎双球菌中发现转化现象。1944年，阿委瑞(AveryO.T.)成功地进行了肺炎双球菌转化试验；证实遗传物质是DNA；转化是细菌交换基因的方法之一。

细菌中的大部分的转化工作是用下面三种细菌完成的：肺炎双球菌，枯草杆菌和流感嗜血杆菌。转化主要分为二个步骤进行:(一)供体DNA与受体细胞间的接触与互作肺炎双球菌转化：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。转化的第一步是使转化DNA与受体细菌间的成功地相互作用，这包括：转化片段的大小、形态、浓度和受体细胞的生理状态。

①.转化片断的大小：②.供体DNA分子存在的数目：对特定基因来说，供体DNA分子数目与成功转化有关。链霉素抗性基因转化：在每个细胞含有10个DNA分子之前，抗性转化体数目一直与DNA分子存在数目成正比。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。③．受体的生理状态：受体细胞必须在生理上处于感受态。这种感受态只能发生在细菌生长周期的某一时间范围内，在感受态内，活跃合成的蛋白质的细菌细胞壁多少发生改变而易于接受转化DNA。(三)转化和基因重组作图例如：黎德伯格等用枯草杆菌进行转化和重组试验DNA片段进入受体细胞之后，可与受体染色体发生重组。紧密连锁的两个基因有较多的机会包括在同一个DNA片段中，并同时整合到受体染色体中。Trp2his2tyr1<-----------34-----------><----13-------><--------------------40--------------------->三者并发转化的频率最高，故这3个基因是连锁的，其中his2和tyr1连锁紧密：单交换时，染色体开环易降解，故不存在单交换类型；只有双交换和偶数的多交换才有效的。B菌株：Met+bio+thr-leu-，需加苏氨酸和亮氨酸。不同营养缺陷型的大肠杆菌：A菌株：Met-bio-thr+leu+，需加甲硫氨酸和生物素。4.5.2.1黎德伯格和塔特姆（1946年）：A菌株和B菌株营养缺陷型，不能在基本培养上生长。A+B菌株混合培养，在完全培养基上，几小时后离心，涂布基本培养,长出原养型(Met+bio+thr+leu+)菌落。这种原养型细胞如何出现？转化？细胞间直接接触而发生遗传物质交换和重组?A、B菌株分别培养在基本培养基上

一边加压和吸引使培养液充分混合

结果任何一臂的培养基上均未长出原养型细菌。∴直接接触(接合)是原养型细胞出现的必要条件。大分子可通过，细菌不能通过Hayes(1952)试验证明：接合过程是一种单向转移，A菌株遗传物质

B菌株，从供体“donor”到受体“receptor”。4.5.2.3F因子的三种状态：以大肠杆菌为例：②．一个自主状态F因子，即F＋；

③．带有一个整合的F因子的细胞叫高频重组细胞，Hfr细胞。①．没有F因子，即F－；⑷．自主状态时F因子独立进行分裂。F＋×F－：先形成接合管，F因子的DNA边转移边复制，F－细胞

F＋细胞。F因子整合到细菌染色体上(F＋

Hfr细胞)，其繁殖与细菌染色体同步进行。此时，细菌基因的重组频率增加4倍以上，因此染色体上整合有F因子的菌株，称为Hfr菌株。㈡、Hfr细胞的形成及染色体的转移：部分二倍体中发生交换:单数交换：打开环状染色体，产生一个线性染色体，这种细胞是不能成活的。偶数交换：产生可遗传的重组体和片段。部分二倍体：当F＋或Hfr的细菌染色体进入F－后，在一个短时期内，F－细胞内的某些位点就会成为二倍体的DNA。4.5.2.5中断杂交作图一、中断杂交实验原理

基因从Hfr细胞按次序转入F-细胞，可根据基因进入F-细胞的时间和次序制作基因图谱。Wollman和Jacob于1954年在大肠杆菌中曾进行了以下杂交实验：Hfr：thr+leu+azsTislac+gal+strs×F-:thr-leu-azrTirlac-gal-strr把接合中的细菌在不同时间取样，并把样品猛烈搅拌以中断接合中的细菌，然后分析受体菌的基因型，这是在大肠杆菌等细菌中用来测定基因位置的一种方法。二、中断杂交作图中断杂交实验结果基因转入时间（min）频率thr+8100leu+8.5100azs990Tis1170lac+1840gal+2525不同基因在F-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，以及它们之间的顺序和距离不同。

0510152025

min

OazTilacgalE.coli中断杂交作图基因距离以分钟为单位同一个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。4.5.2.6细菌的重组作图

如果2个基因间的转移时间<2min则用中断杂交作图不可靠，应采用传统的重组作图法。●杂交Hfrlac+ade+×F-lac-ade-

lac+乳糖不发酵ade-胸嘌呤缺陷型用完全培养基但不加腺嘌呤，可选出F-ade+的菌落●由于lac+ade-近，两者相继进入时间相距很短，难以准确界定，所以只能根据产物确定。●如果选出ade+同时也选出lac+，说明lac-ade间没有发生过交换；如果是lac-ade+说明发生交换。Hfr

lac+ade+F-lac-ade-

F-lac-ade-Hfr

lac+ade+F-lac+ade+

F-lac-ade-Hfr

lac+ade+F-lac-ade+F-lac-ade-

A：外基因子与内基因子之间未发生重组；B：lac-ade两基因之外发生双交换；C：lac-ade两基因间发生交换产生重组子。●重组率=lac-ade+/(lac+ade+)+(lac-ade+)×100%=22%

两个位点之间的时间单位约为1min，可见1个时间单位（分钟）大约相当于20%的重组值。用重组率与中断杂交法测的基因距离大致符合的，根据接合的实验，用中断杂交法基因重组等方法已绘制出大肠杆菌K12环状遗传图（图4-42）。A:B:C:

LT22phe-try-tyr-

×

LT2met-his-

（苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸）

（甲硫氨酸、组氨酸）营养缺陷型↓

营养缺陷型

原养型的菌落（即出现个别正常型的细菌）

那么这些原养型菌落的出现是由接合引起的？还是由转化引起的？他们先进行U形管实验（P159），结果在LT22一臂获得原养型的菌株，由此推测可能有一种可通过滤膜的过滤性因子（FA）在起作用。进一步利用DNA酶处理，结果FA不受DNA酶影响，从而消除了转化作用的可能性。最后认为FA是一种噬菌体，发现了转导。3.转导的机制转导是在噬菌体包装中因为错误将细菌染色体片段包装进去成为内含细菌染色体片段“假噬菌体”而发生的。具体过程如下：

（1）噬菌体侵染细菌。（2）噬菌体DNA使细菌染色体形成片段，合成噬菌体DNA和外壳。（3）新噬菌体包装，偶尔将细菌染色体片段也包装进去成为内含细菌染色体片段“假噬菌体”。“假噬菌体”和真噬菌体一起释放出来。

若同时观察3因子转导分析，则只做一次实验就可推出其次序。举例：利用普遍性转导测知leu，thr，azi三个基因顺序。方法：（1）用噬菌体P1侵染带leu+，thr+和azi+的大肠杆菌。（2）用从该大肠杆菌释放出来的噬菌体，再侵染leu-、thr-和azi-的大肠杆菌。

(3)把受体菌接种到不含thr的选择培养基上对thr+进行选择，凡具thr+的细菌都可生长，把此菌接种到其他培养基上，结果在选出的thr+重组子只有3%leu+，但无一个同时也是azi+。若选择leu+重组子，则约有50%同时也是azi+，因此3基因次序应为thr+leu+azi+。P1652.特异性（局限性）转导１概念：只能转移细菌染色体特定部分基因的转导.2局限性转导的过程3转导的机制:是因为噬菌体在细菌染色体的特定位点上整合。4低频转导与高频转导

噬菌体

↓感染供体菌→裂解液(转导噬菌体)→非溶源

(溶源菌)

(10-6)

性细菌溶源性转导子重组性转导子低频转导：指溶源性细菌经诱导所释放的噬菌体所

进行的转导.

4.6 噬菌体的重组作图

4.6.1噬菌体的结构和形态二．λ噬菌体

1951年EstherLederberg发现K12中有原噬菌体，并命名为λ。