细菌遗传分析

关于细菌遗传分析第1页，课件共48页，创作于2023年2月基本概念：1、转化：从细菌培养物提取DNA可以在体外转移到受体菌中，该过程称为转化。2、转染：人工利用噬菌体进行外源DNA的重组拼接，同时利用细菌对外源DNA的吸收过程，转移目的基因的过程。供体DNA共培养+E.coliBE.coliB基因组细菌需具备感受态：氯化钙和低温处理第2页，课件共48页，创作于2023年2月3、转导：利用噬菌体感染细菌的特性，将外源DNA整合至噬菌体基因组，并随噬菌体感染细菌过程，导入至受体细菌中的过程+噬菌体基因组大肠杆菌基因组4、性导：细菌之间通过有性接合，转移遗传因子的过程，是通过致育因子F因子介导将供体细菌DNA片段输入到受体细菌中而形成一个部分二倍体的过程。第3页，课件共48页，创作于2023年2月第一节细菌的细胞和染色体一细菌细胞大小：1-2m；繁殖方式：二裂式均等分裂，1代/20min。二细菌染色体

P156

表7-1

1结构:

环状双链DNA，单倍性，以折叠或螺旋状态存在；

2大小：长约250-35000m(未螺旋)；

3复制方式：着膜式复制。

分裂特点：均等分裂，无基因重组。第4页，课件共48页，创作于2023年2月第5页，课件共48页，创作于2023年2月第6页，课件共48页，创作于2023年2月第7页，课件共48页，创作于2023年2月第8页，课件共48页，创作于2023年2月第二节大肠杆菌的突变型及筛选一细菌作遗传研究材料的优点

1

有许多营养缺陷型,且易于选择和鉴定基本培养基

补充培养基完全培养基选择培养基2

生活周期短:繁殖快,积累代谢物质多；3

繁殖快,数量大,易发现和鉴定突变型；4结构简单:DNA裸露,单倍性,利于基因精

细结构和基因功能表达调控的研究第9页，课件共48页，创作于2023年2月二细菌的突变型(一)合成代谢功能的突变型:（营养缺陷型）(二)分解代谢功能的突变型：(三)抗药性突变型:

青霉素:penr,

pens

链霉素:strr,strs

penicillinStreptomycin抗性:resistance敏感:sensitive

（四）抗噬菌体突变型

T1噬菌体TonrTons

T2噬菌体TtorTtos第10页，课件共48页，创作于2023年2月三突变型的筛选例如：营养缺陷型的筛选:u.v

野生型细菌完全培养基：影印培养基本培养基：补充培养基：氨基酸类维生素类系列氨基酸补充培养基：赖氨酸脯氨酸精氨酸….第11页，课件共48页，创作于2023年2月第三节细菌的接合与染色体作图

一细菌的接合

１经典的杂交实验

1946年Lederberg;Tatum

品系A品系B

基因型:met-bio-thr+leu+thi+Xmet+bio+thr-leu-thi-↓↓↓

基本培养基:无菌落有10-7无菌落2出现野生型菌落的可能原因：回复突变；转化；互养；细菌间发生了基因重组第12页，课件共48页，创作于2023年2月3转化、互养的排除—U型管试验

无无结论:1:野生型不是转化或互养产生的;2:两菌株细胞的直接接触对野生型的产生是必要的.

菌株AB菌株基本培养基证明：细菌发生了基因重组第13页，课件共48页，创作于2023年2月二Ecoli性别的发现

1Hayes的实验A:met-bio-thr+leu+thi+strs

X加链霉素B:

met+bio+thr-leu-thi-strr

↓

基本培养基:出现菌落

met-bio-thr+leu+thi+strr

X加链霉素

met+bio+thr-leu-thi-strs↓

无菌落出现

2结果得出结论:

(1)

Ecoli有相当于高等生物的性别

(2)

Ecoli的遗传物质是由♂→♀单向传递的.♂♀第14页，课件共48页，创作于2023年2月3F因子的发现１）Hayes实验

品系Astrs

♂↓突变品系Bstrr♀XAstrS突变型

“♂“↓↓加链霉素不育Astrr“♂”

XAstrs♂↓加链霉素品系Bstrr♀XAstrr♂

↓

重组体(-F)(F-)(+F)第15页，课件共48页，创作于2023年2月２）Hayes的解释（1）细菌是有性别的,细菌的性别是由性因子(F)

决定的,F+♂,F-♀（2）F因子可以自发地丢失或者得到,F+♂-Ｆ+Ｆ

F-♀（3）杂交时产生重组体,双亲之一必需是F+;

F+

XF-→

重组体质粒:指任何染色体以外的遗传结构。附加体:

在细胞中或以游离状态或与染色体相结合状态存在的遗传结构。

第16页，课件共48页，创作于2023年2月三Ｆ因子与高频重组1F基因子的结构２Ｆ因子的整合与切割

第17页，课件共48页，创作于2023年2月3F因子状态与遗传物质转移特点不能进行极少转移Ｆ因子,大量转移细菌基因。转移Ｆ因子，还转移细菌个别基因。Ｆ因子状态游离整合菌株类型Ｆ+FˊＨfr

Ｆ-菌株性别♂♀杂交类型Ｆ+ＸＦ-FˊＸＦ-ＨfrＸＦ-Ｆ-ＸＦ-

传递特点只转移Ｆ因子不转移细菌基因。第18页，课件共48页，创作于2023年2月第19页，课件共48页，创作于2023年2月4高频重组菌株ＨfrHfr的Ｆ因子转移特点:

(1)F整合后呈线状；(2)转移起点0位于中间；(3)先转移F因子的一部分,F的后面部分最后转移。第20页，课件共48页，创作于2023年2月四细菌基因重组的特点１部分二倍体:指含有一个完整基因组和部分基因组的细胞.(半合子)

内基因子:

外基因子:２细菌基因重组的特点:(1)细菌基因重组是在部分二倍体中进行;(2)只有偶数交换才产生有活性的重组体;

(3)相反的重组体不出现.第21页，课件共48页，创作于2023年2月第四节中断杂交与重组作图一中断杂交实验作图

1中断杂交实验

Hfrthr+leu+azirTonrlac+gal+strs

XF-thr-leu-azistonslac-gal-strr

选择培养基9′11′18′25′

加str↓↓↓↓

无thr,leu

↓↓↓影印接种aziTonlacgal┆┆┆第22页，课件共48页，创作于2023年2月

Hfr的未选择性标记基因进入F-所需时间转入时间转移的Hfr基因出现在F-中的频率（分钟）

8`thr+(选择性标记)100%8.5`leu+(选择性标记)100%9`azir开始出现在F-11`tonr开始出现在F-azir已达30%18`lac+开始出现在F-azir达90%，tonr达75%25`gal+开始出现在F-azir达95%，tonr达80%lac+达30%

第23页，课件共48页，创作于2023年2月第24页，课件共48页，创作于2023年2月2中断杂交实验作图原理A：

Hfr染色体上的基因是从某一点开始,以线性方式进入Ｆ-的,B：离原点愈近的基因进入Ｆ-愈早,出现在Ｆ-

中的比例愈大,反之,则愈小.

3中断杂交作图:指在HfrXF-杂交中,把接合中的细菌在不同时间取样,搅拌中断杂交,分析受体菌基因型,以Hfr基因出现在Ｆ-中的先后为顺序,以转移的时间(分钟)为图距单位进行基因作图的方法.

4作图(原点)aziTonlacgalF09111825min第25页，课件共48页，创作于2023年2月5Ecoli的染色体呈环状P166表7-4几个Hfr菌株的基因顺序菌株转移顺序HfrHHfr1Hfr2Hfr3312

OthrprolacpurgalhisglythiOthrthiglyhisgalpurlacpro0prothrthiglyhisgalpurlac0purlacprothrthiglyhisgal0thithrprolacpurgalhisgly第26页，课件共48页，创作于2023年2月1)不同的Hfr品系转移的起始基因是不同的;

说明：Ｆ因子可以在不同的位点插入细菌染色体;2)与同一基因相邻的基因是相同的;

说明：不同品系细菌的基因顺序是相同的;3)Hfr基因可以两个不同方向转移基因进入Ｆ-;4)一个Hfr转移的起始基因是另一个Hfr最后转移的基因说明：细菌的染色体是环状的.thr

lac

his

galpurthipro2glyHfrH33121第27页，课件共48页，创作于2023年2月二重组作图(难点)１细菌的重组作图的前提(1)

两个基因紧密连锁;(2)

两个基因进入受体菌的先后;

例：已知lac和ade紧密连锁;lac+比ade+先进入Ｆ-;２杂交、选择、统计重组体Hfrlac+ade+strsXF-lac-ade-strr

选择培养基加str,无adeＦ-ade+strr

伊红美兰培养基

紫红色菌落ade+lac+粉红色菌落ade+lac-

P167图7-11B:lac+ade+A:lac+ade+

C:lac+ade+

F-lac+ade+亲组合52

F-lac-ade+重组合15第28页，课件共48页，创作于2023年2月3计算重组体重组值=重组菌落数/总菌落数X100%=(lac-ade+)/[(lac+ade+)+(lac-ade+)]X100%=15/(52+15)X100%≈20%

已知中断杂交实验该两个基因相距1分钟,

重组作图与中断杂交作图的图距关系:

1分钟图距≈20%重组值4Ecoli染色体全长：

90分钟；含有：3.6X106bp20X90≈1800cM第29页，课件共48页，创作于2023年2月第30页，课件共48页，创作于2023年2月第五节F`因子与性导一F`因子与F`菌株

F`因子：指整合态的F因子从Hfr上错误切割下来，且带有细菌个别基因的F因子。

F`菌株：指带有F`因子的细菌。二性导:P168

指利用Ｆ因子将供体菌的基因导入受体形成部分二倍体的过程。

HfrXF-→Hfr+F-F`X

F-

→F`+F`

1性导的特点:只能转移Ｆ因子插入位点附近的基因。

2性导在遗传分析中的应用：(1)F`因子可自主复制；(2)性导所形成的部分二倍体可用作测定两突变形间的互补试验；(3)确定部分二倍体中两基因的显隐性；(4)利用两基因的共性导率作图.第31页，课件共48页，创作于2023年2月第32页，课件共48页，创作于2023年2月第六节转化与转导作图

一细菌的转化与作图（一）转化：指外源DNA片断不经中间媒介体直接进入感受态细胞进行基因重组形成重组体的过程。转化子：通过转化而形成的重组体.

（二）转化作图

1转化作图的条件:2转化基因间关系及其确定DNA浓度下降比率A转化率下降比率B转化率下降比率A与B共转化率下降比率A与B关系1/21/21/21/2连锁1/21/21/21/4不连锁第33页，课件共48页，创作于2023年2月2转化基因间重组值的计算

转化子数(重组体数)

亲组合数+转化子数例:供体

trp2+his2+tyr1+trp2-his2-tyr1-

P170

表7-4的重组值

trp2—his2的重组值=34%trp2—tyr1的重组值=40%his2—tyr1的重组值=13%根据重组值作图：

trp234

his213tyr1重组值=

=

(+-)+(-+)(++)+(+-)+(-+)

第34页，课件共48页，创作于2023年2月二转导与作图

(一)普遍性转导与作图

1普遍性转导：

(1)普遍性转导的机制

(2)普遍性转导特点:2普遍性转导作图

(1)

作图原理:两基因的共转率愈大相距愈近，反之则愈远

(2）双因子转导作图

例如：确定abc三个基因在染色体上的顺序，分别测定a-b、a-c、b-c的共转导率；如果：a-b的共导率最大，a-c较大，而b-c的最小，则顺序为：bac第35页，课件共48页，创作于2023年2月第36页，课件共48页，创作于2023年2月(2)两点法基因顺序的确定(1)杂交测定三个共转率:例：P1→供体thr+leu+azirX

受体thr-leu-azis转导子基因型共转率leu+azir50%leu+thr+2%thr+leu+3%thr+azir0%

基因可能顺序

thrazileu或thrleuazi基因顺序是:thrleuazi2）三因子转导作图第37页，课件共48页，创作于2023年2月2）三因子转导作图

例：P1→供体

thr+leu+azirX

受体thr-leu-azis

各种选择性培养基转导子基因型共转率

P1+供体菌受体

leu

加azi加azi

无thr

无leu无thrthr+leu+3%thr+azir

0%leu+azir50%leu+thr+2%第38页，课件共48页，创作于2023年2月(2)中间位点法

供体菌：supC+trpA+pyrF+

X受体菌：supC-trpA-pyrF-↓

基因顺序是:supCtrpApyrF

转导子（1）supC+trpA+pyrF+36（双交换）（2）supC+trpA+pyrF-114（双交换）（3）supC+trpA-pyrF+0（四交换）（4）supC+trpA-pyrF-453（双交换）第39页，课件共48页，创作于2023年2月第40页，课件共48页，创作于2023年2月3）共转率与图距关系公式:

d(图距)=L(1-√x)L：转导DNA的平均长度X:两个基因的共转导频率3第41页，课件共48页，创作于2023年2月3稳定转导与流产转导

稳定转导：指外基因子重组到受体菌基因组中的转导。

流产转导：指外基因子未重组到受体菌中的不能稳定转导。第42页，课件共4