细菌和病毒的遗传PPT

关于细菌和病毒的遗传PPT1第1页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三2第一节细菌的遗传重组一、转化二、接合三、F'因子与性导*四、质粒及其遗传第2页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三3一、转化(transformation)(一)、细菌转化实验(二)、转化过程*(三)、共同转化与遗传图谱绘制第3页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三4(一)、细菌转化实验1.基础知识野生型肺炎双球菌菌落为光滑型，一种突变型为粗糙型，两者根本差异在于荚膜形成荚膜的主要成分是多糖，具特殊的抗原性不同抗原型是遗传的、稳定的，一般情况下不发生互变荚膜菌落毒性类型光滑型S发达光滑有I,II,III粗糙型R无粗糙无I,II第4页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三52.Griffith转化研究(1928)第5页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三6Griffith对其试验结论及发展根据上述研究结果Griffith认为：(有毒)死细菌中的某种物质转移到(无毒)活细菌中，并使之具有毒性，导致小家鼠死亡将这种细菌遗传类型的转变称为转化，并将引起转化的物质称为转化因子(tranformingprinciple)但是当时的化学与生化分析技术还无法鉴定杀死细菌中的确切成分，因而不能确定转化因子为何物以后一些研究者重复上述试验，并且加入了体外培养试验，即：将加热杀死的SIII细菌与无毒RII细菌混合培养，然后注入小家鼠体内，同样导致家鼠死亡。表明：细菌在培养条件下也能够实现遗传类型间的定向转化第6页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三71944年，Avery在离体条件下完成转化。第7页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三8实验结论实验结果表明：来源于加热杀死的SIII细菌，并使RII细菌转化成为SIII型细菌的转化因子是DNA正是在这一认识的基础上，将转化定义为：某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组整合到自己染色体组的过程Avery等人的实验实际上也表明：决定细菌遗传类型的物质是DNA，即证明了DNA就是遗传物质但由于他们采用的实验方法当时不被人们广泛接受，而且得出的结论与当时人们的传统观念(认为蛋白质是遗传物质)不符合，而长期没有得到人们的承认第8页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三9(二)、转化过程转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转化过程有一定差异，但是它们都存在几个方面的特征，即：感受态与感受态因子：感受态指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行转化的生理状态感受态主要受一类蛋白质(感受态因子)影响，感受态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态转化可以分为自然转化（枯草杆菌）和人工转化（大肠杆菌）。用Ca2+(如CaCl2)处理大肠杆菌可以增强其感受能力第9页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三10(二)、转化过程(p157-158)供体(donor)DNA与受体(receptor)细胞结合(binding)：结合发生在受体细胞特定部位(结合点)对供体DNA片段有一定要求结合是一个可逆过程DNA摄取：当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取外源DNA往往只有一条DNA单链进入细胞(单链摄入)，另一条链在膜上降解联会(synapsis)与外源DNA片段整合(integration)：整合指单链转化DNA与受体DNA对应位点置换，稳定掺入到受体DNA中的过程，实际上就是遗传重组过程研究整合的分子机制也就是研究遗传重组的分子机制第10页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三11第11页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三12*(三)、转化与基因重组作图由于DNA是以小片段的形式进入受体的：距离很远的两个基因很难同时存在于一个片段中，同时转化受体。基因间距离越近，它们就有较多的机会整合到受体染色体中。第12页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三13*枯草杆菌共转化遗传作图第13页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三14二、接合(一)、接合现象的发现和证实(二)、F因子及其在杂交中的行为*(三)、中断杂交试验作图第14页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三15(一)、接合现象的发现和证实黎德伯格和塔特姆大肠杆菌杂交试验：材料：大肠杆菌(Escherichiacoli)K12菌株的两个营养缺陷型品系

A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-

B—苏氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-方法：将A、B混和，在基本培养基(固体)上涂布培养结果：平板上长出原养型菌落(++++)第15页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三16黎德伯格和塔特姆接合试验第16页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三17几种可能解释及其分析对上述试验结果原养型菌落可能产生于：亲本细菌A或B发生了回复突变两品系细胞通过培养基交换养料——互养作用两品系间发生了转化作用发生细胞融合，形成了异核体或杂合二倍体为了验证这些原养型菌落产生的可能而进行的研究最终表明：这些解释均不成立第17页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三18回复突变可能的排除Lederbery和Tatum采用的是双营养缺陷型菌株，已基本排除A或B品系发生回复突变产生原养型细菌的可能理论分析：单基因回复突变的频率约为10-6双基因回复突变的频率则为10-12，频率很低但试验中产生原养型菌落产生的频率非常高，因此基本可以排除回复突变的可能对照实验：单独接种未产生原养型菌落第18页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三19*互养作用及其排除试验材料：A品系：A-B+T1S(met-bio-thr+leu+T1S)B品系：A+B-T1R(met+bio+thr-leu-T1R)试验方法：将A、B品系混合接种在基本培养基表面短时间后喷T1杀死A品系，使其不能持续产生thr、leu供B品系生长结果与结论：仍然出现原养型菌落互养并非前述原养型菌落出现的原因，而可能发生了遗传重组第19页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三20*转化作用及其排除Lederbery和Tatum曾把品系A的培养液经加热后，加入到B品系的培养物中，未得到原养型菌落；表明原养型菌落可能不是由转化作用产生戴维斯(Dawis,1950)的U型管试验结果：没有得到原养型细菌结论：细胞直接接触是原养型细菌产生的必要条件第20页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三21第21页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三22*异核体和杂合二倍体的可能性出现原养型菌落的另一种可能是：细胞融合产生异核体或双杂合二倍体，类似二倍体生物的杂合体可产生原养型菌落异核体指由于细胞融合而在细胞内含有遗传组成不同的两个或多个细胞核双杂合二倍体则是异核体进一步发生核融合，形成二倍体细胞核，核内含有两种遗传物质但细菌为单倍配子体生物，异核体和二倍体只能暂时存在，继续培养将发生分离对试验中得到的原养型菌落后代研究表明：后代没有出现预期的性状分离现象第22页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三23(一)、接合现象的发现和证实根据上述研究可以认为：在Lederbery和Tatum及其它类似试验中，发生了一种不同于转化的遗传重组方式，称之为接合海斯(1952)研究表明：大肠杆菌两种不同菌株(品系)接合过程中遗传物质的转移是单向的认为大肠杆菌存在两种类型品系，分别作为接合过程中遗传物质的供体与受体接合(conjugation)：遗传物质从供体(donor)转移到受体(receptor)的重组过程第23页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三24第24页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三25(二)、F因子及其在杂交中的行为1.F因子海斯等进一步研究发现，大肠杆菌在接合中作供体的能力受细胞内一种致育因子(fertilityfactor/F因子，sexfactor/性因子)控制F因子的化学本质是DNA，可以自主状态存在于细胞质中或整合到细菌的染色体上F因子可在细菌细胞间进行转移第25页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三26F因子与细菌结构、生理差异第26页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三27F因子的存在状态第27页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三282.F因子及其在杂交中的行为第28页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三292.F因子及其在杂交中的行为第29页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三302.F因子及其在杂交中的行为第30页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三31*(三)、中断杂交试验作图第31页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三32中断杂交试验Hfr:thr+

leu+aziStonSlac

+gal+strSF_:thr_leu_aziRtonRlac_gal_strR

将两种细胞混合培养，每个一定时间取样，把菌液放在食物搅拌器内搅拌，以中断接合。将中断接合的细菌接种到含有链霉素的不同培养基上，测定形成了什么样的重组体。结果表明thr+最先进入F-细胞，接合8分钟后出现了重组体。leu+随后0.5分钟出现，aziS在9分钟后出现等等。第32页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三33*(三)、中断杂交试验作图第33页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三34第34页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三35三、F'因子与性导F因子准确整合与环出整合环出(切离)第35页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三36F'因子转移与性导(sexduction)F'因子的转移性导(sexduction)第36页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三37第三节噬菌体与转导

一、烈性噬菌体及其遗传作图二、温和噬菌体及其遗传作图三、转导与细菌遗传作图第37页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三38一、烈性噬菌体ThestructureofbacteriophageT4including:anicosahedralheadfilledwithDNAatailconsistingofacollar,tubesheath,baseplate,andtailfibers第38页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三39LifecycleofbacteriophageT4第39页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三40*烈性噬菌体(T2)的遗传作图第40页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三41二、温和噬菌体第41页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三42*温和噬菌体的遗传作图第42页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三43第三节噬菌体与转导

一、烈性噬菌体及其遗传作图二、温和噬菌体及其遗传作图三、转导与细菌遗传作图第43页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三44三、转导*转导现象的发现沙门氏杆菌两个营养缺陷型甲硫氨酸、组氨酸(met-his- phe+trp+tyr+)苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸(phe-trp-tyr-met+his+)基本培养基上混合培养产生原养型菌落是否接合、转化不是接合，通过一种过滤性因子(filterableagent,FA)实现FA不能为DNA酶降解，也不是转化FA的实体溶原性噬菌体P22第44页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三45TheLederberg-ZinderexperimentusingSalmonella第45页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三46转导的概念与类型转导(transduction)：噬菌体介导的细菌细胞间遗传转移(重组)过程转导的类型普遍性转导(generalizedtransduction)如P1、P22噬菌体介导特殊性转导(specializedtransduction)专化性转导/局限转导如λ噬菌体介导第46页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三47普遍性转导在噬菌体感染的末期，细菌染色体被断裂成许多小片段，在形成噬菌体颗粒时，少数噬菌体将细菌的DNA误认做是它们自己的DNA，并以其外壳蛋白将其包围，从而形成转导噬菌体。由于可以转导细菌染色体的组的任何不同部分，因此称为普遍性转导。两个基因同在一起转导就是合转导，合转导的频率愈