细菌和病毒的遗传

第一节细菌和病毒结构第二节细菌遗传分析第三节噬菌体遗传分析细菌和病毒的遗传第1页

第一节细菌和病毒结构细菌和病毒结构及其遗传特点，使它们成为遗传学研究好材料。转化试验、一个基因一个酶假说、基因精细结构、基因表示调控、基因工程等遗传学重大发觉和技术发展都与细菌和病毒相关。细菌和病毒的遗传第2页一、细菌结构单细胞生物，大小不一，普通长1-2μm，宽0.5μm，为一层或多层膜或细胞壁所包围。部分细菌还有一些特殊结构，如鞭毛、伞毛、荚膜等。细菌细胞核没有核膜，其中染色体是一个很长共价闭合环状双链DNA分子，长度从250-3500μm不等，普通不与蛋白质结合。多数细菌细胞在细胞核外还有一个或多个能自主复制小型环状DNA。这些DNA分子对细菌生长并非必需，但可赋予细菌一些特征，如抗药性、抗盐性、抗噬菌体侵染等。这些小分子DNA称为质粒（plasmid）。细菌能在成份十分简单培养基上生长，这种培养基叫基本培养基。细菌在这种培养基上能合成生长所必须各种有机物。单一细胞经过分裂而增殖，大致20分钟繁殖一代，逐步形成肉眼可见菌落。细菌和病毒的遗传第3页二、病毒结构病毒为非细胞结构，没有本身代谢机能，不能独立地生长和繁殖，必须寄生在活细胞中，利用活细胞营养物质合成新病毒后代。繁殖快速，每小时可增殖百倍。病毒个体微小，形态多样，结构简单，仅含一个核酸（DNA或RNA）和一个蛋白质外壳。依其遗传物质性质，能够分单链DNA、单链RNA、双链DNA和双链RNA病毒等四种类型。按照它们所感染细胞类型可分为感染细菌、真菌及藻类菌类病毒，以及感染动植物动物病毒和植物病毒。遗传学研究中应用最广泛是感染细菌病毒，又称为噬菌体(bacteriophage)。依其与宿主细胞相互关系，能够分为烈性噬菌体(virulentphage)和温和噬菌体(temperatephage)两大类型。细菌和病毒的遗传第4页1．世代周期短：

大肠杆菌(E.Coli)20分钟可繁殖一代。2．便于管理和生化分析：

个体小，普通在1μm至几μm之间(1μm=1/1000mm)，操作管理方便。3．便于研究基因突变：裸露DNA分子(有病毒为RNA分子)，易受环境条件影响而发生突变；单倍体生物，不存在显性掩盖隐性问题，突变均能表现出来。三、细菌和病毒在遗传学研究优越性细菌和病毒的遗传第5页

4．便于研究基因作用：影印培养，易检出营养缺点型突变，有利于从生化角度来研究基因作用。5．便于基因重组研究：细菌含有转化、转导和接合作用，利用这些特征能够进行精密遗传学分析6.便于研究基因结构、功效及调控机制：细菌和病毒遗传物质简单，基因定位、结构分析及其分离易于进行，基因表示调控也适于用生理生化方法进行深入研究。7.便于进行遗传操作：染色体结构简单，没有组蛋白和其它蛋白结合，更宜于进行遗传工程操作。细菌和病毒的遗传第6页四、细菌和病毒研究方法1．单细胞分离

菌液→稀释→涂布在固体培基→单个细胞分离→形成肉眼可见菌落。细菌研究方法：细菌和病毒的遗传第7页2．影印法测定变异采取影印法测定细菌是否发生变异以及发生何种变异。细菌变异主要有形态特征变异和生理特征变异。

形态特征变异：菌落大小、形状、颜色

生理特征变异：（1）营养缺点型：丧失合成某种营养物质能力，在基本培养基上不能生长。原养型（野生型）：能够在基本培养基上生长。

（2）抗性突变：抗药性和抗感染型。细菌和病毒的遗传第8页细菌影印培养方法（Lederberg,1952）细菌和病毒的遗传第9页病毒研究方法：1.取得变异亚硝酸、羟胺、乙基黄酸乙酯（EES）等化学药剂诱导发生变异。

常见变异：

寄主范围变异：野生型（h＋）：感染B菌株，产生半透明斑；突变型（h）：感染B和B/2菌株，产生透明斑。

噬菌斑突变：野生型（r＋）：产生正常斑，小而边缘含糊；突变型（r）：产生突变斑，大而边缘清楚。所以：h+r感染B菌株产生半透明大斑；hr+感染B和B/2菌株，产生透明小斑。2．杂交试验双重感染分析子代噬菌体中重组型频率。细菌和病毒的遗传第10页1.转化（transformation）：裸露非病毒DNA导入细菌细胞过程。2.转染（transfection）：裸露病毒（噬菌体）DNA导入细菌过程。是一个特殊转化形式。3.转导（transduction）：以噬菌体为媒介将细菌DNA从供体菌转移到受体菌过程。4.接合（conjugation）：细菌经过细胞之间直接接触方式传递遗传物质过程。一、细菌遗传物质转移形式第二节细菌遗传分析细菌和病毒的遗传第11页经过接合作用，部分供体基因组DNA转移到受体菌中经过接合作用，质粒转移到受体菌中细菌和病毒的遗传第12页1.单方向转移2.都产生部分二倍体3.转入基因只有整合到环状染色体上才能稳定遗传二、细菌遗传物质转移共同特点细菌和病毒的遗传第13页三、细菌转化（transformation）1.转化发觉1928年F.Griffith首先发觉。1944年O.Avery研究小组证实引发转化因子是细菌DNA。转化(transformation)：细菌细胞经过其细胞膜摄取周围供体DNA片段，并经过重组整合到自己染色体中过程。细菌和病毒的遗传第14页2.转化类型（1）自然转化（naturaltransformation）细菌能够自由吸收DNA，并转化。如：枯草杆菌转化。（2）工程转化（engineeredtransformation）人工转化(artificialtransformation)细菌发生改变(感受态细胞制备)，使其能摄入外源DNA，并转化。如：大肠杆菌转化。细菌和病毒的遗传第15页3.转化过程（1）外源DNA与受体细菌细胞结合

影响原因：

供体DNA片段大小：不一样细菌要求转化片段大小不一样。肺炎双球菌要求800核苷酸对以上；枯草杆菌要求1600核苷酸对以上；大肠杆菌转化DNA片段长度为10000-0bp（占E.coli染色体1/200）。

供体DNA片段形态：供体DNA必需是双链。

供体DNA片段浓度：供体DNA片段数目越多越轻易发生转化，但不一样细菌只能与特定数量DNA片段结合。取决于细胞上接收座位数。一个细菌表面大约有50个吸附位点。

受体细胞生理状态：感受状态细胞（DNA合成刚结束，蛋白质合成仍在进行时细胞）才能发生转化。感受态出现主要受一类小分子蛋白质（感受态因子）影响，感受态因子能够使细胞出现感受态，并能从感受态细菌传递到非感受态细菌，使其出现感受态。普通认为感受态出现在细菌对数生长后期。高Ca2+、温度以及电激处理等，也能够改变膜对DNA通透性，从而诱导或加强感受态。

细菌和病毒的遗传第16页细菌和病毒的遗传第17页

b）DNA经过细胞壁和细胞膜是一个主动运输过程，需要膜上转运分子，并消耗能量。（2）DNA穿入a）在细胞膜上核酸外切酶作用下，将吸附双链DNA中一条链降解，另一条单链则利用降解后释放能量，穿入受体细胞内。

细菌和病毒的遗传第18页外源DNA穿入受体细胞示意图单链DNA细胞膜供体DNADNA结合复合蛋白体能量核酸外切酶细胞壁细菌和病毒的遗传第19页（3）联会(synapsis)，与外源DNA片段整合

联会：外源单链DNA与受体细菌染色体DNA同源区段发生联会，形成部分二倍体。部分二倍体：细菌拟有性生殖过程中，外源DNA与受体DNA同源区段联会，使受体细胞部分DNA形成二倍体。供体外基因子：部分二倍体中外源DNA。受体内基因子：部分二倍体中受体细胞DNA。整合（重组）：部分二倍体发生交换，将外源DNA置换到受体染色体中。细菌和病毒的遗传第20页部分二倍体发生交换只有偶数（双交换、四交换）交换才有意义，既不破坏受体DNA环状结构，又将外源DNA置换到受体染色体中。而奇数交换将受体环状DNA打开成线性DNA，重组转化子不能成活。细菌和病毒的遗传第21页

经过一次染色体复制和细胞分裂，形成一个转化了细胞和一个未被转化细胞。（4）转化细胞形成细菌和病毒的遗传第22页细菌转化过程整合外源DNA结合在受体位点DNA穿入感受态细胞联会形成转化细胞细菌和病毒的遗传第23页4.转化作图

DNA是以小片段形式进入受体，所以距离很远两个基因极难同时存在于一个片段中同时转化，除非分别包含这两个基因两个片段同时进入受体。两个片段同时转化概率应为它们单独转化概率乘积。不过当两个基因紧密连锁时，它们就有较多机会包含在同一个DNA片段中，并同时整合到受体染色体中，所以，紧密连锁基因能够经过转化进行作图。经过转化试验，利用转化发生重组计算它们之间重组率，将细菌不一样基因定位在它染色体DNA上，组成它遗传图谱。细菌和病毒的遗传第24页

用一野生型细菌菌株提取出来DNA转化一个不能合成丙氨酸（ala－）、脯氨酸（pro－）、精氨酸（arg－）突变菌株，取得以下结果：

ala+pro+arg+8400ala+pro－arg+2100ala+pro－arg－

840ala+pro+

arg－

420ala－pro+arg+

1400ala－pro－arg+

840ala－pro+

arg－840

细菌和病毒的遗传第25页任意两基因发生共同转化前提下：ala-pro：亲型转化子：ala+pro+重组型转化子：ala+pro-

ala-pro+ala-arg：亲型转化子：ala+arg+重组型转化子：ala+arg-ala-arg+pro-arg：亲型转化子：pro+arg+重组型转化子：pro+arg-pro-arg+arg+arg-arg+arg-arg+arg-arg+arg-arg+arg-arg+arg-arg+arg-arg+arg-arg+arg-细菌和病毒的遗传第26页重组率＝重组型转化子/转化子总数×100％

ala－pro间重组率＝(2100+840+1400+840)/(2100+840+1400+840+8400+420)＝37％

ala－arg间重组率＝(840+420+1400+840)/(840+420+1400+840+8400+2100)＝25％

pro－arg间重组率＝(2100+420+840+840)/(2100+420+840+840+8400+1400)＝30%

所以，三基因间距离和次序为：ala←25→arg←30→pro

细菌和病毒的遗传第27页四、细菌接合（conjugation）E.coli接合发觉

1946年JoshuaLederberg（黎德伯格）和EdwardTatum发觉了细菌之间经过直接接触传递遗传信息。

Lederberg因为研究细菌重组而取得1958年NobelMedicineorphysiologyPrize。

Tatum和G.W.Beable提出“一个基因一个酶”也在此奖中。细菌和病毒的遗传第28页

1.Lederberg-Tatum试验Lederberg创造用基本培养基（minimalmedium）筛选原养型（prototroph）方法。对照（control）细菌和病毒的遗传第29页试验解释：基因突变；营养物质互补；遗传物质重组？细菌和病毒的遗传第30页对试验结果解释Lederberg和Tatum从概率上和对照试验上排除了细菌发生恢复突变可能性：a）单一性状恢复突变率是10-7，双性状恢复突变概率是10-14。结论：在A菌株与B菌株之间发生了遗传物质交换。营养物质互补：营养缺点型细菌经过培养交换营养物质，相互补充了对方不足而得以在基本培养基上生长。b）对照培养A、B菌株都没有生长出菌落。细菌和病毒的遗传第31页对Lederberg-Tatum试验解释质疑

（1）试验取得原养型重组菌可能是转化结果。（2）营养物质互补：培养基中含有一些代谢产物，混合后相互补充了对方缺点而得以生长。Lederberg和Tatum补充试验A（或B）菌株基本培养基中培养细菌滤器过滤滤液B（或A）菌株基本培养基中培养不能生长细菌和病毒的遗传第32页BernardDavis试验支持:是遗传重组，而不是营养物质互补，但需要亲本细胞接触。细菌和病毒的遗传第33页Hayes（海斯）试验strainA链霉素处理strainBstrainA×在基本培养基中有菌落

接合：指两菌体细胞直接接触，遗传物质从一个菌体转移到另外一个菌体，并造成遗传重组过程。2.接合

1952年Hayes用链霉素处理菌株A，然后和菌株B杂交，有遗传重组发生，反之，则无重组产生，说明细菌遗传物质交换不是交互，而是单向---F因子细菌和病毒的遗传第34页试验推论strainB链霉素处理strainAstrainB×在基本培养基中没有菌落链霉素只阻止细菌分裂，但允许接触杂交。①供体：strainA即使被阻止分裂，但依然能完成杂交（给出DNA），结果产生分裂形成原养型菌落。细菌和病毒的遗传第35页结论:strainB被阻止分裂，也能完成杂交（接收DNA），但不能分裂形成原养型菌落。②受体：两个菌株在杂交过程中作用不是交互，而是单向，DNA只能从供体转移到受体。细菌和病毒的遗传第36页Hayes等对“雄性”细菌和“雌性”细菌解释（1）供体（donor）菌株：（2）受体（recipient）菌株：“雄性”菌株：细胞内含有一个致育因子（fertilityfactor），表示为F+。“雌性”菌株：缺乏F因子，表示为F-。从逻辑上预言了F因子（Ffactor）存在。细菌和病毒的遗传第37页F因子实质

Ffactor：是一个质粒，有独立自主复制和能够转移到其它细胞中去能力。是一个共价闭合环状DNA，全长94.5kb。

质粒（plasmid）：存在于细菌染色体以外DNA。对细菌生存并非必须，但能给细菌带来一些额外功效（如抗菌素抗性等）。F因子结构细菌和病毒的遗传第38页大肠杆菌接合过程（F+×F-）：F因子转移频率高，而细菌DNA转移频率极低。F+×F-(1)F+与F-混合培养相互接触，F+供体菌上性伞毛形成两细胞之间接合管(2)核酸内切酶在F因子转移起点（oriT）一条链上产生一个缺口，然后5’末端单链经过接合管进入受体细胞(3)F因子上单链DNA和正在转移单链DNA，各自为模板，在DNA聚合酶作用下合成双链DNA(4)完成F因子向受体细胞转移以及DNA合成(5)在DNA连接酶作用下完成接合，形成两个F+细胞细菌和病毒的遗传第39页3.高频重组菌株（Hfr）1950年LucaCavalli-Sforza（卡瓦里－斯弗所）用氮芥（nitrogenmustard）处理A菌株，从存活下来菌中分离到一株能与B菌株以10-4频率杂交菌株，称之为Hfr（highfrequencyrecombination）。F+

×F-F+Hfr×F-F-低频率重组，10-7高频率重组，10-4细菌和病毒的遗传第40页高频重组与F因子关系（1）Hfr与Ffactor异同处：①都能与F-杂交②杂交时都要经过接合形式③高剂量链霉素处理不影响杂交①产生重组菌落频率不一样②F+

×F-后代是F+

；

Hfr×F-后代是F-

③F+经吖啶橙处理变成F-；而Hfr经丫啶橙处理仍为Hfr，能与

F-杂交相同点不一样点细菌和病毒的遗传第41页部分二倍体F因子整合到染色体上，形成Hfr，因为F因子整合在细菌染色体位置和方向是随机，所以存在许多不一样Hfr菌株。Hfr×F-：细菌DNA转移率很高，F因子转移率很低。Hfr染色体上F因子转移起点被核实内切酶切开，以一小段FDNA首先进入受体细胞，然后是染色体DNA细菌和病毒的遗传第42页1.两细胞接触，供体性伞毛形成接合管，整合F因子产生缺口。单链经过接合管转移到受体细胞（F因子转移原点及附近供体基因）；2.转移部分Hfr染色体与完整F-染色体，形成部分二倍体；3.经过双交换，供体基因整合在受体基因组上。假如部分二倍体中发生单交换或奇数交换，则受体内基因子由环状变为线状，造成细菌死亡。Hfr×F-部分二倍体：转移供体染色体称为供体外基因子，而受体完整染色体称为受体内基因子。转移染色体长度普通限制在供体染色体总长1/2以内。线性DNA片段被降解细菌和病毒的遗传第43页细菌和病毒的遗传第44页4.F’因子和性导(sexduction)F’因子形成在Hfr细胞中，染色体上F因子是相当稳定，但F因子也能够低频率地从细菌染色体上切除，偶然会形成携带部分细菌染色体基因F因子，阿代尔伯格和伯恩斯（Adelberg和Burns，1959年）称该因子为F’因子。细菌和病毒的遗传第45页性导(sexduction)：指F’因子所携带细菌染色体DNA，经过接合作用转移到受体细菌染色体中，从而改变受体遗传性状过程。性导在受体细菌中可形成部分二倍体。细菌和病毒的遗传第46页基因AE形成部分二倍体经过接合作用转移到受体细菌染色体F’因子携带细菌染色体DNA细菌和病毒的遗传第47页形成部分二倍体可发生一下几个情况：2、若发生重组，即F′因子所携带供体细菌染色体同受体细菌染色体之间发生了同源重组，

1、这种部分二倍体若不发生重组，那么F′因子可在细菌细胞中自主延续下去；1）假如发生单交换，会造成F′因子整合到受体染色体上而形成Hfr品系，同时F′因子上所携带供体基因也发生重组；2）假如发生双交换，使F′因子上细菌基因与受体染色体上等位基因之间发生交换，形成F′品系和重组细菌染色体。

细菌和病毒的遗传第48页5.F因子与F-、F+、Hfr、F′关系

1）F+与F-关系：当F+和F-接合过程中，它们之间形成接合管，使受体取得了F因子而成为F+菌。F因子以高频率从F+菌向F-菌转移，而染色体基因转移则极少发觉，重组频率大约只有10-7，所以F+菌称为低频重组型(lowfrequencyrecombination，Lfr)。2）Hfr与F-关系：当Hfr与F-接合过程中，首先形成接合管，使供体染色体转移给受体，形成高重组频率（10-4），所以Hfr菌称为高频重组型(highfrequencyrecombinationstrain，Hfr)。3）Hfr与F+、

F′关系：Hfr与F+菌株能够相互转变，F因子既能够插入到染色体中去（Hfr），又能够经过规则交换和剪切，从染色体上完整地游离下来（F+）。F因子在从染色体上剪切时偶然也会出现不规则分离结果，使F因子携带一段相邻细菌染色体，这种带有插入细菌基因环状F因子称为F′因子。F′因子即能高频地转移质粒DNA，也能高频地转移细菌DNA。

细菌和病毒的遗传第49页1.中止杂交法作图中止杂交（interruptedmatingtechnique)：1957年，EllieWollman（沃尔曼）和FrancoisJacob（雅各布）建立了一个绘制E.coli遗传图方法：1）Hfr与F-杂交，在混合后不一样时间进行搅拌，使接合管断裂，终止染色体向F-细胞移动；2）稀释后接种到含有链霉素培养基上，杀死Hfr；3）影印到各种选择性培养基（selectivemedia）上，以某供体基因作为选择标识，测定其进入受体后其它非选择性标识基因进入F-细菌次序和时间。五、细菌重组频率和遗传作图细菌和病毒的遗传第50页作图原理越是靠近转移起点（原点）基因越早发生转移，混合培养时间越少。在不一样时间中止杂交，依据不一样基因转移时间就能推断出基因次序。细菌和病毒的遗传第51页Hfr与F－混合培养不一样时间取样搅拌中止杂交

稀释

含链霉素完全培养基

杀死Hfr

抗str菌落影印培养判定azi+ton＋gal＋lac＋各基因转移时间。混合培养9分钟，出现azi＋；混合培养11分钟，出现azi＋和ton＋；混合培养18分钟，出现azi＋、ton＋和lac＋；混合培养24分钟，4种原养型都出现。oazitonlacgalF

9

11

18

24Hfr：strs（抗链霉素）、azi+（抗叠N化合物）、ton+（抗T1噬菌体）、gal+（半乳糖原养型）、lac+（乳糖原养型）F－：strr（链霉素敏感型）、azi-（叠N化合物敏感型）、ton-（T1噬菌体敏感型）、gal-（半乳糖缺点型）、lac-（乳糖缺点型）细菌和病毒的遗传第52页E.coli染色体是环状

Wollman和Jacob用4个不一样Hfr菌株同F-进行中止杂交，得到基因排列次序相同，不过进入时间早晚（重组率）不一样。细菌和病毒的遗传第53页解释Hfr染色体上F因子整合位点不一样，整合方向也不一样;传递起始点不一样。E.coli染色体是环状。细菌和病毒的遗传第54页细菌和病毒的遗传第55页2.重组作图部分二倍体，只有偶数交换才能产生平衡重组配子，相反重组子不出现。部分二倍体细菌和病毒的遗传第56页重组作图

（recombinationmapping）——是依据基因间重组率进行基因定位。

下面经过实例来加以说明：

比如依据中止杂交试验，已知大肠杆菌甲硫氨酸缺点型（met-）、精氨酸缺点型（arg-）、亮氨酸缺点型（leu-）这三个基因是紧密连锁，而且就某特定Hfr菌株来说，基因转移次序是met+、arg+、leu+

Hfrmet+

arg+

leu+

strs×F-

met-

arg-leu-strr

含链霉素并添加精氨酸以及甲硫氨酸培养基上（在这种培养基中，杀死全部Hfr细胞和未杂交F-细胞）。在这种培养基中形成菌落重组子基因型应该是leu+strr。细菌和病毒的遗传第57页

已经筛选出leu+重组子，用影印法测定其余两个非选择标识基因以及他们菌落数。测定结果以下：

基因型

菌落数基因型

菌落数leu+arg-met-

16

leu+arg+met-

36leu+arg+met+

348

leu+arg-met+

0

基因型leu+arg-met+是四交换结果，与双交换相比，其交换频率非常低，在此次试验中未能检测到该重组基因型。细菌和病毒的遗传第58页16363480细菌和病毒的遗传第59页

依据上述接合结果，基因间重组率可用下式计算：

leu-arg重组率=[（leu+arg-met-）+（leu+arg-met+）]/[（leu+arg-met-）+（leu+arg+met-）+（leu+arg+met+）+（leu+arg-met+）]×100%=16/16+36+348=4%arg-met重组率=[（leu+arg+met-）+（leu+arg-met+）]/[（leu+arg-met-）+（leu+arg+met）+（leu+arg+met+）+（leu+arg-met+）]×100%=36/16+36+348=9%leu-met重组率=[（leu+arg+met-）+（leu+arg-met-）+（leu+arg-met+）]/[（leu+arg-met-）+（leu+arg+met-）

+（leu+arg+met+）+（leu+arg-met+）]×100%=16+36/16+36+348=13%细菌和病毒的遗传第60页重组作图重组频率(RF)所测得基因间距离与中止杂交以时间(T)为单位取得基因间距离基本上相一致；1个时间单位（1分钟）相当于20%重组值(或20cM)。

大肠杆菌遗传图谱和物理图谱比较图a表示1990年绘制遗传图谱中近60分钟到61分钟标识基因；图b表示每个基因在大肠杆菌完整基因组序列中准确位置。细菌和病毒的遗传第61页中止杂交法和重组作图绘制大肠杆菌遗传图(1963)mapunitsinminutes细菌和病毒的遗传第62页

第三节噬菌体遗传分析细菌和病毒的遗传第63页一、噬菌体生活周期(一)烈性噬菌体细菌和病毒的遗传第64页1.噬菌体吸附到宿主细胞上2.尾丝鞘收缩，中轴刺穿宿主细胞3.头部DNA被送入宿主细胞4.在数分钟内，全部细菌核酸和蛋白质合成都被抑制。细菌和病毒的遗传第65页5.噬菌体大分子合成，细菌核酸被降解。（1）噬菌体DNA复制。（2）噬菌体外壳蛋白合成。细菌和病毒的遗传第66页(1)DNA被包到头部(2)组装尾部(3)装上尾丝6.噬菌体组装细菌和病毒的遗传第67页约200个噬菌体造成细菌被噬菌体基因编码溶菌酶（lysozyme)溶解。7.宿主细胞破裂细菌和病毒的遗传第68页烈性噬菌体(二)温和性噬菌体侵染细菌原噬菌体（λ噬菌体）溶源路径进入溶菌阶段理化原因作用，原噬菌体脱离宿主染色体而进入裂解路径。裂解寄主而释放溶源细菌细胞分裂，溶源性稳定遗传

噬菌体吸附在细菌上，将染色体注入宿主细胞内溶源路径溶菌路径细菌和病毒的遗传第69页二、噬菌体基因重组１.噬菌体表型区分

噬菌体突变影响生活周期，会产生不一样噬菌斑。噬菌斑是噬菌体感染宿主细菌后，在细菌涂布平板培养基中形成，肉眼可见透明圈。1个噬菌斑大约含有107个噬菌体，它们起源于同一个噬菌体，是噬菌体重复侵染、裂解细菌后产生噬菌体后代，所以有着相同基因型。经过观察噬菌斑形态来判别噬菌体基因型。细菌和病毒的遗传第70页①噬菌斑形态：（T2噬菌体）②宿主范围：h（突变型）：噬菌体能在E.coliB和B/2品系上生长h+（野生型）：只能在E.coliB品系上生长。能在B和B/2混合菌苔上产生透明斑。感染B菌株，产生半透明斑。r（突变型）：快速溶菌，噬菌斑大，边缘清楚。r+（野生型）：噬菌斑小，边缘含糊。细菌和病毒的遗传第71页２、噬菌体杂交亲本噬菌体（T2）基因型hr+：透明，小斑，边缘含糊h+r：半透明，大斑，边缘清楚，杂交过程——混合感染试验两个亲本噬菌体混合感染E.coliB和B/2，观察菌苔上出现噬菌斑特征，用以推断噬菌体基因型。细菌和病毒的遗传第72页hr+×h+rhr+和h+r噬菌体同时感染E.coliB噬菌体DNA复制、重组产生亲本型和重组型子代噬菌体细菌和病毒的遗传第73页半大半小透小透大上述子代噬菌体接种在同时长满大肠杆菌B和B/2混合培养物中依据噬菌斑点形态识别噬菌体基因型细菌和病毒的遗传第74页

hr+×h+r中在B和B/2混合菌苔上出现了4种噬菌斑。噬菌斑表型推测基因型亲本型透明小hr+半透明大h+r重组型半透明小h+r+透明大hr细菌和病毒的遗传第75页３、噬菌体重组值与基因作图重组值计算重组噬菌体噬菌斑数总噬菌斑数×100%基因图距用两个基因重组值表示基因间距离。（h+r++hr）totalplaques×100%细菌和病毒的遗传第76页Hershey和Rotman1949年T2杂交结果基因型噬菌斑百分率hr+4276%h+r34h+r+1224%hr12rh24细菌和病毒的遗传第77页4.重组机理h+rh+rh+rhr+hr+hr+h+rh+rh+rhr+hr+hr+噬菌体染色体在细菌体内复制不一样噬菌体染色体在细菌体内交换重组h+rh+r细菌和病毒的遗传第78页h+r+h+rh+rhr+hr+hrh+rh+r+h+rhr+hrh+r释放出4种子代噬菌体部分噬菌体DNA重组细菌和病毒的遗传第79页细菌和病毒的遗传第80页噬菌体也能够经过类似于高等生物三点测验进行基因定位。如用T4噬菌体两个品系混合感染大肠杆菌。一个品系是：小噬菌斑（m）、快速溶菌（r）、混浊噬菌斑（tu）；另一品系对这三个性状都是野生型（+++），混合感染大肠杆菌类型基因型噬菌斑数百分比%重组发生在m—rr—tum—tu亲本型mrtu346769.6+++3929单交换型m++5209.6√√+rtu474单交换型mr+85317.5√√++tu965双交换型m+tu1623.3√√+r+172合计1034212.9%20.8%27.1%细菌和病毒的遗传第81页与真核生物不一样，病毒只含有一条染色体，亲本组合与重组合可直接从后代中反应出来。所得后代8种类型中数目最少两个就是双交换结果，频率最高两个是亲本类型，其余为单交换类型。依据表中结果，我们就能计算这三个基因间重组以及符合系数。表中结果可知：m-r重组率为12.9%，r-tu重组率为20.8%，m-tu重组率为27.1%，所以，m、r及tu基因排列次序为：m——r——tu。

由此可见，利用混合感染试验结果，能够将噬菌体基因定位在染色体上，制作噬菌体连锁遗传图。Streisinger和Edgar依据许多基因重组资料，在1964年确定噬菌体染色体是环状。细菌和病毒的遗传第82页噬菌体遗传图细菌和病毒的遗传第83页1.转导发觉1952年，J.Lederberg和他学生N.Zinder（津德）在鼠伤寒沙门氏菌（salmonellatyphimurium）中作重组试验：菌株StrainLA-2：phe+trp+met-his-StrainLA-22：phe-trp-met+his+三、转导(transduction)

Transduction:以噬菌体为媒介，将细菌供体DNA转移到受体，使受体发生遗传变异过程。细菌和病毒的遗传第84页杂交结果StrainLA-2：StrainLA-22：×10-5Prototrophsphe+trp+met+his+DavisU-tube试验将两个亲本分别放在U形管两臂中，结果一样能取得原养型重组菌！而且只在LA-22中！细菌和病毒的遗传第85页加压或吸压菌株LA-22菌株LA-2涂布在固体平板基本培养基上微孔滤片涂布在固体平板基本培养基上没有菌落原养型菌落（phe+trp+met+his+）,频率为10-5细菌和病毒的遗传第86页依据以上结果推断，一个能够经过细菌滤片因子将遗传信息从LA-2传递给了LA-22。称之为过滤因子（FA）。另一些试验又证实了：FA不是裸露DNA，加入DNA酶并不能减弱FA效力（同时也排除了转化）；LA-2产生FA需要LA-22存在，FA能穿过微孔滤片；FA与从溶源性细菌中分离得到温和噬菌体P22质量大小相同；用抗P22血清或加热处理，P22感染性和FA功效失活速率相同；抗噬菌体P22在鼠伤寒沙门氏菌对FA也表现为抗性。这些结果证实，FA就是温和噬菌体P22。细菌和病毒的遗传第87页推论LA-22菌株是溶源性，LA-2是非溶源性。在培养过程中，LA-22中原噬菌体P22偶然裂解，穿过滤片后感染并裂解LA-2，包装了LA-2基因，返回滤片感染LA-22并溶源化。给LA-22带入phe+trp+。形成原养型菌落。细菌和病毒的遗传第88页穿过滤片原养型LA-22(+P22)P22偶然溶菌P22感染LA-22LA-22重组感染LA-2偶然包装LA-2基因P22P22细菌和病毒的遗传第89页2.普遍性转导(generalizedtransduction)比如：鼠伤寒沙门氏菌P22噬菌体、大肠杆菌P1噬菌体

普遍性转导：供体细菌染色体DNA任何基因或任何片段都有可能被噬菌体转入受体菌过程。

通常能够进行普遍性转导噬菌体是烈性噬菌体，他们感染细菌细胞后，在细胞内复制，最终造成细胞裂解。在裂解过程中，供体细胞DNA降解。噬菌体包装时可能以很低频率发生错误而将供体细胞DNA误为噬菌体本身DNA进行包装。当这个噬菌体（转导噬菌体或转导颗粒）感染另一个细胞（受体）时，能够将供体DNA转移到受体细胞中，形成部分二倍体，并经过同源区段交换整合到受体细菌染色体DNA中，形成一个稳定转导子。细菌和病毒的遗传第90页1)因为噬菌体错误包装及注入受体菌供体DNA片段是随机，因而对所转导基因没有限制。

2)转入受体菌供体DNA片段在受体菌中不能复制，但能够经过DNA重组整合到受体染色体基因组，与受体菌染色体一起复制。特点：细菌和病毒的遗传第91页噬菌体吸附并注入DNA噬菌体DNA复制、蛋白质合成，宿主染色体降解成小片段错误包装，形成转导噬菌体转导噬菌体吸附并将细菌DNA注入

形