遺傳的制作和基因定位下1PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 細菌中的大部分的轉(zhuǎn)化工作是用下面細菌中的大部分的轉(zhuǎn)化工作是用下面三種細菌完成三種細菌完成的：的：肺炎雙球菌，枯草桿菌和流感嗜血桿菌。肺炎雙球菌，枯草桿菌和流感嗜血桿菌。轉(zhuǎn)化主要分為二個步驟進行轉(zhuǎn)化主要分為二個步驟進行: :( (一一) )供體供體DNADNA與受體細胞間的接觸與互作與受體細胞間的接觸與互作 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化：DNADNA片斷至少有片斷至少有800800個堿基對；個堿基對；枯草桿菌的轉(zhuǎn)化：枯草桿菌的轉(zhuǎn)化：DNADNA片斷至少有片斷至少有1600016000個堿基對。個堿基對。 轉(zhuǎn)化的第一步是使轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化的第一步是使轉(zhuǎn)化DNADNA與受體細菌間的成功地與受體細

2、菌間的成功地相互作用，這包括：相互作用，這包括：轉(zhuǎn)化片段的大小、形態(tài)、濃度和轉(zhuǎn)化片段的大小、形態(tài)、濃度和受體細胞的生理狀態(tài)。受體細胞的生理狀態(tài)。 . .轉(zhuǎn)化片斷的大?。恨D(zhuǎn)化片斷的大?。旱?頁/共56頁. .供體供體DNADNA分子存在的數(shù)目：分子存在的數(shù)目：對特定基因來說，供體對特定基因來說，供體DNADNA分子數(shù)目與成功轉(zhuǎn)化有關(guān)。分子數(shù)目與成功轉(zhuǎn)化有關(guān)。鏈霉素抗性基因轉(zhuǎn)化：鏈霉素抗性基因轉(zhuǎn)化：在每個細胞含有在每個細胞含有1010個個DNADNA分子之分子之前，前，抗性轉(zhuǎn)化體數(shù)目一直與抗性轉(zhuǎn)化體數(shù)目一直與DNADNA分子存在數(shù)目成正比。分子存在數(shù)目成正比。原因：原因：在細菌的細胞壁或細胞膜上有

3、固定數(shù)量的在細菌的細胞壁或細胞膜上有固定數(shù)量的DNADNA接接受座位，受座位，故一般細菌攝取的故一般細菌攝取的DNADNA分子數(shù)分子數(shù)小于小于1010個。個。受體的生理狀態(tài)：受體的生理狀態(tài)：受體細胞受體細胞必須在生理上必須在生理上處于感受態(tài)處于感受態(tài)。 這種感受態(tài)只能發(fā)生在細菌生長周期的這種感受態(tài)只能發(fā)生在細菌生長周期的某一時間某一時間范圍內(nèi)范圍內(nèi)，在感受態(tài)內(nèi)，活躍合成的蛋白質(zhì)的細菌細胞，在感受態(tài)內(nèi)，活躍合成的蛋白質(zhì)的細菌細胞壁多少發(fā)生改變而壁多少發(fā)生改變而易于接受轉(zhuǎn)化易于接受轉(zhuǎn)化DNADNA。第2頁/共56頁、轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化DNADNA的攝取和整合過程：的攝取和整合過程：細菌中的轉(zhuǎn)化，包括細菌中的

4、轉(zhuǎn)化，包括供體供體DNADNA的結(jié)合與穿入，聯(lián)會和整合的結(jié)合與穿入，聯(lián)會和整合。 當(dāng)細菌處于當(dāng)細菌處于感受態(tài)感受態(tài)時，外源雙鏈時，外源雙鏈DNADNA分子可結(jié)合在分子可結(jié)合在受體細胞表面的受體細胞表面的接受座位上接受座位上。細菌在攝取外源。細菌在攝取外源DNADNA時，時，由由DNADNA移位酶降解其中一條鏈，并利用降解這條鏈產(chǎn)生移位酶降解其中一條鏈，并利用降解這條鏈產(chǎn)生的能量，將另一條鏈拉進細胞中。的能量，將另一條鏈拉進細胞中。 . .結(jié)合與穿入：結(jié)合與穿入： 供體單鏈供體單鏈DNADNA片段一旦進入細胞，按各個不同的片段一旦進入細胞，按各個不同的位點與其相應(yīng)的受體位點與其相應(yīng)的受體DNAD

5、NA片段聯(lián)會。片段聯(lián)會。 . .聯(lián)會：聯(lián)會：單鏈的轉(zhuǎn)化單鏈的轉(zhuǎn)化DNADNA通過與受體通過與受體DNADNA對應(yīng)位點的對應(yīng)位點的置換置換從而穩(wěn)定從而穩(wěn)定地參入到受體地參入到受體DNADNA中。中。 整合整合( (重組重組) )：第3頁/共56頁第4頁/共56頁 (三三)轉(zhuǎn)化和基因重組作圖轉(zhuǎn)化和基因重組作圖 例如：黎德伯格等用枯草桿菌進行轉(zhuǎn)化和重組試驗例如：黎德伯格等用枯草桿菌進行轉(zhuǎn)化和重組試驗 DNA DNA 片段進入受體細胞之后，可與受體染色體發(fā)片段進入受體細胞之后，可與受體染色體發(fā)生重組。生重組。緊密連鎖緊密連鎖的兩個基因有較多的機會包括在同的兩個基因有較多的機會包括在同一個一個DNADN

6、A片段中，并同時整合到受體染色體中。片段中，并同時整合到受體染色體中。第5頁/共56頁第6頁/共56頁Trp2 his2 tyr1 三者并發(fā)轉(zhuǎn)化的頻率最高，故這三者并發(fā)轉(zhuǎn)化的頻率最高，故這3 3個基因是連鎖的，個基因是連鎖的，其中其中his2his2和和tyr1tyr1連鎖緊密：連鎖緊密：單交換時，染色體開環(huán)易降解，故不存在單交換類型；單交換時，染色體開環(huán)易降解，故不存在單交換類型；只有雙交換和偶數(shù)的多交換才有效的。只有雙交換和偶數(shù)的多交換才有效的。第7頁/共56頁4.5.24.5.2細菌的細菌的接合接合和基因定位和基因定位1.1.接合：接合：是指原核生物的遺傳物質(zhì)從是指原核生物的遺傳物質(zhì)從供

7、體供體(donor)(donor)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到到受體受體(receptor)(receptor)內(nèi)的過程。內(nèi)的過程。特點：特點：需通過需通過細胞的直接接觸細胞的直接接觸。第8頁/共56頁B B菌株：菌株：Met+ bio+ thr- leu-Met+ bio+ thr- leu-，需加需加蘇氨酸蘇氨酸和和亮氨酸亮氨酸。不同營養(yǎng)缺陷型的大腸桿菌：不同營養(yǎng)缺陷型的大腸桿菌： A A菌株：菌株：Met- bio- thr+ leu+Met- bio- thr+ leu+，需加需加甲硫氨酸甲硫氨酸和和生物素生物素。4.5.2.14.5.2.1黎德伯格和塔特姆（黎德伯格和塔特姆（19461946年）：年）

8、：A A菌株和菌株和B B菌株營養(yǎng)缺陷型，不能在基本培養(yǎng)上生長。菌株營養(yǎng)缺陷型，不能在基本培養(yǎng)上生長。A A+ +B B菌株混合培養(yǎng)菌株混合培養(yǎng)，在完全培養(yǎng)基上，幾小時后離心，涂，在完全培養(yǎng)基上，幾小時后離心，涂布基本培養(yǎng)布基本培養(yǎng), ,長出原養(yǎng)型長出原養(yǎng)型(Met+bio+ thr+ leu+)(Met+bio+ thr+ leu+)菌落。菌落。第9頁/共56頁這種原養(yǎng)型細胞如何出現(xiàn)？這種原養(yǎng)型細胞如何出現(xiàn)？轉(zhuǎn)化？轉(zhuǎn)化？ 細胞間直接接觸而發(fā)生遺傳物質(zhì)交換和重組細胞間直接接觸而發(fā)生遺傳物質(zhì)交換和重組? ?A A、B B菌株分別培養(yǎng)在基本菌株分別培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)基上 一邊加壓和吸引一邊加壓

9、和吸引使培養(yǎng)液充分混合使培養(yǎng)液充分混合 結(jié)果任何一臂的培養(yǎng)基上均未長出結(jié)果任何一臂的培養(yǎng)基上均未長出原養(yǎng)型細菌。原養(yǎng)型細菌。直接接觸直接接觸( (接合接合) )是是原養(yǎng)型細胞出現(xiàn)的必要原養(yǎng)型細胞出現(xiàn)的必要條件。條件。大分子可通過，細大分子可通過，細菌不能通過菌不能通過Hayes(1952)Hayes(1952)試驗證明試驗證明：接合過程是一種接合過程是一種單向單向轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移，A A菌株遺傳物質(zhì)菌株遺傳物質(zhì) B B菌菌株，從供體株，從供體“donor”donor”到到受體受體“receptor”receptor”。第10頁/共56頁F F 因子：因子：致育因子致育因子( (性因子性因子) )，是一

10、種附加體。，是一種附加體。攜帶攜帶F F因子的菌株稱為供體菌或雄性，用因子的菌株稱為供體菌或雄性，用F F表示。表示。未攜帶未攜帶F F因子的菌株為受體菌或雌性，用因子的菌株為受體菌或雌性，用F F表示。表示。5.4.2.25.4.2.2細菌遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的細菌遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的F F 因子的組成：因子的組成：染色體外遺傳物質(zhì)，染色體外遺傳物質(zhì)，環(huán)狀環(huán)狀DNADNA； 40-6040-60個蛋白質(zhì)基因；個蛋白質(zhì)基因；2-42-4個個/ /細胞細胞( (雄性內(nèi)雄性內(nèi)) )。 第11頁/共56頁4.5.2.34.5.2.3F F 因子的三種狀態(tài)：因子的三種狀態(tài)：以大腸桿菌為例：以大腸桿菌

11、為例：一個自主狀態(tài)一個自主狀態(tài)F F因子，即因子，即F F； 帶有一個整合的帶有一個整合的F F因子的細胞叫高頻重組細胞，因子的細胞叫高頻重組細胞，HfrHfr細胞。細胞。沒有沒有F因子，即因子，即F；第12頁/共56頁自主狀態(tài)時自主狀態(tài)時F F 因子獨立進行分裂。因子獨立進行分裂。F FF F：先形成接先形成接合管，合管，F(xiàn) F因子的因子的DNADNA邊邊轉(zhuǎn)移邊復(fù)制，轉(zhuǎn)移邊復(fù)制，F(xiàn) F細胞細胞 F F細胞。細胞。第13頁/共56頁F F因子整合到細菌染色體上因子整合到細菌染色體上(F(F HfrHfr細胞細胞) )，其繁殖其繁殖與細菌染色體同步進行與細菌染色體同步進行。此時，細菌基因的此時，

12、細菌基因的重組頻重組頻率增加率增加4 4倍倍以上，因此染以上，因此染色體上整合有色體上整合有F F因子的菌因子的菌株，稱為株，稱為HfrHfr菌株菌株。、HfrHfr細胞的形成及染色體的轉(zhuǎn)移細胞的形成及染色體的轉(zhuǎn)移：第14頁/共56頁細菌染色體由一小段單細菌染色體由一小段單鏈的鏈的F F因子為前導(dǎo)而轉(zhuǎn)因子為前導(dǎo)而轉(zhuǎn)移到移到F F- -受體受體 邊進入邊進入邊合成。一般情況下僅邊合成。一般情況下僅小部分細菌染色體能夠小部分細菌染色體能夠轉(zhuǎn)入，接合中斷轉(zhuǎn)入，接合中斷 受受體細胞仍為體細胞仍為F F，F(xiàn) F因子因子仍留在供體內(nèi)。仍留在供體內(nèi)。第15頁/共56頁部分二倍體中發(fā)生交換部分二倍體中發(fā)生交換

13、: :單數(shù)交換單數(shù)交換：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)生一個線性染色體，這種細胞是生一個線性染色體，這種細胞是不能成活的。不能成活的。偶數(shù)交換偶數(shù)交換：產(chǎn)生可遺傳的重組：產(chǎn)生可遺傳的重組體和片段。體和片段。部分二倍體：部分二倍體：當(dāng)當(dāng)F F或或HfrHfr的細菌染色體進入的細菌染色體進入F F后，后，在一個短時期內(nèi)，在一個短時期內(nèi)，F(xiàn) F細胞內(nèi)的細胞內(nèi)的某些位點就會成為二某些位點就會成為二倍體的倍體的DNADNA。第16頁/共56頁第17頁/共56頁基因 轉(zhuǎn)入時間（ min） 頻率 thr+ 8 100 leu+ 8.5 100 azs 9 90 Tis 11 70 lac+ 18 4

14、0 gal+ 25 25不同基因在F-中出現(xiàn)的時間和達到的穩(wěn)定轉(zhuǎn)移頻率不同，表明它們同轉(zhuǎn)移起始點之間，以及它們之間的順序和距離不同。第18頁/共56頁第19頁/共56頁這些不同Hfr菌株進行中斷雜交實驗，則它們的轉(zhuǎn)移起點、基因轉(zhuǎn)移順序以及轉(zhuǎn)移方向都不相同。第20頁/共56頁第21頁/共56頁A:B:C:第22頁/共56頁第23頁/共56頁第24頁/共56頁第25頁/共56頁第26頁/共56頁c因順序為因順序為 b a c第27頁/共56頁第28頁/共56頁第29頁/共56頁第30頁/共56頁第31頁/共56頁第32頁/共56頁第33頁/共56頁第34頁/共56頁2.特異性（局限性）轉(zhuǎn)導(dǎo)特異性（

15、局限性）轉(zhuǎn)導(dǎo)概念：概念：只能轉(zhuǎn)移細菌染色體特定部分基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)只能轉(zhuǎn)移細菌染色體特定部分基因的轉(zhuǎn)導(dǎo). . 2 2 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程 3 3 轉(zhuǎn)導(dǎo)的機制轉(zhuǎn)導(dǎo)的機制: :是因為噬菌體在細菌染色體的特定位是因為噬菌體在細菌染色體的特定位 點上整合。點上整合。 4 4 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)與高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)與高頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 噬菌體噬菌體 感染感染供體菌供體菌裂解液裂解液( (轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體)非溶源非溶源 ( (溶源菌溶源菌) ) (10(10-6-6) ) 性細菌性細菌溶源性轉(zhuǎn)導(dǎo)子溶源性轉(zhuǎn)導(dǎo)子重組性轉(zhuǎn)導(dǎo)子重組性轉(zhuǎn)導(dǎo)子低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：指指溶源性細菌溶源性細菌經(jīng)誘導(dǎo)所釋放的噬菌體所經(jīng)誘導(dǎo)所釋放的噬菌

16、體所 進行的轉(zhuǎn)導(dǎo)進行的轉(zhuǎn)導(dǎo). .第35頁/共56頁第36頁/共56頁第37頁/共56頁第38頁/共56頁第39頁/共56頁 表 8-6 幾種病毒染色體的特點病毒宿主核酸結(jié)構(gòu)染色體類型T-偶數(shù)噬菌體E.coli雙鏈 DNA線狀；環(huán)狀排列末端有 RST7E.coli雙鏈 DNA線狀；單一順序E.coli雙鏈 DNA線狀；單股粘性末端P22沙門氏菌雙鏈 DNA線狀；單一順序174E.coli單鏈 DNA環(huán)狀QE.coli單鏈 RNA線狀（呼腸病毒）哺乳動物雙鏈 RNA幾個片段SV40人類雙鏈 DNA超螺旋環(huán)鼠白血病病毒鼠單鏈 RNA幾個片段煙草花葉病毒煙草單鏈 RNA線狀第40頁/共56頁第41頁/共56頁第42頁/共56頁第43頁/共56頁第44頁/共56頁第45頁/共56頁第46頁/共56頁表 8-7 hr+h+r混合感染 E.coliB 和 B2 的結(jié)果表型推導(dǎo)的基因型透明 小hr+半透明 大h+r半透明 小h+r+透明 大hr第47頁/共56頁hrh r重組值總噬菌斑數(shù)100 第48頁/共56頁 表表8-8 8-8 T2 hrT2 hr 雜交的重組率雜交的重組率各種基因型的百分比各種基因型的百分比（% %）重組率重組率（% %）雜交雜交hrhrhrhrhr+h+r112124242343412122