細菌和噬菌體的重組作圖課件

4.5細菌的遺傳分析和基因定位細菌作為遺傳研究對象的特點結構簡單：屬于原核生物，無明顯細胞核，染色體裸露，不與組蛋白結合，不進行減數分裂。世代周期短：20分鐘一代容易獲得各種突變型①合成代謝缺陷型(營養(yǎng)缺陷型)②分解代謝缺陷型③抗性突變型易培養(yǎng)，可長期保藏細菌之間遺傳物質的轉移方式轉化：細胞從周圍介質中吸收裸露的DNA。接合：DNA從供體菌到受體菌直接轉移。轉導：由噬菌體所介導的DNA從供體菌到受體菌的轉移。4.5.1

細菌的轉化和基因定位轉化的類型

①自然轉化（naturaltransformation）細菌能夠自然地吸收DNA，如枯草桿菌的轉化。②工程轉化（engineeredtransformation）通過某種處理使細菌能夠攝入外源DNA，如大腸桿菌的轉化。轉化效率：約1％轉化片段的長度：20kb轉化在基因定位中的應用判斷兩個基因的位置關系①觀察DNA濃度降低時AB基因共轉化頻率的下降和A、B各自轉化頻率下降的程度：程度相同表明

；共轉化頻率下降的程度遠大于各自轉化頻率下降的程度，表明

。②觀察轉化頻率：

AB共轉化頻率與A、B各自轉化的頻率相近，表明

；相差很遠，表明

?；蜃鲌D：判斷基因間的距離

連鎖不連鎖連鎖不連鎖計算重組值遺傳作圖4.5.2細菌的接合與基因定位一、接合現象的發(fā)現1946年，萊德伯格(Lederberg)和塔特姆(Tatum)A菌株：met－bio－thi＋leu＋thr＋（thi：硫胺素B1）B菌株：met＋bio＋thi－leu－thr－原養(yǎng)型：met＋bio＋thi＋leu＋thr＋分析原因發(fā)生了回復突變？可能是轉化的結果。培養(yǎng)基中含有某些代謝產物，混合后這些產物互相補充了對方的不足而得以在基本培養(yǎng)基上生長。結論：重組子的產生需要兩個菌株的直接接觸，二者之間發(fā)生了遺傳物質的轉移。Davis(1950)U型管實驗三、F因子1.F因子：致育因子（性因子）攜帶F因子的菌株稱為供體菌或雄性，用F＋表示。未攜帶F因子的菌株為受體菌或雌性，用F－表示。2.F因子的組成：①復制區(qū)

(含2個復制起點oriT,oriV)；②致育基因區(qū)；③配對區(qū)（含有4個IS）3.

F因子的轉移：

4.F+×F-的特點：(1)F因子轉移的頻率高，1/10，使F-→F+。(2)染色體重組頻率低；10-6。(3)F+×F+不發(fā)生接合。因此，F+品系又稱為低頻重組品系(lowfrequencyrecombination，Lfr)。2.Hfr的特點：

(1)染色體重組頻率高，比F+×F-高1000倍；(2)F因子轉移頻率低，F-→F+很少或沒有。3.Hfr和F+的聯系和區(qū)別

聯系：都是雄性菌，含有F質粒區(qū)別：（1）前者高頻重組，后者低頻重組；（2）前者F因子轉移頻率低，后者F因子轉移頻率高；（3）前者F因子整合，后者F因子游離。五、中斷雜交作圖根據供體基因進入受體細胞的順序和時間繪制連鎖圖的技術。1961年

Jacob和Wollman

供體HfrH：strsthr＋leu＋azirtonr

lac＋gal＋受體F－：strrthr－leu－azistons

lac－gal－操作方法：37℃混合培養(yǎng)每隔一段時間取樣攪拌器中斷雜交涂布含鏈霉素的基本篩選培養(yǎng)基影印培養(yǎng)于含鏈霉素的幾種不同的培養(yǎng)基（選擇培養(yǎng)基）上觀察重組子鑒定各基因的轉移時間HfrH菌株各非選擇標記基因進入F－細菌的時間和頻率

以基因出現的時間為標準，作出E.coli的遺傳連鎖圖例如：根據中斷雜交試驗已知lac和ade基因是緊密連鎖的，而且lac比ade先進入受體。

Hfrlac+ade+strs×F-lae-ade-strr未重組的基因型是lac+ade+重組體的基因型是lac-ade+lac-ade間的距離：

lac-ade+(lac+ade+)+(lac-ade+)×100

lac-ade+

ade+＝×100八、F’因子與性導F’因子：從Hfr染色體上不精確分離產生的含有細菌基因組的新的F因子。性導：利用F’因子將供體細胞的基因導入受體形成部分二倍體的過程。內基因子和外基因子4.5.3細菌的轉導與作圖一、噬菌體噬菌體結構組成：頭部：核酸和蛋白質外殼；頸部：中空的針狀結構及外鞘；尾部：由基板、尾針和尾絲組成。類型：①烈性噬菌體：使宿主發(fā)生裂解的噬菌體。②溫和噬菌體：除偶爾情況外，感染后不裂解細菌的噬菌體。溫和噬菌體的增殖周期：①溶菌周期：細菌受到感染后，噬菌體迅速增殖，菌體被裂解，噬菌體釋放。②溶源周期：噬菌體感染細菌后，其DNA整合到細菌染色體中，隨宿主染色體的復制而復制，細菌繼續(xù)增殖。原噬菌體：整合到宿主染色體中的噬菌體基因組。溶源性細菌：帶有原噬菌體的細菌。附加體：噬菌體既可整合在細菌染色體上，又可游離于細胞質中。Lederberg

和N.Zinder的雜交試驗(1952年)沙門氏菌

LT22:

phe-trp-tyr-met+his+×

LT2:phe+trp+tyr+met-his-

二、細菌染色體的轉導作圖結果:10-5頻率出現野生型菌株基本培養(yǎng)基結論：重組通過一種過濾性因子實現。后來發(fā)現這種過濾因子是一種溫和噬菌體P22。

轉導類型：①普遍性轉導：通過噬菌體可以轉移細菌染色體上的任何基因，如P22，P1。②特異性轉導：噬菌體只能轉移細菌染色體的特定部分，如噬菌體。1.普遍性轉導的過程2.普遍性轉導作圖①原理：如果兩個基因始終一起轉導或同時轉導頻率較高，那么表明這兩個基因是連鎖的；兩個基因同時轉導的現象稱為共轉導或并發(fā)轉導（contransduction）；兩基因共轉導頻率愈高，表明兩個基因連鎖愈緊密；相反，共轉導頻率愈低，則表明兩個基因距離愈遠。判斷細菌基因間的位置關系

以普遍性轉導噬菌體P1為例，測定大腸桿菌的leu、thr、azi三個基因的順序。供體thr+leu+azir

→

受體thr-leu-azis，觀察其共轉導率。三個基因間的排列順序②重組值的計算

a+b+供體→ab受體3.特異性轉導(局限性轉導)(1)產生機制(2)低頻轉導(low-frequencytransduction,LFT)由于不正常環(huán)化現象發(fā)生的頻率較低，在釋放出的106個噬菌體中只有1個gal＋轉導噬菌體感染受體，因此轉導的頻率很低，稱為低頻轉導。λdgal→gal－受體①穩(wěn)定轉導子②不穩(wěn)定：整合—切離(3)高頻轉導(highfrequencytrasduction，HFT)

由于產生λ/λdgal雙重溶源菌，使溶菌物中既含有大量的λdgal，又包含正常的λ噬菌體，正常的λ起了輔助缺陷型噬菌體成熟的作用，所以稱為輔助噬菌體，從而導致高頻轉導。

4.6噬菌體的重組作圖一、常用的表型特征①宿主范圍(hostrange)野生型h＋：能感染E.coliB,不能感染E.coliB/2,噬菌斑半透明；突變型h：二者均可感染，噬菌斑透明。②嗜菌斑形態(tài)(plaquemorphology)野生型r＋：形成小菌斑(1mm左右)，邊緣模糊；突變型r：形成大菌斑(2mm左右)，邊緣清晰。③溫度敏感用h＋r和hr＋共感染E.coliB噬菌體染色體在宿主細胞內復制噬菌體染色體間發(fā)生重組噬菌體組裝、細菌裂解、子噬菌體釋放噬菌體遺傳重組原理示意圖二、噬菌體的遺傳重組與作圖接種在E.coliB/B