細(xì)菌和噬菌體的重組作圖課件

4.5細(xì)菌的遺傳分析和基因定位細(xì)菌作為遺傳研究對象的特點結(jié)構(gòu)簡單：屬于原核生物，無明顯細(xì)胞核，染色體裸露，不與組蛋白結(jié)合，不進(jìn)行減數(shù)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(xì)菌之間遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)化：細(xì)胞從周圍介質(zhì)中吸收裸露的DNA。接合：DNA從供體菌到受體菌直接轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)導(dǎo)：由噬菌體所介導(dǎo)的DNA從供體菌到受體菌的轉(zhuǎn)移。4.5.1

細(xì)菌的轉(zhuǎn)化和基因定位轉(zhuǎn)化的類型

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

；共轉(zhuǎn)化頻率下降的程度遠(yuǎn)大于各自轉(zhuǎn)化頻率下降的程度，表明

。②觀察轉(zhuǎn)化頻率：

AB共轉(zhuǎn)化頻率與A、B各自轉(zhuǎn)化的頻率相近，表明

；相差很遠(yuǎn)，表明

。基因作圖：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(xì)菌的接合與基因定位一、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)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(fù)突變？可能是轉(zhuǎn)化的結(jié)果。培養(yǎng)基中含有某些代謝產(chǎn)物，混合后這些產(chǎn)物互相補(bǔ)充了對方的不足而得以在基本培養(yǎng)基上生長。結(jié)論：重組子的產(chǎn)生需要兩個菌株的直接接觸，二者之間發(fā)生了遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)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(fù)制區(qū)

(含2個復(fù)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(zhuǎn)移：

4.F+×F-的特點：(1)F因子轉(zhuǎn)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(xiàn)+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(zhuǎn)移頻率低，F(xiàn)-→F+很少或沒有。3.Hfr和F+的聯(lián)系和區(qū)別

聯(lián)系：都是雄性菌，含有F質(zhì)粒區(qū)別：（1）前者高頻重組，后者低頻重組；（2）前者F因子轉(zhuǎn)移頻率低，后者F因子轉(zhuǎn)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(jù)供體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的順序和時間繪制連鎖圖的技術(shù)。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(zhuǎn)移時間HfrH菌株各非選擇標(biāo)記基因進(jìn)入F－細(xì)菌的時間和頻率

以基因出現(xiàn)的時間為標(biāo)準(zhǔn)，作出E.coli的遺傳連鎖圖例如：根據(jù)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(jìn)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(dǎo)F’因子：從Hfr染色體上不精確分離產(chǎn)生的含有細(xì)菌基因組的新的F因子。性導(dǎo)：利用F’因子將供體細(xì)胞的基因?qū)胧荏w形成部分二倍體的過程。內(nèi)基因子和外基因子4.5.3細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)與作圖一、噬菌體噬菌體結(jié)構(gòu)組成：頭部：核酸和蛋白質(zhì)外殼；頸部：中空的針狀結(jié)構(gòu)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(xì)菌的噬菌體。溫和噬菌體的增殖周期：①溶菌周期：細(xì)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(xì)菌后，其DNA整合到細(xì)菌染色體中，隨宿主染色體的復(fù)制而復(fù)制，細(xì)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(xì)菌：帶有原噬菌體的細(xì)菌。附加體：噬菌體既可整合在細(xì)菌染色體上，又可游離于細(xì)胞質(zhì)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(xì)菌染色體的轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖結(jié)果:10-5頻率出現(xiàn)野生型菌株基本培養(yǎng)基結(jié)論：重組通過一種過濾性因子實現(xiàn)。后來發(fā)現(xiàn)這種過濾因子是一種溫和噬菌體P22。

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

以普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)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(zhuǎn)導(dǎo)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(zhuǎn)導(dǎo)(局限性轉(zhuǎn)導(dǎo))(1)產(chǎn)生機(jī)制(2)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)(low-frequencytransduction,LFT)由于不正常環(huán)化現(xiàn)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(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體感染受體，因此轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率很低，稱為低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。λdgal→gal－受體①穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子②不穩(wěn)定：整合—切離(3)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)(highfrequencytrasduction，HFT)

由于產(chǎn)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(dǎo)致高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。

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(xì)胞內(nèi)復(fù)制噬菌體染色體間發(fā)生重組噬菌體組裝、細(xì)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