細(xì)菌和病毒的遺傳轉(zhuǎn)化接合詳解演示文稿

細(xì)菌和病毒的遺傳轉(zhuǎn)化接合詳解演示文稿1目前一頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)（優(yōu)選）細(xì)菌和病毒的遺傳轉(zhuǎn)化接合2目前二頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)一、轉(zhuǎn)化(transformation)概念：某些細(xì)菌(或其他生物)能通過其細(xì)胞膜攝取周圍供體(donor)的染色體片段，并將此外源DNA片段通過重組整合到自己染色體組的過程。只有當(dāng)整合的DNA片段產(chǎn)生新的表現(xiàn)型時，才能測知轉(zhuǎn)化的發(fā)生。轉(zhuǎn)化中接受供體遺傳物質(zhì)的稱為受體(receptor)。P213(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗(二)、轉(zhuǎn)化過程(三)、轉(zhuǎn)化在遺傳分析中的應(yīng)用目前三頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗1.基礎(chǔ)知識莢膜菌落毒性類型光滑型S發(fā)達(dá)光滑有I,II,III粗糙型R無粗糙無I,II野生型肺炎雙球菌的菌落一種突變型為粗糙型兩者根本差異在于莢膜形成；莢膜的主要成分是多糖，具特殊的抗原性；不同抗原型是遺傳的、穩(wěn)定的，一般情況下不發(fā)生互變。目前四頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)2.Griffith轉(zhuǎn)化研究P213目前五頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)Griffith對其試驗結(jié)論及發(fā)展根據(jù)上述研究結(jié)果Griffith認(rèn)為：(有毒)死細(xì)菌中的某種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到(無毒)活細(xì)菌中，并使之具有毒性，導(dǎo)致小家鼠死亡。他將這種細(xì)菌遺傳類型的轉(zhuǎn)變稱為轉(zhuǎn)化，并將引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為轉(zhuǎn)化因子(tranformingprinciple)。以后一些研究者重復(fù)上述試驗，并且加入了體外培養(yǎng)試驗，即：將加熱殺死的SIII細(xì)菌與無毒RII細(xì)菌混合培養(yǎng)，然后注入小家鼠體內(nèi)，同樣導(dǎo)致家鼠死亡。表明：細(xì)菌在培養(yǎng)條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)遺傳類型間的定向轉(zhuǎn)化。目前六頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)3.阿維利(Avery)等的轉(zhuǎn)化實驗(1944)實驗結(jié)果：來源于加熱殺死的SIII細(xì)菌，并使RII細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為SIII型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA。目前七頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)實驗結(jié)論轉(zhuǎn)化定義：某一基因型的細(xì)胞從周圍介質(zhì)中吸收來自另一基因型的DNA而使它的基因型和表現(xiàn)型發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化。Avery等人的實驗也表明：決定細(xì)菌遺傳類型的物質(zhì)是DNA，即證明了DNA就是遺傳物質(zhì)。（p36）由于他們采用的實驗方法當(dāng)時不被人們廣泛接受，而且得出的結(jié)論與當(dāng)時人們的傳統(tǒng)觀念(認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì))不符合，而長期沒有得到人們的承認(rèn)。P213目前八頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程（一）轉(zhuǎn)化的過程非感受態(tài)細(xì)胞外源DNA被洗掉了轉(zhuǎn)化因子感受態(tài)細(xì)胞外源DNA仍與細(xì)胞結(jié)合

整合吸收吸附洗滌兩種核酸酶：切為約14kb的片段使外源DNA片段變?yōu)閱捂?二)、轉(zhuǎn)化過程P214目前九頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)(二)、轉(zhuǎn)化過程1.感受態(tài)與感受態(tài)因子：感受態(tài)指細(xì)菌能夠從周圍環(huán)境中吸收DNA分子進(jìn)行轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。感受態(tài)主要受一類蛋白質(zhì)(感受態(tài)因子)影響，感受態(tài)因子可以在細(xì)菌間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從感受態(tài)細(xì)菌中傳遞到非感受態(tài)細(xì)菌中，可以使后者變?yōu)楦惺軕B(tài)。一般認(rèn)為感受態(tài)出現(xiàn)在細(xì)菌對數(shù)生長后期，并且某些處理過程可以誘導(dǎo)或加強(qiáng)感受態(tài)，以大腸桿菌為例，用Ca2+(CaCl2)處理對數(shù)生長后期的大腸桿菌可以增強(qiáng)其感受能力。P214目前十頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)轉(zhuǎn)化過程2.供體DNA與受體細(xì)胞結(jié)合(binding)：結(jié)合發(fā)生在受體細(xì)胞特定部位；供體DNA片段為雙鏈；結(jié)合過程是一個可逆過程。3.DNA的穿入和攝取：當(dāng)細(xì)菌結(jié)合點(diǎn)飽和之后，細(xì)菌開始攝取外源DNA；往往只有一條DNA單鏈進(jìn)入細(xì)胞，另一條鏈在膜上降解。4.聯(lián)會(synapsis)與外源DNA片段整合(integration)：整合指單鏈的轉(zhuǎn)化DNA與受體DNA對應(yīng)位點(diǎn)的置換，穩(wěn)定摻入到受體DNA中的過程，實際就是遺傳重組的過程。研究整合的分子機(jī)制也就是研究遺傳重組的分子機(jī)制。P214目前十一頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)目前十二頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)目前十三頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)轉(zhuǎn)化過程P213目前十四頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)(三)、轉(zhuǎn)化在遺傳分析中的應(yīng)用共轉(zhuǎn)化供體一條DNA片段上的兩個基因同時轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱為～。共轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜繪制利用共同轉(zhuǎn)化繪制細(xì)菌連鎖遺傳圖譜的基本原理：相鄰基因發(fā)生共同轉(zhuǎn)化的概率與兩者的距離成正向關(guān)系→基因間距離越近，發(fā)生共同轉(zhuǎn)化的頻率越高，反之越低。因此可能通過測定兩基因共同轉(zhuǎn)化的頻率來指示基因間的相對距離。目前十五頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜應(yīng)用：①兩個基因同時轉(zhuǎn)化的效率（連鎖或不連鎖）②基因定位（遺傳作圖）（枯草桿菌）P215雜交實驗：trp2+his2+tyr1+×trp2-his2-tyr1-（黎德伯格等）結(jié)果(轉(zhuǎn)化子類型):基因座位trp2+---+++

his2++-+--+tyr1+++--+-

數(shù)目11940366068541826001071180目前十六頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)3660p215

trp234

his213tyr1表10-5目前十七頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)二、接合(conjugation)(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(二)、F因子及其在雜交中的行為(三)、中斷雜交試驗作圖概念：在原核生物中，接合是指遺傳物質(zhì)從供體—“雄性”轉(zhuǎn)移到受體—“雌性”的過程。

P215重點(diǎn)：接合的概念與基本原理、掌握F-、F+、Hfr菌株的概念、區(qū)別和用途；中斷雜交試驗及重組作圖。18目前十八頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實材料：大腸桿菌(Escherichiacoli)K12菌株的兩個營養(yǎng)缺陷型品系：A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-；B—蘇氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-。方法：將A、B兩菌株混和，在基本培養(yǎng)基(固體)上涂布培養(yǎng)。結(jié)果：

平板上長出原養(yǎng)型菌落(++++)。P2151946年，黎德伯格和塔特姆的大腸桿菌雜交試驗：目前十九頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)1946年黎德伯格和塔特姆接合試驗原養(yǎng)型菌落頻率10-7目前二十頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)幾種可能解釋及其分析對上述試驗結(jié)果原養(yǎng)型菌落可能產(chǎn)生于：親本細(xì)菌A或B發(fā)生了回復(fù)突變；兩品系細(xì)胞通過培養(yǎng)基交換養(yǎng)料——互養(yǎng)作用；兩品系間交換DNA；發(fā)生細(xì)胞融合，形成了異核體或雜合二倍體。P216結(jié)論：這些解釋均不成立。目前二十一頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)回復(fù)突變？Lederbery和Tatum利用的雙營養(yǎng)缺陷型菌株進(jìn)行試驗，已基本排除A或B品系發(fā)生回復(fù)突變產(chǎn)生原養(yǎng)型細(xì)菌的可能。單基因回復(fù)突變的頻率約為10-6；雙基因回復(fù)突變的頻率則為10-12，頻率很低。但試驗中產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落產(chǎn)生的頻率非常高，因此基本可以排除回復(fù)突變的可能。目前二十二頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)互養(yǎng)作用？試驗材料：A品系：A-B+T1S(met-bio-thr+leu+T1S)；B品系：A+B-T1R(met+bio+thr-leu-T1R)。試驗方法：將A、B品系混合接種在基本培養(yǎng)基表面；短時間后噴T1殺死A品系，使其不能持續(xù)產(chǎn)生thr與leu供B品系持續(xù)生長。結(jié)果與結(jié)論：仍然出現(xiàn)原養(yǎng)型菌落。從而表明互養(yǎng)并非原養(yǎng)型菌落出現(xiàn)的原因，而可能發(fā)生了遺傳重組。目前二十三頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)交換DNA？Lederberg和Tatum曾把品系A(chǔ)的培養(yǎng)液經(jīng)加熱滅菌，加入到B品系的培養(yǎng)物中，未得到原養(yǎng)型菌落；表明原養(yǎng)型菌落可能不是由轉(zhuǎn)化作用產(chǎn)生。戴維斯(Dawis1950)U型管試驗；實驗結(jié)論：細(xì)胞直接接觸是原養(yǎng)型細(xì)菌產(chǎn)生的必要條件。結(jié)果沒有得到原養(yǎng)型細(xì)菌；目前二十四頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)異核體和雜合二倍體？

若細(xì)菌細(xì)胞發(fā)生融合，產(chǎn)生異核體或雙雜合二倍體。這兩種情況類似于二倍體生物的雜合體,將產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落。異核體：指由于細(xì)胞融合而在細(xì)胞內(nèi)含有遺傳組成不同的兩個或多個細(xì)胞核。

雙雜合二倍體：是指異核體進(jìn)一步發(fā)生核融合，形成二倍體細(xì)胞核，核內(nèi)含有兩種遺傳物質(zhì)。

細(xì)菌為單倍配子體生物，異核體和二倍體只能暫存。培養(yǎng)繁殖過程中必將發(fā)生分離，產(chǎn)生各種缺陷型菌落，對試驗中得到的原養(yǎng)型菌落后代研究表明，后代沒有出現(xiàn)預(yù)期的性狀分離現(xiàn)象。目前二十五頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實經(jīng)過上述分析可認(rèn)為：在Lederberg和Tatum的試驗中，發(fā)生了一種不同于轉(zhuǎn)化的遺傳重組方式，稱之為接合。Hayes(1952)研究表明：大腸桿菌兩種不同菌株(品系)接合過程中遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的；P217大腸桿菌存在兩種類型品系：雌性與雄性分別作為接合過程中遺傳物質(zhì)的供體與受體。接合(conjugation)：遺傳物質(zhì)從供體轉(zhuǎn)移到受體的重組過程。目前二十六頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)1.F因子：Hayes等深入研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在接合中作供體的能力受細(xì)胞內(nèi)一種致育因子（F因子-fertilityfactor；性因子-sexfactor）控制。(二)、F因子及其在雜交中的行為P217F因子的化學(xué)本質(zhì)是DNA，可以自主狀態(tài)存在于胞質(zhì)中或整合到細(xì)菌的染色體上，又稱F質(zhì)粒。目前二十七頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)(二)、F因子及其在雜交中的行為P217F因子可以在細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行轉(zhuǎn)移并傳遞遺傳物質(zhì)。圖10-14F因子結(jié)構(gòu)：①原點(diǎn)（origin）②致育基因（fertilitygene）③配對區(qū)（pairingregion）目前二十八頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)Hfr菌株重組頻率比F+高500多倍圖10-15大腸桿菌F因子的三種狀態(tài)供體菌(雄性)受體菌(雌性)高頻重組菌株目前二十九頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)具有F因子的菌株可作為供體，F(xiàn)因子中有控制F性傘毛(Fpillus)形成的基因。F性傘毛是由供體細(xì)胞表面伸出的一種長附屬物，與受體細(xì)胞接合，就成為兩個細(xì)胞之間原生質(zhì)的通道，叫接合管(conjugationtube)。接合現(xiàn)象P217圖10-16目前三十頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)F因子及其在雜交中的行為F因子在宿主染色體上有許多特定的插入位點(diǎn)和方向，整合頻率為每代10-5～10-7。性傘毛形成結(jié)合橋/管，產(chǎn)生核酸內(nèi)切酶，該酶在oriT轉(zhuǎn)移起始點(diǎn)處一條單鏈上切開一個口，供體DNA從5′末端開始向受體轉(zhuǎn)移。P218-220目前三十一頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)接合過程：F＋和F－的雜交細(xì)菌間接觸→接合管形成→單鏈斷裂—單鏈DNA從供體向受體轉(zhuǎn)移→環(huán)化（F+→F-）或DNA雙鏈的形成（部分二倍體）（Hfr→F-）→重組交換（奇偶次交換）。目前三十二頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)接合過程：F＋和F－的雜交目前三十三頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)

F因子的特點(diǎn)F＋細(xì)菌可以把F因子傳給后代。F＋細(xì)菌經(jīng)吖啶橙處理F因子丟失，丟失后不再出現(xiàn)。F＋可以和F－雜交，而不能和F＋雜交。F＋和F－雜交后代皆為F＋，而且可以以10－7頻率獲得重組體后代。目前三十四頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)Hfr和F－雜交僅有一部分F因子（近原點(diǎn)處）被轉(zhuǎn)移；受體獲得完整的F因子--這種情況頻率非常低。高頻重組：細(xì)菌重組子頻率為10－4。P219目前三十五頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)接合過程：Hfr和F－雜交目前三十六頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)細(xì)菌重組特點(diǎn)：只有偶數(shù)次交換才能產(chǎn)生平衡的重組子。相反的重組子不出現(xiàn)，所以在選擇性培養(yǎng)基上只出現(xiàn)一種重組子。部分二倍體/部分合子圖10-18細(xì)菌部分二倍體的形成及單交換和雙交換的結(jié)果知識要點(diǎn)：p219目前三十七頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)奇偶次交換目前三十八頁\總數(shù)四十一頁\編于二十點(diǎn)(三)、中斷雜交試驗作圖雅各布(Jacob，F(xiàn))和沃爾曼(Wollman，E.)著名的中斷雜交試驗(interruptedmatingexperiment)。試驗材料：

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