第七章-細菌和病毒的遺傳.ppt

1、細菌和病毒的遺傳,第七章,細菌和病毒的遺傳,細菌和病毒遺傳研究的意義,1,噬菌體的遺傳分析,2,細菌重組的遺傳分析,3,第一節(jié) 細菌和病毒遺傳研究的意義,一、細菌,7,生長特點,生長周期短；20分鐘一個世代，無性分裂，缺乏明確的核膜和線粒體等細胞器。 生長速度快 易培養(yǎng) 易突變，且突變易鑒別,遺傳特點 細菌染色體，裸露的DNA。 質(zhì)粒遺傳 質(zhì)粒是一種獨立于染色體而存在并能獨立自我復(fù)制和決定某些性狀的環(huán)狀DNA。 例：大腸桿菌的F因子。,5.生理特性突變 .營養(yǎng)缺陷型：喪失合成某種營養(yǎng)物質(zhì)能力，不能在基本培養(yǎng)基上生長 原養(yǎng)型：野生菌株則可在基本培養(yǎng)基上生長 用不同的選擇性培養(yǎng)基 測知突變的特性

2、. 抗性突變型：如抗藥性或抗感染性。例如：青霉素（penr）抗性突變的菌落,測定突變的方法影印法,黎德伯格夫婦為高效檢測、分離混和群體不同突變型設(shè)計了影印培養(yǎng)法，該方法原理與選擇培養(yǎng)法一致 采用影印法將完全培養(yǎng)基上的單菌落同時接種到不同選擇培養(yǎng)基上，同時對所有菌落進行選擇，提高鑒定效率,二、病毒,三、細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性,世代周期短：大腸桿菌(E.coli)20分鐘可繁殖一代 便于管理和生化分析：個體小，操作管理方便 遺傳物質(zhì)簡單，便于研究基因的結(jié)構(gòu)和功能及調(diào)控機制 便于研究基因的突變與重組(表現(xiàn)與選擇) 便于研究基因的作用 便于遺傳操作 可用作研究高等生物的簡單模型,四、細菌和病毒

3、的擬有性過程,真核生物有性生殖的本質(zhì)：遺傳物質(zhì)的交流與重組 不經(jīng)過減數(shù)分裂和受精作用而導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的重組，叫做擬有性過程 當(dāng)不同的病毒顆粒同時感染一個細菌時，他們在細菌體內(nèi)可以交換遺傳物質(zhì)，形成重組體 細菌的擬有性是可以通過四種不同的方式，即轉(zhuǎn)化、接合、性導(dǎo)、轉(zhuǎn)導(dǎo)等獲得外源遺傳物質(zhì)。,第二節(jié) 噬菌體的遺傳分析,1.結(jié)構(gòu)簡單：蛋白質(zhì)外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等 2.多樣性的原因：外殼的蛋白質(zhì)種類、染色體類型和結(jié)構(gòu) 3.兩大類： 烈性噬菌體：僅能裂解生長的噬菌體，T噬菌體系列(T1-T7) 溫和性噬菌體:具有溶原性生活周期的噬菌體，P1和噬菌體 4.噬菌體的生活周期裂解途徑和溶原途徑 整合到

4、宿主染色體中的噬菌體稱為原噬菌體,一、噬菌體的結(jié)構(gòu)、形態(tài),噬菌體是感染細菌的病毒，它們的遺傳物質(zhì)有的是DNA，有的是RNA；有的是單鏈，有的是雙鏈，有的是線狀，有的是環(huán)狀,1.結(jié)構(gòu)大同小異，外貌一般呈蝌蚪狀 2.T偶列噬菌體的侵染過程（如T4噬菌體）：,、烈性噬菌體,T偶列噬菌體的結(jié)構(gòu),5min,10min,15min,25min,、溫和性噬菌體,噬菌體:通過交換整合到細菌染色體，并能阻止其它噬菌體的超數(shù)感染,P1噬菌體：不整合到細菌的染色體上，而是獨立存在于細胞質(zhì)內(nèi),二、T2噬菌體的基因重組與作圖,1.噬菌體遺傳性狀分為兩類 形成的噬菌斑形狀：指噬菌斑大小、邊緣清晰度、透明程度 寄主范圍：指

5、噬菌體感染和裂解的菌株范圍 T2噬菌體的研究最為廣泛 正常噬菌體r+：噬菌斑小而邊緣模糊 r-突變體 ：噬菌斑大而邊緣清楚 h+ 噬菌體：只侵染B株；半透明噬菌斑h- 突變株：能利用B株和B/2株；透明噬菌斑,兩 對 相 對 性 狀,雙重感染:用T2的兩個親本h-r+和h+r-同時感染B株,把釋放出來的子代噬菌體接種在同時長有B及B/2菌株的培養(yǎng)基上，記錄噬菌斑的形態(tài),四 種 噬 菌 斑,四種可能的基因排列連鎖圖,三、噬菌體的基因重組與作圖,凱澤（Kaiser A.D.,1955）最先進行噬菌體的重組作圖試驗。紫外線照射處理 獲5個噬菌體突變系，產(chǎn)生不同噬菌斑,第三節(jié) 細菌的遺傳分析,一、轉(zhuǎn)化

6、,概念：細菌通過細胞膜攝取周圍供體的DNA片段，并將此外源DNA片段通過重組參入到自己染色體組的過程 1928年，格里費斯(Griffith F.)在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象 1944年，阿委瑞(Avery O. T.) 進行肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗證實遺傳物質(zhì)是DNA（轉(zhuǎn)化因子）轉(zhuǎn)化是細菌交換基因的方法之一 轉(zhuǎn)化的條件：細菌活躍攝取外源DNA分子；具備重組程序所必需的酶 轉(zhuǎn)化的三種細菌：肺炎雙球菌；枯草桿菌；流感嗜血桿菌,（一）供體DNA與受體細胞結(jié)合 結(jié)合發(fā)生在受體細胞特定部位(結(jié)合點) 對供體DNA片段有一定要求 受體的生理狀態(tài) 感受態(tài)是處于剛停止DNA合成、而蛋白質(zhì)合成繼續(xù)活躍進行時的狀態(tài)

7、活躍合成的蛋白質(zhì)可使細菌細胞壁易于接受轉(zhuǎn)化DNA。,轉(zhuǎn)化過程,（二）DNA攝取(穿入) 當(dāng)細菌結(jié)合點飽和之后，細菌開始攝取外源DNA 往往攝入單鏈，另一條鏈在膜上降解 （三）聯(lián)會與外源DNA片段整合 按各個位點與其相應(yīng)的受體DNA片段聯(lián)會 整合指單鏈轉(zhuǎn)化DNA與受體DNA對應(yīng)位點置換，穩(wěn)定摻入到受體DNA中的過程 對同源DNA具有特異性,轉(zhuǎn)化機制,轉(zhuǎn)化與基因重組作圖（*）,黎德伯格等用枯草桿菌進行轉(zhuǎn)化和重組試驗 DNA片段進入受體細胞后，可與受體染色體發(fā)生重組。緊密連鎖的兩個基因有較多的機會在同一個DNA片段中 同時整合到受體染色體中,三者并發(fā)轉(zhuǎn)化的頻率高，故這3個基因是連鎖的，其中his2和

8、tyr1連鎖最為緊密,二、接合,(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實,這種原養(yǎng)型細胞如何出現(xiàn)？,F因子：致育因子(性因子)，是一種附加體 F ：攜帶F因子的菌株稱為供體菌或雄性 F ：未攜帶F因子的菌株為受體菌或雌性 本質(zhì)：由環(huán)狀DNA構(gòu)成，質(zhì)粒的一種，又稱致育因子，是“染色體”外的遺傳物質(zhì) F因子的三種狀態(tài),環(huán)形F因子染色體的3個區(qū)域,（三）接合的概念,接合(conjugation)是指遺傳物質(zhì)從供體“雄性”(F或Hfr)轉(zhuǎn)移到受體“雌性”(F )的過程,（四）接合的類型及過程,1 F F 2 HfrF,+,+,單數(shù)交換：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)生一個線性染色體，這種細胞是不能成活的 偶數(shù)交換：產(chǎn)生可遺傳

9、的重組體和片段,兩種接合類型的本質(zhì)區(qū)別,（五）中斷雜交試驗及染色體連鎖圖,50年代，雅各布和沃爾曼中斷雜交試驗：發(fā)現(xiàn)接合時遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移是直線進行,方法,Hfr菌株與F菌株混合培養(yǎng) 不同時間取樣 攪拌器中斷雜交 稀釋 含鏈霉素完全培養(yǎng)基 殺死Hfr細菌 抗str細菌菌落 影印培養(yǎng)法：鑒定a+b+c+d+各基因轉(zhuǎn)移時間,（六）重組作圖,兩基因轉(zhuǎn)移時間間距2分鐘時，中斷雜交法的圖距不夠精確，應(yīng)采用傳統(tǒng)的重組作圖法,三、性導(dǎo),F因子整合，形成Hfr,F因子環(huán)出時，不正確的切離,F因子的形成,帶F因子的細菌F,四、轉(zhuǎn)導(dǎo),1、概念：轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）是指以噬菌體為媒介所進行的細菌遺傳物質(zhì)的重組過程 2、發(fā)現(xiàn)：1952年J.lederberg和她的學(xué)生發(fā)現(xiàn),3、轉(zhuǎn)導(dǎo)的類型 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction) 能攜帶供體細菌染色體上的任何部分 如P1、P22噬菌體 特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)(specializedtransduction) ?；赞D(zhuǎn)導(dǎo)/局限