遗传学第五章病毒与原核生物的遗传学分析文稿演示
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• 有些细菌在生长过程中会自发地产生 感受态，如肺炎双球菌，枯草杆菌等； 有些细菌不会自发地产生感受态，必 需经特殊处理才可产生感受态，如大 肠杆菌。
遗传转化的机理
利用转化进行基因定位
•遗传转化的转化因子一般在10000~20000bp之 间，因此当两个基因连锁（注意：这里的连锁 与真核生物的连锁不完全一样）,他们被同时转 化（共转化）的频率要远高于不连锁的基因
1928年
Griffith 的实验
•1928年Griffith发现肺炎双球菌的转化现象。1944 年Avery证实转化因子是DNA。
•转化（transformation)：外源DNA通过细胞吸收过 程进入细胞，并使其发生遗传改变的过程。
• 感受态（competence)：细胞具有吸收 外源DNA能力的生理状态。
s + + 30
62 2.9
√
√
+ co1 mi 32
s co1 + 61
112 5.3
√
√
+ + mi 51
s + mi 5
18 0.86
√
√
+ co1 + 13
合计
2091
3.76 6.16 8.2
作图：
3.76
6.16
s
co1
mi
8.2 + 2 x 0.86=9.92
第三节 细菌的遗传分析
•利用共转化的特点，可以对连锁的基因进行基 因定位。
•例：Nester利用枯草杆菌trp2+ his2+ tyr1+ DNA为 供体，对trp2- his2- tyr1- 进行转化。
利用转化进行基因定位 实验（例子）：
Nester利用枯草杆菌trp2+ his2+ tyr1+ DNA为供 体，对trp2- his2- tyr1- 进行转化
L: 转导ＤＮＡ的平均长度，即转导噬菌体
例：转导噬菌体P1,基因组大小为８０kb。
供体：E. coli supC+ trpA+ pyrF+
受体：E.coli supC- trpA- pyrF-
以supC为选择性标记
结果： 1.supC+ trpA+ pyrF+
３６
2.supC+ trpA+ pyrF-
•为保证要考察的基因全部转移到受体细胞中，选 择性标记必需处于转移的末断。 •细菌基因重组的特征：与真核生物相比，原核生 物的基因重组有两个特征，一是必需发生偶数次交 换，细菌细胞才可存活；二是由于染色体不完整或 选择培养的关系，野生的重组子才可存活，所以相 反的重组子不出现。
F’因子与性导 附加体：具能游离于染色体外而独立存在，又可重
组于染色体上的遗传因子称为附加体。 F因子是一 种附加体。
当F因子从染色体上切离时，可能发生不准确切离 而带有宿主的部分基因，这种游离的F因子称为F’ 因子。 F’因子的转移可以导致F’因子上宿主基因的 转移。
１９５２年，Lederberg & Zinder在进行 Ｕ型管实验时发现。
Hfr菌株
•当F因子重组在宿主细胞染色体上时，F因 子仍然可以发生转移，此时的转移可推动宿 主基因的转移，因此这种菌株称为高频重组 菌株（high frequence of recombination, Hfr)
•F因子推动染色体的转移是以F因子的一端 开始，沿F因子所处位置的相反方向进行转 移，F因子最后才转移。所以染色体在F因子 的推动下发生的转移具有一定的方向和顺序。
转导（transduction):利用噬菌体（病毒） 为媒介，将一个细胞（供体）的遗传物 质转移到另一个细胞（受体）中去的过 程。
Βιβλιοθήκη Baidu
一般性（普遍性）转导
•指供体细胞所有基因具有同等机会被进行转导 的过程。
•通常能够进行普遍性转导的噬菌体是烈性噬菌 体，他们感染细菌细胞后，在细胞内复制，最 后导致细胞裂解。在裂解过程中，供体细胞Ｄ ＮＡ降解。噬菌体包装时可能以很低的频率发 生错误而将供体细胞ＤＮＡ误为噬菌体自身Ｄ ＮＡ进行包装。当这个噬菌体感染另一个细胞 （受体），从而将供体ＤＮＡ转移到受体细胞 中，完成转导过程。
遗传学第五章病毒与原核生物的遗传学分析文稿演示
优点：
•生活周期短 •单倍体，无显隐性关系 •研究方法简单 •灵敏度高
第一节 细菌和病毒研究的遗传学意义
第二节 噬菌体（病毒）的遗传学分析
二、噬菌体杂交与基因定位
噬菌体的杂交方法：混合感染（复感染、双重感染）
重组合
重组频率=
x 100%
重组合+亲组合
例： 1955年 Kaiser 的λ噬菌体实验 + + + x s mi co1 杂交
s：小噬菌斑，mi：微小噬菌斑，co1：中央浑浊 小点的噬菌斑。
类型 数目 合计 百分比 s-co1 co1-mi s-mi
+ + + 975 1899 90.8
s co1 mi 724
•1954年利用Hfr菌株的染色体转移特征（方向 性和顺序性），进行了E.coli染色体的基因定 位。
•Hfr: thr+ leu+ Azs T1s lac+ gal+ strs（供体） F-: thr- leu- Azr T1r lac- gal- strr （受体） 让两种细胞混合，37℃水浴一定时间后取样， 组织捣碎机中断杂交，而后涂布在含Str的基 本培养基上，考察供体基因在受体细胞出现 的时间及顺序（基因转移的时间及顺序）。
利用转导现象可以进行基因定位: 噬菌体包装供体ＤＮＡ时，要求ＤＮＡ片段的 大小必须与噬菌体ＤＮＡ大小相当，才可进行 包装。因此当两个基因连锁时，这两个基因被 同时转导（共转导、并发转导）的可能性比不 连锁基因大得多。因此利用共转导频率的大小 可以进行基因定位。
x=(1-d/L)3 或 d=L(1-3√ x ) x: 两基因的共转导频率； d: 两基因间 的物理距离，单位与Ｌ相同。
E.coli的染色体图
E.coli的基因定位主要以中断杂交的方法进行的， 所以E.coli的染色体图是以分钟作单位的。
非中断杂交与基因定位（重组作图）
•利用F因子可以推动染色体到受体细胞中的特点， 将要考察的基因全部转移到受体细胞中，然后考察 各种基因型出现的频率，根据重组值计算公式计算 重组值，进行作图。
遗传转化的机理
利用转化进行基因定位
•遗传转化的转化因子一般在10000~20000bp之 间，因此当两个基因连锁（注意：这里的连锁 与真核生物的连锁不完全一样）,他们被同时转 化（共转化）的频率要远高于不连锁的基因
1928年
Griffith 的实验
•1928年Griffith发现肺炎双球菌的转化现象。1944 年Avery证实转化因子是DNA。
•转化（transformation)：外源DNA通过细胞吸收过 程进入细胞，并使其发生遗传改变的过程。
• 感受态（competence)：细胞具有吸收 外源DNA能力的生理状态。
s + + 30
62 2.9
√
√
+ co1 mi 32
s co1 + 61
112 5.3
√
√
+ + mi 51
s + mi 5
18 0.86
√
√
+ co1 + 13
合计
2091
3.76 6.16 8.2
作图：
3.76
6.16
s
co1
mi
8.2 + 2 x 0.86=9.92
第三节 细菌的遗传分析
•利用共转化的特点，可以对连锁的基因进行基 因定位。
•例：Nester利用枯草杆菌trp2+ his2+ tyr1+ DNA为 供体，对trp2- his2- tyr1- 进行转化。
利用转化进行基因定位 实验（例子）：
Nester利用枯草杆菌trp2+ his2+ tyr1+ DNA为供 体，对trp2- his2- tyr1- 进行转化
L: 转导ＤＮＡ的平均长度，即转导噬菌体
例：转导噬菌体P1,基因组大小为８０kb。
供体：E. coli supC+ trpA+ pyrF+
受体：E.coli supC- trpA- pyrF-
以supC为选择性标记
结果： 1.supC+ trpA+ pyrF+
３６
2.supC+ trpA+ pyrF-
•为保证要考察的基因全部转移到受体细胞中，选 择性标记必需处于转移的末断。 •细菌基因重组的特征：与真核生物相比，原核生 物的基因重组有两个特征，一是必需发生偶数次交 换，细菌细胞才可存活；二是由于染色体不完整或 选择培养的关系，野生的重组子才可存活，所以相 反的重组子不出现。
F’因子与性导 附加体：具能游离于染色体外而独立存在，又可重
组于染色体上的遗传因子称为附加体。 F因子是一 种附加体。
当F因子从染色体上切离时，可能发生不准确切离 而带有宿主的部分基因，这种游离的F因子称为F’ 因子。 F’因子的转移可以导致F’因子上宿主基因的 转移。
１９５２年，Lederberg & Zinder在进行 Ｕ型管实验时发现。
Hfr菌株
•当F因子重组在宿主细胞染色体上时，F因 子仍然可以发生转移，此时的转移可推动宿 主基因的转移，因此这种菌株称为高频重组 菌株（high frequence of recombination, Hfr)
•F因子推动染色体的转移是以F因子的一端 开始，沿F因子所处位置的相反方向进行转 移，F因子最后才转移。所以染色体在F因子 的推动下发生的转移具有一定的方向和顺序。
转导（transduction):利用噬菌体（病毒） 为媒介，将一个细胞（供体）的遗传物 质转移到另一个细胞（受体）中去的过 程。
Βιβλιοθήκη Baidu
一般性（普遍性）转导
•指供体细胞所有基因具有同等机会被进行转导 的过程。
•通常能够进行普遍性转导的噬菌体是烈性噬菌 体，他们感染细菌细胞后，在细胞内复制，最 后导致细胞裂解。在裂解过程中，供体细胞Ｄ ＮＡ降解。噬菌体包装时可能以很低的频率发 生错误而将供体细胞ＤＮＡ误为噬菌体自身Ｄ ＮＡ进行包装。当这个噬菌体感染另一个细胞 （受体），从而将供体ＤＮＡ转移到受体细胞 中，完成转导过程。
遗传学第五章病毒与原核生物的遗传学分析文稿演示
优点：
•生活周期短 •单倍体，无显隐性关系 •研究方法简单 •灵敏度高
第一节 细菌和病毒研究的遗传学意义
第二节 噬菌体（病毒）的遗传学分析
二、噬菌体杂交与基因定位
噬菌体的杂交方法：混合感染（复感染、双重感染）
重组合
重组频率=
x 100%
重组合+亲组合
例： 1955年 Kaiser 的λ噬菌体实验 + + + x s mi co1 杂交
s：小噬菌斑，mi：微小噬菌斑，co1：中央浑浊 小点的噬菌斑。
类型 数目 合计 百分比 s-co1 co1-mi s-mi
+ + + 975 1899 90.8
s co1 mi 724
•1954年利用Hfr菌株的染色体转移特征（方向 性和顺序性），进行了E.coli染色体的基因定 位。
•Hfr: thr+ leu+ Azs T1s lac+ gal+ strs（供体） F-: thr- leu- Azr T1r lac- gal- strr （受体） 让两种细胞混合，37℃水浴一定时间后取样， 组织捣碎机中断杂交，而后涂布在含Str的基 本培养基上，考察供体基因在受体细胞出现 的时间及顺序（基因转移的时间及顺序）。
利用转导现象可以进行基因定位: 噬菌体包装供体ＤＮＡ时，要求ＤＮＡ片段的 大小必须与噬菌体ＤＮＡ大小相当，才可进行 包装。因此当两个基因连锁时，这两个基因被 同时转导（共转导、并发转导）的可能性比不 连锁基因大得多。因此利用共转导频率的大小 可以进行基因定位。
x=(1-d/L)3 或 d=L(1-3√ x ) x: 两基因的共转导频率； d: 两基因间 的物理距离，单位与Ｌ相同。
E.coli的染色体图
E.coli的基因定位主要以中断杂交的方法进行的， 所以E.coli的染色体图是以分钟作单位的。
非中断杂交与基因定位（重组作图）
•利用F因子可以推动染色体到受体细胞中的特点， 将要考察的基因全部转移到受体细胞中，然后考察 各种基因型出现的频率，根据重组值计算公式计算 重组值，进行作图。