遗传学第七章2019

❖ T2-phage的性状：
❖
野生型： r＋噬菌斑小而边缘模糊
❖
突变型： r－噬菌斑大而边缘清晰
❖ E. Coli的性状：
❖
B株突变→B/2株抗T2-phage
❖ phage 野生型h＋：能侵染E. Coli B株,不能侵染B/2株
❖
突变型h－：能侵染E. Coli B株和B/2株两种
❖
h－ r+ 噬菌斑小, 能侵B株和B/2株
❖
h＋r－ 噬菌斑大,只能侵染B株
❖
将两种phage杂交
❖ 将这两种phage双重侵染E. Coli B株(不能一先一后，必须是同时)，这 两种phage亲本的DNA分子在宿主细胞内重组：可以形成四种基因型的 phage，接种在B株和B/2株混合培养基中，
❖
❖ 表现为：
❖
h＋r－ 半透明 大噬菌斑
❖ 枯草杆菌可以将DNA直接分泌到活细胞表面，更有利于转 化的发生
❖ 细菌细胞的转化 ❖ （一）供体DNA与受体细胞间的接触与互作
❖ 转化的第一步是供体DNA与受体细胞接触，并发生互作。受 体细菌细胞并非任何区域都允许外源DNA片段通过，而只是 在特定区域形成临时性通道，这种特定区域称为受体位点， 当供体DNA与受体细胞发生互作时，结合的部位就是受体位 点 。在受体细胞表面这种位点存在的数目是有限的，当 DNA分子浓度提高时，由于受到受体细胞受体位点的限制， 转化率也不会再提高，另外受体细胞还要处于感受状态，才 允许外源DNA进入受体。
❖ 转化率受转化片段的大小、形态、供体DNA分子多 少的影响，如肺炎双环球菌的供体DNA分子要有 800bp以上，枯草杆菌最少要有16000bp，否则， 达不到转化作用。
❖ 在供体DNA片段的数量较少时，转化率会随着DNA 分子的增加而提高，表现为正相关关系，如果足够 多时，受到受体位点数目的影响，也不会再提高。
❖
宜于进行遗传工程的操作。
❖
❖ §2. 噬菌体的遗传分析
❖ 一、噬菌体的结构
❖ 噬菌体是一种细菌病毒，结构非简单，遗传学研究中应用最多是T噬菌 体系列，通常应用T1～T7。它们的结构大同小异，外貌似蝌蚪。
❖ （ 外P壳1和53内，含图的7-D4N）AT双偶链列分噬菌体（T2、T4、T6）头部呈六角形，为蛋白质 ❖ 子，头下的尾部包括一个 ❖ 中空的针状结构及外鞘， ❖ 末端是基板，由尾丝及 ❖ 尾针组成，T偶列噬菌体 ❖ 将尾丝附着在E. Coli的 ❖ 表面，通过尾鞘的收缩 ❖ 将噬菌体的DNA注入 ❖ 到E. Coli细胞中。
❖
转化试验主要用3种细菌研究：
❖
1、肺炎双环球菌 2、枯草杆菌 3、流感嗜血杆菌。
❖。
❖ 不同类型的细菌在培养基中共培养可以形成重组型细菌，
❖ 如两个具有不同抗性的细菌群体混合培养 ，可以发现带有 双抗性的细菌。这主要是由于细菌裂解后，DNA留在培养基 中，其它细胞可以摄取这些DNA片断，使其本身的基因型发 生了变化。这种转化的发生，大约有1%的受体细胞可以吸 收外源DNA。
3.76cM
❖
RF 615151310% 0
2091
❖
= 6.16%
s
co
1
6.16cM mi
❖
3.76
6.16
❖ §3．细菌的遗传分析
❖ 细菌DNA的重组有四种方式：
❖
转化、接合、性导和转导。
❖ 这几种方式的重组有三个共同点：
❖
①供体DNA单方向转入受体细胞。
❖
②供体DNA在受体细胞中都形成部分二倍体。
❖
10min便可繁殖一代。
❖ 2．便于管理和生化分析 ：个体小，一般在 1µm 至几µm之间，操作管理方便。
❖ 3．便于研究基因的突变 ：裸露的DNA分子(有的病毒为RNA分子)，易受环境条
❖
件的影响而发生突变；单倍体生物，不存在显性掩盖隐
❖
性问题，显隐性突变均能表现出来。
❖ 4．便于研究基因的作用 ：影印培养，易检出营养缺陷型突变，有利于从生化
❖ 是细菌病毒。 ❖ 目前人们对 ❖ phage了解 ❖ 较多，phage ❖ 的遗传物质 ❖ 分子结构， ❖ 又分为 ❖ 单链DNA、 ❖ 单链RNA、 ❖ 双链DNA ❖ 和双链RNA。
❖ 三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性
❖ 1．世代周期短：细菌在适宜的温度下20min可繁 殖一代，病毒更快，不到
❖ 噬菌体DNA注入细胞以后，对宿主细胞的影响不同， 通常分为两类：
❖ 1．烈性噬菌体：DNA注入宿主以后，快速复制， 组装成许多新的子噬菌体，并使细胞裂解，将噬菌 体释放出来，再重新侵染E. Coli细胞，这种途径称 为裂解途径。
❖ 2．温和性噬菌性：温和性噬菌体具有溶源性， 即不使宿主的细胞裂解，形成共生状态，随
❖ 结合在受体位点的DNA分子，经过很短时间即达到稳定状态，随后被细 胞纵向摄取，这个过程是不可逆的，并不受培养基中的DNA酶破坏，供 体DNA在受体位点被受体DNA外切酶或DNA移位酶将双链DNA分子中 的一条链降解，并利用降解产生的能量将另一条链拉入受体细胞。
❖
RFb.c = RFh.b － RFh.c 则为 h rb rc
❖
在这里实际测得RFb.c = RFh.b + RFh.c
❖
❖
∴ h 应位于rb及rc之间，排列顺序 rc－h－rb。
❖
那么ra在h基因的左或是右，答案是都可以，因为是环状的染色体。
❖
（见P156图7-8）
❖ 三、λ-phage的基因重组与作图
❖ 进入裂解途径。
❖
❖二、T2噬菌体的基因重组与作图
❖ 赫尔歇将他研究的phage性状分为两类： ❖ 1．侵染E. Coli细胞时，细胞裂解形成噬菌
❖ 斑的形态，如斑的大小、斑的边缘清晰或
❖ 模糊。
❖ 2．为宿主细胞的反应，如宿主细胞的抗裂
❖ 解能力的不同基因型有不同的表现型。
❖ ❖
❖ T2-phage侵染E. Coli时：
❖ 和高等动、植物一样，phage也可以进行三点基因定位，原理同高等动、植物。
❖ 如凯泽（Kaiser, A·D，1955）的试验，对三个基因进行基因定位，这三个基因 是： S 突变体 产生小噬菌斑。
❖
Co1 突变体 产生中央不透明，周围透明的噬菌斑
❖
mi 突变体 产生微小（比S突变体更小）噬菌斑
❖ 将S Co1 mi × ＋＋＋ → 结果见P156表7-3
24
h
r b
12.3 h
r c 1.6
h
❖ 那么, 这四个基因在环状染色体上可以有四种排列方式（P155下）
r
r
r
h
a
b
c
r
r
h
r
a
c
b
r
r
a
b
h
r
c
r
h
r
r
a
c
b
❖ ❖
是 列哪顺一序种：排 是列rch方rb还式是，h还r如c必rb，须R为F通b.此过c =需进R作一Fh步.rbc的+rRb实 F×验h.c来r为c确 r定brb，h，可rc求先得考R虑F值三。个基因：rb、rc及h的排
❖
③基因只有整合到环状染色体上才能稳定遗传。
❖ 一、转化（transformation）
❖ 转化：指受体细胞通过细胞膜从周围介质中直接吸收DNA片
❖
段，并整合到本身的染色体上，使本身的基因型和表
❖
现型发生相应变化的现象。
❖ 转染：离体状态的噬菌体核酸改变受体的遗传组成。是转化
❖
的一种特殊形式。转染进入细胞的是完整的核酸，一
❖
把这块包着丝绒的木板分别印在各
❖
种不同的添加培养基因 上，分析各
❖
培养基上菌落的形成，在缺乏某种
❖
物质的培养基上不能形成菌落，或
❖
者添加某种phage能生长，即为某
❖
种缺陷型或抗某phage的突变型。
❖ 如，链霉素抗性突变性的筛选
❖ 二、病毒
❖ 病毒不具有细胞结构，体积很小，但也有遗传物质，也可以 繁殖后代。病毒是靠寄生生活，根据宿主的类型又分为三种 病毒：植物病毒、动物病毒和细菌病毒类。噬菌体（phage）
❖
角度来研究基因的作用。
❖ 5．便于研究基因重组 ：细菌具有转化、转导和接合作用，可以进行精密的遗
❖
传学分析。
❖ 6．便于研究基因结构、功能及调控机制 ：细菌和病毒的遗传物质简单，易于
❖
进行基因定位、结构分析和分离，基因的表达调控也
❖
适于采用生理生化的方法进行深入研究。
7．便于进行遗传操作 ：染色体结构简单，没有组蛋白和其它蛋白的结合，更
❖ 莱德伯格（Ledeberg，J）等人设计的印影培养法就是鉴定
突变的一种方法：先将待测的细菌在母板培养基上培养成菌 落，母板上采用完全培养基，也不添加抗菌素和phage，突 变型和野生型均可繁殖，菌落培养成以后，用一 块比培养基
略小的木板，包上一层严格消毒的丝绒布，印在母板菌上，
❖
母板上的细菌吸附在丝绒布上，再
❖ P1-phage代表P类噬菌体， ❖ 这类噬菌体的DNA进入 ❖ 宿主细胞以后不整合到
❖ 宿主细胞的染色体上，
❖ 独立存在和宿主共生。
❖ 这两类噬菌体的共同特点是不大量复制、转录和翻译，这类 噬菌体往往只有一个或少数几个基因表达，产生阻遏物，使 其它基因被关闭不能表达。
❖ λ-phage通过一些 ❖ 诱导因素如紫外线（UV）、 ❖ 温度改变、烈性噬菌体的 ❖ 诱导，可使关闭的基因 ❖ 表达，成为烈性噬菌体，
❖
般不整合到受体的染色体上。
❖ 转化因子（transforming principle）：起转化作用的DNA