第五章细菌和噬菌体遗传

F因子结构
原点（origin）：转移的起点 致育基因（fertility gene）:使其具有感染性，一些 基因控制菌毛（接合管）生成 配对区（pairing region）：包含与细菌染色体同源配 对及整合所需序列
F+×F-
F因子双链DNA分子中一条链打开一个缺口，该链从5’ 端开始进入F-细胞，在F-中复制形成一个完整的F因子
部分二倍体中发生交换：
单数交换：打开环状染色 体，产生一个线性染色体， 这种细胞是不能成活的。 偶数交换：产生可遗传的 重组体和片段
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 精密的遗传分析
便于研究基因结构、功能及调控机制
细菌和病毒遗传物质简单，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
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，更宜于进行遗传工程的操作
该实验说明细菌接合过程中遗传物质的转移是单向 的，即遗传物质从A株转移到了B株。A为雄性菌株， B为雌性菌株
F因子（F factor）
雄性菌株中存在F因子，介导遗传物质转移
细菌染色体外的一个决定细菌雄性性别的共价 环状DNA分子，称为致育因子 (fertility factor)，又称为F因子或F质粒。大小大约是细 菌染色体的2%
结论： 1.野生型不是互养或转化产生的 2.两菌株细胞的直接接触对野生型产生是必要的 3.AB两菌株进行了重组
细菌的性别
链霉素处理A菌
完全培养基培养 B菌
洗涤离心
重组体未减少
基本培养基
链霉素处理B菌 A菌
完全培养基培养 无重组体产生
洗涤离心 基本培养基
链霉素不阻止遗传物质转移和复制，但是可以阻止
细胞分裂
世代周期短：
大肠杆菌（E.coli）20分钟可繁殖一代
便于管理和生化分析 个体小，一般在1μ至几个μ之间，操作管理方便
便于研究基因突变 裸露的DNA分子，容易受环境条件的影响而发
生突变；单倍体生物，不存在显隐性问题 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 生化角度研究基因的作用
能使F-变成F+，细菌的遗传重组频率很低
Hfr品系（High Frequency Recombination）
Hfr品系：含F因子菌株 与F-细胞接合后可以将供 体染色体的一部分或全部 传递给F-受体，重组频率 高达10-2以上，称为高频 重组品系（Hfr）
F因子整合到细菌染色体 上，伴随着细菌染色体的 复制同步增殖。
②分解代谢突变型： 如Lac-菌株不能分解乳糖，无法在以乳糖为唯一碳源的 基本培养基中生长。
③抗性突变型： 包括抗药突变型和抗噬菌体突变型 如Strr表示对链霉素抗性表型，Strs表示对链霉素敏感 T1r表示菌株对T1噬菌体表现抗性
细菌突变型筛选：
噬菌体突变型
噬菌斑突变型：如T2、T4噬菌体的r-突变体
原养型出现频率10-7Leabharlann Baidu
原养型是怎样产生的？
几种可能性： 1. 某个菌株发生基因突变 2. AB菌株合成产物互相供给（互养） 3. 转化 4. 两个菌株发生遗传重组
细菌自然突变概率大约10-6，两个基因同时突变 概率10-12，远低于实际观察到的频率，不可能是 由突变造成的
U型管试验
基本培养基不生长 基本培养基不生长
第一节 细菌与噬菌体的突变型
细菌的突变型：
①合成代谢突变型： 也称为营养缺陷型，即丧失合成某种营养物质的能力， 不能在基本培养基上生长； 原养型：野生菌株可以在基本培养基上生长 如Met-、Thi-、Pur-分别表示这些突变株系需要甲硫氨 酸（methionine）、硫胺(thiamin)和嘌呤(purine)
正常噬菌体，r+，产生的菌斑小而边缘模糊
突变噬菌体，r-，产生的菌斑大两倍而边缘清晰
宿主范围突变体： T2噬菌体的h-突变体 正常噬菌体，h+，只能以大肠杆菌B株为宿主 突变噬菌体，h-，能以B株和B/2株为宿主
条件致死突变体：
温度敏感突变体，ts 抑制因子敏感突变体，sus（UAG、UAA、
UGA） 在含有抑制基因su+的宿主中可产生后代 在su-宿主中不能产生后代
第五章 细菌和噬菌体遗传
动物、植物等真核生物的遗传规律 遗传学三大定律： 分离定律 自由组合定律 连锁交换定律 依赖有丝分裂及减数分裂过程
细菌、噬菌体等低等生物没有有丝分裂及减数 分裂过程，其遗传规律具有特殊性
1940-1960 period of microbial genetics
第二节 细菌的遗传重组
接合（conjugation）
细菌的杂交试验
1946年，J.Lederberg的大肠杆菌杂交试验：
材料：大肠杆菌(E.coli)K12菌株的两个营养缺陷型品系：
菌株A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-； 菌株B—苏氨酸缺陷型thr-、亮氨酸缺陷型leu-、硫胺缺陷型thi-
细菌包括真细菌和古细菌。形态多种多样，主要 有杆菌、球菌、螺旋菌等。
基本结构包括：细胞壁、细胞膜、拟核、核糖体、 细胞质及内含物，有些细菌具有鞭毛。
遗传物质包括一条主染色体，通常为环形双链 DNA分子，另外包含一个或多个小染色体（质粒）
1-5μm长，0.5-1 μm宽
直径0.5-1 μm
1-50μm长，0.5-1 μm宽
病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的非细胞生物， 在体外以无生命的化学大分子状态存在。
依据宿主的不同可以分为植物病毒、动物病毒和 细菌病毒，细菌病毒又称为噬菌体（phage）
遗传物质为DNA或RNA
噬菌体核酸多为DNA，植物病毒核酸多数为RNA， 动物病毒核酸部分为DNA，部分为RNA
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
附加体：F因子既可以以游离状态存在于细胞内， 也可以整合到细菌的染色体上，称为附加体
Hfr×F-
致育基因在最后，很难进入受 体细胞，不能使F-变成F+，细 菌的遗传重组频率很高
F 因 子 和 Hfr 的 关 系
部分二倍体
部分二倍体（partical diploid）：既带有自身 完整的基因组，又有外源DNA片段的细胞， 也称为部分合子（merozygote）。