遗传学_ 细菌和病毒的遗传分析_
10细菌和病毒的遗传-性导、转导
如果研究三因子转导(three-factor transduction)，只需分析一个实 验的结果就可以推出三个基因的次序。
普遍性转导
例如：供体基因型a+b+c+，受体的基因型为a- b- c- 。 供体用P1噬菌体感染，P1的后代再用来感染受体细胞，
然后把受体细胞接种在选择培养基上。
如果通过中断杂交已知三个基因中的一个如a不在中 间，就可对a+进行选择，即在对a+进行选择的选择培 养基上，把可以生长的a+细胞选出来。然后，再把被 选择的受体细胞重复接种在其他对b+或c+进行选择的 选择培养基上，检查a+细胞是否同时具有b+和c+。
突变子和重组子都是一个核苷酸对或者碱基对(bp)。所
以基因内每个碱基均可能发生突变，任意两个碱基间均能 发生交换重组
噬菌体突变型的互补试验
属于同一基因(功能单位)还是两个基因突变产生的呢
p59
对于两个独立起源的、表型相似的隐性突变，如何判定是 在二倍体生物中，可以建立双突变杂合体。双突变体杂合 体有两种形式：顺式(cis)和反式(trans)
普遍性转导
最少的一类转导体应当代表最难于转导的情况，
这种转导体是同时发生交换次数最多的一类。
这种转导子的基因排列应为两边是供体基因，而
中间为受体基因。
假定由实验得到的最少的转导体类别为a+b+c- ，
那么就可以确定，这三个基因的正确次序应当是 acb或bca，而不是abc。
普遍性转导
如λ的DNA，既可以以自主的状态存在，也可以整合在细菌染色 体中。这种有两种状态的遗传因子叫做附加体(episome)。
细菌和病毒的遗传学分析
用不同的Hfr菌株进行中断杂交实验所作出的大肠杆菌基因连锁图，其基因向F-细胞转移的顺序大不相同。
重组作图
01
当转移时间间隔在两分钟之内， 如已知lac与ade紧密连锁，距离约为1分钟，中断杂交作图就不可靠，须用传统的重组作图(recombination mapping)
01
不用亲本类型 两对基因间的交换频率，必须在形成部分二倍体的条件下，计算重组率。 部分二倍体如果不发生重组，无法鉴别。 接合重组不产生相反的重组类型
低频重组与高频重组
高频重组(High frequence recombination, Hfr)
F因子整合到了细菌染色体上，与F-细胞接合后将供体染色体的一部分或全部传递给F-受体，当供体和受体的等位基因带有不同的遗传标记时，可观察到它们之间发生重组，频率可达到10-2以上，称为高频重组品系（菌株）
杂合DNA复制后，形成一个亲代类型的DNA和一个重组类型的DNA并导致转化细胞的形成与表达。
转化的进程
4 共转化与遗传图谱绘制
共转化：供体的一条DNA片段上的两个基因同时转换的现象。 利用共同转化绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理： 相邻基因发生共同转化的概率与两者的距离间成正向关系，基因间距离越近，发生共同转化的频率越高，反之越低。 因此可能通过测定两基因共同转化的频率来指示基因间的相对距离。
数理与生物工程学院
单击添加副标题
遗 传 学
单击添加副标题
第七章细菌和病毒的遗传学分析
目录
1
2
二 细菌的接合与染色体作图
1.接合现象的发现
细菌的接合首先是莱德伯格（ Lederberg ）和塔特姆（ Tatum ）在1946大肠杆菌杂交试验中发现的。
医学-第四章病毒遗传分析
终止 5`UAG 3` 3`AUC 5` 酪氨酸
（2）噬菌体的抑制因子敏感突变型类型及表现 琥珀型（amber）UAG 赭石型（ocher）UAA 乳白型（opal） UGA
表5-2携带不同专一性抑制基因宿主中sus突变噬菌体的表现
（四）无义突变与无义抑制突变
无义突变：指一个为氨基酸编码的密码变为终止密码 的突变。
• Benzer所用 T4的 r II突变就是遗传学研究 中所用的第一个条件致死突变型。
• T4噬菌体有多个迅速裂解突变型，分别称为 rl， r II，rIII等，它们位于 T4染色体 DNA的不同区 段，这 3组突变型由于在大肠杆菌不同菌株上的 反应不同可以相互区别。
• T4 r II突变使所侵染细胞迅速裂解形成大噬菌 斑，所以称为 r II突变型。
（1）抑制因子敏感突变的概念： 例如：噬菌体mRNA基因 细菌tRNA基因反密码子
正常 突变
突变
正常
基因：5`TAC 3`5`TAG 3` 3`ATC 5`3`ATG 5`
mRNA 5`UAC 3` 5`UAG 3` 3`AUC 5` 3`AUG 5`
酪氨酸 酪氨酸
表型：酪氨酸
噬菌体生长的测定——一步生长曲线
一步生长曲线：定量描述一群菌体内毒性噬菌体生 长规律的实验曲线。
感染后培养过程
被噬菌体侵染的
菌群培养过程
定时取培养 液与敏
感菌混合平 板培养
不同取样时间培养液与敏感菌混合 平板培养产生的噬菌斑数量的动态
• 四、基本术语 • 1.涂布效率（e.o.p）=噬菌斑/感染噬菌体颗
2.1 互补测验原理和方法 基础遗传学研究首先须有突变型，然后
细菌及病毒的遗传分析h
trp2+ his2+ tyr1+转化trp2- his2- tyr1- 实验 trp2 34 his2 13 tyr1
Hfr菌株在切除F因子时发生错误切除，分离出一个携带F因子和部分宿主染色体基因的遗传因子，这种带有宿主染色体基因的F因子称为F΄因子。
T2噬菌体的基因重组
将两种不同的T2突变体进行杂交，对其杂交子代进行重组分析 杂交方法： 将Ttor和Ttos两种大肠杆菌细胞混合 同时接种高浓度的T2噬菌体的h-r+和h+r-两种突变体，保证绝大多数细菌都被一个以上噬菌体感染 两种不同的噬菌体DNA可能在宿主细胞内进行重组，从而产生非亲本型子代h+r+和h-r-。 亲本型 重组型
F因子在杂交中的行为——接合过程
（三）中断杂交实验作图
中断杂交实验作图
1分钟≈20%的重组值
二、转化
转化(transformation)：指某些细菌(或其它生物)能通过其细胞膜摄取周围介质中的DNA片段，并将此外源DNA片段整合到自己染色体组中的过程。 （一）转化的过程 非感受态细胞 外源DNA被洗掉了 转化因子 感受态细胞 外源DNA仍与细胞结合 整合 吸收 整合 供体单链DNA进入受体细胞后与受体染色体的某一部分联会，并进一步置换受体的对应染色体区段的过程。
第十章 细菌及病毒的遗传分析(2h)
1
第一节 细菌和病毒遗传研究的意义
2
第二节 噬菌体的基因重组
3
第三节 细菌基因重组
4
本章要求
5
思考题
繁殖世代所需时间短；
易于管理和进行化学分析；
便于研究基因的作用；
便于研究基因的突变；
遗传物质较简单，便于用作研究基因结构、功能及调控机制的材料。
遗传学复习附答案(朱军)
名词解释：第一章绪论1.遗传学（genetics）：2.遗传（heredity）：3.变异（variation）：是指后代个体发生了变化，与其亲代不相同的方面。
4.表型（phenotype）：生物体所表现出来的所有形态特征、生理特征和行为特征称为表型。
5.基因型（genotype）：个体能够遗传的、决定各种性状发育的所有基因称为基因型。
第二章遗传的细胞学基础6.生殖（reproduction）：生物繁衍后代的过程。
7.有性生殖（sexual reproduction）：通过产生两性配子和两性配子的结合而产生后代的生殖方式称为有性生殖。
8.同源染色体（homologous chromosome）：生物的染色体在体细胞内通常是成对存在的，即形态、结构、功能相似的染色体都有2条，它们成为同源染色体。
9.非同源染色体（non-homologous chromosome）：形态、结构和功能彼此不同的染色体互称为非同源染色体。
10.授粉（pollination）：当精细胞形成以后，花粉从花药中释放出来传递到雌蕊柱头上的过程叫授粉。
11.双受精（double fertilization）：被子食物授粉后，花粉在柱头上萌发，长出花粉管并到达胚囊。
2个精子从花粉管中释放出来，其中一个与卵细胞结合产生合子，以后发育为种子胚，另一个与2个极核结合产生胚乳原细胞，以后发育为胚乳，这一过程称为双受精。
107. 常染色体（autosome）：在二倍体生物的体细胞中，染色体是成对存在的，绝大部分同源染色体的形态结构是同型的，称为常染色体。
99. 等位基因（alleies）：位于同源染色体相等的位置上，决定一个单位性状的遗传及其相对差异的一对基因。
116. 核型（karyotype）：每一生物的染色体数目、大小及其形态特征都是特异的，这种特定的染色体组成称为染色体组型或核型。
117. 核型分析（karyotype analysis）：按照染色体的数目、大小和着丝粒位置、臂比、次缢痕、随体等形态特征，对生物河内的染色体进行配对、分组、归类、编号和进行分析的过程称为染色体组型分析或核型分析。
遗传学复习要点
遗传学复习要点0.细菌的遗传分析F因子将供体细胞的基因导入受体，形成部分二倍体的过程叫性导或F－导。
F 因子整合进细菌染色体→[Hfr] → F’→与F－接合→ 产生部分二倍体。
F’和λd颗粒不同，它加进了细菌的基因，并不减少本身的基因。
F’因子也没有蛋白质外壳包装的问题，所以长度不为包装所限制。
细菌的转化和转导作图：转化：没有噬菌体作介导，由DNA直接转入受体细胞的过程，称为转化。
细菌的转导与作图转导：以病毒作为载体把遗传信息从一个细菌细胞传到另一个细菌细胞。
转导分为一般性和特殊性转导转导病毒产生的频率非常低。
由于噬菌体外壳蛋白决定噬菌体附着细胞表面的能力，因此，这种噬菌体颗粒仍然具有侵染性。
它感染细菌细胞，并将其内含物－细菌的DNA片断注入其中。
进入的DNA片段可以和寄主细胞DNA发生重组，形成遗传结构发生重组的细菌细胞－转导体。
②共转导频率与图距的关系式1966年，T.T Wu (Harvard University)得到了一个共转导频率与从接合实验中得到的图距相连系的数学表达式：（4）局限性（特异性）转导与作图由温和噬菌体进行的转导叫做局限性转导（specialized transduction）。
该噬菌体DNA整合进细菌染色体中时，都占有一个特定的位置，所以只转移细菌染色体的特定部分。
细菌同源重组的特点细菌的转化、接合和转导重组都是同源重组。
细菌中的重组发生在一个完整的环状双螺旋DNA分子与一个单链或双链DNA分子片段之间，而且没有相对应的（相反的）重组子。
重组发生在单链DNA片段和完整的双链DNA之间，且供体单链与受体DNA之间结合形成一段异源双链区，最后结果取决于错配修复。
无重组发生：校正切除的是异源双链区中的属原供体单链的核苷酸。
若无修复校正作用，则该细菌分裂后产生两个细胞，一个是受体的基因型，另一个是重组体的基因型。
高效率标记：有些遗传标记在转化中很少发生校正作用，或校正切除几乎总是在受体DNA上，因此转化频率较高，这类遗传标记称为～。
细菌遗传分析
第四章细菌和病毒的遗传(一) 名词解释：1.原养型：如果一种细菌能在基本培养基上生长，也就是它能合成它所需要的各种有机化合物，如氨基酸、维生素及脂类，这种细菌称为原养型。
2.转化(transformation)：指细菌细胞（或其他生物）将周围的供体DNA，摄入到体内，并整合到自己染色体组的过程。
3.转导：以噬菌体为媒介，把一个细菌的基因导入另一个细菌的过程。
即细菌的一段染色体被错误地包装在噬菌体的蛋白质外壳内，通过感染转移到另一受体菌中。
4.性导(sexduction)：细菌细胞在接合时，携带的外源DNA整合到细菌染色体上的过程。
5.接合(coniugation)：指遗传物质从供体—“雄性”转移到受体—“雌性”的过程。
6.Hfr菌株：高频重组菌株，F因子通过配对交换，整合到细菌染色体上。
7.共转导（并发转导）(cotransduction)：两个基因一起被转导的现象称。
8.普遍性转导：能够转导细菌染色体上的任何基因。
9.]10.局限转导：由温和噬菌体（λ、）进行的转导称为特殊转导或限制性转导。
以λ噬菌体的转导，可被转导的只是λ噬菌体在细菌染色体上插入位点两侧的基因。
11.att位点：噬菌体和细菌染色体上彼此附着结合的位点，通过噬菌体与细菌的重组，噬菌体便在这些位点处同细菌染色体整合或由此离开细菌染色体。
12.原噬菌体(prophage)：某些温和噬菌体侵染细菌后，其DNA整合到宿主细菌染色体中。
处于整合状态的噬菌体DNA称为～～。
13.溶原性细菌：含有原噬菌体的细胞，也称溶原体。
14.F＋菌株：带有F因子的菌株作供体，提供遗传物质。
(二) 是非题：1.在大肠杆菌中，“部分二倍体”中发生单数交换，能产生重组体。
（）2.由于F因子可以以不同的方向整合到环状染色体的不同位置上，从而在结合过程中产生不同的转移原点和转移方向。
（）3.受体细菌可以在任何时候接受外来的大于800bp的双链DNA分子。
（）4.在中断杂交试验中，越早进入F-细胞的基因距离F+因子的致育基因越远。
遗传学：10-第十章 细菌和病毒的遗传
噬菌体重组分析、顺反测验 细菌基因重组的特点 细菌的中断杂交实验与基因作图 细菌的转化与转导
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
世代周期短 群体大
T7phage 20—30min
E.Coli 20min
一支试管 数以百万计
遗传物质简单 一条裸露的核酸
单倍体
不存在显隐关系
第一节 病毒的一般特性及类型
D++ 0 + ++ 0 + +
I E0 0 + 0 +++ 0 +
F+ + 0 + +++ + +
J G0 + + + 00 + + 0
H0 + + 0 0 0 + 0 0 569 I + + + + 0 0 + + 0
J+ + + + + +++ 0
4. 负干扰
一个单交换发生后，会增加另一个单交换的 频率的现象。
基因间
基因内
顺反位置效应 两突变位点杂合体由于排列方式不同
而表型不同的现象。
顺反子 是一个不同突变之间没有互补的功能区。功能
上最小的遗传单位，又称作用子。
拟等位基因 染色体不同位置上 彼此密切连锁，重组
率很低，具有顺反位置效应，决定同一性状的同功能基因。
基因间互补 任何两个非等位基因之间的功能补偿。 基因内互补 某一基因内部不同位点突变之间的互补。
快速溶菌突变体 r
形成较大的噬菌斑
遗传学第六章病毒的遗传分析
在反式测验中，如两个突变之间能互补，则表明两个突变是位于两个基因（顺反子）内的突变。如两个突变之间不能互补，则表明两个突变是位于同一个基因内的突变。
顺反子：一个不同突变之间没有互补的
功能区称为顺反子（cistron)。
基因内互补
例外情况。如：沙门氏杆菌甘油磷酸脱氢酶基因；大肠杆菌和脉孢菌色氨酸合成酶
第六章 病毒的遗传分析
一、病毒的形态结构与基因组 P184 二、噬菌体的增殖与突变型 （一）噬菌体的增殖 P186 （二）噬菌体的突变型 1、条件致死突变 在某些条件下，导致某些突变型致死，而另 外一些条件下仍能增殖 。致死条件为限制条件（restrictive condition)。 增殖条件为许可条件 （permissive condition)。
λ噬菌体的基因组
位点专一性重组的分子机制
参与整合，切离主要的酶：
整合酶（Int);
整合宿主因子(IHF);
切离酶（Xis）。
环状排列与末端重复 基因组串联体
斑点测试法（spot test) P196 用一种rⅡ突变型以0.1的感染比（噬菌体1:细菌10）感染大肠杆菌K(λ），噬菌体和细菌在温热的琼脂中混合，涂布在营养平板上，琼脂凝固后，在平板上划出一定位置，再在上面滴加含另一种rⅡ突变型的培养基。在这一滴培养基范围内，一些菌被两种噬菌体感染，如这范围内形成噬菌斑，就证明这两种突变型互补，相反则不互补。 在一个培养基上可做6—8个斑点试验。
点突变（point mutation）：一个顺反子内单个核苷酸发生的改变。
缺失作图的原理
利用重叠缺失定位未知的rⅡ突变：
01
根据是否产生野生型噬菌体，系列Ⅰ将rⅡ突变定于A5片段；系列Ⅱ将rⅡ突变定于A5c区；系列Ⅲ将其定于A5c3区 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1180 + 418 + 685 +107 +11940 +3660
100% = 2390 100% =13% 17990
trp2
tyr
34
his2
13 tyr1
his
40
trp
八、转导（transduction）
⚫ 普遍性转导（Generalized transduction）
转导是以噬菌 体为媒介，将 外源基因携带 入细菌，使受 体细胞发生遗 传重组的方式。
a、b间发生交换
单性状的转化子
a、b间不发生交换
双性状的转化子
七、转化作图的原理
细菌两连锁基因的交换率
=
单性状转化子的数 单性状转化子数+共转化的转化子数
100%
表7-1 枯草芽孢杆菌trp2+ his2+ tyr1+（供体）× trp2－ his2－ tyr1－（受体）的转化实验 座位转化子类型
噬菌体的遗传分析
一、细菌和病毒的遗传分析
7-1 T4噬菌体的电镜照片
二、病毒对遗传学研究的贡献
1952年 Hershey & Chase的同位素示踪试验
证明T4病毒的遗传物质 是脱氧核糖核酸（DNA） 【1969年诺贝尔奖】
二、病毒对遗传学研究的贡献
1956年Fraemkel Conrat的烟草花叶病毒的重建试验
滑，可致病）
粗糙型R菌株 （无荚膜，菌落粗
糙，不致病）
三、转化现象的发现——Griffth的肺炎双球菌实验
IIR菌株不致病 IIIS菌株致病
灭活的IIIS菌株不致病 灭活的IIIS菌株的某种物 质使IIR菌株发生性状改 变，变成致病的IIIS菌株
四、转化实验的证实——1944年Avery的验证实验
SCo1mi sCo1mi
Sco1Mi
数目
占总 重组频率％ 数％
975
924 30
32 61
51 5
13
2091
189 9 64 112 18
2.9 5.3 0.86
S-Co1
√ √
3.76
Co1mi
√ √
6.16
S-mi
√ √
8.2
细菌的转化转导及遗传作图
一、细菌获取外源物质的方式
◼ 转化（transformation） ◼ 转导（transduction） ◼ 接合（conjugation）
◼ 噬菌斑（plaque）形态 ◼ 宿主范围
正常T2（ h+ r+）：能侵染大肠杆菌B菌 株（h+），形成边缘模糊的透明小噬菌 斑（ r+）
突变型T2（ h r）：能同时侵染大肠杆 菌B菌株和B/2菌株（ h ），形成边缘 清楚的大噬菌斑（ r）
七、噬菌体的遗传分析——双重感染
双重感染（double infection）：用不 同表现型的噬菌体侵染同一细菌宿主 细菌细胞内有两套完整的噬菌体DNA
二、细菌转化（transformation）的定义及发现
转化是指细菌通过细胞膜主动从外源环境中摄取DNA片段，并 通过遗传重组将其整合到自身DNA中的过程。
1928年，Griffith的肺炎双球菌的转化试验，是细菌转化的第一 个实例，也是DNA作为遗传物质的最直接的证据。
光滑型S菌株 （有荚膜，菌落光
100% = 6785 100% = 34%
3660 + 418 + 2600 +107 +11940 +1180
19905
七、转化作图的原理
trp2
tyr1的交换率=
trp+tyr + trp tyr+
100%
trp +tyr + trp tyr +ꪥ + 2600 +1180
IIIS菌株的DNA导致 IIR菌株发生性状改变
五、转化发生的条件
◼ 外源DNA片段的形态、大小、浓度 一定浓度的双链、大片段DNA分子
◼ 受体细胞的生理状态 具有表面蛋白或感受态因子的感受态细胞
六、转化过程（transformation）示意图
转化子
部分二倍体 双交换 转化体
七、转化作图的原理
trp2
+
-
-
-
+
+
+
his2
+
+
-
+
-
-
+
tyr1
+
+
+
数目
11940
3660
685
-
-
+
-
418
2600
107
1180
trp2
his 2的交换率=
trp+his + trp his + trp +his + trp his ++trp his ++ 100%
=
3660 + 418 + 2600 +107
八、转导（transduction）
⚫ 特异性转导（Specialized transduction）
100% = 8125 100% = 40%
3660 + 685 + 2600 +1180 +11940 +107
20172
tyr1 − his 2的交换率 =
tyr +his − + tyr −his + tyr +his − + tyr −his + + tyr +his +
100%
=
1180 + 418 + 685 +107
基因型不同的噬菌体发生DNA片段 交换，产生重组型子代噬菌体
子代噬菌体的表型鉴定和重组分析
八、噬菌体的重组分析和遗传作图
1955年凯泽的λ噬菌体的重组分析（s co1 mi × S Co1 Mi）
类型
亲本类型 单交换Ⅰ 单交换Ⅱ 双交换型
合计
SCo1Mi
sco1mi sCo1Mi
Sco1mi sco1Mi
证明烟草花叶病毒的 遗传物质是RNA
控制生物性状的基因， 其化学本质是核酸 （DNA或RNA）
三、病毒的分类
◼ 遗传物质
DNA病毒 RNA病毒
◼ 宿主类型
植物病毒
7-2 T4噬菌体侵染细菌的电镜照片
动物病毒 细菌病毒(噬菌体)
烈性噬菌体 温和噬菌体
四、烈性噬菌体的生活史
五、温和噬菌体的生活史
六、噬菌体的遗传分析——主要的表现型