细菌与噬菌体遗传规律分析
合集下载
噬菌体、细菌遗传和变异
可编辑版
5
一、细菌染色体
细菌染色体：环状dsDNA，不含组蛋白, 无核膜包围。
•相对较小，只有一个复制起始位点 •功能相关的基因转录出一条mRNA，分别合成各自蛋白 •基因是连续的，没有内含子，不需要转录后的剪切和加工 •基因组为单倍体，具有各种功能识别区
可编辑版
6
二、质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，环状闭合的双链DNA。 带有遗传性息，控制细菌的某些生物学性状，能 自行复制，并非细菌生长所必需。
第二章 细菌的遗传与变异
可编辑版
1
概述 细菌遗传变异的物质基础 细菌的变异现象与机制 细菌遗传变异的医学意义及其应用
可编辑版
2
概述
遗传（heredity）
子代与亲代的性状具有相似性，且代代相传， 使其种属得以保存。
变异（variation）
在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和 子代之间的差异称为变异。
链霉素敏感株
可编辑版
35
菌体，噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细 菌的分裂而传代。
前噬菌体（prophage）：整合在细菌基因组中
的噬菌体基因
溶原性细菌：
带有前噬菌体基因可编组辑版 的细菌
20
温和噬菌体
prophage: 整合在细菌基因 组中的噬菌体基因
可编辑版
溶原性细菌
21
温和噬菌体的溶原性
温和噬菌体基因脱离宿主菌基因组----转变成毒 性噬菌体，产生成熟子代噬菌体，导致细菌裂解。
尾丝：吸附
15
生物学性状
抗原性：能刺激机体产生特异中和抗体 抵抗力：对70℃30分钟仍有抵抗力，耐脂溶
剂，对紫外线、X射线敏感 严格的宿主特异性－细菌的鉴定与分型
7细菌和噬菌体的遗传和重组
F因子的整合特点
(1) 整合是通过IS序列处的同源重组发生的。
(2) F有多个IS 作为整合位点，主要在IS3
处； E.coli染色体上有20个以上的整合 位点； (3) 通过与染色体不同位置上的IS整合，形 成不同的Hfr菌株，对染色体上基因的 转移起点不同； (4) 由于IS序列有不同的方向，F可以不同 方向整合。
第二节 噬菌体的连锁和交换
一、噬菌体的结构和形态
表 8-6 病毒 T-偶数噬菌体 T7 λ P22 φ ×174 Qβ （呼肠病毒） SV40 鼠白血病病毒 烟草花叶病毒 几种病毒染色体的特点 核酸结构 双链 DNA 双链 DNA 双链 DNA 双链 DNA 单链 DNA 单链 RNA 双链 RNA 双链 DNA 单链 RNA 单链 RNA 染色体类型 线状；环状排列末端有 RS 线状；单一顺序 线状；单股粘性末端 线状；单一顺序 环状 线状 几个片段 超螺旋环 几个片段 线状 宿主 E.coli E.coli E.coli 沙门氏菌 E.coli E.coli 哺乳动物 人类 鼠 烟草
七. 重组作图－E.coli染色体连锁图
部分合子（merozygote）也称半合子， 内基因子 (endogenote) 外基因子（exogenote） 例：供体strspur+lac+pro+，受体strrpur-
lac-pro-,以pur+为选择标记 pur 和lac间重组值：
野生型E.coli K12 (λ) gal＋
基本 培养基
UV
诱导
细胞裂解，收集裂解液
感染多种非溶原缺陷型
选择
gal＋ 转导子
频率10－6
溶源化 溶源菌：反常切离频率10-6
第五章 细菌和噬菌体遗传
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
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）。
中断杂交实验
1957年E.Wollman和E.Jacob设计完成
中断杂交作图：指在Hfr×F-杂交中，把接合中的细 菌在不同时间取样，搅拌中断杂交，分析受体菌基因 型，以Hfr基因出现在F-中的先后顺序，以转移时间 为图距单位进行基因作图的方法
用一种大肠杆菌的不同Hfr菌株进行中断杂交实验， 作出连锁图，其基因向F-细胞转移的顺序不同
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
细菌部分二倍体的形成方式
转化
转导
接合
接合（conjugation）
接合过程由性纤毛介导，需要静止
转化（transformation）
转化：细菌细胞摄取周围 游离的外源DNA片段， 通过同源区段的交换而实 现基因重组 必须是感受态细胞 外源DNA片段被细菌吸附， 单链进入细菌细胞并与细 菌染色体发生重组
7、细菌和噬菌体的遗传分析2
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
双重感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。 双重感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。 ）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株
例如： 例如： 噬菌体Ⅰ ）：能感染 能感染B B/2菌株 噬菌斑透明；产生噬菌斑小且边缘模糊； 菌株， 噬菌体Ⅰ（hr+）：能感染B和B/2菌株，噬菌斑透明；产生噬菌斑小且边缘模糊； 噬菌体Ⅱ（h+r）：只能感染B菌株产生噬菌斑；噬菌斑生长较快（约两倍大）且 ）：只能感染 菌株产生噬菌斑；噬菌斑生长较快（约两倍大） 只能感染B 噬菌体Ⅱ 边缘清晰； 边缘清晰； 两种噬菌体同时感染B菌株（双重感染） 用 hr+ 和 h+r 两种噬菌体同时感染B菌株（双重感染）。 在双重感染（ 的过程中， 在双重感染（相当于 hr+ ×h+r）的过程中，共同生存在同一个宿主细胞中的 两个噬菌体DNA也可以发生交换，产生基因重组。 hr、 两个噬菌体DNA也可以发生交换，产生基因重组。在其子代中可以得到 hr、h+r+ 两 DNA也可以发生交换 种重组体以及 两种亲本类型， 种噬菌体。 种重组体以及 hr+、h+r 两种亲本类型，共4种噬菌体。
再做杂交： 再做杂交：rc rb+ × rc+ rb
结果表明: 结果表明:
rc—rb的重组值 ﹥ rb—h
∴ h位于rb及rc之间，排列顺序 rc—h—rb。 位于r 之间， 由于T2 噬菌体的连锁图是环状的，所以2 排列都对。 由于T2 噬菌体的连锁图是环状的，所以2、3排列都对。
第三节 噬菌体的遗传分析 四、温和噬菌体 与溶源性周期和溶菌周期
6细菌和噬菌体的重组作图
(2)低频转导(low-frequency transduction, LFT)
由于不正常环化现象发生的频率较低，在释放出的106个 噬菌体中只有1个gal＋转导噬菌体感染受体，因此转导的频率 很低，称为低频转导。 λdgal→ gal－受体
①稳定转导子
②不稳定：整合—切离
(3)高频转导(high frequency trasduction，HFT)
五、中断杂交作图
根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连 锁图的技术。
1961年 Jacob 和 Wollman
供体HfrH ：strs thr＋leu＋azir tonr lac＋ gal＋ 受体F－ ：strr thr－leu－azis tons lac－gal－
操作方法：37℃混合培养 每隔一段时间取样 搅拌器中断杂交 涂布含链霉素的基本筛选培养 基 影印培养于含链霉素的几种不同的培养基 （选择培养基）上 观察重组子 鉴定各基因 的转移时间
判断细菌基因间的位置关系
以普遍性转导噬菌体P1为例，测定大肠杆菌的leu、thr、 azi三个基因的顺序。 供体 thr+ leu+ azir → 受体thr- leu- azis，观察其共转导率。
三个基因间的排列顺序
② 重组值的计算 a+b+供体 → ab受体
3.特异性转导(局限性转导)
(1)产生机制
2.Hfr的特点 ：
(1)染色体重组频率高，比 F+×F- 高1000倍； (2)F因子转移频率低， F-→F+ 很少或没有。
3.Hfr和F+的联系和区别
联系： 都是雄性菌，含有F质粒 区别： （1）前者高频重组，后者低频重组； （2）前者F因子转移频率低，后者F因子转移频率高； （3）前者F因子整合，后者F因子游离。
噬菌体遗传分析
噬菌体的遗传分析一、噬菌体的结构：1.结构简单：蛋白质外壳、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。
2.多样性的原因：外壳的蛋白质种类、染色体类型和结构。
3.两大类：①烈性噬菌体：T噬菌体系列(T1-T7)；②温和性噬菌体: P1和λ噬菌体。
㈠、烈性噬菌体：1.结构大同小异，外貌一般呈蝌蚪状：T偶列噬菌体头部：双链DNA分子的染色体；颈部：中空的针状结构及外鞘；尾部：由基板、尾针和尾丝组成。
2.T偶列噬菌体的侵染过程（如T4噬菌体）：尾丝固定于大肠杆菌，遗传物质注入破坏寄主细胞原有的遗传物质合成大量的噬菌体遗传物质和蛋白质组装许多新的子噬菌体溶菌酶裂解细菌释放出大量噬菌体。
右图为T4噬菌体侵染大肠杆菌的生活周期㈡、温和性噬菌体：例如λ和P1噬菌体，λ和P1各代表一种略有不同的溶源性类型。
1.溶源性噬菌体的生活周期：①.λ噬菌体：噬菌体侵入后，细菌不裂解附在E.coli染色体上的gal和bio位点间的attλ座位上通过交换整合到细菌染色体，并能阻止其它λ噬菌体的超数感染。
λ噬菌体特定位点的整合②P1噬菌体：不整合到细菌的染色体上，而是独立存在于细胞质内（见左下图）。
原噬菌体：整合到宿主基因组中的噬菌体。
仅少数基因活动，表达出阻碍物关闭其它基因。
原噬菌体经诱导可转变为烈性噬菌体裂解途径（见右下图）。
2.P1和λ噬菌体的特性：①P1和λ各代表不同的溶源性类型：P1噬菌体：侵入后并不整合到细菌的染色体上，独立存在于细胞质内；λ噬菌体：通过交换整合到细菌染色体上。
②溶源性细菌分裂两个子细胞：P1噬菌体复制则使每个子细胞中至少含有一个拷贝；λ噬菌体随细胞染色体复制而复制，细胞中有一个拷贝。
③共同特点：核酸既不大量复制，也不大量转录和翻译。
P1和λ噬菌体的生活周期特性二、T2噬菌体的基因重组与作图：1.噬菌体遗传性状分为两类：形成的噬菌斑形状：指噬菌斑大小、边缘清晰度、透明程度。
寄主范围：指噬菌体感染和裂解的菌株范围。
3基础微生物第四章噬菌体 第五章细菌遗传变异
20
余氵 贺 1933~1988
1958年，广慈医院在抢救大 面积烧伤工人邱财康期间， 为快速抑制绿脓杆菌的繁殖 ，余氵 贺 教授亲自带领师生到 郊外便池采集了几十种噬菌 体，选择其中噬菌力特别强 的应用于临床，攻克了绿脓 杆菌的感染，保全了邱财康 的肢体，使抢救工作顺利进 行，创造了我国烧伤史上的 奇迹。
39
4、整合子（integron，In）
是一种运动性的DNA分子， 能捕获和整合外源性基因， 使之成为功能性基因表达的基因元件。 可存在于染色体、质粒或转座子上。
Stokes HW，Hall RM．A Novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene integration functions： integrons．Microbial，1989．
前噬菌体prophage: 整合在细菌基因组中 的噬菌体基因组
溶原性细菌
44
前噬菌体引起宿主菌的溶原性转化； 前噬菌体能整合到细菌染色体的任一位置， 改变细菌的某些生物学性状。 如大肠埃希菌温和性噬菌体Mu （mutator phage，诱变噬菌体）。
可作为生物诱变剂，研究细菌变异的工具。
45
二、细菌变异的机制
第三章 噬菌体 bacteriophage
1
2
噬菌体
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的
病毒的总称。
个体微小，可以通过细菌滤器；
无细胞结构，主要有蛋白质构成的衣壳和包含
于其中的核酸组成；
为专性细胞内寄生的微生物。 不能独立生存， 噬菌体与宿主细胞之间的特异性
3
主要内容
噬菌体的生物学性状 噬菌体与宿主菌的关系 毒性噬菌体，温和噬菌体 噬菌体的应用
余氵 贺 1933~1988
1958年，广慈医院在抢救大 面积烧伤工人邱财康期间， 为快速抑制绿脓杆菌的繁殖 ，余氵 贺 教授亲自带领师生到 郊外便池采集了几十种噬菌 体，选择其中噬菌力特别强 的应用于临床，攻克了绿脓 杆菌的感染，保全了邱财康 的肢体，使抢救工作顺利进 行，创造了我国烧伤史上的 奇迹。
39
4、整合子（integron，In）
是一种运动性的DNA分子， 能捕获和整合外源性基因， 使之成为功能性基因表达的基因元件。 可存在于染色体、质粒或转座子上。
Stokes HW，Hall RM．A Novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene integration functions： integrons．Microbial，1989．
前噬菌体prophage: 整合在细菌基因组中 的噬菌体基因组
溶原性细菌
44
前噬菌体引起宿主菌的溶原性转化； 前噬菌体能整合到细菌染色体的任一位置， 改变细菌的某些生物学性状。 如大肠埃希菌温和性噬菌体Mu （mutator phage，诱变噬菌体）。
可作为生物诱变剂，研究细菌变异的工具。
45
二、细菌变异的机制
第三章 噬菌体 bacteriophage
1
2
噬菌体
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的
病毒的总称。
个体微小，可以通过细菌滤器；
无细胞结构，主要有蛋白质构成的衣壳和包含
于其中的核酸组成；
为专性细胞内寄生的微生物。 不能独立生存， 噬菌体与宿主细胞之间的特异性
3
主要内容
噬菌体的生物学性状 噬菌体与宿主菌的关系 毒性噬菌体，温和噬菌体 噬菌体的应用
噬菌体、细菌的遗传与变异
移与重组来实现。
一、基因突变
突变：一个核酸分子内一个或者几个 核苷酸发生可遗传的稳定改变。
（一）突变的类型和机制：
1、点突变（Point Mutation）“小”变化
2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变
化
转换：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶
置换
颠换：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤
型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原
性、生化能力、毒力等也可发生改变。
肺炎链球菌的S-R菌落变异
5、抗 原 性 变 异
宋内志贺菌的I相
II相
抗原变异的同时，细菌的致病性，免 疫性也会发生相应改变。
第三节 细菌变异的机制※
非遗传性变异是在其他客观条件下发生的 适应环境的改变
遗传性变异涉及基因结构的改变 基因结构的改变通过基因突变、基因的转
插入序列（Insertion sequence） 转座子 （Transposon）
3、前噬菌体
整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携 带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物 学性状，如β棒状杆菌噬菌体
也可在不同细菌个体之间充当遗传物质转移 的载体
4、整合子（integron 、In）
是一种运动性的DNA分子，具有独特 结构可捕获和整合外源性基因，使之转变 成为功能性基因的表达单位。
（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome
是一个闭环双链DNA；基因结构连 续，排列紧密，不含内含子。
（二）染色体以外的遗传物质
1、质粒（plasmid） 位于细菌细胞质中染色体外 的遗传物质，是闭合环状双链 DNA，能自主复制，所携带的遗 传信息能赋予细菌某些非生命必 需的生物学性状如性菌毛、耐药 性和毒力等。
一、基因突变
突变：一个核酸分子内一个或者几个 核苷酸发生可遗传的稳定改变。
（一）突变的类型和机制：
1、点突变（Point Mutation）“小”变化
2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变
化
转换：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶
置换
颠换：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤
型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原
性、生化能力、毒力等也可发生改变。
肺炎链球菌的S-R菌落变异
5、抗 原 性 变 异
宋内志贺菌的I相
II相
抗原变异的同时，细菌的致病性，免 疫性也会发生相应改变。
第三节 细菌变异的机制※
非遗传性变异是在其他客观条件下发生的 适应环境的改变
遗传性变异涉及基因结构的改变 基因结构的改变通过基因突变、基因的转
插入序列（Insertion sequence） 转座子 （Transposon）
3、前噬菌体
整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携 带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物 学性状，如β棒状杆菌噬菌体
也可在不同细菌个体之间充当遗传物质转移 的载体
4、整合子（integron 、In）
是一种运动性的DNA分子，具有独特 结构可捕获和整合外源性基因，使之转变 成为功能性基因的表达单位。
（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome
是一个闭环双链DNA；基因结构连 续，排列紧密，不含内含子。
（二）染色体以外的遗传物质
1、质粒（plasmid） 位于细菌细胞质中染色体外 的遗传物质，是闭合环状双链 DNA，能自主复制，所携带的遗 传信息能赋予细菌某些非生命必 需的生物学性状如性菌毛、耐药 性和毒力等。
第三节噬菌体的遗传分析
2024/6/17
8
1 λ噬菌体
• 原噬菌体通过诱导（induction）可转变为 烈性噬菌体，进入裂解周期。
• 诱导可以通过不同的方式进行，如UV照射、 温度改变、与非溶原性细菌的接合等。
• 诱导使阻遏物失活，使噬菌体的其他基因 得以表达，促使噬菌体繁殖并进入裂解周 期。
2024/6/17
9
2 P1 噬菌体
10
二、噬菌体的基因重组
• 两个基因型不同的噬菌体同时感染一个宿 主细胞，叫做混合感染（mixed infection） 或双重感染（double infection）。
• 共同生存在同一个宿主细胞中的两个噬菌 体的DNA也可以发生交换，产生基因重组。
2024/6/17
11
二、噬菌体的基因重组
• 比如，一个噬菌体的基因型是a＋b-，另一个 噬菌体的基因型是a-b＋，同时感染同一个宿 主细胞，宿主细胞裂解以后，可能释放出基 因型为a＋b＋和a-b-的重组体来。 研究最深入的噬菌体突变体是T2 噬菌体的r（rapid lysis速溶性）突变体。一个正常的 T2噬菌体产生的噬菌斑小而边缘模糊，记为r ＋，突变体r-产生的噬菌斑大而边缘清晰。
6.4
0.9
• 根据表7－2的结果可以分别作出3个连锁图。
P155
有四种可能的排列顺序。P155
2024/6/17
16
• 四种顺序都是可能的，要确定到底是那一 种，还缺条件。若知道rb和 rc之间的距离， 就 为可此以，推需知作rrbb、 +rrc c×和hr的b 排rc列+ 。顺结序果。rb与rc之 间的距离大于rb与h之间的距离，可知h应位 于rb与rc之间，即rbhrc。 至于ra位于h的哪一边，是靠近rc还是靠近 r是b？正因确为的T。2 DNA是环状的，所以两种答案都
第七章 细菌和噬菌体
五、细菌遗传的实验研究方法
(一) 细胞计数(培养物细胞浓度) (二) 建立纯系的方法
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
(四) 突变型与重组型的批量筛选方法
细菌培养
(一) 细胞计数(培养物细胞浓度)
培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验 技术，其基本思路是：
对原培养物进行连续稀释； 进行平板涂抹培养； 由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数； 根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度。
因为hfr细胞与f细胞接合后可以将供体染色体的一部分或全部传递给受体当供体和受体的等位基因带有不同标记时在她们之间就可以发生重组重组频率可达到001以f接合时f细菌很少转变成hfr这是因为当hfr与f接合时整合的fdna从一端被内切酶切成单链切口细菌染色体由这一小段单链的f因子作为前导转移到f受体一边进入一边合成在大多数情况下只有一小部分细菌染色体转移接合即出现中断受体细胞仍保持为f因为f因子仍留在供体内
建立纯系的方法——纯培养
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有 关。
营养缺陷型的筛选、鉴定：
选择培养法是根据菌株在基本培养基和营养培养基上的
生长表现将菌株分为原养型(也称为原生营养型)与营养缺 陷型(在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养 培养基上生长)。
材料：大肠杆菌(Escherichia coli)K12菌株的两个营养缺 陷型品系：
A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-；
B—苏氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-。
方法：
将A、B混和，在基本培养基(固体)上涂布培养。
细菌和噬菌体的遗传重组
1-2 μm（长） ×0.5 μm（宽）
细胞结构-----与真核细胞的差异：缺乏线粒体、叶绿体， 无核膜。
2 μm 荚膜 细胞壁 拟核 鞭毛 细胞膜 核糖体
细菌的菌落
细菌的染色体
裸露的、闭合环状、双链DNA分子，以折叠或螺旋状 态的高度组装形式存在。
细菌的染色体（电镜照片）
细菌和病毒的拟有性过程
E.coli
突变 类型
（一）营养缺陷型
在营养代谢上是有缺陷的菌株，统称为营养缺陷型，而 把正常的野生型叫做原养型。
基本培养基：能满足野生型菌株营养要求的最低成分的 组合培养基。 补充培养基：在基本培养基中有针对性地加上某一种或
几种其自身不能合成的成分，以满足相应营养缺陷型生 长的培养基。
完全培养基：在基本培养基中加入一些富含生长因子的 物质，以满足该微生物各种营养缺陷型要求。
一、转化的发现 二、转化过程 三、共同转化与遗传图谱绘制
转化（transformation）
转化------是指某些细菌（或其他生物）能通过其细胞膜
摄取周围供体（ donor ）的染色体片段，并将此外源
DNA片段通过重组整合到自己染色体组的过程。
转化中，提供遗传物质的细胞称为供体（donor），接 受供体遗传物质的称为受体（receptor）。
• 试验方法：将A、B品系混合接种在基本培养基表面，短 时间后喷噬菌体T1杀死A品系，使其不能持续产生thr与 leu供B品系持续生长。 • 结果：仍然出现原养型菌落。
• 结论：表明互养并非原养型菌落出现的原因，而可能发 生了遗传重组。
转化作用及其排除
• Lederbery和Tatum：在混合 液中添加DNA酶，仍然出现 原养型菌落。 • 戴维斯(Dawis, 1950)的U型管 试验： • 结果：任何一臂的培养基上均 未长出原养型细菌。
5答案细菌和噬菌体的遗传分析
细菌和噬菌体的遗传分析习题一一、填空题1、Hfr,F因子2、整合或游离于细菌染色体上或之外附加体3．末端4．裂解重组体合子诱导5、一次单交换6、Hfr,F因子，细菌7、溶菌，r＋斑、r斑8、高频重组，广泛性转导9、F+ F+二、解释下列名词：F-菌株：未携带F因子的大肠杆菌菌株。
F+菌株：包含一个游离状态F因子的大肠杆菌菌株。
Hfr菌株：包含一个整合到大肠杆菌染色体组内的F因子的菌株。
F因子：大肠杆菌中的一种附加体，控制大肠杆菌接合过程而使其成为供体菌的一种致育因子。
F'因子：整合在宿主细菌染色体上的F因子，在环出时不够准确而携带有染色体一些基因的一种致育因子。
烈性噬菌体：侵染宿主细胞后，进入裂解途径，破坏宿主细胞原有遗传物质，合成大量的自身遗传物质和蛋白质并组装成子噬菌体，最后使宿主裂解的一类噬菌体。
温和性噬菌体：侵染宿主细胞后，并不裂解宿主细胞，而是走溶原性生活周期的一类噬菌体。
溶原性细菌：含有温和噬菌体的遗传物质而又找不到噬菌体形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌。
部分二倍体：当F+和Hfr的细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细胞中对某些位点来说总有一段二倍体的DNA状态的细菌。
三、选择题1-5、d b d b c6-10、A C A B A四、问答题2．为什么说细菌和病毒是研究遗传学的好材料？答：与其他生物体相比，细菌和病毒能成为研究遗传学的好材料，具有以下7个方面的优越性：（1）世代周期短：每个世代以min或h计算，繁殖速度快，大大缩短了实验周期。
（2）易于管理和进行化学分析个体小，繁殖方便，可以大量节省人力、物力和财力；且代谢旺盛，繁殖又快，累积大量的代谢产物。
（3）便于研究基因的突变细菌和病毒均属于单倍体，所有突变都能立即表现出来，不存在显性掩盖隐性的问题。
（4）便于研究基因的作用通过基本培养基和选择培养基的影印培养，很容易筛选出营养缺陷型，利于生化[研究。
（5）便于基因重组的研究通过细菌的转化、转导和接合作用，在一支试管中可以产生遗传性状不相同的后代。
- 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)。
细菌与噬菌体遗传规律分析
E.coli的连锁群
细菌与噬菌体遗传规律分析
几个Hfr菌株的线性连锁群的产生
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
（四）细菌重组的特点
形成部分二倍体 偶数次交换，形成有活性的重组体
细菌与噬菌体遗传规律分析
1、形成部分二倍体
部分二倍体：这种含有一个亲体F－全部 基因组和另一亲体部分基因组的合子叫 部分合子/部分二倍体。
细菌与噬菌体遗传规律分析
F
因 子 的 整 合 和 环 出
细菌与噬菌体遗传规律分析
附加体 象F因子既可独立存在于染色体之外作为
一个独立的复制子，也可整合到大肠杆 菌染色体中作为大肠杆菌复制子的一部 分的遗传因子，称为附加体。
细菌与噬菌体遗传规律分析
（三）中断杂交实验 1954年Wollmun与Jacob以大肠杆菌为材
料，他们想了解Hfr品系什么时候把它的 基因授给F－细胞。
细菌与噬菌体遗传规律分析
实验材料 HfrF+：Strs azir tonr lac＋ gal＋ F－： Str r azi s tons lac－ gal－
细菌与噬菌体遗传规律分析
HfrF+×F-
细菌与噬菌体遗传规律分析
实验方法-中断杂交实验
F+× F-
F因子转移的 频率很高，但 细菌DNA间 的重组率很低， 故称F+为低频
重组品系 （low
frequence recombination，
Lfr）
细菌与噬菌体遗传规律分析
电镜图
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
Hfr（high frequence recombinvation）
抗phage突变型： 抗T1-phage突变型Tonr，（野生型Tons ）—
细菌与噬菌体遗传规律分析
（二） F因子/性因子/致育因子 F因子：环状DNA，含6×104个bp，约为
大肠杆菌染色体的2％。 由原点、致育基因、配对区三个部分组
成。
细菌与噬菌体遗传规律分析
环状F因子的模式图
细菌与噬菌体遗传规律分析
两品系在液体培养基里，通气混合培养，定时 取样，猛烈搅拌以中断杂交，释稀菌液，在含 Str的基本培养基上培养。
细菌与噬菌体遗传规律分析
实验结
混合时间（min） 结果
8
出现的菌落与 F－相同，说明Hfr的
基因未进入F－
9
出现少量的azir 菌落，说明
azir 己从Hfr 转移到F＋
11
出现azir tonr 型的F－菌落
第五章（A） 细菌与噬菌体的遗传分析
细菌的接合与重组 转化 转导
细菌与噬菌体遗传规律分析
一、细菌的接合与重组 细菌的突变型 F因子/性因子/致育因子 中断杂交实验
细菌与噬菌体遗传规律分析
（一）细菌的突变型
合成代谢功能的突变型——营养缺陷型 分解代谢功能的突变型 抗性突变型
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
F-的DNA
细菌与噬菌体遗传规律分析
Hfr的部 分DNA
2、偶数次交换，形成有活性的重组体
单交换 部分二倍性线状体 双交换 重组体＋线性片断 偶次交换结果：只产生一种重组体，而无相应
的重组体。
细菌与噬菌体遗传规律分析
交换1次
无活性的线状体
a
a
A
交换2次
+A
重组体
细菌与噬菌体遗传规律分析
18
出现azir tonr lac＋型的F－菌落
24
出现azir tonrlac＋gal＋型的F－
菌落 细菌与噬菌体遗传规律分析
实验说明： Hfr F＋的DNA从一端开始，以线性方式逐
段进入F－，这一端叫原点或O点。 O点 azir tonr lac＋ gal＋
细菌与噬菌体遗传规律分析
时间单位法 以转移时间单位（每分钟）作为基因间
（五）F′因子与性导
F′因子：Hfr的染色体上的F因子脱离下来，带 有细菌染色体的部分基因，这种新的F因子称 为F′因子。
特点：能独立复制 F′菌株：具有F′因子的菌株 性导：通过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。
细菌与噬菌体遗传规律分析
F`因子的形成：
Hfr
F`因子
组成F因子各部分的功能
❖ 原点：是转移的起点。 ❖ 致育基因：其上一些基因编码生成F纤毛的蛋
白质，即F+细胞表面的管状结构，F纤毛与F-细 胞表面的受体相结合，在两个细胞间形成细胞 质桥。 ❖ 配对区：此处与大肠杆菌DNA多处核苷酸序列 相对应（即同源序列），故可通过交换而使F 因子整合到大肠杆菌DNA上。
1、合成代谢功能的突变型——营养缺陷型
合成代谢功能：原养型/野生型在基本培养基 上，具有合成所有代谢和生长所必须的复杂有 机分子的功能。
营养缺陷型：合成代谢过程需大量基本基因的 表达，当其中某一基因发生突变，将使相应的 代谢过程不能进行。
基因型：Met-，Met＋
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
2、分解代谢功能的突变型
分解代谢的功能突变型：一系列分解代谢功能 的实现，也必须有许多有关基因的表达。其中 任何一个基因突变，将使相应的生化反应过程 不能进行。
Lac－：不能分解乳糖 Lac＋：能分解乳糖
细菌与噬菌体遗传规律分析
3、抗性突变型
抗药突变型： 抗链霉素突变型：Strr，（野生型Strs） 抗青霉素突变型：Penr ，（野生型Pens ）
距单位，可作出Hfr F＋的“染色体”上的基 因分布图（基因连锁图）
细菌与噬菌体遗传规律分析
在选出的thr+leu+str重组子非选择标记频率同杂 交时间作图
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
假如让Hfr F＋ × F－ 杂交持续2小时 后中断杂交，发现一些F－ F＋，这说 明Hfr的全部基因转移到F－内，排列到最 后的F因子才进入F－，使F－ F＋ 。
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
F+
细菌与噬菌体遗传规律分析
F+与F-
F+：细胞质中具有F因子的大肠杆菌（供体） F-：细胞质中没有F因子的大肠杆菌
细菌与噬菌体遗传规律分析
大肠杆菌 DNA
F+
F因子
F-
细菌与噬菌体遗传规律分析
E.coli的连锁群
细菌与噬菌体遗传规律分析
几个Hfr菌株的线性连锁群的产生
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
（四）细菌重组的特点
形成部分二倍体 偶数次交换，形成有活性的重组体
细菌与噬菌体遗传规律分析
1、形成部分二倍体
部分二倍体：这种含有一个亲体F－全部 基因组和另一亲体部分基因组的合子叫 部分合子/部分二倍体。
细菌与噬菌体遗传规律分析
F
因 子 的 整 合 和 环 出
细菌与噬菌体遗传规律分析
附加体 象F因子既可独立存在于染色体之外作为
一个独立的复制子，也可整合到大肠杆 菌染色体中作为大肠杆菌复制子的一部 分的遗传因子，称为附加体。
细菌与噬菌体遗传规律分析
（三）中断杂交实验 1954年Wollmun与Jacob以大肠杆菌为材
料，他们想了解Hfr品系什么时候把它的 基因授给F－细胞。
细菌与噬菌体遗传规律分析
实验材料 HfrF+：Strs azir tonr lac＋ gal＋ F－： Str r azi s tons lac－ gal－
细菌与噬菌体遗传规律分析
HfrF+×F-
细菌与噬菌体遗传规律分析
实验方法-中断杂交实验
F+× F-
F因子转移的 频率很高，但 细菌DNA间 的重组率很低， 故称F+为低频
重组品系 （low
frequence recombination，
Lfr）
细菌与噬菌体遗传规律分析
电镜图
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
Hfr（high frequence recombinvation）
抗phage突变型： 抗T1-phage突变型Tonr，（野生型Tons ）—
细菌与噬菌体遗传规律分析
（二） F因子/性因子/致育因子 F因子：环状DNA，含6×104个bp，约为
大肠杆菌染色体的2％。 由原点、致育基因、配对区三个部分组
成。
细菌与噬菌体遗传规律分析
环状F因子的模式图
细菌与噬菌体遗传规律分析
两品系在液体培养基里，通气混合培养，定时 取样，猛烈搅拌以中断杂交，释稀菌液，在含 Str的基本培养基上培养。
细菌与噬菌体遗传规律分析
实验结
混合时间（min） 结果
8
出现的菌落与 F－相同，说明Hfr的
基因未进入F－
9
出现少量的azir 菌落，说明
azir 己从Hfr 转移到F＋
11
出现azir tonr 型的F－菌落
第五章（A） 细菌与噬菌体的遗传分析
细菌的接合与重组 转化 转导
细菌与噬菌体遗传规律分析
一、细菌的接合与重组 细菌的突变型 F因子/性因子/致育因子 中断杂交实验
细菌与噬菌体遗传规律分析
（一）细菌的突变型
合成代谢功能的突变型——营养缺陷型 分解代谢功能的突变型 抗性突变型
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
F-的DNA
细菌与噬菌体遗传规律分析
Hfr的部 分DNA
2、偶数次交换，形成有活性的重组体
单交换 部分二倍性线状体 双交换 重组体＋线性片断 偶次交换结果：只产生一种重组体，而无相应
的重组体。
细菌与噬菌体遗传规律分析
交换1次
无活性的线状体
a
a
A
交换2次
+A
重组体
细菌与噬菌体遗传规律分析
18
出现azir tonr lac＋型的F－菌落
24
出现azir tonrlac＋gal＋型的F－
菌落 细菌与噬菌体遗传规律分析
实验说明： Hfr F＋的DNA从一端开始，以线性方式逐
段进入F－，这一端叫原点或O点。 O点 azir tonr lac＋ gal＋
细菌与噬菌体遗传规律分析
时间单位法 以转移时间单位（每分钟）作为基因间
（五）F′因子与性导
F′因子：Hfr的染色体上的F因子脱离下来，带 有细菌染色体的部分基因，这种新的F因子称 为F′因子。
特点：能独立复制 F′菌株：具有F′因子的菌株 性导：通过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。
细菌与噬菌体遗传规律分析
F`因子的形成：
Hfr
F`因子
组成F因子各部分的功能
❖ 原点：是转移的起点。 ❖ 致育基因：其上一些基因编码生成F纤毛的蛋
白质，即F+细胞表面的管状结构，F纤毛与F-细 胞表面的受体相结合，在两个细胞间形成细胞 质桥。 ❖ 配对区：此处与大肠杆菌DNA多处核苷酸序列 相对应（即同源序列），故可通过交换而使F 因子整合到大肠杆菌DNA上。
1、合成代谢功能的突变型——营养缺陷型
合成代谢功能：原养型/野生型在基本培养基 上，具有合成所有代谢和生长所必须的复杂有 机分子的功能。
营养缺陷型：合成代谢过程需大量基本基因的 表达，当其中某一基因发生突变，将使相应的 代谢过程不能进行。
基因型：Met-，Met＋
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
2、分解代谢功能的突变型
分解代谢的功能突变型：一系列分解代谢功能 的实现，也必须有许多有关基因的表达。其中 任何一个基因突变，将使相应的生化反应过程 不能进行。
Lac－：不能分解乳糖 Lac＋：能分解乳糖
细菌与噬菌体遗传规律分析
3、抗性突变型
抗药突变型： 抗链霉素突变型：Strr，（野生型Strs） 抗青霉素突变型：Penr ，（野生型Pens ）
距单位，可作出Hfr F＋的“染色体”上的基 因分布图（基因连锁图）
细菌与噬菌体遗传规律分析
在选出的thr+leu+str重组子非选择标记频率同杂 交时间作图
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
假如让Hfr F＋ × F－ 杂交持续2小时 后中断杂交，发现一些F－ F＋，这说 明Hfr的全部基因转移到F－内，排列到最 后的F因子才进入F－，使F－ F＋ 。
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
细菌与噬菌体遗传规律分析
F+
细菌与噬菌体遗传规律分析
F+与F-
F+：细胞质中具有F因子的大肠杆菌（供体） F-：细胞质中没有F因子的大肠杆菌
细菌与噬菌体遗传规律分析
大肠杆菌 DNA
F+
F因子
F-
细菌与噬菌体遗传规律分析