微生物遗传学第四章 细菌转移(2)
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2020/11/25
1. 接合现象的发现与证实
1946年，J.Lederberg & Tatum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-和亮氨酸缺陷型leu-。
2020/11/25
2.F质粒的发现
证明了细菌的接合是遗传物质的单向转移后， Hayes偶然发现了作为原始供体的A菌在冰箱里 存放了一年后出现一种变种，变种和正常的B菌 杂交时缺乏将遗传物质传给B菌株的能力。
他把这个不育变种的一个Strr 突变型分离出来， 并把它和可育的Strs A菌株一起繁殖，将其涂布 在含有链霉素的平板上，分离后再和B菌株杂交， 结果使不育的菌株回复了可育性（大约1/3恢 复）。
2020/11/25
有学者认为，具有性菌毛的细胞可以叫做 雄性，这种细丝状的菌毛像一种分子阴茎 ，与缺乏性菌毛的雌性细胞交合（德迪夫 1999）。
威廉斯（ 2001）的观点：“在细菌和病毒 以及在所有高等生命体的主要类型中，遗 传重组现象的存在表明，性别的分子基础 是来自远古的进化演变的产物”。
14.11MCB 140 2/16/05 15
草履虫
MCB 140 2/16/05 16
W.Hayes的实验（1952）
(A)Strs (B)Strr
(A)Strr (B)Strs
A: met- bio- thr+ thi+ B: met+bio+ thr- thi-
(B)Strr
(A)Strr
⑥ 其特性类似于染色体，但染色体基因转移的频率不超过 10-6，F因子转移的频率高达70％以上。
2020/11/25
特征2：需要质粒参与。G-细菌中质粒分子量较大， 有几十个tra基因参与DNA转移，而G＋细菌中质 粒小，只有几个tra基因参与DNA转移。
2020/11/25
特征3：无论G- 或G＋，质粒能只从供体细胞向受 体细胞转移.
是自然界微生物遗传物质交换的重要途径。 大说明细菌接合过程中遗传物质的转移是单向的，即 遗202传0/11/物25 质从A株转移到了B株。
大肠杆菌的两种类型
Hayes(1952)研究表明：
大肠杆菌两种不同菌株(品系)接合过程中遗传物质的 转移是单向的；
从而认为大肠杆菌存在两种类型：雌性与雄性，分别 作为接合过程中遗传物质的受体与供体。供体菌称为 雄性菌，受体菌称为雌性菌。
2020/11/25
大肠杆菌的可育性解释
A菌株之所以能成为供体，是因为它含有 一个性因子（sex factor），又称致育因子 （fertility factor），简称F因子。
2020/11/25
F因子的特点
① 大肠杆菌的供体或雄性细胞记为F＋，带有一个 性因子或致育因子F，而另一个不带性因子F的 受体细胞或雌性细胞记为F-
转化的排除(2) 2020/11/25
互养的排除
营养缺陷型菌株通过培养基交换养料而生长的现
象称为互养。如将基因型A-B+T1s和A+B-T1r两菌
株在基本培养基上混合培养，接触较短的一段时
间以后，喷上噬菌体T1,把A-B+T1s杀死，经培养
后仍有原养型菌落出现。
A-B+T1s
T1
A+B-T1r
2020/11/25
(3) 2020/11/25 回复突变
转化的排除（1）
当时Lederberg 和Tatum已证明，把菌株A 的培养液经过灭菌，再加入到B菌株的培养 液中，没有原养型菌落，说明并非转化的 结果。
2020/11/25
证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管 实验（ Bernard Davis，1950 ）
回复突变的排除
大肠杆菌的突变率一般都是<10-8，若两个基因同 时回复突变，则可能性只有<10-16，这种几率在 平板上是很难检测到的，所以混合培养能出现105-10-6频率的菌落一定是重组的结果。
2020/11/25
J. Lederberg, E. Tatum (1946) Novel genotypes in mixed cultures of biochemical mutants of bacteria. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 11: 113-114.
2020/11/25
接合的意义
抗生素抗性 外毒素抗性 新的代谢能力
2020/11/25
通过接合而获得新遗传性状的受体细胞叫 接合子。
介导接合作用的质粒叫接合质粒(自主转移 质粒、性质粒)。
2020/11/25
接合的特征
特征1：需要供体细胞和受体细胞的直接接触，在 G-是通过质粒编码的性菌毛介导的，在G＋细菌中没 有性菌毛，由受体细胞分泌类似于性激素的短肽刺 激细胞接合。
第四章 细菌基因转移和基因重组
2020/11/25
第二节接合(conjugation)
供体菌（F+）通过性菌毛与 受体菌（F-）直接接触，把 F质粒或其携带的不同长度 的核基因组片段传递给后者， 并使其获得若干新遗传性状 的现象。
大肠杆菌的接合
能进行接合的微生物种类 主要在细菌和放线菌中进行。细菌中，尤其G-菌较为 普遍。接合还可发生在不同属的一些菌种间。
② 杂交F+ХF－是可育的，杂交F- Х F-是不育的 ③ F因子可以转移，从F+到F-，但必须通过细胞接
触 ④ F因子能自发丧失，一旦丧失就不能再恢复，除
非从一个F+再把它传递过来。
2020/11/25
⑤ F+是一种遗传性状，F因子的存在使细菌称为F+，F因子 的丧失使细菌成为F-，F+分裂仍得到F+细胞。
方法：将A、B两菌株混和，在基本培养基(固体)上涂布培 养。
结果：平板上长出原养型菌落(++++)。
2020/11/25
+
-
？
2020/11/25
结果原养型菌株以10-5－10-6的频率出现
质疑：
⑴ 细菌的杂交实验获 得的重组子可能是转 化的结果。
⑵ 培养基中含有某些 代谢产物，混合后这 些产物互相补充了对 方的不足而得以在基 本培养基上生长。
1. 接合现象的发现与证实
1946年，J.Lederberg & Tatum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-和亮氨酸缺陷型leu-。
2020/11/25
2.F质粒的发现
证明了细菌的接合是遗传物质的单向转移后， Hayes偶然发现了作为原始供体的A菌在冰箱里 存放了一年后出现一种变种，变种和正常的B菌 杂交时缺乏将遗传物质传给B菌株的能力。
他把这个不育变种的一个Strr 突变型分离出来， 并把它和可育的Strs A菌株一起繁殖，将其涂布 在含有链霉素的平板上，分离后再和B菌株杂交， 结果使不育的菌株回复了可育性（大约1/3恢 复）。
2020/11/25
有学者认为，具有性菌毛的细胞可以叫做 雄性，这种细丝状的菌毛像一种分子阴茎 ，与缺乏性菌毛的雌性细胞交合（德迪夫 1999）。
威廉斯（ 2001）的观点：“在细菌和病毒 以及在所有高等生命体的主要类型中，遗 传重组现象的存在表明，性别的分子基础 是来自远古的进化演变的产物”。
14.11MCB 140 2/16/05 15
草履虫
MCB 140 2/16/05 16
W.Hayes的实验（1952）
(A)Strs (B)Strr
(A)Strr (B)Strs
A: met- bio- thr+ thi+ B: met+bio+ thr- thi-
(B)Strr
(A)Strr
⑥ 其特性类似于染色体，但染色体基因转移的频率不超过 10-6，F因子转移的频率高达70％以上。
2020/11/25
特征2：需要质粒参与。G-细菌中质粒分子量较大， 有几十个tra基因参与DNA转移，而G＋细菌中质 粒小，只有几个tra基因参与DNA转移。
2020/11/25
特征3：无论G- 或G＋，质粒能只从供体细胞向受 体细胞转移.
是自然界微生物遗传物质交换的重要途径。 大说明细菌接合过程中遗传物质的转移是单向的，即 遗202传0/11/物25 质从A株转移到了B株。
大肠杆菌的两种类型
Hayes(1952)研究表明：
大肠杆菌两种不同菌株(品系)接合过程中遗传物质的 转移是单向的；
从而认为大肠杆菌存在两种类型：雌性与雄性，分别 作为接合过程中遗传物质的受体与供体。供体菌称为 雄性菌，受体菌称为雌性菌。
2020/11/25
大肠杆菌的可育性解释
A菌株之所以能成为供体，是因为它含有 一个性因子（sex factor），又称致育因子 （fertility factor），简称F因子。
2020/11/25
F因子的特点
① 大肠杆菌的供体或雄性细胞记为F＋，带有一个 性因子或致育因子F，而另一个不带性因子F的 受体细胞或雌性细胞记为F-
转化的排除(2) 2020/11/25
互养的排除
营养缺陷型菌株通过培养基交换养料而生长的现
象称为互养。如将基因型A-B+T1s和A+B-T1r两菌
株在基本培养基上混合培养，接触较短的一段时
间以后，喷上噬菌体T1,把A-B+T1s杀死，经培养
后仍有原养型菌落出现。
A-B+T1s
T1
A+B-T1r
2020/11/25
(3) 2020/11/25 回复突变
转化的排除（1）
当时Lederberg 和Tatum已证明，把菌株A 的培养液经过灭菌，再加入到B菌株的培养 液中，没有原养型菌落，说明并非转化的 结果。
2020/11/25
证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管 实验（ Bernard Davis，1950 ）
回复突变的排除
大肠杆菌的突变率一般都是<10-8，若两个基因同 时回复突变，则可能性只有<10-16，这种几率在 平板上是很难检测到的，所以混合培养能出现105-10-6频率的菌落一定是重组的结果。
2020/11/25
J. Lederberg, E. Tatum (1946) Novel genotypes in mixed cultures of biochemical mutants of bacteria. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 11: 113-114.
2020/11/25
接合的意义
抗生素抗性 外毒素抗性 新的代谢能力
2020/11/25
通过接合而获得新遗传性状的受体细胞叫 接合子。
介导接合作用的质粒叫接合质粒(自主转移 质粒、性质粒)。
2020/11/25
接合的特征
特征1：需要供体细胞和受体细胞的直接接触，在 G-是通过质粒编码的性菌毛介导的，在G＋细菌中没 有性菌毛，由受体细胞分泌类似于性激素的短肽刺 激细胞接合。
第四章 细菌基因转移和基因重组
2020/11/25
第二节接合(conjugation)
供体菌（F+）通过性菌毛与 受体菌（F-）直接接触，把 F质粒或其携带的不同长度 的核基因组片段传递给后者， 并使其获得若干新遗传性状 的现象。
大肠杆菌的接合
能进行接合的微生物种类 主要在细菌和放线菌中进行。细菌中，尤其G-菌较为 普遍。接合还可发生在不同属的一些菌种间。
② 杂交F+ХF－是可育的，杂交F- Х F-是不育的 ③ F因子可以转移，从F+到F-，但必须通过细胞接
触 ④ F因子能自发丧失，一旦丧失就不能再恢复，除
非从一个F+再把它传递过来。
2020/11/25
⑤ F+是一种遗传性状，F因子的存在使细菌称为F+，F因子 的丧失使细菌成为F-，F+分裂仍得到F+细胞。
方法：将A、B两菌株混和，在基本培养基(固体)上涂布培 养。
结果：平板上长出原养型菌落(++++)。
2020/11/25
+
-
？
2020/11/25
结果原养型菌株以10-5－10-6的频率出现
质疑：
⑴ 细菌的杂交实验获 得的重组子可能是转 化的结果。
⑵ 培养基中含有某些 代谢产物，混合后这 些产物互相补充了对 方的不足而得以在基 本培养基上生长。