细菌和噬菌体的遗传

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二、细菌的遗传分析
（一）细菌接合 概念：就是通过细菌细胞的直接接触，把供体 细胞的遗传物质传递给受体细胞，从而实现遗 传重组的过程。 1、方式：雌雄细菌接触，雄性细菌表面的性 纤毛和雌性细菌的受体结合，形成细胞间的原 生质通道，称接合管，雄性细菌的遗传物质通 过接合管传递给雌性细菌，并进行遗传重组。
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肺炎双球菌的两个品系
类型
特征
致病性
粗糙型（R) 光滑型（S)
无荚膜，粗糙菌落，无毒 有荚膜，光滑菌落，有毒
无
有，小鼠 败血症， 人的肺炎。
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格里菲斯（Griffith）的实验
肺炎球菌的转化实验： 1.无毒R型→小鼠成活→血液中重现R型 2.有毒S型→小鼠败血症死亡→血液中重现S型 3.有毒S型（65℃杀死）→小鼠成活→无细菌 3.无毒R型＋有毒S型（65℃杀死）→小鼠败血症
strs和strr－对链霉素敏感和抗性（存在于抗性因子）
azis和azir－对叠氮化物敏感和抗性
tons和tonr－对噬菌体敏感和抗性
lac+和lac－ －能利用乳糖和不能利用乳糖
gal+和gal－－能利用半乳糖和不能利用半乳糖
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绘图依据－各个基因在F－重组体中最初出现的时间
F－中的原有基 因
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（一）细菌细胞 P155 图6－1
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（二）细菌染色体
1、概念：每个细菌的细胞中都含有一条大型的 环状裸露双链DNA分子，称细菌染色体。
2、长度：250～3500um 3、状态：折叠状态 4、细菌染色体基因组的特点（自学）
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大肠杆菌折叠模式图
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（三）细菌质粒
azis tons lac－ gal－
F－重组体中出现 的基因
azir tonr lac+ gal+
出现时间 分钟 9 11 18 25
O azi ton
lac
gal
F
·
9· 1·1
1· 8
2·5
12·0
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这种通过不同时间分别阻断细菌的有性接合， 从而确定细菌染色体上的基因距离的方法，称 细菌阻断交配基因作图法。
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3、重组方式
接合时，供体染色体片段（外基因子）进 入受体细胞→同受体染色体的同源区段 （内基因子）进行配对→形成部分二倍体 →发生交换重组：
单交换→产生不平衡的线性染色体
双交换→有活性的重组体和线性片段（在 细胞分裂中丢失。
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二、细菌的遗传分析
（二）转化 ★ 概念 是指某些细菌（或其他生物）能通过其细胞膜 摄取周围供体的染色体片断，并将此外源DNA 片断通过重组掺入到自己的染色体组的过程。 ★ 过程 ★ 举例－肺炎双球菌转化实验
第六章 细菌和病毒的遗传重组
第一节 细菌的遗传基础和遗传分析 第二节 噬菌体的遗传基础和和遗传分析
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第一节 细菌的遗传基础和遗传分析
一、细菌的遗传基础
原核生物
裸露的DNA分子 DNA呈环状 单倍体，基因单个存 在
真核生物
DNA与蛋白质结合成染色体 DNA呈线状 二倍体，常染色体上基因成 对
（2）Hfr× F－
杂交时，Hfr细菌的性纤毛在二者间形成接合管 →结合态的F质粒在O点处切开，形成两端－一 端为O点,一端为基因F→以O为先导，F拖后， 按滚环复制方式向F－转移→进入F－的Hfr菌染 色体上的基因与F－染色体间发生交换重组→重 组频率高于游离态1000倍，因此称高频重组菌 株。
1、概念和结构
概念：独立于细菌染色体外能进行自主复制的小 型环状裸露的DNA分子，一般为细菌染色体的 1/10～1/100。
结构
转移区和转移起点－合成与转移有关的 蛋白质
自我复制区－参与质粒的自我复制
插入区－与细菌染色体同源区配对、重
组，插入细菌染色体。
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2、质粒的种类
（1）致育因子（F因子，F质粒）
a
b
cd
单交换
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bc Hfr细菌
e d
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根据F因子，细菌分为：
雌性细菌(受体细菌，F－）－不含F因子，表面无性 纤毛。 雄性细菌（供体细菌）－含F因子，表面有性纤毛。
F+细菌－F因子呈独立态。 Hfr细菌（高频重组细菌）－F因子插入染 色体中，以结合态存在。
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（2）抗性因子（R因子） 包括抗药性和抗某些金属的质粒 （3）大肠杆菌素因子（col因子） 产生大肠杆菌素（一种多肽类抗生素）的质粒
死亡→血液中重现S型活菌 结论：在加热杀死的S型细菌中有较耐高温的转
化物质进入R型→R型转化为S型→无毒变为有 毒
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埃弗里（Avery）的实验
用生物化学方法证明转化物质是DNA： Avery从S型细菌中分别抽提出DNA、蛋白质和荚
膜物质→把每一种成分分别同活的R型细菌培 养→发现只有DNA能把R型细菌转化为S型细菌。 结论：DNA是转化因子，是遗传物质。
F因子作用－使细菌表面产生性纤毛，能进行杂交。
原点（origin）－染色体转移和复制
F因子结构
的起点 致育基因（F基因）－使细菌表面产
生性纤毛
配对区段－和染色体的同源区段配对、
重组，插入染色体。
F因子的整合
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整合过程
O F
F质粒
主染色体
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整合过程
O F
F质粒
F O
a 染色体 e
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1.吸附
外源双链DNA吸附在受体细胞表面。
2.吸收
吸附着的DNA被切成较短片断，然后一条单链 被降解，另一条单链被受体细胞吸收，进入后 又复制为双链DNA（供体DNA）
3、整合
供体DNA与受体染色体同源配对，交换重组， 整合于受体染色体中→受体表现出供体性状。
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（1）F－×F+
杂交时，F+的性纤毛在二者间形成接合管→F+中 的F质粒在O点处切开，以O为先导，F拖后，按 滚环复制的方式拷贝并转移到F－中→产生两个 F+→F+的染色体几乎没有进入F－→两种细菌的染 色体未发生重组。
O F
F质粒
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染
色
F质粒
体
接合
F＋
F－
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切开
F O
Hfr细菌
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Cd
5' O a b
e
F基因
F－
Hfr
Hfr× F－→Hfr× F－重组体
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2、中断杂交试验
沃尔曼和雅各布于1950年进行
杂交试验如下：
Hfr（strs azir tonr lac+ gal+）×
F－（ strr azis tons lac－ gal－）