普通遗传学(第六章)

第五节 F`因子与性导 一 F`因子与F`菌株 F`因子：指整合态的F因子从Hfr上异常切割下来， 携带了细菌个别基因的缺陷型F因子，但是F`因子仍 然可自主复制。F`菌株：指带有F`因子的细菌。
二 性导: 指利用Ｆ′因子将供体菌的基因导入受体菌形 成部分二倍体的过程 P156
A F` × B F- → A F`, B F`(部分二倍体)
(原点)thr leu azi Ton lac gal F
0
8 8.5
9
11
18
25
min
5 E.coli 的染色体呈环状 P154表6-4 菌 株 HfrH Hfr1 Hfr2 Hfr3 312 0 0 0 0 0 thr thr pro pur thi 几个Hfr菌株的基因转移顺序 转 pro thi thr lac thr lac gly thi pro pro 移 pur his gly thr lac gal gal his thi pur 顺 his pur gal gly gal gly lac pur his his 序 thi pro lac gal gly
3
转化、互养的排除—U 型管试验
基本培养基 无 结论: 1:野生型不是转化(DNase)或互养产生的 2:直接接触对野生型的产生是必要的 证明：细菌发生了基因重组 无
二 E.coli性别的发现
1 Hayes 的实验 A: met-bio-thr+leu+thi+strs × 加链霉素 B: met+bio+thr-leu-thi-strr ↓ 基本培养基+str:出现菌落 met-bio-thr+leu+thi+ strr♂
第四节
中断杂交与重组作图
一 中断杂交实验作图
1 中断杂交实验 Hfr thr+ leu+ azir Tonr lac+ gal+ strs
×
F- thr- leu-
wenku.baidu.com
azis tons lac- gal- strr
8′ ↓ 完全培养基+str 影印接种: thr leu azi
9′ ↓ ↓ ┆
11′ ↓ ↓ ┆
二 细菌的突变型
(一)合成代谢功能的突变型:（营养缺陷型） 基本培养基、补充培养基、完全培养基、选 择培养基 (二)分解代谢功能的突变型： (三)抗药性突变型: 青霉素: penr, pens 链霉素: strr, strs Penicillin Streptomycin 抗性: resistance 敏感: sensitive （四）抗噬菌体突变型 T1噬菌体 Tonr Tons T2噬菌体 Ttor Ttos
第一节 细菌的细胞和染色体
一 细菌细胞 大小：1-2 m； 繁殖方式：二裂式均等分裂，1代/20min 分裂特点：均等分裂，无基因重组 二 细菌染色体 P145 表6-1 1 结构: 环状双链DNA，单倍性，以折叠或螺旋状态存在 2 大小：长约250-35000m(未螺旋) 3 复制方式：复制
2 普遍性转导作图 什么是共转导率？
(1) 作图原理:两基因相距越近，被包装到一个噬菌体颗粒 的机会就越大，共转导率就越大。共转导率大相距近， 反之则相距远 (2）双因子转导作图 如：确定abc三个基因在染色体上的顺序，分别测定a-b、 a-c、 b-c 的共转导率； 如果：a-b的共导率最大，a-c较大，而b-c的最小，则顺序 为：b a c
1) 原点：转移的起点 2) 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。 还有大量和F因子转移有 关的基因
3) 配对区：与大肠杆菌基
因组同源的序列，是同 源重组的必须的。通过 同源重组使F因子整合到 大肠杆菌染色体上（DNA）
基本培养基 有菌落
结论:有虑过性物质通过，后来证明就是噬菌体P22 如何证明? 三种方法
二 转导与作图
(一)普遍性转导与作图 1 普遍性转导： P22、P1这类phage可以随机转移供体细菌DNA， 这种转导作用称为普遍性转导。 (1)普遍性转导的机制 P159 图6-14 (2)普遍性转导特点:随机携带供体菌的基因组DNA，3*10-5
HfrH
thr
312
1 pro 2
注意:两基因转移时间＜2 分钟,中断杂交法的图距 不够精确，应采用传统的 重组作图法
gly
his gal
lac pur
3
1) 不同的Hfr品系转移的起始基因是不同的 说明：Ｆ因子可以在不同的位点插入细菌染色体 2) Hfr品系的基因只能以一个方向转移进入Ｆ说明：F因子的行为是有极性的(DNA滚环复制决定) 3) 基因间的相对位置不变 说明：不同品系细菌的基因顺序是相同的 4) 不同Hfr品系按先后顺序转移的基因相互重叠 说明：细菌的染色体是环状的 P153 图 6-9
trp2+ his2+ tyr1+trp2- his2- tyr1-
表6-5的重组值 trp2—his2的重组值=34% trp2—tyr1的重组值=40% his2—tyr1的重组值=13% 根据重组值作图： trp2 34 his2
P158
13
tyr1
二 转导与作图
沙门氏菌（Salmonella typhimurium）Lederberg,Zinder LT22 phe- trp- tyr- his+ × LT2 phe+ trp+ tyr+ his基本培养基 野生型：phe+ trp+ tyr+ his+ 10e5
例子：
注意： 部分二倍体
互补试验 显隐关系 共性导率作图 F’(b+c+)多 F’(c+d+)少
第六节 转化与转导作图
一 细菌的转化与作图 （一）转化：指外源DNA片段不经中间媒介体直接进 入感受态细胞进行基因重组形成重组体的过程。 转化子：通过转化而形成的重组体. （二）转化作图 1.1 转化的条件和机制: 供体细菌DNA片段、感受态细胞、受 体部位、蛋白参与；片段、进入、同化、复制与修复 1.2 转化基因间关系及其确定(共转化)[DNA低浓度正比关系]
Ｆ- ade+strr (lac-或lac+)
P155图6-11 A:lac+ ade+ B: lac+ ade+ C: lac- ade+
伊红美兰培养基 紫红色菌落ade+lac+ 粉红色菌落ade+lacF- lac+ ade+ F- lac- ade+ 亲组合 52 重组合 15
2 计算重组体 重组值=重组菌落数/总菌落数 × 100%
三 突变型的筛选
例如： 营养缺陷型的筛选: u.v 野生型细菌 完全培养基： 影印培养 基本培养基： 补充培养基 ： 氨基酸类 维生素类 系列氨基酸 补充培养基：赖氨酸 脯氨酸 精氨酸….
第三节 大肠杆菌的性别 一 细菌的接合 １经典的杂交实验 1946年 Lederberg; Tatum 图7-1 品系A 品系B 基因型: met-bio-thr+leu+thi+ × met+bio+thr-leuthi↓ ↓ ↓ 基本培养基: 无菌落 有10-7 无菌落 2 出现野生型菌落的可能原因： 回复突变、转化、互养、细菌间发生了基因重组
四 细菌基因重组的特点
１ 部分二倍体:指完整基 因组和部分基因组的细 胞(半合子)P151 内基因子:P151 外基因子:P151 ２ 细菌基因重组的特点: (1) 细菌基因重组是在部 分二倍体中进行 (2) 只有偶数交换才产生 有活性的重组体 (3)对应重组子不出现 Ab/aB(AB没有ab) [交换仍然是相互的，但是 重组结果不是相互的]
=(lac- ade+)/[(lac+ ade+ )+(lacade+)]×100% = 15/(52+15) × 100% ≈ 20% 已知中断杂交实验该两个基因相距1分钟, 重组作图与中断杂交作图的图距关系: 1分钟图距 ≈ 20% 重组值 3 E.coli染色体全长： 90分钟；含有：4.2×106bp 20 × 90 ≈ 1800 cM
2 F因子的整合与解离 图6-12 图6-13 3 F因子与高频重组菌株 (Hfr:High frequency recombination)
接合的概念
F因子与F´因子
3 F因子状态与遗传物质转移特点 Ｆ因子状态 游离 整合
菌株类型 Ｆ+ Fˊ Ｈfr Ｆ菌株性别 ♂ ♀ 杂交类型 Ｆ+×Ｆ- Fˊ×Ｆ- Ｈfr×Ｆ- Ｆ-× Ｆ不能 转移 Fˊ因子 极少转移Ｆ
DNA浓度 下降比率
1/2 1/2
A转化率下 B转化率 降比率 下降比率
1/2 1/2 1/2 1/2
A与B共转化 率下降比率
1/2 1/4
A与B 关系
连锁 不连锁
2 转化基因间重组值的计算P158
重组值= 例:供体 转化子数(重组体数) 亲组合数+转化子数
(+ -)+(- +) = (+ +)+(+ -)+(- +)
× 加链霉素
met+bio+thr-leu-thi- strs♀ ↓ 无菌落
2 结果得出结论: (1) E.coli有相当于高等生物的性别? (2) E.coli的遗传物质是由♂→♀单向传递的
3 Hayes的解释
（1）细菌是有性别的,细菌的性别由性因子 F(Fertility)(质粒)决定的: F+ ♂, F- ♀ （2）F因子可以自发地丢失或者得到 -Ｆ F+ ♂ F- ♀ +Ｆ
（3）杂交时雄性亲本必是F+,杂交后都转变成F+
♂ A F+ × ♀ B F→ ♂ A F+，♂ B F+
F因子/致育因子/F质粒/性因子/附加体 质 粒: 指任何染色体以外的稳定遗传的遗传结构 附加体: 在细胞中或以游离状态或与染色体相结 合状态存在的可稳定遗传的遗传结构
三 Ｆ因子与高频重组
1 F因子的结构 F因子/致育因子/F质粒/ 性因子/附加体
(3)三因子转导作图 例：P1→供体： thr+ leu+ azir ↓ 受体： thr- leu- azis
进行 还转移细菌个 因子 , 大量转 传递特点 转移Ｆ因子 别基因,F-转 移细菌基因 不转移细菌 变成F’ 基因Ｆ- 转 变成 F+
4 高频重组菌株Ｈfr
Hfr的Ｆ因子转移特点:
(1)F整合后呈线状 (2)转移起点0位于线状F中间 (3)先转移F因子的一部分, F的后面部分最后转移 (4)大量转移细菌基因
A F+ × B F- → A F+, B F+ (不导入供体菌基因) A Hfr × B F- →A Hfr，B F（很少成为Hfr,导入大量供体菌基因） 1 2 (1) (2) (3) (4) 性导的特点:只能转移Ｆ因子插入位点附近的基因 性导在遗传分析中的应用： P156 4点 F`因子可自主复制 形成部分二倍体可用作互补试验测定两突变的关系 确定部分二倍体中两基因的显隐关系 利用两基因的“共性导率作图”
18′ ↓ ↓ ┆
Ton
表6-7 Hfr的未选择性标记基因进入F-所需时间
转入时间 （分钟） 8` 8.5` 9` 11` 18` 25`
出现在F-中的频率
thr+ leu+ azir tonr lac+ gal+ (选择性标记)100% (选择性标记)100% 90% 70% 40% 25%
2 中断杂交实验作图原理
二 重组作图 (难点)
１ 部分二倍体:指完整基 因组和部分基因组的细 胞(半合子)P151 内基因子:P151 外基因子:P151 ２ 细菌基因重组的特点: (1) 细菌基因重组是在部 分二倍体中进行 (2) 只有偶数交换才产生 有存活的重组体 (3)对应重组子不出现 Ab/aB(AB没有ab)[交 换仍然是相互的，但是 重组结果不是相互的]
A）Hfr染色体上基因是从某一点（O）开始,以线 性方式进入ＦB）离原点愈近的基因进入Ｆ-愈早,出现在Ｆ-中 的比例大,反之则小 3 中断杂交作图 在HfrF-杂交中,把接合中的细菌在不同时间点 取样,搅拌中断杂交, 分析受体菌基因型,以Hfr基 因出现在Ｆ-中的先后为顺序即转移的时间(分钟) 为图距单位进行基因作图的方法. 4 作图
二 重组作图 (难点) １ 细菌的重组作图的前提 (1) 两个基因紧密连锁 (2) 两个基因进入受体菌的先后顺序 例：已知lac和ade紧密连锁,在HfrX品系lac+比ade+先进入Ｆ-
HfrX lac+ade+strs × F- lac-ade-strr
选择培养基 加str且lac，无ade