第六章 细菌的遗传分析

HfrH Hfr1 Hfr2 Hfr3
312
O thr pro lac pur gal his gly thi O thr thi gly his gal pur lac pro 0 pro thr thi gly his gal pur lac 0 pur lac pro thr thi gly his gal 0 thi thr pro lac pur gal his gly
1/2
1/2
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
重组值=
转化子数(重组体数) 亲组合数+转化子数
=
(+ -)+(- +) (+ +)+(+ -)+(- +)
例:供体 trp2+ his2+ tyr1+trp2- his2- tyr1-
2 普遍性转导作图
(1) 作图原理:两基因的共转率愈大相距愈近，反之则愈远
(2）双因子转导作图
例如：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
2）三因子转导作图
(1) 杂交测定三个共转率: 例：P1→供体 thr+ leu+ azir
2:两菌株细胞的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
二 Ecoli性别的发现
1 Hayes 的实验
A: met-bio-thr+leu+thi+strs met-bio-thr+leu+thi+ ♂ X 加链霉素 strr
B: met+bio+thr-leu-thi-strr
X 加链霉素 ♀
↓
met+bio+thr-leu-thi-strs
↓
基本培养基:出现菌落 2 结果得出结论:
无菌落出现
(1) Ecoli有相当于高等生物的性别
(2) Ecoli的遗传物质是由♂→♀单向传递的.
3 F因子的发现
１）Hayes实验 品系A strs ♂
↓突变 (- F)
品系B strr♀ X A strS 突变型 “♂“
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)与同一基因相邻的基因是相同的;
说明：不同品系细菌的基因顺序是相同的;
3)Hfr基因可以两个不同方向转移基因进入Ｆ-;
4)一个Hfr转移的起始基因是另一个Hfr最后转移的基因
说明：细菌的染色体是环状的. P153 图 6-9
X 受体 thr- leu- azis
转导子基因型
leu+ azir leu+ thr+ thr+ leu+ thr+ azir
共转率
50 % 2% 3% 0%
基因可能顺序 thr azi leu 或 thr leu azi
(2) 两点法基因顺序的确定
基因顺序是: thr leu azi
2）三因子转导作图
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
4 Ecoli染色体全长： 90分钟；含有：3.6X106bp 20X90 ≈ 1800 cM
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上错误切割下来， 且带有细菌个别基因的F因子。 F`菌株：指带有F`因子的细菌。
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片断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 转化作图的条件: 2 转化基因间关系及其确定
DNA浓度 A转化率下 B转化率 下降比率 降比率 下降比率
F+ X F- → 重组体 质 粒: 指任何染色体以外的遗传结构。 附加体: 在细胞中或以游离状态或与染色体相结
合状态存在的遗传结构。
三 Ｆ因子与高频重组 1 F基因子的结构
２Ｆ因子的整合与切割 图6-12 图6-13
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 Ｈf r
P158 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
13 tyr1
二 转导与作图
(一)普遍性转导与作图 1 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:
一 中断杂交实验作图
1中断杂交实验 Hfr thr+ leu+ azir Tonr lac+ gal+ strs X
F- thr- leu- azis tons lac- gal- strr
选择培养基 加str
无thr,leu
9′
11′
↓
↓
↓
影印接种 azi Ton lac gal ┆
18′ ↓
25′ ↓
T2噬菌体 Ttor Ttos
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
25` gal+开始出现在F- azir达95%，tonr达80% lac+达30%
2 中断杂交实验作图原理
A： Hfr染色体上的基因是从某一点开始,以线性
方式进入Ｆ-的, B：离原点愈近的基因进入Ｆ-愈早,出现在Ｆ-
中的比例愈大,反之,则愈小.
3 中断杂交作图: 指在HfrXF-杂交中,把接合中的细
第六章 细菌的遗传分析
学习要点： １名词概念 质粒、F因子、Hfr、转化子、转导子、性导、 半合子、附加体、高频转导、低频转导、 感受态因子、特异性转导、合子诱导 2 了解细菌染色体大小与结构； 3 细菌的突变型的类型； 4 细菌菌株的类型、接合的组合方式与重组特点； 5 中断杂交实验作图的原理与方法； 6 细菌基因重组的特点； 7 转化、转导转移遗传物质的特点与共转率作图。
第二节 大肠杆菌的突变型及筛选
一 细菌作遗传研究材料的优点 1 有许多营养缺陷型 ,且易于选择和鉴定
2 生活周基期本短培:养基繁殖快,积累代谢物质多； 3 繁殖快补,充数培量养大基,易发现和鉴定突变型； 4 结构简完 选单全择:培培D养养N基基A裸露,单倍性,利于基因精
细结构和基因功能表达调控的研究
四 细菌基因重组的特点
１ 部分二倍体:指含有一个 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)相反的重组体不出现.
第四节 中断杂交与重组作图
↓
↓
┆┆
表6-7 Hfr的未选择性标记基因进入F-所需时间
转入时间 转移的Hfr基因 出现在F-中的频率
（分钟）
8`
thr+(选择性标记) 100%
8.5`
leu+(选择性标记) 100%
9` azir开始出现在F-
11` tonr开始出现在F- azir已达30%
18` lac+开始出现在F- azir达90%，tonr达75%
品系A
品系B
基因型: met-bio-thr+leu+thi+ X met+bio+thr-leu-thi-
↓
↓
↓
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
3 转化、互养的排除—U 型管试验
菌株A
B菌株
基本培养基
无
无
结论:1: 野生型不是转化或互养产生的;
选择培养基
加str,无ade Ｆ-ade+strr
紫红色菌落ade+ lac+ 粉红色菌落ade+ lac伊红美兰培养基
P155图6-11 B: lac+ ade+
A:lac+ ade+ C: lac+ ade+ F- lac+ ade+ 亲组合 52
F- lac- ade+ 重组合 15
3 计算重组体 重组值=重组菌落数/总菌落数X100 % =(lac- ade+)/[(lac+ ade+ )+(lac- ade+)]X100% = 15/(52+15)X100% ≈ 20% 已知中断杂交实验该两个基因相距1分钟,
例：P1→供体 thr+ leu+ azir X
受体 thr- leu- azis
各种选择性培养基 转导子基因型 共转率
P1+供体菌 受体
无leu
leu+ azir 50% 加azi
leu+ thr+ 2%
无thr
无thr
thr+ leu+ 3% leu
thr+ azir 0% 加azi
(2)中间位点法 供体菌：supC+ trpA+ pyrF+ X
二 性导: P156 指利用Ｆ因子将供体菌的基因导入受体形成 部 分二倍体的过程。
Hfr X F- → Hfr + F- F`X F- → F`+ F` 1 性导的特点:只能转移Ｆ因子插入位点附近的基因。 2 性导在遗传分析中的应用： P156 4点 (1) F`因子可自主复制； (2) 性导所形成的部分二倍体可用作测定两突变形间的互补试验； (3) 确定部分二倍体中两基因的显隐系； (4) 利用两基因的共性导率作图.
Ｆ-
菌株性别
♂
♀
杂交类型 Ｆ+ＸＦ- FˊＸＦ- ＨfrＸＦ- Ｆ-ＸＦ-
传递特点 只转移Ｆ 因子不转 转移Ｆ因 移细菌基因。子移，细还菌转个
不能进行
极少转移Ｆ
因子,大量
转移细菌基
别基因。 因。
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位于中间； (3)先转移F因子的一部分, F的后面部分最后转移。
3）共转率与图距
关系公式: d(图距)=L(1-√3 x)
L：转导DNA的平均长度 X: 两个基因的共转导频率
百度文库
3 稳定转导与流产转导
稳定转导：指外基因子重组到受体菌基因组中的转导。 流产转导：指外基因子未重组到受体菌中的不能稳定转导。
（二）局限性转导
１概念： 2 转导的机制: 3 低频转导与高频转导
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-中的先后为顺序,以转移 的时间(分钟)为图距单位进行基因作图的方法.
4 作图
(原点) aziTon lac
gal F
0
9 11
18
25min
5 Ecoli的染色体呈环状
P154表6-4 几个Hfr菌株的基因顺序
菌株
转
移
顺
序
↓ (F-) ↓加链霉素
不育
Astrr “♂” X A strs♂
↓加链霉素
品系B strr♀ X A strr♂
↓ (+F)
重组体
２）Hayes 的解释
（1）细菌是有性别的,细菌的性别是由性因子(F)
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）杂交时产生重组体,双亲之一必需是F+;
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。
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：着膜式复制。 分裂特点：均等分裂，无基因重组。
受体菌：supC- trpA- pyrF↓
转导子 （1）supC+ trpA+ pyrF+ 36（双交换）
（2）supC+ trpA+ pyrF- 114（双交换）
（3）supC+ trpA- pyrF+
0（四交换）
（4）supC+ trpA- pyrF- 453（双交换）
基因顺序是: supC trpA pyrF
HfrH
thr
1
312
gly
pro 2
lac
his gal pur
3
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; 例：已知lac 和ade紧密连锁; lac+比ade+先进入Ｆ-;
２ 杂交、选择、统计重组体
Hfr lac+ ade+ strs X F- lac- ade- strr
二 细菌的突变型
(一)合成代谢功能的突变型:（营养缺陷型）
(二)分解代谢功能的突变型：
(三)抗药性突变型:
青霉素: penr, pens penicillin
链霉素: strr, strs Streptomycin
抗性: resistance
（四）抗噬菌体突变型
敏感: sensitive
T1噬菌体 Tonr Tons