细菌的遗传分析(1)
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• 其它突变类型的筛选、鉴定：
– 对于其它的突变类型(如温度敏感型)，也可以 通过培养条件的选择培养来筛选与鉴定。
可编辑版
10
(四) 突变型与重组型的批量筛选方法
为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德 伯格夫妇设计了影印培养法。
– 该方法原理与选择培养法一致，但是采用影印 法将在完全培养基上单菌落同时接种到不同选 择培养基上同时对所有菌落进行选择培养，鉴 定效率大大提高。
可编辑版
19
2. F因子及其转移
接合：原核生物中，遗传物质从供体（“雄性”） 转移到受体（“雌性”）的过程。
致育因子（或F性因子，也叫F质粒）
染色体外的一个共价环状DNA分子
（94.5kb 细菌DNA的2% 1/3基因与接合有关)
可编辑版
20
2. F因子及其转移
据 F 因子有无以及存在状态
E.Coli 有三种类型：
可编辑版
6
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
可编辑版
7
(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。
MM+lay
MM+leu MM-原养型
精氨酸缺陷型 赖氨酸缺陷型 亮氨酸缺陷型
可编辑版
13
• 注意：
– (1)最初的培养基必须是非选择性的，即各种突变型都 能够在其上生长；
– (2)必须采用适当的方法如涂布或划线法，以使培养物 菌落之间要分开。
可编辑版
14
第 二节 细菌的染色体作图
• 接合 • 转化
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9
(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)和营养缺陷型(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)。
1是F+
8是F+
3. 中断杂交试验及染色体作图
1957年E.Wollman和E.Jacob设计
Hfr菌株 strs azir tonAr F﹣菌株 strr azis tonAs
gal+ lac+ gal﹣ lac﹣
链霉素 叠氮化物 T1噬菌体 半乳糖发酵 乳糖发酵
Hfr菌株 strs azir tonAr F﹣菌株 strr azis tonAs
2
第一节 细菌的细胞和基因组
DNA 长约1100μm 分子量约2.6×109
12μm×0.5μm
可编辑版
3
可编辑版
4
• 细胞结构
细胞膜 拟核 细胞质（核糖体） 细胞壁 （鞭毛 伞毛 荚膜 芽胞）
• 与真核细胞的差异 缺乏线粒体、叶绿体，无核膜；
• 染色体 裸露的共价闭合环状双链DNA分子
• 附加体 小型环状DNA(质粒) 游离或整合状态
如何产生？
隔离培养后 不出现原养型
原养型的出现 以A、B菌株直接
接触为前提
2. F因子及其转移
1952年，W.Hayes
A菌株 链霉素 AB混合培养，原养型重组体
B菌株 链霉素
BA混合培养 ， ×
细菌接合中遗传物质转移单向过程 （即从A →B株）
细菌分为两个类群（两种接合型)
供体（或雄菌株） 受体（或雌菌株）
步骤:
供体受体混合培养
↓
gal+ lac+
可编辑版
8
(二) 建立纯系的方法——纯培养
• 挑取由单个细胞繁殖而来的 菌落进行培养就可以获得由 一个细胞繁殖而来的纯系。
• 通常采用平板表面涂布法或 划线法可以获得单菌落。这 种方法获得的纯系，称为 “菌种纯”。
• 有时采用显微操纵器进行菌 丝尖端切割等方法从单个细 胞直接培养建立纯系。采用 这种方法获得的纯系称为 “菌株纯”。
F+ F－ F－ Hfr 1234
Hfr 5 O M M O
1×7, 2×8, 3×8 → L
Hfr 6 O M M O
F－ 7 L O O M 1、2、3、7、8 不是 Hfr
F+ 8
8O O
L
L
2×5, 2×6, 3×5, 3×6, 4×7 →M
5、6 、4是Hfr, 2、3、7 是F－
1×5, 1×6, 1×8, 2×7, 3×7, 4×8 → O
第七章 细菌的遗传分析
本章重点和难点：了解细菌进行遗传物质 交流的方式，掌握细菌染色体作图的方法。
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
• 世代周期短 • 群体大
T7phage 20—30min E.Coli 20min 一支试管 数以百万计
• 遗传物质简单 一条裸露的核酸
• 单倍体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不存在显隐关系
可编辑版
• 性导 • 转导
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15
一. 接合
1. 接合现象的发现
1946年 J.Leaderberg和E.Tatum
E.Coli K-12
菌株A met- bio- thr+ leu+ thi+ 菌株B met+ bio+ thr- leu- thi-
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16
单基因突变率 10 –6 回复突变 10-12 or 10-18
F﹣ 不含有 F 因子 F+ 含有一个自主状态的 F 因子
Hfr (高频重组菌株）
含有一个整合到染色体上的 F 因子
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22
F + × F﹣ → F +
F性伞毛诱导tra可Y编z辑基版 因表达，产生核酸内切酶23
Hfr×F﹣→ 多数为F﹣
可编辑版
24
有4个大肠杆菌菌株1、2、3 和 4 的基因型均为a＋b －,另外4个菌株5、6、7和8的基因型为a－b＋,将两种不同 基因型的菌株充分混合后进行平板培养，以确定a＋b＋ 重组子的频率。在以下结果中，M表示许多重组子，L 表示少量重组子，O表示无重组子，请根据下述结果， 指出每一菌株的性别类型（Hfr、F＋还是F-）
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11
影印培养法
• 把长有许多菌落的母种培养皿倒置于包有灭菌丝绒布的木 质圆柱印章上，使其沾上来自平板上的菌落。然后可把这 一“印章”上的菌落一一接种到不同的选择性培养基平板 上。待这些平板培养后，对各平板相同位置上的菌落作对 比后，就可选出适当的突变型菌株。
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12
影印培养法
MM+arg
– 对于其它的突变类型(如温度敏感型)，也可以 通过培养条件的选择培养来筛选与鉴定。
可编辑版
10
(四) 突变型与重组型的批量筛选方法
为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德 伯格夫妇设计了影印培养法。
– 该方法原理与选择培养法一致，但是采用影印 法将在完全培养基上单菌落同时接种到不同选 择培养基上同时对所有菌落进行选择培养，鉴 定效率大大提高。
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2. F因子及其转移
接合：原核生物中，遗传物质从供体（“雄性”） 转移到受体（“雌性”）的过程。
致育因子（或F性因子，也叫F质粒）
染色体外的一个共价环状DNA分子
（94.5kb 细菌DNA的2% 1/3基因与接合有关)
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20
2. F因子及其转移
据 F 因子有无以及存在状态
E.Coli 有三种类型：
可编辑版
6
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
可编辑版
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(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。
MM+lay
MM+leu MM-原养型
精氨酸缺陷型 赖氨酸缺陷型 亮氨酸缺陷型
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13
• 注意：
– (1)最初的培养基必须是非选择性的，即各种突变型都 能够在其上生长；
– (2)必须采用适当的方法如涂布或划线法，以使培养物 菌落之间要分开。
可编辑版
14
第 二节 细菌的染色体作图
• 接合 • 转化
可编辑版
9
(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)和营养缺陷型(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)。
1是F+
8是F+
3. 中断杂交试验及染色体作图
1957年E.Wollman和E.Jacob设计
Hfr菌株 strs azir tonAr F﹣菌株 strr azis tonAs
gal+ lac+ gal﹣ lac﹣
链霉素 叠氮化物 T1噬菌体 半乳糖发酵 乳糖发酵
Hfr菌株 strs azir tonAr F﹣菌株 strr azis tonAs
2
第一节 细菌的细胞和基因组
DNA 长约1100μm 分子量约2.6×109
12μm×0.5μm
可编辑版
3
可编辑版
4
• 细胞结构
细胞膜 拟核 细胞质（核糖体） 细胞壁 （鞭毛 伞毛 荚膜 芽胞）
• 与真核细胞的差异 缺乏线粒体、叶绿体，无核膜；
• 染色体 裸露的共价闭合环状双链DNA分子
• 附加体 小型环状DNA(质粒) 游离或整合状态
如何产生？
隔离培养后 不出现原养型
原养型的出现 以A、B菌株直接
接触为前提
2. F因子及其转移
1952年，W.Hayes
A菌株 链霉素 AB混合培养，原养型重组体
B菌株 链霉素
BA混合培养 ， ×
细菌接合中遗传物质转移单向过程 （即从A →B株）
细菌分为两个类群（两种接合型)
供体（或雄菌株） 受体（或雌菌株）
步骤:
供体受体混合培养
↓
gal+ lac+
可编辑版
8
(二) 建立纯系的方法——纯培养
• 挑取由单个细胞繁殖而来的 菌落进行培养就可以获得由 一个细胞繁殖而来的纯系。
• 通常采用平板表面涂布法或 划线法可以获得单菌落。这 种方法获得的纯系，称为 “菌种纯”。
• 有时采用显微操纵器进行菌 丝尖端切割等方法从单个细 胞直接培养建立纯系。采用 这种方法获得的纯系称为 “菌株纯”。
F+ F－ F－ Hfr 1234
Hfr 5 O M M O
1×7, 2×8, 3×8 → L
Hfr 6 O M M O
F－ 7 L O O M 1、2、3、7、8 不是 Hfr
F+ 8
8O O
L
L
2×5, 2×6, 3×5, 3×6, 4×7 →M
5、6 、4是Hfr, 2、3、7 是F－
1×5, 1×6, 1×8, 2×7, 3×7, 4×8 → O
第七章 细菌的遗传分析
本章重点和难点：了解细菌进行遗传物质 交流的方式，掌握细菌染色体作图的方法。
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
• 世代周期短 • 群体大
T7phage 20—30min E.Coli 20min 一支试管 数以百万计
• 遗传物质简单 一条裸露的核酸
• 单倍体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不存在显隐关系
可编辑版
• 性导 • 转导
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15
一. 接合
1. 接合现象的发现
1946年 J.Leaderberg和E.Tatum
E.Coli K-12
菌株A met- bio- thr+ leu+ thi+ 菌株B met+ bio+ thr- leu- thi-
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16
单基因突变率 10 –6 回复突变 10-12 or 10-18
F﹣ 不含有 F 因子 F+ 含有一个自主状态的 F 因子
Hfr (高频重组菌株）
含有一个整合到染色体上的 F 因子
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22
F + × F﹣ → F +
F性伞毛诱导tra可Y编z辑基版 因表达，产生核酸内切酶23
Hfr×F﹣→ 多数为F﹣
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24
有4个大肠杆菌菌株1、2、3 和 4 的基因型均为a＋b －,另外4个菌株5、6、7和8的基因型为a－b＋,将两种不同 基因型的菌株充分混合后进行平板培养，以确定a＋b＋ 重组子的频率。在以下结果中，M表示许多重组子，L 表示少量重组子，O表示无重组子，请根据下述结果， 指出每一菌株的性别类型（Hfr、F＋还是F-）
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影印培养法
• 把长有许多菌落的母种培养皿倒置于包有灭菌丝绒布的木 质圆柱印章上，使其沾上来自平板上的菌落。然后可把这 一“印章”上的菌落一一接种到不同的选择性培养基平板 上。待这些平板培养后，对各平板相同位置上的菌落作对 比后，就可选出适当的突变型菌株。
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影印培养法
MM+arg