第五章细菌和病毒的遗传分析

请画出基因转移顺序及各品系转移方向。
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大肠杆菌的Hfr菌株与营养缺 陷型的F-菌株杂交，利用中 断杂交实验得到以下实验 结果： 供体的基因不同的Hfr品系及 进入的时间（分钟） • （1）试用上述结果建立一 个大肠杆菌的染色体图 （以分钟表示距离）。 • （2）在图上标出菌株中F 因子插入的位置和方向。
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F 质 粒 的 转 移
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F 质 粒 的 转 移
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附加体（episome): 将既可以存在于染色体之外作为一个独 立的复制子，也可以整合到细菌染色体中作 为细菌复制子的一部分的遗传因子称为附加 体。
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实验结果分析：
1.基因突变；
2.营养物质互补或转化； 3.遗传物质重新组合；
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U型管实验：
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lacˉ ade+
重组率（RF）=
(lacˉ ade+ )+(lac+ ade+)
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重组率︰时间=20
1min等于20个图距单位（m.u.）
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确定每个基因转入F-的顺序（时间） 根据基因转入F-的时间，进行细菌染色体作图
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图7－17 中断杂交后，重组体中Hfr遗传性状出现的频率
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例如：中断杂交实验结果 基因 转入时间（min） 频率
高频重组（high frequency recombination,Hfr）
重组频率可达10-2
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细菌重组的特点：
1.异宗配合；
2.DNA传递是单方向的；
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以枯草杆菌进行实验， 供体基因型： trp2+ his2+ tyr1 +
受体基因型： trp2- his2- tyr1实验结果：
座位
trp2 +
转化体类别
+ + +
his2
tyr 1
+
+
11940
+
+
3660
+
685
+
418
2600
在一般情况下，大约只有1%的受体细胞 可吸收外源DNA，并发生遗传转化。转化频 率低的主要原因在于： 1.DNA只有在受体细胞细胞壁的特殊受体部 位才能进入受体细胞； 2.外源DNA进入受体细胞需要有酶或蛋白质 分子以及能量等因素的协同作用。 外源DNA只有在酶促旺盛的受体部位才能进 入受体细胞。
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转化过程： 1.双链DNA分子与细胞表面受体部位进行可逆性结 合；
2.供体DNA进入受体细胞，并可防止受DNA酶的 破坏； 3.供体DNA解链成为单链结构，其中一条被降解；
4.未被降解的DNA单链与受体细胞进行同源重组；
5.形成各种重组子。
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正反交实验：
B strr A strr × B strs
A strs
×
鉴别培养基含有str
A为供体，相当于雄性；
B为受体，相当于 雌性。
遗传物质
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细 菌 中 的 接 合
五、转化与转导作图
转化（transformation):
游离的外源DNA片段进入到受体细菌细胞内， 使受体细菌细胞的遗传物质与外源DNA发生 重组，产生各种类型重组子的过程。
转化子（transformant）：
细菌细胞经过转化所形成的各种重组子。
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例：现有5个Hfr品系的DNA转移到Fˉ细菌中去 的基因顺序如下：
Hfr品系 1 2 3 4 5 转移顺序 BKARM DLQEOC OEQLDN MCOEQLDN RAKBN
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二、大肠杆菌的有性生殖
1946年，发现不同品系的大肠杆菌可以进行 杂交，从而首次发现了大肠杆菌的性别。
A品系：met- bioB品系：thr- leu – thi –
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第二节 细菌的遗传与做图
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一、细菌的细胞及细菌的染色体 细胞膜、细胞壁：一层或多层 染色体：1~2条（一定部位与细胞膜相连） 无核膜包裹，称为拟核（nucleoid)DNA 双链分子形成闭合的环状结构； 长度：250~35000um裸露，不与蛋白质 结合，易于DNA 的重组，但有RNA结合， 有利于DNA分子的折叠和螺旋。
（一）合成代谢功能的突变型
（anabolic functional mutants)
营养缺陷型 （二）分解代谢功能的突变型
（catabolic functional mutants)
（三）抗性突变型（resistant mutants)
抗性(resistant)
敏感(sensitive)
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Thr+
Leu+ Azi+ Ton+ Lac+ Gal+
8.0
8.5 9 11 18 25
100(选择标记）
100(选择标记） 90 70 40 25
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5
o
10
azi ton
15
lac
20
25
gal
E.coli 的连锁群
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F因子与高频重组品系：
F因子（F factor or F element)
——性因子（sex factor)
致育因子（fertility factor)
F因子是一种环状的DNA分子，具有赋予中 性细菌以性别的性质。 F因子相对分子量为3.5×106,全长约为6 ×104 个bp，约为大肠杆菌环状染色体全长的2%。
+
107
+
1180
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解题思路：
1.首先确定三基因是否连锁；
2.如果连锁，三基因位置关系如何； 3.确定重组类型，计算重组值。
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转导（transduction）：
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重组做图（recombination mapping) 以基因间重组率进行基因定位。
例：根据中断杂交实验已知lac、ade是紧密连锁 的，杂交 Hfr laБайду номын сангаас+ ade+×Fˉlacˉadeˉ是lac+ 先进入受 体，而ade+后进入。
印记法（replica_plated method) 完全培养基 生长后影印
基本培养基
选择培养基
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二、噬菌体的突变型：
1.寄主范围突变型
2.快速融菌突变型
3.条件致死突变型
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无义突变与无义抑制基因
无义突变：原来正常的密码子突变成为终止 密码子，从而使多肽链变短，失去活性。 可分为：琥珀型（amber）——UAG
赭石型（ocher）——UAA
乳石型（opal） ——UGA 无义抑制基因：在终止密码处可以插入一个 特定的氨基酸，防止在终止密码位置上提前 终止多肽链的合成。
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E.coliF因子存在状态有三种类型：
①没有F因子，即F– ②游离状态的F因子，即F+ ③整合的F因子，即Hfr
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低频重组（low frequency recombination,Lfr)： 重组率约为百万分之一；
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第五章 细菌与噬菌体的遗传
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第一节 细菌与噬菌体的突变型
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一、细菌突变型及突变型的筛选
2.如果A、B不连锁，当DNA浓度下降时，则 AB转化频率下降远远超过A或B转化频率下 降的程度。
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感受态细胞（competence）：
能接受外源DNA分子并被转化的细菌细胞 被称为感受态细胞（competence）。
感受态因子（competence）： 促进转化作用的酶或蛋白质分子被称为感 受态因子（competence）。
四、F’因子与性导 F’因子（ F’—factor）： 带有细菌基因的环状F因子。 性导（sexduction或F’—duction）： 利用F’因子将供体细胞的基因导入受体， 形成部分二倍体的过程叫性导。
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Hfr:thr+leu+lac+gal+azistonsstrs F- : thr-leu-lac-gal-aziRtonRstrR
每隔一定时间取样，放在食物搅拌器内搅拌 培养在含str的完全培养基上， Hfr被杀死 用影印培养法测试形成的F-菌落的基因型，
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进行转化作图应首先确定同时进行转化 的基因是否具有连锁关系，依据在于：在较 低的浓度范围内，转化频率与转化DNA的浓 度呈正比。
1.如果A与B是连锁的，当DNA浓度下降时， A、B同时转化频率下降和A或B转化频率下 降程度相同；
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例如：Lac-的选择
伊红—美蓝培养基（EMB培养基）
Lac+ 可以发酵乳糖，菌落为有金属光 泽的紫色； Lac- 不能发酵乳糖，菌落为白色
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3.所传递的基因都是连锁在一起的；
4.偶数次交换有效，奇数次交换无效；
5.只产生一种重组子。
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三、中断杂交与重组做图
中断杂交实验（interrupted mating experiment） 把接合中的细菌在不同时间取样，并把 样品猛烈搅拌以中断细菌的接合过程，以此 来研究细菌接合过程中基因转移方式，分析 受体细菌基因型的实验方法。