第七章微生物遺傳（2）-PowerPointPres

1、第七章第七章 細菌和病毒的遺傳細菌和病毒的遺傳細菌和藍綠藻細菌和藍綠藻屬于原核生物：屬于原核生物：一個一個線條狀線條狀或或環(huán)狀環(huán)狀染色體染色體( (單倍體結(jié)構(gòu)單倍體結(jié)構(gòu)) )；無典型的有絲分裂和減數(shù)分裂；無典型的有絲分裂和減數(shù)分裂；染色體傳遞和重組方式與真核生物不同。染色體傳遞和重組方式與真核生物不同。 病毒病毒：比細菌更簡單；比細菌更簡單；在寄主細胞內(nèi)以集團形式產(chǎn)生；在寄主細胞內(nèi)以集團形式產(chǎn)生；屬于只有一條染色體的單倍體。屬于只有一條染色體的單倍體。第一節(jié)第一節(jié) 細菌和病毒遺傳研究的意義細菌和病毒遺傳研究的意義1.1.大?。捍笮。杭毎^小、長約細胞較小、長約1.2u1.2um m 、寬約、寬

2、約0.5u0.5um m；2.2.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：鞭毛、細胞壁、質(zhì)膜、間體、核質(zhì)體、核糖體鞭毛、細胞壁、質(zhì)膜、間體、核質(zhì)體、核糖體3.3.遺傳物質(zhì)：遺傳物質(zhì)：單個主染色體、一個或多個小染色體（質(zhì)粒）單個主染色體、一個或多個小染色體（質(zhì)粒）一、細菌：一、細菌： 研究細菌遺傳的方法：主要是對細菌菌落形態(tài)的遺傳研究研究細菌遺傳的方法：主要是對細菌菌落形態(tài)的遺傳研究( (如圖如圖，霉菌菌落，霉菌菌落) ) 原則上說，培養(yǎng)皿中每個細菌長成的菌落應(yīng)具有共同的遺原則上說，培養(yǎng)皿中每個細菌長成的菌落應(yīng)具有共同的遺傳組成，但是由于偶然發(fā)生的突變：形態(tài)性狀的突變，生傳組成，但是由于偶然發(fā)生的突變：形態(tài)性狀的突變，生理

3、特性的突變或抗性的突變，而使這些突變后的細菌所形理特性的突變或抗性的突變，而使這些突變后的細菌所形成的菌落與其他的菌落有所不同。成的菌落與其他的菌落有所不同。菌落形態(tài)性狀的突變包括：菌落的形狀、菌落形態(tài)性狀的突變包括：菌落的形狀、顏色和大小等。顏色和大小等。( (如圖如圖，菌落形態(tài)性狀，菌落形態(tài)性狀 ) )4.4.涂布和繁殖：涂布和繁殖：每個細胞在較短時間內(nèi)每個細胞在較短時間內(nèi)( (如一夜如一夜) )能裂殖到能裂殖到10107 7個子細胞個子細胞 成為肉眼可見的菌落或克隆成為肉眼可見的菌落或克隆(Clone)(Clone)。5.5.生理特性突變：生理特性突變：. . 營養(yǎng)缺陷型：營養(yǎng)缺陷型：喪

4、失合成某種營養(yǎng)物質(zhì)能力，不能在基本培養(yǎng)基上生長；喪失合成某種營養(yǎng)物質(zhì)能力，不能在基本培養(yǎng)基上生長； 原養(yǎng)型：原養(yǎng)型：野生菌株則可在基本培養(yǎng)基上生長。野生菌株則可在基本培養(yǎng)基上生長。用不同的選擇性培養(yǎng)基用不同的選擇性培養(yǎng)基 測知突變的特性。測知突變的特性。. . 抗性突變型：抗性突變型：如抗藥性或抗感染性。如抗藥性或抗感染性。例如：青霉素例如：青霉素( (penrpenr，r r代表代表resistance)resistance)抗性突變的菌落?？剐酝蛔兊木?。測定突變的方法測定突變的方法影印法：影印法：黎德伯格等黎德伯格等( (LederbergLederberg和和Lederberg,195

5、2)Lederberg,1952)設(shè)計。設(shè)計。 LederbergLederberg J., 1958 J., 1958NobelNobel獎獲得者，獎獲得者，發(fā)現(xiàn)細菌轉(zhuǎn)導和接合發(fā)現(xiàn)細菌轉(zhuǎn)導和接合 培養(yǎng)基中加培養(yǎng)基中加有有青霉素青霉素抗抗青霉素青霉素的菌的菌生長生長沒有細胞結(jié)構(gòu)，是單倍體，只有一條染色體。沒有細胞結(jié)構(gòu)，是單倍體，只有一條染色體。病毒病毒 蛋白質(zhì)外殼蛋白質(zhì)外殼 + + 包被在內(nèi)的核酸。包被在內(nèi)的核酸。煙草花葉病毒腺病毒煙草花葉病毒腺病毒T4 T4 噬菌體愛滋病病毒噬菌體愛滋病病毒RNARNA DNADNA DANDANRNARNA病毒分類：病毒分類：寄主：寄主：動物、植物、細菌；

6、動物、植物、細菌；遺傳物質(zhì)：遺傳物質(zhì)：DNA DNA 或或RNARNA。二、病毒：二、病毒： 病毒中沒有合成蛋白質(zhì)外殼所必須的核糖體。所以，病毒中沒有合成蛋白質(zhì)外殼所必須的核糖體。所以，病毒必須感染活細胞，改變和利用活細胞的代謝合成機病毒必須感染活細胞，改變和利用活細胞的代謝合成機器，才能合成新的病毒后代。器，才能合成新的病毒后代。 感染細菌的病毒又叫噬菌體感染細菌的病毒又叫噬菌體(bacteriophage), 是目是目前了解比較清楚的病毒。前了解比較清楚的病毒。 噬菌體噬菌體對于分子生物學的研究具有非常重要的貢獻。對于分子生物學的研究具有非常重要的貢獻。常見幾個主要噬菌體的特性質(zhì)見表常見幾

7、個主要噬菌體的特性質(zhì)見表71。1 1世代周期短：世代周期短： 大腸桿菌大腸桿菌( (E. ColiE. Coli)20)20分鐘可繁殖一代。分鐘可繁殖一代。2 2便于管理和生化分析：便于管理和生化分析： 個體小，一般在個體小，一般在1u1u至幾至幾u u之間之間，因一支試管可以儲存數(shù)因一支試管可以儲存數(shù)以百萬計的細菌和病毒，以百萬計的細菌和病毒，操作管理方便。操作管理方便。三、細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性：三、細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性：3 3便于研究基因突變：便于研究基因突變： 裸露的裸露的DNADNA分子分子( (有的病毒為有的病毒為RNARNA分子分子) )，易受環(huán)境條，易受環(huán)境條

8、件的影響而發(fā)生突變；單倍體生物，不存在顯性掩蓋隱件的影響而發(fā)生突變；單倍體生物，不存在顯性掩蓋隱性問題，突變均能表現(xiàn)出來。性問題，突變均能表現(xiàn)出來。4 4便于研究基因的作用：便于研究基因的作用： 影印培養(yǎng)影印培養(yǎng)，易檢出營養(yǎng)缺陷型突變，有利于從生化易檢出營養(yǎng)缺陷型突變，有利于從生化角度來研究基因的作用。角度來研究基因的作用。5 5便于基因重組研究：便于基因重組研究： 細菌具有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導和接合作用，利用這些特性可細菌具有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導和接合作用，利用這些特性可以進行精密的以進行精密的遺傳學分析遺傳學分析。6. 6. 便于研究基因結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控機制：便于研究基因結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控機制： 細菌和病毒的細

9、菌和病毒的遺傳物質(zhì)簡單遺傳物質(zhì)簡單，基因定位、結(jié)構(gòu)分基因定位、結(jié)構(gòu)分析及其分離易于進行，基因的表達調(diào)控也適于用生理析及其分離易于進行，基因的表達調(diào)控也適于用生理生化的方法進行深入的研究。生化的方法進行深入的研究。7. 7. 便于進行遺傳操作：便于進行遺傳操作： 染色體結(jié)構(gòu)簡單染色體結(jié)構(gòu)簡單，沒有組蛋白和其它蛋白的結(jié)合，更沒有組蛋白和其它蛋白的結(jié)合，更宜于進行遺傳工程的操作。宜于進行遺傳工程的操作。第二節(jié)第二節(jié) 噬菌體的遺傳分析噬菌體的遺傳分析1. 1. 結(jié)構(gòu)簡單：結(jié)構(gòu)簡單：蛋白質(zhì)外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。蛋白質(zhì)外殼、核酸、某些碳水化合物、脂肪等。2. 2. 多樣性的原因：多樣性的原因

10、：外殼的蛋白質(zhì)種類、染色體類型和結(jié)構(gòu)的不同。外殼的蛋白質(zhì)種類、染色體類型和結(jié)構(gòu)的不同。3. 3. 兩大類兩大類( (據(jù)噬菌體據(jù)噬菌體DNA在宿主細菌內(nèi)的特點在宿主細菌內(nèi)的特點 )： 烈性噬菌體：烈性噬菌體：能引起寄主細胞裂解的噬菌體。能引起寄主細胞裂解的噬菌體。 例：例：T T噬菌體系列噬菌體系列(T(T1 1-T-T7 7) )； 溫和性噬菌體溫和性噬菌體: : 侵入寄主細胞后，不使寄主細胞侵入寄主細胞后，不使寄主細胞裂解的噬菌體。裂解的噬菌體。具容源性的具容源性的P P1 1和和噬菌體。噬菌體。一、噬菌體的結(jié)構(gòu)：一、噬菌體的結(jié)構(gòu)：、烈性噬菌體：、烈性噬菌體：1. 1. 結(jié)構(gòu)大同小異，外貌一

11、般呈蝌蚪狀：結(jié)構(gòu)大同小異，外貌一般呈蝌蚪狀：頭部頭部：雙鏈：雙鏈DNADNA分子的染色體；分子的染色體；頸部頸部：中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘；：中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘；末端末端：由基板、尾針和尾絲組成。：由基板、尾針和尾絲組成。T偶列噬菌體偶列噬菌體2 2T T偶列噬菌體的侵染過程（如偶列噬菌體的侵染過程（如T T4 4噬菌體）：噬菌體）： 尾絲固定大腸桿菌，遺傳物質(zhì)注入尾絲固定大腸桿菌，遺傳物質(zhì)注入 破壞寄主破壞寄主細胞細胞原有的遺傳物質(zhì)原有的遺傳物質(zhì) 合成大量的噬菌體遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)合成大量的噬菌體遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì) 組裝成許多新的子噬菌體組裝成許多新的子噬菌體 溶菌酶裂解細菌溶菌酶裂解細菌 釋釋放

12、出數(shù)百個噬菌體。放出數(shù)百個噬菌體。T4噬菌體從大腸噬菌體從大腸桿菌中釋放桿菌中釋放、溫和性噬菌體：、溫和性噬菌體： 例如例如和和P1P1噬菌體噬菌體和和P1P1各代表一種略有不同的溶源性各代表一種略有不同的溶源性類型。類型。. .噬菌體：噬菌體： 噬菌體侵入后，噬菌體侵入后，細菌不裂解細菌不裂解 附在附在E.coliE.coli染色體上的染色體上的galgal和和biobio位點間的位點間的attatt座位上座位上 通過交換通過交換整合整合到細菌染到細菌染色體，并能阻止其它色體，并能阻止其它噬菌體的超數(shù)感染。噬菌體的超數(shù)感染。1. 1. 溶源性的生活周期：溶源性的生活周期：.P.P1 1噬菌體

13、：噬菌體：它它并不整合到并不整合到細菌的染色體上，而是細菌的染色體上，而是獨立獨立地存在于細胞質(zhì)內(nèi)。地存在于細胞質(zhì)內(nèi)。只有少數(shù)基因活動，表達出阻礙物關(guān)閉其它基因。只有少數(shù)基因活動，表達出阻礙物關(guān)閉其它基因。原噬菌體經(jīng)原噬菌體經(jīng)誘導誘導可轉(zhuǎn)變?yōu)榭赊D(zhuǎn)變?yōu)榱倚允删w烈性噬菌體 裂解途徑。裂解途徑。原噬菌體原噬菌體：整合在宿主基因組中的噬菌體。：整合在宿主基因組中的噬菌體。2. P2. P1 1和和噬菌體的特性：噬菌體的特性：P1P1和和各代表不同的溶原性類型：各代表不同的溶原性類型：P P1 1噬菌體：噬菌體：侵入后并不整合到細菌的染色體上，獨立存在侵入后并不整合到細菌的染色體上，獨立存在于細胞質(zhì)內(nèi)

14、；于細胞質(zhì)內(nèi)；噬菌體：噬菌體：通過交換整合到細菌染色體上。通過交換整合到細菌染色體上。 溶源性細菌分裂溶源性細菌分裂 兩個子細胞兩個子細胞：P P1 1噬菌體噬菌體復制則使每個子細胞中至少含有一個拷貝；復制則使每個子細胞中至少含有一個拷貝；噬菌體噬菌體隨細胞染色體復制而復制，細胞中有一個拷貝。隨細胞染色體復制而復制，細胞中有一個拷貝。共同特點：共同特點：核酸既不大量復制，也不大量轉(zhuǎn)錄和翻譯。核酸既不大量復制，也不大量轉(zhuǎn)錄和翻譯。第三節(jié)第三節(jié) 細菌的遺傳分析細菌的遺傳分析一、轉(zhuǎn)化（一、轉(zhuǎn)化（transformationtransformation）：）：概念：概念：指某些細菌能通過其細胞膜指某些

15、細菌能通過其細胞膜攝取攝取周圍供體的染色周圍供體的染色體片段，將此外源體片段，將此外源DNADNA片段通過片段通過重組重組加入自己染色體組加入自己染色體組的過程。的過程。19281928年，格里費斯年，格里費斯(Griffith F.)(Griffith F.)在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。19441944年，阿委瑞年，阿委瑞(Avery O. T.)(Avery O. T.)成功地進行了肺炎雙球菌成功地進行了肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗；證實遺傳物質(zhì)是轉(zhuǎn)化試驗；證實遺傳物質(zhì)是DNADNA；轉(zhuǎn)化是細菌交換基因的；轉(zhuǎn)化是細菌交換基因的方法之一。方法之一。 細菌中的大部分的轉(zhuǎn)化工作

16、是用下面細菌中的大部分的轉(zhuǎn)化工作是用下面三種細菌完成三種細菌完成的：的：肺炎雙球菌，枯草桿菌和流感嗜血桿菌。肺炎雙球菌，枯草桿菌和流感嗜血桿菌。轉(zhuǎn)化主要分為二個步驟進行轉(zhuǎn)化主要分為二個步驟進行: :( (一一) )供體供體DNADNA與受體細胞間的接觸與互作與受體細胞間的接觸與互作 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化：DNADNA片斷至少有片斷至少有800800個堿基對；個堿基對；枯草桿菌的轉(zhuǎn)化：枯草桿菌的轉(zhuǎn)化：DNADNA片斷至少有片斷至少有1600016000個堿基對。個堿基對。 轉(zhuǎn)化的第一步是使轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化的第一步是使轉(zhuǎn)化DNADNA與受體細菌間的成功地與受體細菌間的成功地相互作用，這包括：相互

17、作用，這包括：轉(zhuǎn)化片段的大小、形態(tài)、濃度和轉(zhuǎn)化片段的大小、形態(tài)、濃度和受體細胞的生理狀態(tài)。受體細胞的生理狀態(tài)。 . .轉(zhuǎn)化片斷的大?。恨D(zhuǎn)化片斷的大?。? .供體供體DNADNA分子存在的數(shù)目：分子存在的數(shù)目：對特定基因來說，供體對特定基因來說，供體DNADNA分子數(shù)目與成功轉(zhuǎn)化有關(guān)。分子數(shù)目與成功轉(zhuǎn)化有關(guān)。鏈霉素抗性基因轉(zhuǎn)化：鏈霉素抗性基因轉(zhuǎn)化：在每個細胞含有在每個細胞含有1010個個DNADNA分子分子之前，之前，抗性轉(zhuǎn)化體數(shù)目一直與抗性轉(zhuǎn)化體數(shù)目一直與DNADNA分子存在數(shù)目成正比。分子存在數(shù)目成正比。原因：原因：在細菌的細胞壁或細胞膜上有固定數(shù)量的在細菌的細胞壁或細胞膜上有固定數(shù)量的DN

18、ADNA接受接受座位座位，故一般細菌攝取的故一般細菌攝取的DNADNA分子數(shù)分子數(shù)小于小于1010個。個。受體的生理狀態(tài)：受體的生理狀態(tài)：受體細胞受體細胞必須在生理上必須在生理上處于感受態(tài)處于感受態(tài)。 這種感受態(tài)只能發(fā)生在細菌生長周期的這種感受態(tài)只能發(fā)生在細菌生長周期的某一時間某一時間范圍內(nèi)范圍內(nèi)，在感受態(tài)內(nèi)，活躍合成的蛋白質(zhì)的細菌細胞，在感受態(tài)內(nèi)，活躍合成的蛋白質(zhì)的細菌細胞壁多少發(fā)生改變而壁多少發(fā)生改變而易于接受轉(zhuǎn)化易于接受轉(zhuǎn)化DNADNA。、轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化DNADNA的攝取和整合過程：的攝取和整合過程：細菌中的轉(zhuǎn)化，包括細菌中的轉(zhuǎn)化，包括供體供體DNADNA的結(jié)合與穿入，聯(lián)會和整合的結(jié)合與穿入，

19、聯(lián)會和整合。 當細菌處于當細菌處于感受態(tài)感受態(tài)時，外源雙鏈時，外源雙鏈DNADNA分子可結(jié)合在分子可結(jié)合在受體細胞表面的受體細胞表面的接受座位上接受座位上。細菌在攝取外源。細菌在攝取外源DNADNA時，時，由由DNADNA移位酶降解其中一條鏈，并利用降解這條鏈產(chǎn)生移位酶降解其中一條鏈，并利用降解這條鏈產(chǎn)生的能量，將另一條鏈拉進細胞中。的能量，將另一條鏈拉進細胞中。 . .結(jié)合與穿入：結(jié)合與穿入： 供體單鏈供體單鏈DNADNA片段一旦進入細胞，按各個不同的片段一旦進入細胞，按各個不同的位點與其相應(yīng)的受體位點與其相應(yīng)的受體DNADNA片段聯(lián)會。片段聯(lián)會。 . .聯(lián)會：聯(lián)會：單鏈的轉(zhuǎn)化單鏈的轉(zhuǎn)化DN

20、ADNA通過與受體通過與受體DNADNA對應(yīng)位點的對應(yīng)位點的置換置換從而穩(wěn)定從而穩(wěn)定地參入到受體地參入到受體DNADNA中。中。 整合整合( (重組重組) )：轉(zhuǎn)化動化轉(zhuǎn)化動化 (三三)轉(zhuǎn)化和基因重組作圖轉(zhuǎn)化和基因重組作圖 例如：黎德伯格等用枯草桿菌進行轉(zhuǎn)化和重組試驗例如：黎德伯格等用枯草桿菌進行轉(zhuǎn)化和重組試驗 DNA DNA 片段進入受體細胞之后，可與受體染色體發(fā)片段進入受體細胞之后，可與受體染色體發(fā)生重組。生重組。緊密連鎖緊密連鎖的兩個基因有較多的機會包括在同的兩個基因有較多的機會包括在同一個一個DNADNA片段中片段中，并同時整合到受體染色體中。，并同時整合到受體染色體中。Trp2 hi

21、s2 tyr1 三者并發(fā)轉(zhuǎn)化的頻率最高，故這三者并發(fā)轉(zhuǎn)化的頻率最高，故這3 3個基因是連鎖的，個基因是連鎖的，其中其中his2his2和和tyr1tyr1連鎖緊密：連鎖緊密：單交換時，染色體開環(huán)易降解，故不存在單交換類型；單交換時，染色體開環(huán)易降解，故不存在單交換類型；只有雙交換和偶數(shù)的多交換才有效的。只有雙交換和偶數(shù)的多交換才有效的。二、接合（二、接合（conjugationconjugation）：）：1.1.概念：概念：是指原核生物的遺傳物質(zhì)從是指原核生物的遺傳物質(zhì)從供體供體(donor)(donor)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到到受體受體(receptor)(receptor)內(nèi)的過程。內(nèi)的過程。特點：

22、特點：需通過需通過細胞的直接接觸細胞的直接接觸。B B菌株：菌株：Met+ bio+ Met+ bio+ thrthr- - leuleu- -，需加需加蘇氨酸蘇氨酸和和亮氨酸亮氨酸。不同營養(yǎng)缺陷型的大腸桿菌：不同營養(yǎng)缺陷型的大腸桿菌： A A菌株：菌株：Met- bio- Met- bio- thrthr+ + leuleu+ +，需加需加甲硫氨酸甲硫氨酸和和生物素生物素。2 2實例：黎德伯格和塔特姆（實例：黎德伯格和塔特姆（19461946年）：年）：A A菌株和菌株和B B菌株營養(yǎng)缺陷型，不能在基本培養(yǎng)上生長。菌株營養(yǎng)缺陷型，不能在基本培養(yǎng)上生長。A A+ +B B菌株混合培養(yǎng)菌株混合培

23、養(yǎng)，在完全培養(yǎng)基上，幾小時后離心，涂，在完全培養(yǎng)基上，幾小時后離心，涂布基本培養(yǎng)布基本培養(yǎng), ,長出原養(yǎng)型長出原養(yǎng)型( (Met+bioMet+bio+ + thrthr+ + leuleu+)+)菌落菌落。這種原養(yǎng)型細胞如何出現(xiàn)？這種原養(yǎng)型細胞如何出現(xiàn)？轉(zhuǎn)化？轉(zhuǎn)化？ 細胞間直接接觸而發(fā)生遺傳物質(zhì)交換和重組細胞間直接接觸而發(fā)生遺傳物質(zhì)交換和重組? ?A A、B B菌株分別培養(yǎng)在基本菌株分別培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)基上 一邊加壓和吸引一邊加壓和吸引使培養(yǎng)液充分混合使培養(yǎng)液充分混合 結(jié)果任何一臂的培養(yǎng)基上均未長出結(jié)果任何一臂的培養(yǎng)基上均未長出原養(yǎng)型細菌原養(yǎng)型細菌。直接接觸直接接觸( (接合接合) )

24、是是原養(yǎng)型細胞出現(xiàn)的必要原養(yǎng)型細胞出現(xiàn)的必要條件。條件。大分子可通過，細大分子可通過，細菌不能通過菌不能通過Hayes(1952)Hayes(1952)試驗證明試驗證明：接合過程接合過程是一種是一種單向單向轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移，A A菌株遺傳物質(zhì)菌株遺傳物質(zhì) B B菌株，菌株，從從供體供體“donor”donor”到到受體受體“receptor”receptor”。F F 因子：因子：致育因子致育因子( (性因子性因子) )，是一種附加體。，是一種附加體。攜帶攜帶F F因子的菌株稱為供體菌或雄性，用因子的菌株稱為供體菌或雄性，用F F表示。表示。未攜帶未攜帶F F因子的菌株為受體菌或雌性，用因子的菌株為

25、受體菌或雌性，用F F表示。表示。、F F因子及因子及F F向向F F的轉(zhuǎn)移：的轉(zhuǎn)移：F F 因子的組成：因子的組成：染色體外遺傳物質(zhì)，染色體外遺傳物質(zhì)，環(huán)狀環(huán)狀DNADNA； 40-6040-60個蛋白質(zhì)基因；個蛋白質(zhì)基因；2-42-4個個/ /細胞細胞( (雄性內(nèi)雄性內(nèi)) )。 F F 因子的三種狀態(tài)：因子的三種狀態(tài)：以大腸桿菌為例：以大腸桿菌為例：一個自主狀態(tài)一個自主狀態(tài)F F因子，即因子，即F F； 帶有一個整合的帶有一個整合的F F因子的細胞叫高頻重組細胞，因子的細胞叫高頻重組細胞，HfrHfr細胞。細胞。沒有沒有F因子，即因子，即F；自主狀態(tài)時自主狀態(tài)時F F 因子獨立進行分裂。因

26、子獨立進行分裂。F FF F：先形成接先形成接合管，合管，F(xiàn) F因子的因子的DNADNA邊邊轉(zhuǎn)移邊復制，轉(zhuǎn)移邊復制，F(xiàn) F細胞細胞 F F細胞。細胞。F F因子整合到細菌染色體上因子整合到細菌染色體上(F(F HfrHfr細胞細胞) )，其繁殖其繁殖與細菌染色體同步進行與細菌染色體同步進行。此時，細菌基因的此時，細菌基因的重組頻重組頻率增加率增加4 4倍倍以上，因此染色以上，因此染色體上整合有體上整合有F F因子的菌株，因子的菌株，稱為稱為HfrHfr菌株菌株。、HfrHfr細胞的形成及染色體的轉(zhuǎn)移細胞的形成及染色體的轉(zhuǎn)移：細菌染色體由一小段單細菌染色體由一小段單鏈的鏈的F F因子為前導而轉(zhuǎn)移

27、因子為前導而轉(zhuǎn)移到到F F- -受體受體 邊進入邊邊進入邊合成。一般情況下僅小合成。一般情況下僅小部分細菌染色體能夠轉(zhuǎn)部分細菌染色體能夠轉(zhuǎn)入，接合中斷入，接合中斷 受體受體細胞仍為細胞仍為F F，F(xiàn) F因子仍因子仍留留在供體內(nèi)。在供體內(nèi)。當當F因子復制完成后，因子復制完成后，F(xiàn)-變成變成F+(動畫動畫)。 部分二倍體中發(fā)生交換部分二倍體中發(fā)生交換: :單數(shù)交換單數(shù)交換：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)：打開環(huán)狀染色體，產(chǎn)生一個線性染色體，這種細胞是生一個線性染色體，這種細胞是不能成活的。不能成活的。偶數(shù)交換偶數(shù)交換：產(chǎn)生可遺傳的重組：產(chǎn)生可遺傳的重組體和片段。體和片段。部分二倍體：部分二倍體：當當F F或或

28、HfrHfr的細菌染色體進入的細菌染色體進入F F后，在后，在一個短時期內(nèi)，一個短時期內(nèi)，F(xiàn) F細胞內(nèi)的細胞內(nèi)的某些位點就會成為二倍體某些位點就會成為二倍體的的DNADNA。三、性導（三、性導（sexductionsexduction）: :性導：性導：指接合時由指接合時由FF因子所攜因子所攜帶的外源帶的外源DNADNA整合到細菌染色體整合到細菌染色體的過程。的過程。F F 因子整合過程因子整合過程：可逆，發(fā)生環(huán)出時，可逆，發(fā)生環(huán)出時，F(xiàn) F因子又可因子又可重新離開染色體。重新離開染色體。AdelbergAdelberg和和Burns(1959)Burns(1959)：F F因子偶爾在環(huán)出時不

29、夠準確，會攜帶出因子偶爾在環(huán)出時不夠準確，會攜帶出染色體上的一染色體上的一些基因些基因，這種因子稱為，這種因子稱為F F因子因子。 F F因子因子攜帶染色體的節(jié)段大小：攜帶染色體的節(jié)段大?。簭囊粋€標準基因到半從一個標準基因到半個細菌染色體。個細菌染色體。F F因子使細菌帶有某些突出的特點：因子使細菌帶有某些突出的特點：FF因子轉(zhuǎn)移基因比率極因子轉(zhuǎn)移基因比率極高，如同高，如同F(xiàn)+F+因子轉(zhuǎn)移比率；因子轉(zhuǎn)移比率；FF因子的自然整合率極因子的自然整合率極高，并且整合在高，并且整合在一定的座位一定的座位上。上。攜帶有與細菌染色體攜帶有與細菌染色體一樣的同源區(qū)段；而正常一樣的同源區(qū)段；而正常F F因子可

30、在因子可在不同座位不同座位整合。整合。雅科和阿代爾伯格發(fā)現(xiàn)：雅科和阿代爾伯格發(fā)現(xiàn)：特殊的特殊的HfrHfr菌株能把菌株能把laclac+ + 等位基因等位基因高頻率高頻率地轉(zhuǎn)移到地轉(zhuǎn)移到F F laclac- -受體之中。受體之中。laclac基因位于遠端，中斷雜交實驗中只有基因位于遠端，中斷雜交實驗中只有1/10001/1000重組率重組率；由由F F攜帶攜帶laclac+ + 基因進入受體后可在基因進入受體后可在laclac位點上形成部分位點上形成部分二倍體二倍體FlacFlac+ + / / laclac- -。性導在大腸桿菌遺傳研究中的作用：性導在大腸桿菌遺傳研究中的作用：每個每個F

31、F因子攜帶有不同大腸桿菌基因，包括全部染色因子攜帶有不同大腸桿菌基因，包括全部染色體基因，可以分離出大量的體基因，可以分離出大量的F F因子，利用不同基因在一起因子，利用不同基因在一起的并發(fā)性導的頻率來作圖；的并發(fā)性導的頻率來作圖；通過性導產(chǎn)生部分二倍體，確定等位基因位置、顯隱通過性導產(chǎn)生部分二倍體，確定等位基因位置、顯隱性關(guān)系提供了重要方法；性關(guān)系提供了重要方法；. . 性導形成的部分二倍體可用作互補測驗，確定兩個突性導形成的部分二倍體可用作互補測驗，確定兩個突變類型是否屬于同一個基因。變類型是否屬于同一個基因。1.1.概念：概念：是指以是指以噬菌體為媒介噬菌體為媒介進行細菌遺傳物質(zhì)重組的過

32、進行細菌遺傳物質(zhì)重組的過程，是細菌遺傳物質(zhì)傳遞和交換方式之一。程，是細菌遺傳物質(zhì)傳遞和交換方式之一。2.2.特點：特點：以噬菌體為媒介以噬菌體為媒介 細菌的一段染色體被細菌的一段染色體被錯誤地包裝錯誤地包裝在噬菌在噬菌體的蛋白質(zhì)外殼內(nèi)體的蛋白質(zhì)外殼內(nèi) 通過感染轉(zhuǎn)移到另一個受體細胞內(nèi)。通過感染轉(zhuǎn)移到另一個受體細胞內(nèi)。 感染細菌的能力決定于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。感染細菌的能力決定于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。四、轉(zhuǎn)導（四、轉(zhuǎn)導（transductiontransduction）：）：3.3.例如：例如：黎德伯格與津德（黎德伯格與津德（19511951）發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌中轉(zhuǎn)導現(xiàn)象。）發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌中轉(zhuǎn)導

33、現(xiàn)象。. . 將兩個沙門氏菌的營養(yǎng)缺陷型進行雜交：將兩個沙門氏菌的營養(yǎng)缺陷型進行雜交：phephe- - try try- - tyrtyr- - met met+ + his his+ + phephe+ + try try+ + tyrtyr+ + met met- - his his- -混合培養(yǎng)混合培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基在基本培養(yǎng)基發(fā)現(xiàn)原養(yǎng)型的菌落發(fā)現(xiàn)原養(yǎng)型的菌落頻率為頻率為1/105不能合成苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸不能合成苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸 不能合成甲硫氨酸和組氨酸不能合成甲硫氨酸和組氨酸 . . 產(chǎn)生上述結(jié)果的原因產(chǎn)生上述結(jié)果的原因: :. .是否屬于恢復突變是否屬于恢復突變? ?高頻率的出現(xiàn)不可能是回復突變。高頻率的出現(xiàn)不可能是回復突變。. .是否屬于接合、性導是否屬于接合、性導? ?戴維斯戴維斯U U型管試驗型管試驗( (防止細胞直