復旦普通微生物學46課件

（二）接合（conjugation）定義：供體菌（“雄”）通過其性菌毛與受體菌（“雌”）相接觸，前者傳遞不同長度的DNA給后者，并在后者細胞中進行雙鏈化或進一步與核染色體發(fā)生交換、整合，從而使后者獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。通過接合而獲得新性狀的受體細胞就是接合子（conjugant）研究方法：1946年J.Lederberg等采用E.coli的兩株營養(yǎng)缺陷型進行實驗，奠定了方法學基礎；也為以后的微生物遺傳學提供了必要的條件。存在范圍：細菌：G–較為多見如E.coli、Salmonella、Shigella、Serratia、Vibrio、Azotobacter、Klebsiella和Pseudomonas等最為常見放線菌：Streptomyces、Nocardia接合還可發(fā)生在不同屬的菌種之間，如E.coli與Salmonellatyphimurium之間或S.typhimurium與Shigelladysenteriae之間E.coli的F因子：決定性別的質(zhì)粒，屬于附加體（episome），可以通過接合作用獲得，也可以通過丫啶類化合物、溴化乙錠或絲裂霉素C的處理而消除。接合——兩個親本細胞通過直接接觸來轉移遺傳物質(zhì)的基因重組方式。通過接合而獲得新性狀的受體細胞就是接合子（conjugant）1946年用E.coli的兩個營養(yǎng)缺陷型所作的實驗：Met+bio+thr+leu+Met-bio-thr+leu+Met+bio+thr-leu-[Met.bio.thr.leu][-][-][-]混合培養(yǎng)離心洗滌后1、接合及其發(fā)現(xiàn)AB研究細菌接合方法的基本原理接合：

供體與受體細胞直接接觸，借性菌毛傳遞DNA，在受體細胞中發(fā)生交換、整合，使之獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。通過接合而獲得新性狀的受體細胞就稱接合子。F因子的存在方式②F+（“雄性”）菌株：細胞內(nèi)含有（1~4個）游離的F因子，細胞表面存在與F因子數(shù)目相當?shù)男跃ＥcF–相接觸時，可通過性菌毛將F因子轉移到F–細胞中，使之也變成F+菌株。F因子以很高的頻率傳遞，但含F(xiàn)因子的宿主細胞的染色體DNA一般并不被轉移。F+×F–F++F–

③Hfr（高頻重組，highfrequencyrecombination）菌株：含有與染色體特定位點整合的F因子。因該菌株與F–接合后的重組頻率比F+菌株高幾百倍而得名。Hfr菌株與F–菌株接合時，Hfr染色體雙鏈中的一條單鏈在F因子處發(fā)生斷裂，F(xiàn)因子位于線狀單鏈DNA的兩端，整段單鏈線狀染色體從5’端開始等速進入F–細胞，在沒有外界干擾的情況下，全部轉移過程的完成需要約120分鐘。由于種種原因DNA轉移過程常會發(fā)生中斷，所以越是前端的基因進入F–細胞的機會越大。F因子位于線狀DNA的末端，進入受體細胞的機會最小，故這種接合引起轉性的頻率最低，但可以出現(xiàn)各種重組子。Hfr×F–Hfr+F–（在大多數(shù)情況下）Hfr×F–Hfr+Hfr（在極少數(shù)情況下）④F’菌株：細胞中含有游離的、帶小段染色體基因的環(huán)狀F因子，可與F–菌株接合，使其成為F′菌株。F′菌株的形成：由Hfr菌株中的F因子在不正常切離而脫離核染色體組時所形成，并因此造成細胞染色體發(fā)生缺失，F(xiàn)因子也缺失一段DNA.由Hfr異常釋放所生成的F’菌株，稱為初生F’菌株；由F–接受外來F′因子所產(chǎn)生的F′叫作次生F′細胞；F因子轉導F-mediatedtransduction:

利用F’菌株與F–接合可將供體染色體DNA傳入F–菌株，從而使F–既獲得供體菌的若干遺傳特性，又可獲得F因子。這種接合方式叫做F因子轉導,又稱性導sexduction.——因為F因子可在細菌的染色體多位點整合，所以F因子轉導可實現(xiàn)不同基因的轉移和重組。F′×F–F′+F′接合的一般過程：接合時F+細胞與F–細胞相遇，性菌毛與F–細胞表面發(fā)生吸附而形成接合管；F+細胞內(nèi)，F(xiàn)因子的一條DNA單鏈在特定的位點上發(fā)生斷裂；斷裂后的單鏈逐步解開，同時以另一條留存的環(huán)狀單鏈做模板，通過模板的滾動，一方面把解開的單鏈以5’為先導通過性菌毛推入F–細胞中，另一方面，在供體細胞內(nèi)以滾動的環(huán)狀模板重新合成一條互補的環(huán)狀單鏈，以取代傳遞到F–細胞中的那條單鏈。這種DNA復制機制稱為滾環(huán)模型（rollingcirclemodel）；在F–細胞中，以外來的供體DNA線狀單鏈為模板合成一條互補單鏈，并隨之恢復成環(huán)狀雙鏈F因子。至此，原來的F–菌株變成了F+菌株。原來的供體仍為F+菌株。接合中斷試驗與染色體圖：Hfr菌株與F–菌株接合與F+

菌株相似，區(qū)別在于F因子被分隔在核染色體組兩端，F(xiàn)因子的頭先進入受體細胞，然后是核染色體組，只有核染色體組完全進入受體細胞之后，F(xiàn)因子的尾才能進入受體菌細胞，完成DNA的傳遞。Hfr菌株與F–菌株的接合隨時都可能被中斷，所以極少出現(xiàn)轉性的結果，而是形成各種各樣的重組子。接合中斷試驗：由Wollman和Jacob首創(chuàng)（1955），首先認識了原核微生物染色體的環(huán)狀特性。原理：接合試驗的DNA轉移過程存在著嚴格的順序性，在接合進行中采用定時人為中斷的方法，可以獲得呈現(xiàn)不同數(shù)量Hfr性狀的F–接合子，據(jù)此，可以選定幾種有特定整合位點的Hfr菌株，使之與F–菌株進行接合，并在不同時間