第九章病毒、細菌真核生物的遺傳分析

1、2021-10-291細菌和病毒的遺傳細菌和病毒的遺傳第一節(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第二節(jié)第二節(jié) 細菌的遺傳分析細菌的遺傳分析第三節(jié)第三節(jié) 噬菌體的遺傳分析噬菌體的遺傳分析2021-10-292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一、細菌一、細菌二、病毒二、病毒三、細菌和病毒在遺傳研究的意義三、細菌和病毒在遺傳研究的意義四、細菌和病毒的擬有性過程四、細菌和病毒的擬有性過程2021-10-293細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性 作為遺傳研究材料具有獨特優(yōu)勢，了解微生物遺傳研究有助于理解多年來分子生物學、分子遺傳學理論發(fā)展。l世代周期短，繁殖

2、世代所需時間短；l易于操作管理和進行化學分析(純培養(yǎng)與代謝產(chǎn)物累積)；l便于研究基因的突變(表現(xiàn)與選擇)；l便于研究基因的作用(突變型生長條件與基因作用)；l便于研究基因的重組(重組群體大、選擇方法簡便有效)；l遺傳物質(zhì)比較簡單，可作為研究高等生物的簡單模型； 在研究基因結(jié)構(gòu)、功能與表達調(diào)控時更為簡便。 同時：l微生物的應用領域日益擴大、成就突出(微生物工程)；l在遺傳工程(包括動植物)中，作為重要研究材料、工具，也具有決定性作用2021-10-294一、細菌一、細菌 遺傳學從細胞遺傳學從細胞分子水平，是由于兩項重分子水平，是由于兩項重大的發(fā)展，一是基因結(jié)構(gòu)的深入了解，二是采大的發(fā)展，一是基因

3、結(jié)構(gòu)的深入了解，二是采用細菌和病毒等試驗材料。用細菌和病毒等試驗材料。 生長特點生長特點 生長周期短；生長周期短；2020分鐘一個世代，無性分鐘一個世代，無性分裂，缺乏明確的核膜和線粒體等細胞器。分裂，缺乏明確的核膜和線粒體等細胞器。 生長速度快生長速度快 易培養(yǎng)易培養(yǎng) 易突變，且突變易鑒別易突變，且突變易鑒別2021-10-295 遺傳特點特點 細菌染色體，裸露的細菌染色體，裸露的DNADNA。 質(zhì)粒遺傳質(zhì)粒遺傳 質(zhì)粒質(zhì)粒是一種獨立于染色體而存在并是一種獨立于染色體而存在并能獨立自我復制和決定某些性狀的環(huán)狀能獨立自我復制和決定某些性狀的環(huán)狀DNADNA。 舉例：大腸桿菌的舉例：大腸桿菌的F

4、F因子。因子。細菌細菌2021-10-2962021-10-297 研究細菌遺傳的方法研究細菌遺傳的方法 細菌類型：野生型和突變型細菌類型：野生型和突變型 培養(yǎng)基的類型培養(yǎng)基的類型 基本培養(yǎng)基（野生型）、完全培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基（野生型）、完全培養(yǎng)基（突變型）、（突變型）、 選擇培養(yǎng)基（鑒定突變類型）、選擇培養(yǎng)基（鑒定突變類型）、 補充培養(yǎng)基（具體突變類型的確定）補充培養(yǎng)基（具體突變類型的確定） 細菌細菌2021-10-298選擇培養(yǎng)法 許多細菌的突變都與培養(yǎng)基營養(yǎng)成分及培養(yǎng)條件有關。許多細菌的突變都與培養(yǎng)基營養(yǎng)成分及培養(yǎng)條件有關。 營養(yǎng)缺陷型的篩選、鑒定：營養(yǎng)缺陷型的篩選、鑒定：l選擇培養(yǎng)法是根

5、據(jù)菌株在基本培養(yǎng)基和營養(yǎng)培養(yǎng)基上選擇培養(yǎng)法是根據(jù)菌株在基本培養(yǎng)基和營養(yǎng)培養(yǎng)基上的生長表現(xiàn)將菌株分為原養(yǎng)型的生長表現(xiàn)將菌株分為原養(yǎng)型(也稱為原生營養(yǎng)型也稱為原生營養(yǎng)型)與與營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型(在基本培養(yǎng)基上不能正常生長，只能在在基本培養(yǎng)基上不能正常生長，只能在相應的營養(yǎng)培養(yǎng)基上生長相應的營養(yǎng)培養(yǎng)基上生長)。l營養(yǎng)突變型的篩選、鑒定方法與紅色面包霉生化突變營養(yǎng)突變型的篩選、鑒定方法與紅色面包霉生化突變型的鑒定方法基本一致。型的鑒定方法基本一致。 其它突變類型的篩選、鑒定：其它突變類型的篩選、鑒定：l對于其它的突變類型對于其它的突變類型(如溫度敏感型如溫度敏感型)，也可以通過培，也可以通過培養(yǎng)條件

6、的選擇培養(yǎng)來篩選與鑒定。養(yǎng)條件的選擇培養(yǎng)來篩選與鑒定。2021-10-299 研究方法研究方法 涂布法涂布法 在同一培養(yǎng)基上鑒別形態(tài)變異在同一培養(yǎng)基上鑒別形態(tài)變異 細菌細菌2021-10-2910 某種菌液（菌落）某種菌液（菌落） 在液體在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)（繁殖）培養(yǎng)基上培養(yǎng)（繁殖） 稀釋稀釋 固體培養(yǎng)固體培養(yǎng) 涂布均勻涂布均勻 新菌落（遺傳基礎一致）新菌落（遺傳基礎一致） 檢查變異檢查變異細菌細菌2021-10-2911細菌細菌2021-10-2912 影印法影印法 在不同培養(yǎng)基上鑒別是否發(fā)生生理、營養(yǎng)在不同培養(yǎng)基上鑒別是否發(fā)生生理、營養(yǎng)或抗性突變或抗性突變 制作母板制作母板 配制各種不同的

7、培養(yǎng)基配制各種不同的培養(yǎng)基 用模版影印到不同的培養(yǎng)基上用模版影印到不同的培養(yǎng)基上 觀察生長情況觀察生長情況細菌細菌2021-10-2913 研究細菌遺傳的方法（圖研究細菌遺傳的方法（圖10-1） 繁殖：使細菌生長在液體培養(yǎng)基上，搖動，繁殖：使細菌生長在液體培養(yǎng)基上，搖動，細菌裂殖呈幾何級數(shù)的增加細菌裂殖呈幾何級數(shù)的增加達到對線期，通過達到對線期，通過測測OD值。值。 涂板產(chǎn)生菌落（涂板產(chǎn)生菌落（colony）：在）：在 基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基上，滴上菌液，涂布，經(jīng)過一夜培養(yǎng)，一個細胞上，滴上菌液，涂布，經(jīng)過一夜培養(yǎng)，一個細胞經(jīng)幾何級數(shù)增生，可達到經(jīng)幾何級數(shù)增生，可達到107個細胞，成為肉眼個細胞

8、，成為肉眼可見的菌落。可見的菌落。 菌落應具有共同的遺傳組成，如果某個細菌落應具有共同的遺傳組成，如果某個細胞突變，菌落也應有所不同，所以可進行下面的胞突變，菌落也應有所不同，所以可進行下面的鑒定：鑒定：細菌細菌2021-10-2914 菌落突變鑒定菌落突變鑒定 形態(tài)鑒定是：形狀、顏色和大小等。形態(tài)鑒定是：形狀、顏色和大小等。 舉例：引起小鼠肺炎雙球菌舉例：引起小鼠肺炎雙球菌（Diplococcus pneumoniae）為大而光滑的菌落，）為大而光滑的菌落，而突變型則為小而粗糙的菌落。而突變型則為小而粗糙的菌落。 生理特性突變鑒定生理特性突變鑒定 一類為喪失某種營養(yǎng)物質(zhì)能力的營養(yǎng)缺陷一類為喪

9、失某種營養(yǎng)物質(zhì)能力的營養(yǎng)缺陷型?？刹捎眯??？刹捎肔ederbery J和和Lederberg EM（1952）設計的影印培養(yǎng)法步驟如下：設計的影印培養(yǎng)法步驟如下：細菌細菌2021-10-2915 a. a. 先在母板（先在母板（Master plateMaster plate）上長成菌落）上長成菌落 b. b. 制作一個印具（比母板略?。┲谱饕粋€印具（比母板略小） c. c. 配制各種特定的營養(yǎng)缺乏培養(yǎng)基配制各種特定的營養(yǎng)缺乏培養(yǎng)基 d. d. 用印具先母板上印，把菌落吸附在絲絨用印具先母板上印，把菌落吸附在絲絨上，再把這個印具印到不同成分培養(yǎng)基上。上，再把這個印具印到不同成分培養(yǎng)基上。 e.

10、 e. 鑒定是否生長，如不長為此種營養(yǎng)缺陷鑒定是否生長，如不長為此種營養(yǎng)缺陷型。型。 另一類是抗性的突變，如抗藥性或感染性，另一類是抗性的突變，如抗藥性或感染性，抗赤霉素?？钩嗝顾?。細菌細菌2021-10-29162021-10-2917二、病毒二、病毒 特點特點 只有一個染色體，實際上是只有一個染色體，實際上是DNADNA或或RNARNA，不，不含組蛋白，是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的核酸所含組蛋白，是由蛋白質(zhì)外殼及其包被的核酸所組成的顆粒，本身無細胞器，所以必須浸染到組成的顆粒，本身無細胞器，所以必須浸染到細胞中才能生活。細胞中才能生活。 分類分類 動物病毒、植物病毒、細菌病毒（稱為噬動物病毒、

11、植物病毒、細菌病毒（稱為噬菌體（菌體（phagephage）。）。病毒病毒尾針尾針尾絲尾絲尾板尾板尾鞘尾鞘核心核心頸頸頭頭DNA2021-10-2918三、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 1. 繁殖快繁殖快, 世代短世代短, 細菌細菌20分鐘，病毒成百個分鐘，病毒成百個/h 2. 易管理和化學分析易管理和化學分析, 一個試管可裝很多一個試管可裝很多; 繁繁殖快易于獲得大量物質(zhì)用于分析。殖快易于獲得大量物質(zhì)用于分析。 3. 遺傳物質(zhì)簡單遺傳物質(zhì)簡單, 只含裸露只含裸露DNA或或RNA, 所所以適用基因結(jié)構(gòu)和功能研究。以適用基因結(jié)構(gòu)和功能研究。 2021-10-2

12、919 4. 便于研究基因突變便于研究基因突變。首先是單倍體易于表現(xiàn)。首先是單倍體易于表現(xiàn)（隱性和顯性都表現(xiàn)）。雖然突變率（隱性和顯性都表現(xiàn)）。雖然突變率800bp800bp b. b. 形態(tài)形態(tài): : 雙鏈雙鏈DNADNA c. c. 濃度濃度: : 在臨界值在臨界值(10)(10-12) b. 混合培養(yǎng)混合培養(yǎng)A,B。在完全的培養(yǎng)基培養(yǎng)上。在完全的培養(yǎng)基培養(yǎng)上數(shù)小時數(shù)小時2021-10-2931 c. 培養(yǎng)物離心，涂布在基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)，培養(yǎng)物離心，涂布在基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長出了一些原養(yǎng)型（結(jié)果發(fā)現(xiàn)長出了一些原養(yǎng)型（met+，bio+，thr+，leu+）的菌落。）的菌落。 疑問疑

13、問 是由于轉(zhuǎn)化還是由于細胞直接接觸而是由于轉(zhuǎn)化還是由于細胞直接接觸而發(fā)生的遺傳特質(zhì)交換和重組？發(fā)生的遺傳特質(zhì)交換和重組？2021-10-29322021-10-2933 U U型管實驗型管實驗 19501950年年DavisDavis設計（圖設計（圖10-610-6） 先在先在U U管底部放入管底部放入 濾片，該濾片可阻止細濾片，該濾片可阻止細 菌通過，但不影響大分子菌通過，但不影響大分子 （DNADNA）流過）流過。2021-10-2934 左管加入左管加入A A菌株，右管加入菌株，右管加入B B菌株菌株 左管用棉塞緊，右管加抽進氣管左管用棉塞緊，右管加抽進氣管 右管抽進氣輪流加壓或抽氣吸引

14、使左右右管抽進氣輪流加壓或抽氣吸引使左右大分子完全混合大分子完全混合 待兩臂細胞在完全培養(yǎng)基中停止生長后，待兩臂細胞在完全培養(yǎng)基中停止生長后，將它們分別涂布在基本培養(yǎng)上，結(jié)果都沒有出將它們分別涂布在基本培養(yǎng)上，結(jié)果都沒有出現(xiàn)原養(yǎng)型，說明現(xiàn)原養(yǎng)型，說明直接接觸直接接觸是必要條件。是必要條件。 2021-10-2935Hayes W （1952）實驗）實驗 A菌株（鏈霉素處理）菌株（鏈霉素處理）B菌株菌株 原養(yǎng)型重組體的數(shù)目沒有減少原養(yǎng)型重組體的數(shù)目沒有減少B菌株（鏈霉素處理）菌株（鏈霉素處理）A菌株菌株 沒有重組作用發(fā)生沒有重組作用發(fā)生 接合中的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移是一種單向過程接合中的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移是一

15、種單向過程 二種接合型：供體或雄性菌和受體或雌性菌二種接合型：供體或雄性菌和受體或雌性菌 F性因子（性因子（F因子因子）：染色體外的一個）：染色體外的一個 共價環(huán)狀共價環(huán)狀DNA分子（圖）分子（圖）2021-10-29362021-10-29372021-10-2938 F因子結(jié)構(gòu)與特性因子結(jié)構(gòu)與特性 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 大?。涵h(huán)狀大?。涵h(huán)狀, 約為細菌組約為細菌組DNA的的2%, 94.5kb 基因簇基因簇: 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移, 復制和插入復制和插入 (圖圖,結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖) 特性特性 可以單獨存在細胞質(zhì)中可以單獨存在細胞質(zhì)中, 雄性供體雄性供體F+(圖圖) 相對應如果細胞中沒有相對應如果細胞中沒有,雌性受體雌

16、性受體F- 可以整合細菌的染色體中可以整合細菌的染色體中, 重組型重組型Hfr 使兩個菌株數(shù)雜交后所產(chǎn)生的重組體頻率使兩個菌株數(shù)雜交后所產(chǎn)生的重組體頻率 大大增加（大大增加（10001000倍）倍）2021-10-29392021-10-2940 使兩個菌株數(shù)雜交后使兩個菌株數(shù)雜交后 所產(chǎn)生的重組體頻率所產(chǎn)生的重組體頻率 大大增加（大大增加（1000倍）倍）兩個共價環(huán)狀兩個共價環(huán)狀單環(huán)結(jié)構(gòu)（圖）單環(huán)結(jié)構(gòu)（圖）。F因子插入不是隨機的，而因子插入不是隨機的，而有許多特定的位點有許多特定的位點 2021-10-2941 F因子因子 F F因子整合到染色體上是可逆過程。因子整合到染色體上是可逆過程。即

17、整合分離在通常情況下，切除中往往即整合分離在通常情況下，切除中往往發(fā)生錯誤，分離出一個攜帶發(fā)生錯誤，分離出一個攜帶F F因子和部分因子和部分染色體基因的遺傳因子，這種染色體基因的遺傳因子，這種F F因子稱為因子稱為FF因子。因子。2021-10-29422021-10-2943 F因子的轉(zhuǎn)移（接合）圖因子的轉(zhuǎn)移（接合）圖10-8 F+F- 接觸接觸F+與與F- F+出現(xiàn)缺口，雙鏈之一被切斷，出現(xiàn)缺口，雙鏈之一被切斷，從斷端轉(zhuǎn)移從斷端轉(zhuǎn)移F+到到F-細胞中。細胞中。 在在F-中復制中復制 復制完成后，復制完成后， F-變成變成F+ ，同時，同時原有原有F+細胞也完成復制，所以轉(zhuǎn)移是細胞也完成復制

18、，所以轉(zhuǎn)移是F+的拷貝。的拷貝。2021-10-29442021-10-2945 HfrF- 染色體按定向和均勻速度逐漸進入染色體按定向和均勻速度逐漸進入F-細菌，細菌，DNA轉(zhuǎn)移是從轉(zhuǎn)移是從oriT起始，起始，F(xiàn)因子的主要部份在因子的主要部份在最后進入受體。最后進入受體。 大部分大部分F因子并沒有進入受體，中途斷開因子并沒有進入受體，中途斷開 即即F- F+ 2021-10-29462021-10-29472021-10-2948轉(zhuǎn)移區(qū)復制起點插入位點同源順序區(qū)oriT2021-10-29492. 用中斷雜交試驗作染色體連鎖圖用中斷雜交試驗作染色體連鎖圖 設計人設計人 Jacob和和woll

19、man(50年代）設計中斷雜交試年代）設計中斷雜交試驗驗 目的證明接合時遺傳物質(zhì)從供體到受體的目的證明接合時遺傳物質(zhì)從供體到受體的轉(zhuǎn)移是直線進行的轉(zhuǎn)移是直線進行的 2021-10-2950 中斷雜交試驗中斷雜交試驗 把把Hfr菌株與菌株與F-菌株混合培養(yǎng)菌株混合培養(yǎng) Hfr：strsa+b+c+d+ F-：sfrra-b-c-d- 其中其中str為鏈霉素，為鏈霉素，s感感 r抗性抗性2021-10-2951 a+：疊氨化物抗性基因：疊氨化物抗性基因azir b+：對：對T1噬菌體抗性噬菌體抗性tonAr c+：半乳糖（：半乳糖（galb+）原養(yǎng)型）原養(yǎng)型 d+：乳糖（：乳糖（lac+）原養(yǎng)型）

20、原養(yǎng)型 a-：對：對azrs（敏感）（敏感） b-：對：對T1敏感（敏感（tonAs） c-：半乳糖缺陷型：半乳糖缺陷型 d-：乳糖缺陷型：乳糖缺陷型 2021-10-2952 培養(yǎng)一定時間取樣，把菌液放在食物攪拌培養(yǎng)一定時間取樣，把菌液放在食物攪拌器內(nèi)攪拌，以中斷雜交。器內(nèi)攪拌，以中斷雜交。 稀釋接種到含有鏈霉素培養(yǎng)基上，殺死稀釋接種到含有鏈霉素培養(yǎng)基上，殺死Hfr 對形成菌進行影印培養(yǎng)測試其基因型，確對形成菌進行影印培養(yǎng)測試其基因型，確定定a、b、c、d每個基因轉(zhuǎn)移到每個基因轉(zhuǎn)移到F-細胞時間。細胞時間。 2021-10-29532021-10-2954 結(jié)果（圖結(jié)果（圖10-11） 9m

21、in 開始出現(xiàn)少量開始出現(xiàn)少量Na3N抗性抗性azir已進入已進入F- 11min 出現(xiàn)出現(xiàn)T1抗性抗性tonAr已進入已進入 18min 出現(xiàn)出現(xiàn)galb原養(yǎng)型原養(yǎng)型galb+已進入已進入 24min 出現(xiàn)出現(xiàn)lac 原養(yǎng)型原養(yǎng)型lac+已進入已進入2021-10-29552021-10-2956 分析分析 Hfr菌株基因是按一定的線性順序依次進菌株基因是按一定的線性順序依次進入入F-的，也就是說，染色體從原點開始是以直的，也就是說，染色體從原點開始是以直線方式進入線方式進入F-細胞的（圖細胞的（圖10-12），離原點愈近，），離原點愈近，進入愈早，反是則晚。進入愈早，反是則晚。 2021-

22、10-2957 圖圖10-12 根據(jù)中斷雜交實驗作出的大腸根據(jù)中斷雜交實驗作出的大腸桿菌直線連鎖圖桿菌直線連鎖圖 單位：分鐘，單位：分鐘，O是原點，是原點，F(xiàn)是是F因子。因子。Oazi ton lac gal F9 11 18 25 2021-10-2958 不同不同Hfr菌株的進一步試驗菌株的進一步試驗 不同不同Hfr菌株試驗作出基因連鎖圖，菌株試驗作出基因連鎖圖，基因順序不相同，見表基因順序不相同，見表10-1。2021-10-2959表表10-1 用中斷雜交法確定的幾個用中斷雜交法確定的幾個Hfr菌株的基因順序菌株的基因順序 Hfr 的類型 基 因 轉(zhuǎn) 移 順 序HrfH 1 2 3AB

23、3120 thr pro lac pur gal his gly thi0 thr thi gly his gal pur lac pro0 pur thr thi gly his gal pur lac0 pur lac pro thr thi gly his gal0 thi thr pro lac pur gal his gly2021-10-2960 從表從表10-1可以看出，雖然不同，但有規(guī)律性，可以看出，雖然不同，但有規(guī)律性，如所有的如所有的his基因都有基因都有g(shù)al在一邊，在一邊，gly在另一邊，在另一邊，其他基因也是如此，除非它們連鎖群的另一端。其他基因也是如此，除非它們連鎖

24、群的另一端。其差異是由于轉(zhuǎn)移的原點不同和方向不同所致其差異是由于轉(zhuǎn)移的原點不同和方向不同所致（圖（圖10-13）。進一步說明）。進一步說明F因子和細菌染色體都因子和細菌染色體都是環(huán)狀的。是環(huán)狀的。Hfr細胞染色體的形成，則因細胞染色體的形成，則因F因子插因子插入環(huán)狀染色體的不同位置，因而形成了不同的轉(zhuǎn)入環(huán)狀染色體的不同位置，因而形成了不同的轉(zhuǎn)移原點和轉(zhuǎn)移方向。移原點和轉(zhuǎn)移方向。2021-10-29612021-10-29622021-10-29633. 大腸桿菌的環(huán)狀染色體圖大腸桿菌的環(huán)狀染色體圖 如果如果2個基因間的轉(zhuǎn)移時間個基因間的轉(zhuǎn)移時間F+F - (1000) b.F+F- F-F+

25、供體染色體基因非常低頻率地轉(zhuǎn)移供體染色體基因非常低頻率地轉(zhuǎn)移 HfrF- F-F- 部分染色體高頻轉(zhuǎn)移部分染色體高頻轉(zhuǎn)移 F菌除了有許多與菌除了有許多與Hfr和和F+相同性質(zhì)外相同性質(zhì)外,最大特點最大特點是構(gòu)建部分二倍體菌是構(gòu)建部分二倍體菌2021-10-2971 第三節(jié)第三節(jié) 噬菌體的遺傳分析噬菌體的遺傳分析 一、噬菌體的結(jié)構(gòu)和生活周期一、噬菌體的結(jié)構(gòu)和生活周期 二、噬菌體的基因重組二、噬菌體的基因重組2021-10-2972序：序： 20世紀初期發(fā)現(xiàn)噬菌體世紀初期發(fā)現(xiàn)噬菌體 40年代發(fā)現(xiàn)在遺傳分析上的作用年代發(fā)現(xiàn)在遺傳分析上的作用2021-10-2973一、噬菌體的結(jié)構(gòu)和生活周期一、噬菌體

26、的結(jié)構(gòu)和生活周期 1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 一個蛋白質(zhì)外殼和其中包含的核酸（圖）一個蛋白質(zhì)外殼和其中包含的核酸（圖） 尾針尾絲尾板尾鞘核心頸頭DNA2021-10-2974 T2噬菌體噬菌體 六角形的頭部內(nèi)含雙鏈六角形的頭部內(nèi)含雙鏈DNA 尾部：中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘尾部：中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘 末端為基板：尾絲及尾針組成末端為基板：尾絲及尾針組成 尾絲：起附著作用尾絲：起附著作用 尾鞘：通過收縮將尾鞘：通過收縮將DNA注入宿主細胞注入宿主細胞2. 種類種類 (1)烈性噬菌體烈性噬菌體 大腸桿菌的大腸桿菌的T噬菌體（噬菌體（T1T7）噬菌體噬菌體2021-10-2975 噬菌體噬菌體DNA大腸桿菌大腸桿菌合

27、成噬菌體合成噬菌體DNA和蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組裝許多新的子噬菌體組裝許多新的子噬菌體使細菌裂使細菌裂解解釋放出數(shù)百個子噬菌體（圖釋放出數(shù)百個子噬菌體（圖10-19） 噬菌體噬菌體2021-10-29762021-10-2977 2）溫和性噬菌體）溫和性噬菌體 和和P1噬菌體噬菌體 侵入后不使細菌裂解侵入后不使細菌裂解 噬菌體侵入后噬菌體侵入后DNA整合到細菌染整合到細菌染色體上色體上 P1噬菌體噬菌體DNA獨立存在于細胞質(zhì)中獨立存在于細胞質(zhì)中 噬菌體噬菌體2021-10-2978 共同點：共同點：DNA不大量復制也不大量轉(zhuǎn)錄不大量復制也不大量轉(zhuǎn)錄和翻譯和翻譯 U.V. 溫度改變溫度改變 烈性噬菌體

28、，使細菌裂解烈性噬菌體，使細菌裂解噬菌體噬菌體2021-10-2979噬菌體噬菌體2021-10-2980二、噬菌體的基因重組二、噬菌體的基因重組 1. 研究噬菌體的遺傳性狀研究噬菌體的遺傳性狀 噬菌斑形態(tài)：大小、邊緣清楚或模糊噬菌斑形態(tài)：大小、邊緣清楚或模糊 宿主范圍：能感染和裂解的菌株種類（不同）宿主范圍：能感染和裂解的菌株種類（不同） 舉例：正常的舉例：正常的T噬菌體噬菌體r+：噬菌斑小而邊緣模糊：噬菌斑小而邊緣模糊 T噬菌體突變體噬菌體突變體r：產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚：產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑（速溶性）的噬菌斑（速溶性） 噬菌體噬菌體2021-10-2981 舉例：正常的舉例：正

29、常的T2噬菌體噬菌體h+：只侵染：只侵染B菌株菌株 T2噬菌體的突變體噬菌體的突變體h：同時可侵染：同時可侵染B株及株及B/2株株* *B/2株是大腸桿菌株是大腸桿菌B株的突變體，它對株的突變體，它對T2噬噬菌體有抗性。這種突變體叫宿主范圍突變體。菌體有抗性。這種突變體叫宿主范圍突變體。噬菌體噬菌體2021-10-2982 2. 噬菌體基因重組值的估算噬菌體基因重組值的估算 (1)雙重感染（雙重感染（double infection） 親本之一（噬菌體之一）：親本之一（噬菌體之一）：hr+即能感染即能感染B和和B/2菌株產(chǎn)生噬菌斑小而邊緣模糊菌株產(chǎn)生噬菌斑小而邊緣模糊 親本之二（噬菌體之二）：

30、親本之二（噬菌體之二）：h+r能感染能感染B株，株，產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑產(chǎn)生約大兩倍的邊緣清楚的噬菌斑 噬菌體噬菌體2021-10-2983 用用hr+和和h+r兩種噬菌體同時感染兩種噬菌體同時感染B株，株，稱為稱為雙重感染雙重感染。在雙重感染的過程中，。在雙重感染的過程中，hr+和和h+r相互作用（即基因可以發(fā)生交相互作用（即基因可以發(fā)生交換），所以在其子代中可以得到換），所以在其子代中可以得到hr和和h+r+的重組體。的重組體。噬菌體噬菌體2021-10-2984 （2）重組值的測定）重組值的測定 雙重感染（相當雙重感染（相當hr+h+r） 雜交子代噬菌體基因型的測定雜交子代噬菌

31、體基因型的測定 方法把子代釋放出來的噬菌體接種在同時方法把子代釋放出來的噬菌體接種在同時長有長有B及及B/2株培養(yǎng)上，記錄噬菌斑的形態(tài)。株培養(yǎng)上，記錄噬菌斑的形態(tài)。 親型親型 h+r：半透明，大：半透明，大 hr+：透明，?。和该?，小 重組型重組型 hr：透明，大：透明，大 h+r+：半透明，小：半透明，小噬菌體噬菌體2021-10-2985噬菌體噬菌體2021-10-2986 計算計算 重組值重組值=重組噬菌斑數(shù)重組噬菌斑數(shù)/總噬菌斑數(shù)總噬菌斑數(shù)100% =h+r+hr/h+r+hr+h+r+hr 100% 舉例：舉例：a. 求出重組型求出重組型表表10-2 用用rxh+r+h所得的四種噬菌

32、斑數(shù)及算得的重組所得的四種噬菌斑數(shù)及算得的重組值（值（rx代表不同的代表不同的r基因）基因）每 種 基 因 型 的 %雜交組合重 組 值rah+r+hrbh+r+hrch+r+hrh+ r+h r+h+ rh34.032.039.042.056.059.012.05.90.712.06.40.924/100=24%12.3/100.3=12.3%1.6/99.6=1.6%*：ra、rb、rc分別代表不同速溶菌突變型（它們表現(xiàn)型不同， 所以是不同基因）噬菌體噬菌體2021-10-2987 b. 寫出寫出ra、rb、rc與與h三個連鎖圖三個連鎖圖24rah12.3rbh1.6噬菌體噬菌體2021-

33、10-2988 c. 基因順序排列基因順序排列rarbrchrbrchrarbrchrarbrchra噬菌體噬菌體2021-10-2989 d. 確定基因順序確定基因順序 a)確定確定rb、rc和和h rcrb+r+crb 重組型重組型=13.9 說明說明h位于位于rb及及rc之間之間, 所以順序為所以順序為rc-h-rb 至于至于ra在在h哪一邊，是靠近哪一邊，是靠近rb還是還是rc，由于，由于T2噬體的基因是環(huán)狀的，所以列須再進一步確噬體的基因是環(huán)狀的，所以列須再進一步確實，即為實，即為hrcrbra噬菌體噬菌體2021-10-2990三、轉(zhuǎn)導三、轉(zhuǎn)導 1. 定義：以噬菌體為媒體所進行的細

34、菌遺定義：以噬菌體為媒體所進行的細菌遺傳物質(zhì)重組的過程，稱傳物質(zhì)重組的過程，稱轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)導 2. 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) Lederbery及其研究生及其研究生Zinder（1951）首）首先在鼠傷寒沙門氏菌（先在鼠傷寒沙門氏菌（Salmenella typhimurium）中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導現(xiàn)象。中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導現(xiàn)象。 噬菌體轉(zhuǎn)導噬菌體轉(zhuǎn)導2021-10-2991過程過程 phe- try- tyr- met- his-（苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸）（甲硫氨酸、組氨酸）（苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸）（甲硫氨酸、組氨酸） 營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型 沙門氏菌沙門氏菌 原養(yǎng)型的菌落原養(yǎng)型的菌落 問題之一：是接合引起的？問題之一：是接合引

35、起的？ 問題之二：是轉(zhuǎn)化引起的？問題之二：是轉(zhuǎn)化引起的？AB噬菌體轉(zhuǎn)導噬菌體轉(zhuǎn)導2021-10-2992 U形管實驗形管實驗 結(jié)果也獲得原養(yǎng)型的菌株結(jié)果也獲得原養(yǎng)型的菌株 推測：有一種可通過濾膜的過濾性因子推測：有一種可通過濾膜的過濾性因子（FA）在起作用）在起作用BA噬菌體轉(zhuǎn)導噬菌體轉(zhuǎn)導2021-10-2993 利利DNA酶處理酶處理 結(jié)果結(jié)果FA不受不受DNA酶影響酶影響消除了轉(zhuǎn)化作用消除了轉(zhuǎn)化作用的可能性。的可能性。 最后結(jié)論最后結(jié)論 FA是一種噬菌體是一種噬菌體噬菌體轉(zhuǎn)導噬菌體轉(zhuǎn)導2021-10-29943. 轉(zhuǎn)導的機制轉(zhuǎn)導的機制 （1）侵染）侵染 （2）使細菌染色體形成片段，合成噬菌

36、體）使細菌染色體形成片段，合成噬菌體DNA和外殼和外殼 （3）包裝，偶爾將細菌染色體片段也包裝進）包裝，偶爾將細菌染色體片段也包裝進去成為內(nèi)含細菌染色體片段去成為內(nèi)含細菌染色體片段“假噬菌體假噬菌體”。 （4）“假噬菌體假噬菌體”再侵染細菌時，就將外來再侵染細菌時，就將外來的細菌基因注入，經(jīng)過基因重組改變遺傳性狀的細菌基因注入，經(jīng)過基因重組改變遺傳性狀（圖（圖10-23） 目前已廣泛應用體外包裝，將外源基因?qū)壳耙褟V泛應用體外包裝，將外源基因?qū)耄偾秩炯毦?，進行基因表達的研究。入，再侵染細菌，進行基因表達的研究。 噬菌體轉(zhuǎn)導噬菌體轉(zhuǎn)導2021-10-2995 可以轉(zhuǎn)導沙門氏菌染色體組的任何不同的可以轉(zhuǎn)導沙門氏菌染色體組的任何不同的部分，因此稱為普遍性轉(zhuǎn)導。部分，因此稱為普遍性轉(zhuǎn)導。 4. 利用普遍性轉(zhuǎn)導測定細菌基因間的連鎖關系利用普遍性轉(zhuǎn)導測定細菌基因間的連鎖關系 舉例：測知舉例：測知leu，thr，azi三個基因順序三個基因順序