細菌和噬菌體遺傳重組分析

1、關(guān)于細菌與噬菌體的遺傳重組分析第一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性第二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 第四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 細菌的遺傳分析一、細菌遺傳的研究方法二、遺傳分析轉(zhuǎn)化（Transformation）接合（Conjunction）性導(dǎo)（Sexduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)（Transduction）第五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一、細菌遺傳的研究方法 理化誘變：1、合成代謝功能的突變型（營養(yǎng)缺陷型）： ade ade his his 2、分解代謝功

2、能的突變型： lac lac（乳糖） galgal （半乳糖）3、抗性突變型：3.1 抗藥性：strstr(鏈霉素) aziazi(疊氮化物)3.2 抗噬菌體：T2s(+) T2r(-) tonAs tonAr (T1)第六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月細菌生活條件：基本培養(yǎng)基（Basal Medium）： 無機鹽：SO42-、NO3- 、 Ca2+、Mg2+ 糖 ：葡萄糖、蔗糖 維生素：生物素、Vbs 僅能滿足微生物野生型菌株生長需要的培養(yǎng)基 完全培養(yǎng)基： BM全部營養(yǎng)物質(zhì) 凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的天然或者半天然培養(yǎng)基 選

3、擇培養(yǎng)基： 凡是只能滿足相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型生長需要的組合培養(yǎng)基 原養(yǎng)型、營養(yǎng)突變型、條件致死突變型 p206 第八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 試驗方法： Lederberg et al.1952 第九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二、遺傳分析（1）發(fā)現(xiàn)： 1928，Griffith：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 1944，Avery：轉(zhuǎn)化子DNA 轉(zhuǎn)化是細菌基因重組的方法之一。（2）概念： 細菌吸附游離態(tài)的外源雙鏈DNA，將單鏈DNA分子吸收進入細胞后，不經(jīng)過復(fù)制整合到細菌染色體中，并發(fā)生遺傳重組的過程。 1、轉(zhuǎn)化（Transformation）p213第十張，PPT共八十四頁

4、，創(chuàng)作于2022年6月（3）轉(zhuǎn)化DNA（轉(zhuǎn)化子）的特點： a. DNA濃度與轉(zhuǎn)化子數(shù)目的關(guān)系 飽和：50/cell, 原因：在細菌的 細胞壁或細胞膜上有固定 數(shù)量的DNA接受座位，故 一般細菌攝取的DNA分子 數(shù)小于10個。 b. DNA片段大小： 不能太?。?肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化：DNA片斷至少有800個堿基對； 枯草桿菌的轉(zhuǎn)化：DNA片斷至少有16000個堿基對。 c. 雙鏈吸附：單鏈DNA不被轉(zhuǎn)化 d. 單鏈進入細菌。DNA濃度轉(zhuǎn)化子數(shù)目第十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）受體細胞的特點 a. 感受態(tài)： DNA合成剛剛停止、蛋白質(zhì)合成繼續(xù)活躍，活躍合成的蛋白質(zhì)可使細菌細胞壁易

5、于接受轉(zhuǎn)化DNA。只有感受態(tài)的受體細胞才能攝取并轉(zhuǎn)化外源DNA，而這種感受態(tài)也只能發(fā)生在細菌生長周期的某一時間范圍內(nèi)。 b. 感受態(tài)的本質(zhì)： 部分原生質(zhì)化：10/cell 酶受體： 第十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）轉(zhuǎn)化過程：雙鏈結(jié)合與單鏈穿入： 雙鏈DNA分子結(jié)合在接受座位上?？赡?，可被DNA酶降解，接受座位飽和性； 單鏈DNA攝取，不可逆，不受DNA酶破壞。穿入后，由外切酶或DNA移位酶降解其中一條鏈。聯(lián)會： DNA片段與細菌染色體部分聯(lián)會。親緣關(guān)系越遠，聯(lián)會越小、轉(zhuǎn)化可能性越小。整合(重組)：單鏈的轉(zhuǎn)化DNA與受體DNA對應(yīng)位點的置換，從而穩(wěn)定地參入到受體DNA中。第

6、十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）轉(zhuǎn)化成功： 感受態(tài)、吸附、整合。（7）轉(zhuǎn)化與基因重組作圖： 第十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、接合（Conjugation）（1）概念：在原核生物中，遺傳物質(zhì)從供體-“雄性”轉(zhuǎn)移到受體-“雌性”的過程。 DNA接觸（供體 donor） （受體receptor）第十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）發(fā)現(xiàn)與證實：a. 發(fā)現(xiàn)：LederbergTatum（ 1946 營養(yǎng)缺陷型）第十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月b. 證實轉(zhuǎn)化作用的排除： A（殺死）B 或者 AB（殺死）（無） Davis U型管試驗

7、 （無） DNase處理 （有）回復(fù)突變突變的排除： 單個基因回復(fù)突變頻率10-6 兩個基因同時回復(fù)突變的頻率 10-610-610-12 1012 （106 106）排除回復(fù)突變。 b. 戴維斯U型管試驗 (防止細胞直接接觸) 也獲得野生型重組 體。排除由于接合或性導(dǎo) c. DNase 處理重組體。排除轉(zhuǎn)化。 推測：某種過濾性因子（FA）可以穿過DavisU型管濾片?？寡蹇?以抑制重組體出現(xiàn)。P22噬菌體。（2）發(fā)現(xiàn)與證實：第四十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：概念 供體細菌染色體組的任何部分都可以組裝到轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒中，從而可以轉(zhuǎn)移到受體細菌中。（P1）第四十七張

8、，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月b. 并發(fā)性導(dǎo)（co-transduction）與細菌作圖合轉(zhuǎn)導(dǎo)（并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)、共轉(zhuǎn)導(dǎo)）： 兩個基因同時被包裝到一個轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒，從而一起重組到受體細菌的染色體上。二因子作圖： 供體 受體 合轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率 a+ b+ a- b- 30% ab 近 a+ c+ a- c- 35% ac 近 a在bc之間 b+ c+ b- c- 3% bc 遠三因子作圖： 供體 受體 合轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率 leu+ thr+ azi+ leu- thr- azi-第四十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗1： leu azi thr azi leu thr實驗2： azi leu t

9、hr實驗3： 最大轉(zhuǎn)導(dǎo)片段p227第四十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)合轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率推導(dǎo)基因之間的物理距離d基因之間的物理距離（bp，kbp）L轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA的平均長度 （bp，kbp）X兩個基因合轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率第五十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)（局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)） att att 溫和性噬菌體進行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，只能轉(zhuǎn)導(dǎo)部分基因。第五十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月NRJAN R A JNRRAJNRAJJARNJARNd galbio+I 噬菌體DNA特異性 整合到細菌染色體。II 噬菌體DNA準(zhǔn)確 環(huán)出。III 噬菌體DNA不準(zhǔn) 確環(huán)出特殊性轉(zhuǎn) 導(dǎo)噬

10、菌體的形成。 d gal / d bio第五十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 d gal E.coliUV50% + 50% d gal（5） 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)（HFT）NRAJNRJN R A JN R A 第五十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 噬菌體的遺傳分析一、噬菌體是一類病毒 病毒（Virus）：超顯微、無細胞、活細胞專 性寄生的大分子（微生物）特點：個體?。和ㄟ^Davis濾器專性寄生：脫離活體無生命，無代謝無細胞：蛋白質(zhì)DNA（RNA）繁殖方式簡單第五十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2.分類： 動物：球形、卵圓形 寄主： 植物：桿狀、絲狀 細菌

11、：蝌蚪狀 雙鏈DNA：，T2、4、6 單鏈DNA：X 類，動物病 毒、噬菌體 單鏈RNA 雙鏈RNA 植物病毒、艾滋病毒遺傳物質(zhì)：第五十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月煙草花葉病毒 腺病毒 T4 噬菌體 愛滋病病毒 RNA DNA DAN RNA第五十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二、噬菌體分類概念：原指細菌為寄主，后來推廣 到真菌的病毒。烈性噬菌體：P2、P4、P6、T系列（T1-T7） 2. 溫和性噬菌體： 和P1第五十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 烈性噬菌體（1）形態(tài)結(jié)構(gòu)（T偶列）第五十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）. 繁

12、殖和感染周期（營養(yǎng)繁殖：噬菌體DNA不整合；150 噬菌體/Cell）吸附細菌裂解釋放出子代噬菌體顆粒細菌染色體降解蛋白質(zhì)外殼包裝DNA成 子代噬菌體顆粒第五十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 溫和噬菌體:（1）形態(tài)結(jié)構(gòu)第六十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）繁殖和感染周期:吸附溶菌周期UV 誘導(dǎo)細菌裂解溶源周期噬菌體（原噬菌體）P1噬菌體第六十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月幾個相關(guān)的概念溶原性：噬菌體外殼蛋白的合成以及溶菌功能受到抑制。溶原性細菌：“攜帶”原噬菌體的細菌。原噬菌體：溶原性細菌中的噬菌體DNA分子。無外殼；無侵染能力。第六十二張，PP

13、T共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體DNA的插入att第六十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月三、噬菌體遺傳的研究方法獲得突變株：處理營養(yǎng)期細菌或者游離噬菌體 四類突變株： 1）寄主范圍突變株（host range mutant） 2）噬菌斑（plaque mutant） 3）溫度敏感性： 野生型：37C、43 C 均可繁殖 突變型：43ts：僅37 C 繁殖 4）溶菌酶：ee第六十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1）寄主范圍突變株（host range mutant）寄主范圍：指噬菌體感染和裂解的菌株范圍 。 某種噬菌體只能侵染某一種菌的個別菌系，突變后寄主范圍變寬

14、或變窄。 T2：h+ 噬菌體：只侵染 E.coli B株； h 突變株： E.coli B & B/2第六十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2）噬菌斑突變株（plaque mutant）噬菌斑形狀：噬菌斑的大小、邊緣清晰度、透明程度。 例如：T噬菌體 rA r1 r r（rapid lysis） rB r13（ 噬菌斑小、邊緣模糊） （速溶型，噬菌斑大、邊緣清晰 ） rC r7 m m 小型（minute） c c 透明（clear） t t 半透明（turbid）第六十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、雜交試驗 雙重感染第六十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年

15、6月（1）E.Coli BE.Coli BB/2 二點測驗第六十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月基因型 噬菌斑h+r+ 半透明、小h-r- 透明、大h+r- 半透明、大h-r+ 透明、小重組值 100% 重組型親型1+21+2+3+4第六十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 rbrcrbh h在中間rch第七十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）三點測驗第七十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、重組測驗 第七十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年

16、6月1955年，美國的S.Benzer（本澤）用大腸桿菌T4噬菌體作為材料，研究快速溶菌（rapid lysis）突變型r的基因精細結(jié)構(gòu)表4-1 T4的突變型r和野生型r+在不同菌株上的噬菌斑 類 型不同大腸桿菌菌斑平板上的表型BK()S野生型rII+小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑突變型rII大噬菌斑無噬菌斑（致死）小噬菌斑第七十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4、互補測驗 第七十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月互補作用：兩個突變型細胞的兩條同源染色體同處在一個雜合體細胞或局部

17、合子時，野生型基因補償突變基因的缺陷而使細胞的表型恢復(fù)正常的作用。否則，兩種突變型一定具有相同功能損傷?；パa測驗（complementation test）（順反位置效應(yīng)測驗）:比較順式和反式構(gòu)型的細胞，從而判斷兩個突變是否屬于同一基因的測驗測驗基因間是否互補。 第七十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月反式構(gòu)型：兩個突變分別位于兩條同源染色體上的基因組合。 順式構(gòu)型：兩個突變位于同一個染色體上的基因組合。 第八十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月5、缺失作圖第八十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月點突變和缺失突變的區(qū)別： 1、點突變是單個位點的突變，缺失突變是多個位點的突變； 2、點突變可回復(fù)，而缺失突變不可； 3、點突變之間可發(fā)生重組，缺失突變同另一個基因組在這個缺失區(qū)的點突變 間不可重組，即無法通過重組而恢復(fù)野生型核苷酸