細(xì)菌和病毒的遺傳性導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)詳解演示文稿

細(xì)菌和病毒的遺傳性導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)詳解演示文稿1當(dāng)前1頁，總共47頁。（優(yōu)選）細(xì)菌和病毒的遺傳性導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)2當(dāng)前2頁，總共47頁。三、性導(dǎo)(sexduction)P223（一）性導(dǎo)概念：

接合時(shí)由F′因子所攜帶的外源DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)菌染色體的過程。當(dāng)前3頁，總共47頁。（二）F?因子F因子整合到宿主細(xì)菌染色體的過程是可逆的。正常、精確F因子的整合與環(huán)出圖當(dāng)前4頁，總共47頁。（二）F?因子P224阿代爾伯格和伯恩斯(Adelberg，E.和Burns，S.，1959)稱這種攜帶有某些細(xì)菌染色體基因的F因子為F′因子。非正常環(huán)出laclacF′lacHfrFF圖10-25F′因子的形成當(dāng)前5頁，總共47頁。（二）F?因子P223部分二倍體圖--F′因子的形成當(dāng)前6頁，總共47頁。（三）、F?因子特點(diǎn)P224F′因子使細(xì)菌帶有某些突出的特點(diǎn)：F′因子以極高的比率轉(zhuǎn)移它的基因，如同F(xiàn)+細(xì)菌以極高的比率轉(zhuǎn)移它的F+因子一樣；F′因子有極高的自然整合率，而且整合在一定的座位上，因?yàn)樗信c細(xì)菌染色體的同源區(qū)段。當(dāng)前7頁，總共47頁。（四）F′因子轉(zhuǎn)移a當(dāng)前8頁，總共47頁。第一，利用不同的F′的性導(dǎo)可以測定不同基因在一起轉(zhuǎn)移的頻率。第二，觀察由性導(dǎo)形成的雜合部分二倍體中某一性狀的表現(xiàn)，可確定這一性狀的等位基因的顯隱關(guān)系。第三，性導(dǎo)形成的部分二倍體也可用作互補(bǔ)測驗(yàn)，確定兩個(gè)突變型是同屬于一個(gè)基因還是不同基因。P224（五）性導(dǎo)在大腸桿菌的遺傳學(xué)研究中十分有用:小結(jié)：F＋，Hfr，F(xiàn)的接合對照當(dāng)前9頁，總共47頁。當(dāng)前10頁，總共47頁。四、轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)（一）概念：以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)重組的過程。P224（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)黎德伯格（Lederberg）和津德（Zinder）在1952年首先在鼠傷寒沙門氏菌（Salmenellatyphimurium）中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。當(dāng)前11頁，總共47頁。四、轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)P224實(shí)驗(yàn)材料：沙門氏菌的兩種營養(yǎng)缺陷型LA22、LA2品系

LA22:苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸缺陷型phe-trp-tyr-LA2:甲硫氨酸、組氨酸缺陷型met-his-實(shí)驗(yàn)方法：

將LA22、LA2兩菌株混和，在基本培養(yǎng)基(固體)上涂布培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

平板上長出原養(yǎng)型菌落(+++++)。當(dāng)前12頁，總共47頁。四、轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)原因?是否為接合或轉(zhuǎn)化引起的？P224單獨(dú)培養(yǎng)單獨(dú)培養(yǎng)混合培養(yǎng)LA22LA2phe-trp-tyr-met+his+phe+trp+tyr+

met-his-基本培養(yǎng)基培養(yǎng)是否形成原養(yǎng)型菌落否是否當(dāng)前13頁，總共47頁。（三）尋找原因的實(shí)驗(yàn)U型管實(shí)驗(yàn)，排除了接合的可能。P225一種可通過濾膜的過濾性因子（FA）利用DNA酶處理，F(xiàn)A不受DNA酶影響，仍得到重組體，排除了轉(zhuǎn)化作用的可能。圖例--U型管實(shí)驗(yàn)當(dāng)前14頁，總共47頁。（三）尋找原因的實(shí)驗(yàn)FA與從溶源性菌分離得到的噬菌體P22的質(zhì)量大小相同。P225FA與從溶源性菌分離得到的噬菌體P22的質(zhì)量大小相同。用抗P22的血清或加熱處理，P22的感染性和過濾性因子FA功能失活的速率相同。抗噬菌體P22的沙門氏菌菌株對過濾性因子也表現(xiàn)為抗性。這些結(jié)果表明：FA就是溫和噬菌體P22。當(dāng)前15頁，總共47頁。U型管實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋：轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體---轉(zhuǎn)導(dǎo)（溫和噬菌體P22）溶源性細(xì)菌當(dāng)前16頁，總共47頁。（四）轉(zhuǎn)導(dǎo)的類型圖a、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)圖--噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)圖b、特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)/局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前17頁，總共47頁。部分二倍體普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)過程圖轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)菌染色體組的任何不同部分轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)體當(dāng)前18頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

由此形成的具有重組遺傳結(jié)構(gòu)的細(xì)菌細(xì)胞叫轉(zhuǎn)導(dǎo)體transductant?？梢赃M(jìn)行細(xì)菌遺傳作圖---與共轉(zhuǎn)化作圖類似例如a基因和b基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率很高，和c基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率也很高，而b和c很少或完全不在一起轉(zhuǎn)導(dǎo)，這三個(gè)基因的次序就應(yīng)為bac。如果研究三因子轉(zhuǎn)導(dǎo)(three-factortransduction)，只需分析一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果就可以推出三個(gè)基因的次序。兩個(gè)基因同在一起轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)/共轉(zhuǎn)導(dǎo)(cotransduction)，共轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率基因在染色體上的距離關(guān)系確定基因在染色體上的排列順序當(dāng)前19頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)例如：供體基因型a+b+c+，受體的基因型為a-b-c-。供體用P1噬菌體感染，P1的后代再用來感染受體細(xì)胞，然后把受體細(xì)胞接種在選擇培養(yǎng)基上。如果通過中斷雜交已知三個(gè)基因中的一個(gè)如a不在中間，就可對a+進(jìn)行選擇，即在對a+進(jìn)行選擇的選擇培養(yǎng)基上，把可以生長的a+細(xì)胞選出來。然后，再把被選擇的受體細(xì)胞重復(fù)接種在其他對b+或c+進(jìn)行選擇的選擇培養(yǎng)基上，檢查a+細(xì)胞是否同時(shí)具有b+和c+。當(dāng)前20頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

最少的一類轉(zhuǎn)導(dǎo)體應(yīng)當(dāng)代表最難于轉(zhuǎn)導(dǎo)的情況，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)體是同時(shí)發(fā)生交換次數(shù)最多的一類。這種轉(zhuǎn)導(dǎo)子的基因排列應(yīng)為兩邊是供體基因，而中間為受體基因。假定由實(shí)驗(yàn)得到的最少的轉(zhuǎn)導(dǎo)體類別為a+b+c-，那么就可以確定，這三個(gè)基因的正確次序應(yīng)當(dāng)是acb或bca，而不是abc。當(dāng)前21頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

10--27最少的轉(zhuǎn)導(dǎo)子類型P227由基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率還可推算出三個(gè)基因之間的物理距離當(dāng)前22頁，總共47頁。若兩個(gè)基因緊密連鎖，就可能經(jīng)常在一起轉(zhuǎn)導(dǎo)，合轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率將接近于1。如果兩個(gè)基因從來或者幾乎不包含在同一轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA片段中，它們的合轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率接近于或等于0。利用這種關(guān)系可以求出同一染色體上兩個(gè)基因之間的物理距離。經(jīng)推導(dǎo)，得到以下計(jì)算公式：P228自學(xué)d=同一染色體上兩基因之間的物理距離。L=轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA的平均長度。X=兩個(gè)基因合轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率。轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒DNA的平均長度(約為1個(gè)病毒基因組的大小)知道后，就可以依上述公式估算出兩個(gè)較近基因間的分子距離。當(dāng)前23頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

首先在受體中選擇標(biāo)記基因；然后把受體細(xì)菌培養(yǎng)在選擇性培養(yǎng)基上，檢查其他非標(biāo)記基因的有無；

例--把受體菌放在azisthr+的基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)，leu就成為選擇的標(biāo)記基因，因?yàn)樵谠撆囵B(yǎng)基上只有l(wèi)eu+細(xì)胞才能生長。對每個(gè)選擇的標(biāo)記基因進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以確定其未選擇標(biāo)記基因出現(xiàn)的頻率，確定基因順序。按照前面的原理，對那些leu+的細(xì)胞進(jìn)一步進(jìn)行涂布培養(yǎng)，以測試它們是aziR或aziS，是thr+或thr-。例如E.colithr+leu+azi+供體，用P1噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)受體thr-leu-azi-當(dāng)前24頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

利用上述實(shí)驗(yàn)可以說明三個(gè)位點(diǎn)之間的連鎖關(guān)系。實(shí)驗(yàn)1說明leu和azi相近，leu和thr則不相近。因?yàn)橛幸话霑r(shí)間從供體攜帶的leu+基因是由aziR伴隨的；而只有2%的時(shí)間由thr+伴隨。表10-7當(dāng)前25頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

基于這個(gè)分析，可以有下面兩種可能的排列：實(shí)驗(yàn)2說明leu比azi更接近thr。因?yàn)橛?%的時(shí)間leu+和thr+是并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)(co-tranmsduction)的，但aziR和thr+則沒有發(fā)生過并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)，因此可以肯定基因的順序應(yīng)是：

實(shí)驗(yàn)3說明這個(gè)順序是正確的，因?yàn)閘eu+thr+片段從未攜帶有aziR。當(dāng)前26頁，總共47頁。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

從上述分析中還說明了轉(zhuǎn)導(dǎo)片段的大小。在thr和leu之間的DNA長度已接近于這個(gè)片段大小的極限。因?yàn)樗鼈兊牟l(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)只有2-3%，接近leu的azi位點(diǎn)從未與thr有過并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)。由此可以作出結(jié)論，這個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)片段的最大極限是從thr位點(diǎn)到leu和azi位點(diǎn)之間。應(yīng)用普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖是比較精確的，這是中斷雜交作圖所不容易辦到的。但是，普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖僅僅是在對某個(gè)基因的位置有某些了解的前提下才能進(jìn)行。所以當(dāng)一個(gè)新的突變基因發(fā)現(xiàn)以后，首先是用中斷雜交法對它作粗略的定位，接著才用普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)等方法作精確定位。當(dāng)前27頁，總共47頁。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)：由溫和噬菌體（如λ）介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)類型。原噬菌體離開細(xì)菌染色體時(shí)，偶爾可將噬菌體插入位點(diǎn)兩邊的細(xì)菌基因一起環(huán)落下來而形成混雜的DNA片段，該DNA片段由噬菌體蛋白質(zhì)衣殼包裹，再去侵染其他宿主細(xì)菌，可將特定的細(xì)菌基因帶入新的受體菌，進(jìn)而重組整合，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)/特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)。如λ的DNA，既可以以自主的狀態(tài)存在，也可以整合在細(xì)菌染色體中。這種有兩種狀態(tài)的遺傳因子叫做附加體(episome)。多數(shù)噬菌體當(dāng)整合在細(xì)菌染色體中時(shí)都占有一個(gè)特定的位置。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)p228當(dāng)前28頁，總共47頁。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)僅限于靠近原噬菌體附著點(diǎn)的基因，如λ專門轉(zhuǎn)導(dǎo)大腸桿菌的gal和bio基因。所以這種轉(zhuǎn)導(dǎo)叫做特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)或局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)。圖例當(dāng)前29頁，總共47頁。細(xì)菌染色體圖應(yīng)用中斷雜交技術(shù)、重組作圖、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)相結(jié)合的方法已經(jīng)得到細(xì)菌的非常詳細(xì)的染色體圖。(圖示)左圖-大腸桿菌的環(huán)狀連鎖圖包含大約2000個(gè)基因。當(dāng)前30頁，總共47頁。細(xì)菌染色體圖1990年繪制的E.Coli連鎖遺傳圖的一部分。此部分僅包括5分鐘的距離(全圖100分鐘)。當(dāng)前31頁，總共47頁。局限性/特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)移λ噬菌體插入位點(diǎn)兩側(cè)的細(xì)菌基因λ噬菌體的不正確切離實(shí)質(zhì)與性導(dǎo)相似高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)(HFT)與Hfr類似可進(jìn)行遺傳作圖插入位點(diǎn)不穩(wěn)定P228普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前32頁，總共47頁。原噬菌體的插入與切除：λ噬菌體的雙鏈線狀DNA分子在進(jìn)入宿主細(xì)胞后，由其12個(gè)核苷酸組成的互補(bǔ)單鏈粘性末端形成共價(jià)鍵而閉合。λ噬菌體int基因編碼的酶催化環(huán)狀噬菌體基因組附著位點(diǎn)attP與細(xì)菌染色體上attB之間的位點(diǎn)專一性重組插入位點(diǎn)：gal與bio之間當(dāng)前33頁，總共47頁。bio+bio+bio+bio+bio+當(dāng)前34頁，總共47頁。bio+當(dāng)前35頁，總共47頁。高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過雙重溶源菌E.coliphagedgal+非正常切離感染gal-E.coligal-

gal+gal-dgal+雙重溶源菌形成

2

1galbiobiogal若dgal+進(jìn)入的同時(shí)也感染進(jìn)去bio-gal當(dāng)前36頁，總共47頁。當(dāng)前37頁，總共47頁。Benzer重組試驗(yàn)—基因的精細(xì)作圖Benzer(1955)用E.Coli烈性噬菌體T4突變型遺傳研究證明：T4野生型在E.Coli菌苔上產(chǎn)生小而不規(guī)則噬菌斑T4突變品系按表型可分為：rI、rII、rIII三類。其中rII在E.ColiB上產(chǎn)生快速溶菌現(xiàn)象，形成大而圓噬菌斑，在E.ColiK(λ)上不能生長操作方法：用兩種rII突變型雙重感染B品系，收集溶菌液取等量溶菌液接種到B品系、K(λ)品系菌苔上考察兩個(gè)品系菌苔上的噬菌斑數(shù)目，就可以計(jì)算兩個(gè)突變位點(diǎn)間的重組值繪制連鎖遺傳圖當(dāng)前38頁，總共47頁。由于采用了條件致死選擇系統(tǒng)[即在E.ColiK(λ)上rII不能生長]，分辨率極高，可以檢測到十萬分之一的重組值雙重感染doubleinfection試驗(yàn)當(dāng)前39頁，總共47頁。重組值檢測精度可達(dá)十萬分之一，實(shí)際結(jié)果不會(huì)低于0.01%基因內(nèi)存在最小重組單位本澤爾將最小重組單位定義為重組子(recon)rII區(qū)段存在復(fù)等位基因已經(jīng)表明基因也并非最小突變單位基因突變的最小單位突變子(muton)理論上講突變子不必等于重組子。但以后研究顯示：突變子和重組子都是一個(gè)核苷酸對或者堿基對(bp)。所以基因內(nèi)每個(gè)堿基均可能發(fā)生突變，任意兩個(gè)堿基間均能發(fā)生交換重組當(dāng)前40頁，總共47頁?；パa(bǔ)測驗(yàn)原理在限制條件下，能長出噬菌斑：

說明：兩個(gè)突變型能發(fā)生功能互補(bǔ)，是兩個(gè)基因。在限制條件下，不能長出噬菌斑：

說明：兩個(gè)突變型不能發(fā)生功能互補(bǔ)，是同一基因。

噬菌體突變型的互補(bǔ)試驗(yàn)對于兩個(gè)獨(dú)立起源的、表型相似的隱性突變，如何判定是屬于同一基因(功能單位)還是兩個(gè)基因突變產(chǎn)生的呢在二倍體生物中，可以建立雙突變雜合體。雙突變體雜合體有兩種形式：順式(cis)和反式(trans)p59當(dāng)前41頁，總共47頁。當(dāng)前42頁，總共47頁。順反測驗(yàn)與順反子根據(jù)兩突變反式雙雜合體的表現(xiàn)確定突變型無互補(bǔ)作用為同一功能單位的突變