細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移和基因重組課件

第六章微生物基因轉(zhuǎn)移

微生物基因的交流基因重組：是指來自兩種不同親本的DNA分子在同一生物體內(nèi)經(jīng)過交換作用產(chǎn)生新的重組DNA分子的現(xiàn)象。細(xì)菌遺傳重組的自然機(jī)制包括細(xì)菌的接合（conjugation）轉(zhuǎn)化（transformation）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）性導(dǎo)（sexduction

）接合是指DNA從活的供體細(xì)胞轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的過程。輸出遺傳物質(zhì)的個體稱為供體（donor），又稱為“雄性”。接受外源遺傳物質(zhì)的個體稱為受體（receptor），又稱為雌性

1946年，Leaderberg和Tatum發(fā)現(xiàn)E.coli可以通過結(jié)合交換遺傳物質(zhì)。選用兩個不同營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）的E.coli菌株，A和B。A菌株，met－bio－，需要在基本培養(yǎng)基上補充甲硫氨酸（met）和生物素（bio）才能生長；B菌株，thr－leu－，需要在基本培養(yǎng)基上補充蘇氨酸（thr）和亮氨酸（leu）才能生長。采用多營養(yǎng)缺陷型是為了防止回復(fù)突變干擾試驗結(jié)果。

U型管試驗(見圖）

說明：兩個菌株間的直接接觸是原養(yǎng)型細(xì)菌出現(xiàn)的必要條件，這就排除了轉(zhuǎn)化的可能。1952年，Hages通過實驗證明，在結(jié)合過程中，遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移是單向的。在結(jié)合過程中，到底是什么東西由雄體輸入了雌體呢？

Gram-positive:stickysurfacemoleculesGram-negative（陰性菌）:sexpilus（性菌毛）F小環(huán)與主染色體大環(huán)之間發(fā)生一次交換就可以插入到宿主染色體中。F因子整合到E.coli染色體上以后，該菌株就成為高頻重組株（Highfrequencerecombination），以Hfr表示。

MechanismofDNAtransferduringconjugationinGram-negativebacteria大腸桿菌F因子的遺傳圖譜oriT

：originoftransferTheoriTsequence1.About300bp2.ContainsinvertedrepeatsandanAT-richregion.質(zhì)粒介導(dǎo)的染色體DNA的轉(zhuǎn)移Formation

of

HfrstrainsF+品系稱為低頻重組（lowfrequencyrecombination，Lfr)：F因子轉(zhuǎn)移頻率很高，但兩者染色體之間重組頻率很低，大約是每百萬個細(xì)胞發(fā)生一次重組。Hfr品系稱為高頻重組（highfrequencyrecombination，Hfr）：因為Hfr細(xì)胞與F-細(xì)胞接合后可以將供體染色體的一部分或全部傳遞給受體F-，當(dāng)供體和受體的等位基因帶有不同標(biāo)記時，在她們之間就可以發(fā)生重組，重組頻率可達(dá)到0.01以上。當(dāng)處于游離狀態(tài)時，細(xì)菌為F＋，當(dāng)整合到宿主染色體上時即為Hfr品系。所以經(jīng)吖啶橙處理不會丟失F因子。

Hfr和F－細(xì)胞接觸時OriT活化，進(jìn)行滾環(huán)復(fù)制。開始時，缺刻蛋白識別并結(jié)合在OriT區(qū)，切開單鏈，以另一條鏈為模板，在3′-OH上從頭合成。5′端沿箭頭方向延伸，將宿主的DNA移到受體中。由于整合后控制合成性傘毛的基因位于DNA環(huán)的末端,一般尚未進(jìn)入受體細(xì)胞前，接合管就已經(jīng)斷裂，使轉(zhuǎn)移中斷，故Hfr雜交的后代不能獲得合成性傘毛的基因，故不能產(chǎn)生性傘毛而呈F－的性狀。第四節(jié)中斷雜交與重組作圖一、中斷雜交實驗原理

基因從Hfr細(xì)胞按次序轉(zhuǎn)入F-細(xì)胞，可根據(jù)基因進(jìn)入F-細(xì)胞的時間和次序制作基因圖譜。Wollman和Jacob于1954年在大腸桿菌中曾進(jìn)行了以下雜交實驗：Hfr：thr+leu+azsTislac+gal+strs×F-:thr-leu-azrTirlac-gal-strr把接合中的細(xì)菌在不同時間取樣，并把樣品猛烈攪拌以中斷接合中的細(xì)菌，然后分析受體菌的基因型，這是在大腸桿菌等細(xì)菌中用來測定基因位置的一種方法。

0510152025

min

OazTilacgal

E.coli中斷雜交作圖基因距離以分鐘為單位同一個Hfr菌株的轉(zhuǎn)移的起始點在以及轉(zhuǎn)移順序在不同實驗中都是相同的。但一個F+品系可產(chǎn)生許多Hfr品系，這是因為F因子在細(xì)菌染色體上有許多插入位點而且其插入取向不同而形成的。用這些不同Hfr菌株進(jìn)行中斷雜交實驗，則它們的轉(zhuǎn)移起點、基因轉(zhuǎn)移順序以及轉(zhuǎn)移方向都不相同。（P153圖6-9）F-

、F＋、F’

和Hfr的關(guān)系三、細(xì)菌重組的特點

Hfr細(xì)胞和F-

細(xì)胞之間的接合管常會自發(fā)斷裂，進(jìn)入的Hfr染色體也隨之?dāng)嗔眩话阏f很少有整條Hfr染色體轉(zhuǎn)入F-

細(xì)胞的，因此：（一）F-

細(xì)胞得到的只是F因子的一部分，F(xiàn)因子其余部分依賴于整條Hfr染色體的轉(zhuǎn)移，這樣Hfr×F-

雜交中選出的大多數(shù)重組子仍為F-。（二）F-

受體細(xì)胞只接受部分的供體染色體，這樣的細(xì)胞就稱為部分二倍體（partialdiploid)或稱為半合子(merozygote)。供體與受體的重組是內(nèi)基因子（F-

染色體DNA）與外基因子（Hfr部分染色體DNA）的同源部分配對、交換，產(chǎn)生重組子。其中單交換產(chǎn)生的是不平衡的部分二倍體線性染色體，而雙交換產(chǎn)生的是有活性的環(huán)狀重組子和片段。細(xì)菌重組的特點（a）：接合后形成的部分二倍體，包括外基因子和內(nèi)基因子；（b）：內(nèi)基因子和外基因子之間單交換形成一個線性染色體；（c）：雙交換形成一個完整的重組染色體和一個游離片段，這一片段隨以后的分裂而丟失。--可見：原核類中的交換并不像真核生物那樣在兩整套基因組間進(jìn)行，而是在一完整的基因組（F-內(nèi)基因子）與一不完整的基因組（Hfr外基因子）間進(jìn)行，即在部分二倍體間進(jìn)行。因此，在細(xì)菌的重組中有下列兩個特點：1、只有偶數(shù)次交換才能產(chǎn)生平衡的重組子2、不出現(xiàn)相反的重組子，所以在選擇培養(yǎng)基上只出現(xiàn)一種重組子。三、重組作圖如果2個基因間的轉(zhuǎn)移時間<2min則用中斷雜交作圖不可靠，應(yīng)采用傳統(tǒng)的重組作圖法。●雜交Hfrlac+ade+×F-lac-ade-

lac+乳糖不發(fā)酵ade-胸嘌呤缺陷型用完全培養(yǎng)基但不加腺嘌呤，可選出F-ade+的菌落●由于lac+ade-近，兩者相繼進(jìn)入時間相距很短，難以準(zhǔn)確界定，所以只能根據(jù)產(chǎn)物確定?！袢绻x出ade+同時也選出lac+

，說明lac-ade間沒有發(fā)生過交換；如果是lac-ade+說明發(fā)生交換。Hfr

lac+ade+F-lac-ade-

F-lac-ade-Hfr

lac+ade+F-lac+ade+

F-lac-ade-Hfr

lac+ade+F-lac-ade+F-lac-ade-

A：外基因子與內(nèi)基因子之間未發(fā)生重組；B：lac-ade兩基因之外發(fā)生雙交換；C：lac-ade兩基因間發(fā)生交換產(chǎn)生重組子?！裰亟M率=lac-ade+/(lac+ade+)+(lac-ade+)×100%=22%

兩個位點之間的時間單位約為1min，可見1個時間單位（分鐘）大約相當(dāng)于20%的重組值。用重組率與中斷雜交法測的基因距離大致符合的，根據(jù)接合的實驗，用中斷雜交法基因重組等方法已繪制出大腸桿菌K12環(huán)狀遺傳圖（圖10-17）。A:B:C:第五節(jié)F’因子與性導(dǎo)一F`因子與F`菌株整合到細(xì)菌中的F因子也可以重新離開染色體，成為獨立的環(huán)。這個過程是整合的逆過程，稱為環(huán)出（loopingout）。

F因子在環(huán)出過程中并不是完全準(zhǔn)確無誤的，往往連同部分染色體片段一同離開。部分染色體DNA與FDNA的雜合環(huán)稱為F′因子

F`菌株：指帶有F`因子的細(xì)菌。F′所攜帶的細(xì)菌DNA片段的大小不等，可以是一個基因，也可以長達(dá)細(xì)菌染色體的一半。

F′因子以極高的頻率轉(zhuǎn)移它所攜帶的基因。F′因子有極高的自整合率，且整合在一定的座位上，因為它有與細(xì)菌染色體同源的區(qū)段。F因子整合在染色體上的位點不是固定不變的。

例如，某一Hfr系（stock）的F因子在環(huán)出時帶走了lac+，當(dāng)此F’轉(zhuǎn)移到F—lac—以后，受體菌（receptor）成為F+lac+的比率很高。但lac位于染色體的遠(yuǎn)端，在中斷雜交試驗中，只有1/100的受體成為F+lac+。這是因為F’攜帶lac+基因進(jìn)入受體后使lac座位成為部分二倍體F’lac+/lac—，lac+對lac—是顯性，所以部分二倍體的表現(xiàn)型是lac+。

二、性導(dǎo)F’因子轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞后，由于引入體細(xì)胞的部分基因，從而形成部分二倍體，這種利用F’因子將供體細(xì)胞的基因?qū)胧荏w形成部分二倍體的過程叫性導(dǎo)（sexduction或F’---duction）性導(dǎo)的意義：

（1）性導(dǎo)產(chǎn)生部分二倍體，為研究單倍體細(xì)菌中等位基因間的顯隱性關(guān)系提供了可能的途徑。

（2）環(huán)出時，形成大量的F′因子，不同F(xiàn)′因子可能攜帶E.coli的不同基因，因此并發(fā)性導(dǎo)是建立遺傳圖譜的重要途徑。

（3）性導(dǎo)形成的部分二倍體也可用作互補試驗，確定兩個突變型是屬于同一個順反子還是屬于不同的順反子。

第六節(jié)轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖一、轉(zhuǎn)化(transformation)(一)、細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗(二)、轉(zhuǎn)化過程*(三)、共同轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜繪制一轉(zhuǎn)化（transformation）1.Transformation轉(zhuǎn)化:細(xì)菌通過細(xì)胞膜攝取周圍環(huán)境中DNA體段，并通過重組將其整合到自身染色體中的過程，稱為轉(zhuǎn)化。

NaturaltransformationDefinitions2.Donor（供體）:thebacteriumfromwhichtheDNAwasextracted（抽?。?3.Recipient（受體）:thebacteriumthatisintendedtotakeuptheDNAfromitsenvironment4.Competence（感受態(tài)）:therelativeabilityofrecipientstotakeupfreedsDNA5.Transformant轉(zhuǎn)化:arecipient受體thathassuccessfullyincorporated整合donorgenesintoitsgenome6.Transfection轉(zhuǎn)染:transformationofacellwithviral病毒DNA;thiscanproduceanactiveinfectionandproductionofviralprogeny,ifdonecorrectly.轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在細(xì)菌中是一種普遍現(xiàn)象。不同細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程有一定差異，但是它們都存在幾個共同特征，即：?1.感受態(tài)與感受態(tài)因子：–感受態(tài)指細(xì)菌能夠從周圍環(huán)境中吸收DNA分子進(jìn)行轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。–感受態(tài)主要受一類蛋白質(zhì)(感受態(tài)因子)影響，感受態(tài)因子可以在細(xì)菌間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從感受態(tài)細(xì)菌中傳遞到非感受態(tài)細(xì)菌中，可以使后者變?yōu)楦惺軕B(tài)。–一般認(rèn)為感受態(tài)出現(xiàn)在細(xì)菌對數(shù)生長后期，并且某些處理過程可以誘導(dǎo)或加強感受態(tài)，以大腸桿菌為例，用Ca2+(如CaCl2)處理對數(shù)生長后期的大腸桿菌可以增強其感受能力。?2.供體(donor)DNA與受體(receptor)細(xì)胞結(jié)合(binding)：–結(jié)合發(fā)生在受體細(xì)胞特定部位(結(jié)合點)；–對供體DNA片段有一定要求(20000個核苷酸對）；–結(jié)合過程是一個可逆過程。?3.DNA攝?。酣C當(dāng)細(xì)菌結(jié)合點飽和之后，細(xì)菌開始攝取外源DNA；–往往只有一條DNA單鏈進(jìn)入細(xì)胞(單鏈攝入)，另一條鏈在膜上降解。?4.聯(lián)會(synapsis)與外源DNA片段整合(integration)：–整合就是指單鏈的轉(zhuǎn)化DNA與受體DNA對應(yīng)位點的置換，從而穩(wěn)定地?fù)饺氲绞荏wDNA中的過程。–實際上就是一個遺傳重組的過程。因而研究整合的分子機(jī)制事實上也為遺傳重組的分子機(jī)制作出了貢獻(xiàn)。(三)、共同轉(zhuǎn)化與遺傳圖譜繪制?利用共同轉(zhuǎn)化繪制細(xì)菌連鎖遺傳圖譜的基本原理：–相鄰基因發(fā)生共同轉(zhuǎn)化的概率與兩者的距離間成正向關(guān)系，基因間距離越近，發(fā)生共同轉(zhuǎn)化的頻率越高，反之越低。–因此可以通過測定兩基因共同轉(zhuǎn)化的頻率來指示基因間的相對距離。(P53)轉(zhuǎn)化基因間重組值的計算：轉(zhuǎn)化子數(shù)(重組體數(shù))重組值=所有菌落數(shù)第三節(jié)轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）1.定義：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，稱轉(zhuǎn)導(dǎo)。2.發(fā)現(xiàn)●Lederbery及其研究生Zinder（1951）首先在鼠傷寒沙門氏菌（Salmenellatyphimurium）中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。

●發(fā)現(xiàn)過程他們用苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸營養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌和甲硫氨酸、組氨酸營養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌共同培養(yǎng)，相當(dāng)讓兩種不同缺陷型的菌雜交。雜交過程和結(jié)果如下：

LT22phe-try-tyr-

×

LT2met-his-

（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

原養(yǎng)型的菌落（即出現(xiàn)個別正常型的細(xì)菌）

那么這些原養(yǎng)型菌落的出現(xiàn)是由接合引起的？還是由轉(zhuǎn)化引起的？他們先進(jìn)行U形管實驗（P159），結(jié)果在LT22一臂獲得原養(yǎng)型的菌株，由此推測可能有一種可通過濾膜的過濾性因子（FA）在起作用。進(jìn)一步利用DNA酶處理，結(jié)果FA不受DNA酶影響，從而消除了轉(zhuǎn)化作用的可能性。最后認(rèn)為FA是一種噬菌體，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)導(dǎo)。3.轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制轉(zhuǎn)導(dǎo)是在噬菌體包裝中因為錯誤將細(xì)菌染色體片段包裝進(jìn)去成為內(nèi)含細(xì)菌染色體片段“假噬菌體”而發(fā)生的。具體過程如下：

（1）噬菌體侵染細(xì)菌。（2）噬菌體DNA使細(xì)菌染色體形成片段，合成噬菌體DNA和外殼。（3）新噬菌體包裝，偶爾將細(xì)菌染色體片段也包裝進(jìn)去成為內(nèi)含細(xì)菌染色體片段“假噬菌體”?！凹偈删w”和真噬菌體一起釋放出來。

（4）“假噬菌體”和真噬菌體一樣可再侵染細(xì)菌，其中“假噬菌體”侵染時，就將外來的細(xì)菌基因注入，經(jīng)過基因重組改變遺傳性狀，完成轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程。目前根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制，已廣泛應(yīng)用在體外包裝“假噬菌體”，即將外源基因?qū)搿凹偈删w”中，再侵染細(xì)菌，進(jìn)行基因表達(dá)的研究。（一）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：指P1、P22等可以轉(zhuǎn)導(dǎo)沙門氏菌染色體組的任何不同的部分。如果兩個基因始終是一起轉(zhuǎn)導(dǎo)或同時轉(zhuǎn)導(dǎo)（共轉(zhuǎn)導(dǎo)或并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)）頻率較高，那么證明兩基因連鎖，而且頻率越高，則兩基因距離越近。如：a基因和b基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率高，a和c共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率也高，b和c共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率低，則3個基因順序為bac若同時觀察3因子轉(zhuǎn)導(dǎo)分析，則只做一次實驗就可推出其次序。舉例：利用普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)測知leu，thr，azi三個基因順序。方法：（1）用噬菌體P1侵染帶leu+，thr+和azi+的大腸桿菌。（2）用從該大腸桿菌釋放出來的噬菌體，再侵染leu-、thr-和azi-的大腸桿菌。

(3)把受體菌接種到不含thr的選擇培養(yǎng)基上對thr+進(jìn)行選擇，凡具thr+的細(xì)菌都可生長，把此菌接種到其他培養(yǎng)基上，結(jié)果在選出的thr+重組子只有3%leu+，但無一個同時也是azi+。若選擇leu+重組子，則約有50%同時也是azi+，因此3基因次序應(yīng)為thr+leu+azi+。烈性噬菌體的普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)transferofessentiallyanygeneoranysetofneighboringgenes轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率的計算：收集子代噬菌體P1供體浸染（野生型E.coli）烈解浸染轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率=轉(zhuǎn)導(dǎo)子數(shù)浸染受體P1顆粒數(shù)×100％轉(zhuǎn)導(dǎo)子數(shù)=噬菌斑數(shù)＋轉(zhuǎn)導(dǎo)子數(shù)×100％基本培養(yǎng)基選出重組子完全培養(yǎng)基菌苔計數(shù)噬菌斑（轉(zhuǎn)導(dǎo)子）受體(缺陷型E.coli)共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率=共轉(zhuǎn)導(dǎo)子數(shù)轉(zhuǎn)導(dǎo)子數(shù)×100％T+L+=T+L++T+L-×100％Cotransductionfrequencies:

穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)與流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)：指外基因子重組到受體菌基因組中的轉(zhuǎn)導(dǎo)。

流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：指外基因子未重組到受體菌中的不能穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)。

1)進(jìn)入受體的外源DNA通過與細(xì)胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子.2)如果轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，其上的基因僅經(jīng)過轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)，就成為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（abortivetransduction），其特點是在選擇培養(yǎng)基平板上形成微小菌落。DNA不能復(fù)制，因此群體中僅一個細(xì)胞含有DNA，而其它細(xì)胞只能得到其基因產(chǎn)物，形成微小菌落。3）被降解,轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗，在選擇平板上無菌落形成。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)中外源DNA進(jìn)入受體的三種命運（二）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)１概念：只能轉(zhuǎn)移細(xì)菌染色體特定部分基因的轉(zhuǎn)導(dǎo).2局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程3轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制:是因為噬菌體在細(xì)菌染色體的特定位點上整合。4低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)與高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)

噬菌體

↓感染供體菌→裂解液(轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體)→非溶源

(溶源菌)

(10-6)

性細(xì)菌溶源性轉(zhuǎn)導(dǎo)子重組性轉(zhuǎn)導(dǎo)子低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：指溶源性細(xì)菌經(jīng)誘導(dǎo)所釋放的噬菌體所

進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo).溫和型噬菌體的局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)transferofonlythosechromosomalgeneslocatedadjacenttotheattachmentsiteofaprophage溫和噬菌體感染受體菌后，其染色體會整合到細(xì)菌染色體的特定位點上，從而使宿主細(xì)胞發(fā)生溶源化例如:λ噬菌體其插入位點的二側(cè)分別是gal和bio基因；該溶源菌因誘導(dǎo)而發(fā)生裂解時，在前噬菌體二側(cè)的少數(shù)宿主基因會因偶爾發(fā)生的不正常切割而連在噬菌體DNA上缺陷噬菌體-----轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體：λdgal，λdbio低概率事件：10－6，alowfrequencytransducing在野生型輔助噬菌體的幫助下，能產(chǎn)生高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)（highfrequencytransducing），50％缺陷型子代三分之一的可能通過同源重組與宿主的同源區(qū)交換缺陷型噬菌體進(jìn)入宿主細(xì)胞后，被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因：三分之二的可能是溶源化，形成局部二倍體特點1）

被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進(jìn)行復(fù)制、包裝以及被導(dǎo)入受體細(xì)胞中。而完全轉(zhuǎn)導(dǎo)包裝的可能全部是宿主菌的基因；2）

局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個別基因?qū)胧荏w，故稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：1.接合是DNA從細(xì)胞到細(xì)胞直接轉(zhuǎn)移。2.轉(zhuǎn)化細(xì)胞從周圍介質(zhì)中吸收裸露的DNA。3.轉(zhuǎn)染對裸露的病毒基因組DNA/RNA的吸收。（在動物細(xì)胞中，從周圍介質(zhì)中吸收任何裸露DNA都稱為轉(zhuǎn)染。在酵母和植物細(xì)胞中導(dǎo)入裸露的DNA可以稱為轉(zhuǎn)染或轉(zhuǎn)化)幾種重組方式的比較4.轉(zhuǎn)導(dǎo)

通過病毒顆粒介導(dǎo)將染色體或質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo):宿主DNA片斷可能取代病毒基因組被包裝在噬菌粒中(1)載體為P1,P22噬菌體;(2)經(jīng)錯誤包裝宿主DNA片斷和同源重組；(3)轉(zhuǎn)移任何片斷。特異性轉(zhuǎn)導(dǎo):宿主DNA共價地加入到病毒基因組中(1)載體為λ噬菌體;(2)經(jīng)特異位點整合或同源重組;(3)轉(zhuǎn)移特定的基因。第四節(jié)放線菌的基因重組一、放線菌的特征大多有基內(nèi)菌絲和氣生菌絲，少數(shù)無氣生菌絲，多數(shù)產(chǎn)生分生孢子，有些形成孢囊和孢囊孢子。絕大多數(shù)放線菌革蘭氏染色呈陽性。第四節(jié)防線菌的基因重組二）基本原理其基因重組過程近似于細(xì)菌，育種方法卻與霉菌相似?；具^程：異核體－合子－異核系－重組體1異核現(xiàn)象營養(yǎng)缺陷型的放線菌，經(jīng)菌絲間的接觸核融合形成異核體，其基因型分別與親本之一相同，但形成的菌落在表型上是原養(yǎng)型的。特點：繁殖過程中，沒有發(fā)生遺傳信息的交換。2接合現(xiàn)象形成異核體后，相同細(xì)胞質(zhì)里不同基因型的細(xì)胞核在雙方增殖中，發(fā)生部分染色體的轉(zhuǎn)移或遺傳信息的交換。特點：形成部分合子，遺傳信息交換3.異核系的形成部分合子形成后，接著產(chǎn)生雜合的無性繁殖系的細(xì)胞核。特點：異核系菌落形態(tài)很小，遺傳類型各不相同。4重組體的形成異核系不穩(wěn)定，菌落生產(chǎn)過程中，染色體發(fā)生交換后，產(chǎn)生重組體孢子。特點：產(chǎn)生的孢子幾乎都是雙倍體。三、放線菌的致育因子有三種：IF（相當(dāng)于大腸桿菌的F+）；NF（相當(dāng)于大腸桿菌的Hfr）；UF(相當(dāng)于大腸桿菌的F-)。三者關(guān)系：IF×UFIFNF×UFNF四、放線菌與大腸桿菌的區(qū)別在大腸桿菌中，F(xiàn)-×F-不可育，但在放線菌中，UF×UF可得到少數(shù)的重組子。在大腸桿菌中F+×F+或Hfr×Hfr不可育,而NF×NF,IF×IF是高度可育的。1.原養(yǎng)型：如果一種細(xì)菌能在基本培養(yǎng)基上生長，也就是它能合成它所需要的各種有機(jī)化合物，如氨基酸、維生素及脂類，這種細(xì)菌稱為原養(yǎng)型。2.轉(zhuǎn)化(transformation)：指細(xì)菌細(xì)胞（或其他生物）將周圍的供體DNA，攝入到體內(nèi)，并整合到自己染色體組的過程。3.轉(zhuǎn)導(dǎo)：以噬菌體為媒介，把一個細(xì)菌的基因?qū)肓硪粋€細(xì)菌的過程。即細(xì)菌的一段染色體被錯誤地包裝在噬菌體的蛋白質(zhì)外殼內(nèi)，通過感染轉(zhuǎn)移到另一受體菌中。4.性導(dǎo)(sexduction)：細(xì)菌細(xì)胞在接合時，攜帶的外源DNA整合到細(xì)菌染色體上的過程。5.接合(coniugation)：指遺傳物質(zhì)從供體—“雄性”轉(zhuǎn)移到受體—“雌性”的過程。6.Hfr菌株：高頻重組菌株，F(xiàn)因子通過配對交換，整合到細(xì)菌染色體上。Homework一.名詞解釋7.共轉(zhuǎn)導(dǎo)（并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)）(cotransduction)：兩個基因一起被轉(zhuǎn)導(dǎo)的現(xiàn)象稱。8.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：能夠轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)菌染色體上的任何基因。9.局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：由溫和噬菌體（λ、）進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為特殊轉(zhuǎn)導(dǎo)或限制性轉(zhuǎn)導(dǎo)。以λ噬菌體的轉(zhuǎn)導(dǎo)，可被轉(zhuǎn)導(dǎo)的只是λ噬菌體在細(xì)菌染色體上插入位點兩側(cè)的基因。10.att位點：噬菌體和細(xì)菌染色體上彼此附著結(jié)合的位點，通過噬菌體與細(xì)菌的重組，噬菌體便在這些位點處同細(xì)菌染色體整合或由此離開細(xì)菌染色體。11.原噬菌體(prophage)：某些溫和噬菌體侵染細(xì)菌后，其DNA整合到宿主細(xì)菌染色體中。處于整合狀態(tài)的噬菌體DNA稱為～～。12.溶原性細(xì)菌：含有原噬菌體的細(xì)胞，也稱溶原體。13.F＋菌株：帶有F因子的菌株作供體，提供遺傳物質(zhì)。14.半合子15.中斷雜交實驗(二)是非題：1.在大腸桿菌中，“部分二倍體”中發(fā)生單數(shù)交換，能產(chǎn)生重組體。（-）2.由于F因子可以以不同的方向整合到環(huán)狀染色體的不同位置上，從而在結(jié)合過程中產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)移原點和轉(zhuǎn)移方向。（+）3.受體細(xì)菌可以在任何時候接受外來的大于800bp的雙鏈DNA分子。（-）4.在中斷雜交試驗中，越早進(jìn)入F-細(xì)胞的基因距離F+因子的致育基因越遠(yuǎn)。（+）5.在接合過程中，Hfr菌株的基因是按一定的線性順序依次進(jìn)入F-菌株的，距離轉(zhuǎn)移原點愈近的基因，愈早進(jìn)入F-細(xì)胞。（+）6.F因子整合到宿主細(xì)胞染色體上，偶然會帶有細(xì)菌染色體片段不準(zhǔn)確環(huán)出，這時的F因子為F’因子。（+）7.F’因子由于帶有宿主細(xì)胞染色體片段,所以很容易整合到宿主細(xì)胞上。（+）8.特殊性轉(zhuǎn)導(dǎo)是由溫和噬菌體進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)。（-）9.轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)在進(jìn)行細(xì)菌遺傳物質(zhì)重組的過程中，其媒介是不同的，前者是噬菌體，后者是細(xì)菌的染色體。（-）10.F’因子所攜帶的外源DNA進(jìn)入受體菌后，通過任何形式的交換都能將有關(guān)基因整合到受體菌染色體組中。（-）(三)選擇題：

1．在Hfr×F-的雜交中，染色體轉(zhuǎn)移過程的起點決定于（）

（1）受體F-菌株的基因型（2）Hfr菌株的基因型

（3）Hfr菌株的表現(xiàn)型（4）接合的條件

2．在E.coliF(+)str(s)lac(+)與F(-)str(r)lac(-)兩菌株的雜交中，預(yù)期的菌株將在下列哪種培養(yǎng)基上被選擇出來（）：

（1）乳糖培養(yǎng)基（2）乳糖、鏈霉等培養(yǎng)基

（3）葡萄糖、str培養(yǎng)基（4）阿拉伯糖培養(yǎng)基

3．在噬菌體的繁殖過程中，形成噬菌體顆粒的時候，偶而會發(fā)生錯誤將細(xì)菌染色體片段包裝在噬菌體蛋白質(zhì)外殼內(nèi)。這種假噬菌體稱為（）。

（1）假噬菌體（2）F因子（3）溫和性噬菌體（4）轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒

4．大腸桿菌A菌株（met-bio-thr+leu+）和B菌株（met+bio+thr-leu-）在U型管實驗培養(yǎng)后出現(xiàn)了野生型（met+bio+thr+leu+）,證明了這種野生型的出現(xiàn)可能屬于（）

（1）接合（2）轉(zhuǎn)化（3）性導(dǎo)（4）都不是

(四)填空題：

1．在原核生物中，（）是指遺傳物質(zhì)從供體轉(zhuǎn)換到受體的過程；以噬菌體為媒介所進(jìn)行的細(xì)菌遺傳物質(zhì)重組的過程稱（）。

2．戴維斯的“U”型管試驗可以用來區(qū)分細(xì)菌的遺傳重組是由于（）還是由于（）。

3．細(xì)菌的遺傳重組是由接合還是由轉(zhuǎn)導(dǎo)所致，可以通過（）試驗加以鑒別，其依據(jù)是（）。

4．用S（35）標(biāo)記的噬菌體感染細(xì)菌放在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，而后分離菌體和培養(yǎng)液，絕大部分的放射性將在（）測得。

5．將E.Coli放入含有氚標(biāo)記的胸腺嘧啶培養(yǎng)基中培養(yǎng)一個世代，取出后再在無放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng)2個世代，被標(biāo)記的細(xì)胞比例應(yīng)該是（）。

6．入噬菌屬于（）噬菌體，噬菌體是通過一種叫做（