第十章細菌和病毒的遺傳

第一節(jié)細菌和病毒遺傳研究的意義*一、細菌的生物學特征*二、病毒的生物學特征三、細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性四、細菌和病毒的擬有性過程五、細菌遺傳的實驗研究方法目前一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點一、細菌的生物學特征所有的細菌都是比較小的細胞，、大約1-2μm長，0.5μm寬，。由一層或多層膜或壁所包圍。細菌細胞中有含有許多核糖體的細胞質，以及含DNA的區(qū)域，即擬核。大腸桿菌(Escherichiacoli)在細菌遺傳學研究中應用十分廣泛，其DNA主要是以單個主染色體(mainchromosome)的形式存在。目前二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點細菌細胞模式圖目前三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點二、病毒的生物學特征病毒沒有細胞結構，既不屬于原核生物，也不屬于真核生物?？煞志惒《?，動物病毒和植物病毒。病毒結構十分簡單，僅含一種核酸，或DNA或RNA，和一個蛋白質外殼。蛋白質外殼保護遺傳物質，并參與感染宿主細胞的過程。在病毒中沒有合成蛋白質外殼所必須的核糖體。目前四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點病毒的生物學特征病毒必須感染活細胞，改變和利用活細胞的代謝合成機器，才能合成新的病毒后代。感染細菌的病毒又叫噬菌體(bacteriophage)。依其遺傳物質的性質，可將病毒分為單鏈DNA、單鏈RNA、雙鏈DNA和雙鏈RNA等四種類型。依其與宿主細胞的相互關系，可以有烈性(virulent)和溫和(temperate)噬菌體兩大類型。目前五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點病毒的特性目前六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點三、細菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性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。世代周期短，繁殖世代所需時間短；易于操作管理和進行化學分析(純培養(yǎng)與代謝產物累積)；便于研究基因的突變(表現(xiàn)與選擇)；便于研究基因的作用(突變型生長條件與基因作用)；便于研究基因的重組(重組群體大、選擇方法簡便有效)；遺傳物質比較簡單，可作為研究高等生物的簡單模型在研究基因結構、功能與表達調控時更為簡便。微生物的應用領域日益擴大、成就突出(微生物工程)；在遺傳工程中，作為重要研究材料、工具，也具有決定性作用。目前七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點四、細菌和病毒的擬有性過程真核生物基因分離、自由組合及連鎖交換均通過有性過程實現(xiàn)。細菌和病毒均不存在嚴格意義上的有性過程。細菌細胞內除了染色體外還有一些寄生性復制因子(如噬菌體和質粒)，它們可以在細胞間傳遞，并且形成細菌染色體間以及細菌染色體與核外遺傳因子間的重組體。這種重組體結構類似于真核生物減數(shù)分裂過程中形成的重組體結構。擬有性過程：引起細菌、病毒間遺傳物質轉移與重組的過程。擬有性過程的存在是細菌、病毒在遺傳學研究，特別是作為真核生物的模型研究遺傳重組和基因結構的重要前提。目前八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點五、細菌遺傳的實驗研究方法(一)細胞計數(shù)(培養(yǎng)物細胞濃度)(二)建立純系的方法(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型(四)突變型與重組型的批量篩選方法目前九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(一)細胞計數(shù)(培養(yǎng)物細胞濃度)培養(yǎng)物中微生物計數(shù)方法是微生物學的基本實驗技術，其基本思路是：對原培養(yǎng)物進行連續(xù)稀釋；進行平板涂抹培養(yǎng)；由于每個細胞形成一個菌落，計數(shù)菌落數(shù)；根據(jù)稀釋倍數(shù)計算原培養(yǎng)物中的細胞濃度。目前十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(二)建立純系的方法——純培養(yǎng)挑取由單個細胞繁殖而來的菌落進行培養(yǎng)就可以獲得由一個細胞繁殖而來的純系。通常采用平板表面涂布法或劃線法可以獲得單菌落。這種方法獲得的純系，稱為“菌種純”。有時采用顯微操縱器進行菌絲尖端切割等方法從單個細胞直接培養(yǎng)建立純系。采用這種方法獲得的純系稱為“菌株純”。目前十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(三)選擇培養(yǎng)法鑒定突變型與重組型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：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)型和營養(yǎng)缺陷型。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。其它突變類型的篩選、鑒定：對于其它的突變類型(如溫度敏感型)，也可以通過培養(yǎng)條件的選擇培養(yǎng)來篩選與鑒定。目前十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(四)突變型與重組型的批量篩選方法為高效檢測、分離混和群體中不同突變型，黎德伯格夫婦設計了影印培養(yǎng)法。該方法原理與選擇培養(yǎng)法一致，但是采用影印法將在完全培養(yǎng)基上單菌落同時接種到不同選擇培養(yǎng)基上同時對所有菌落進行選擇培養(yǎng)，鑒定效率大大提高。注意：(1)最初的培養(yǎng)基必須是非選擇性的，即各種突變型都能夠在其上生長；(2)必須采用適當?shù)姆椒ㄈ缤坎蓟騽澗€法，以使培養(yǎng)物菌落之間要分開。目前十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點影印培養(yǎng)法目前十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點細菌基因重組的方式一個細菌細胞的DNA與另一個細菌細胞DNA的交換重組可以通過四種不同的方式進行：轉化接合性導轉導目前十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點第二節(jié)細菌的遺傳分析一、轉化二、接合三、性導目前十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點一、轉化(transformation)(一)、細菌轉化實驗(二)、轉化過程(三)、共同轉化與遺傳圖譜繪制目前十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化(transformation)轉化(transformation)是指某些細菌(或其他生物)能通過其細胞膜攝取周圍供體(donor)的染色體片段，并將此外源DNA片段通過重組整合到自己染色體組的過程。只有當整合的DNA片段產生新的表現(xiàn)型時，才能測知轉化的發(fā)生。轉化中接受供體遺傳物質的稱為受體(receptor)。大部分的轉化工作是用肺炎雙球菌(Streptococcuspneumoniae)、枯草桿菌(Bacillussubtilis)和流感嗜血桿菌(Hemophilusinfluenzae)進行的。目前十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(一)、細菌轉化實驗1.基礎知識野生型肺炎雙球菌的菌落為光滑型，一種突變型為粗糙型，兩者根本差異在于莢膜形成；莢膜的主要成分是多糖，具特殊的抗原性；不同抗原型是遺傳的、穩(wěn)定的，一般情況下不發(fā)生互變。莢膜菌落毒性類型光滑型S發(fā)達光滑有I,II,III粗糙型R無粗糙無I,II目前十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點2.Griffith轉化研究目前二十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點Griffith對其試驗結論及發(fā)展根據(jù)上述研究結果Griffith認為：(有毒)死細菌中的某種物質轉移到(無毒)活細菌中，并使之具有毒性，導致小家鼠死亡。他將這種細菌遺傳類型的轉變稱為轉化，并將引起轉化的物質稱為轉化因子(tranformingprinciple)。以后一些研究者重復上述試驗，并且加入了體外培養(yǎng)試驗，即：將加熱殺死的SIII細菌與無毒RII細菌混合培養(yǎng)，然后注入小家鼠體內，同樣導致家鼠死亡。表明：細菌在培養(yǎng)條件下也能夠實現(xiàn)遺傳類型間的定向轉化。目前二十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點3.阿維利(Avery)等的轉化實驗(1944)目前二十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點實驗結論實驗結果表明：來源于加熱殺死的SIII細菌，并使RII細菌轉化成為SIII型細菌的轉化因子是DNA。轉化定義為：某一基因型的細胞從周圍介質中吸收來自另一基因型的DNA而使它的基因型和表現(xiàn)型發(fā)生相應變化的現(xiàn)象。Avery等人的實驗也表明：決定細菌遺傳類型的物質是DNA，即證明了DNA就是遺傳物質。但由于他們采用的實驗方法當時不被人們廣泛接受，而且得出的結論與當時人們的傳統(tǒng)觀念(認為蛋白質是遺傳物質)不符合，而長期沒有得到人們的承認。目前二十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(二)、轉化過程不同細菌轉化過程有一定差異，但是它們都存在幾個共同特征：1.感受態(tài)與感受態(tài)因子：感受態(tài)指細菌能夠從周圍環(huán)境中吸收DNA分子進行轉化的生理狀態(tài)。感受態(tài)主要受一類蛋白質(感受態(tài)因子)影響，感受態(tài)因子可以在細菌間進行轉移，從感受態(tài)細菌中傳遞到非感受態(tài)細菌中，可以使后者變?yōu)楦惺軕B(tài)。一般認為感受態(tài)出現(xiàn)在細菌對數(shù)生長后期，并且某些處理過程可以誘導或加強感受態(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。目前二十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化過程2.供體(donor)DNA與受體(receptor)細胞結合(binding)：結合發(fā)生在受體細胞特定部位；供體DNA片段為雙鏈；結合過程是一個可逆過程。3.DNA的穿入和攝?。寒敿毦Y合點飽和之后，細菌開始攝取外源DNA；往往只有一條DNA單鏈進入細胞，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化DNA與受體DNA對應位點的置換，穩(wěn)定地摻入到受體DNA中的過程。整合是一個遺傳重組的過程。因而研究整合的分子機制也為遺傳重組的分子機制作出了貢獻。目前二十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化過程目前二十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點細菌轉化過程目前二十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(三)、共轉化與遺傳圖譜繪制利用共同轉化繪制細菌連鎖遺傳圖譜的基本原理：相鄰基因發(fā)生共同轉化的概率與兩者的距離間成反向關系，基因間距離越近，發(fā)生共同轉化的頻率越高，反之越低。因此可能通過測定兩基因共同轉化的頻率來指示基因間的相對距離。目前二十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化與遺傳圖譜按照概率定律，兩個片段同時轉化的概率應為它們單獨轉化的概率的乘積，所以這種情況的概率是很低的。當兩個基因緊密連鎖時，它們就有較多的機會包括在同一個DNA片段中，并同時整合到受體染色體中。因此，緊密連鎖的基因可以通過轉化進行作圖。例如，黎德伯格等人用枯草桿菌作了如下實驗，即以trp2+his2+tyr1+為供體，以trp2-his2-tyr1-為受體進行轉化，結果如表。

目前二十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化結果目前三十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化與遺傳圖譜可以看出，trp2、his2和tyr1是連鎖的，其中his2和tyr1連鎖緊密，這是因為它們并發(fā)轉化的頻率最高。根據(jù)重組值計算結果，可知trp2-his2的重組值為34%，trp2-tyr1的重組值為40%，his2-tyr1的重組值為13%，因此，trp2、his2及tyr1的排列順序為：

目前三十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點二、接合(conjugation)在原核生物中，接合是指遺傳物質從供體—“雄性”轉移到受體—“雌性”的過程。(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實(二)、F因子及其在雜交中的行為(三)、中斷雜交試驗作圖目前三十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(一)、接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實黎德伯格和塔特姆大腸桿菌雜交試驗：材料：大腸桿菌(Escherichiacoli)K12菌株的兩個營養(yǎng)缺陷型品系：A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-；B—蘇氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-。方法：將A、B混和，在基本培養(yǎng)基(固體)上涂布培養(yǎng)。結果：平板上長出原養(yǎng)型菌落(++++)。目前三十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點黎德伯格和塔特姆接合試驗目前三十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點幾種可能解釋及其分析對上述試驗結果原養(yǎng)型菌落可能產生于：親本細菌A或B發(fā)生了回復突變；兩品系細胞通過培養(yǎng)基交換養(yǎng)料——互養(yǎng)作用；兩品系間發(fā)生了轉化作用；發(fā)生細胞融合，形成了異核體或雜合二倍體。為了驗證這些原養(yǎng)型菌落產生的可能而進行的研究最終表明：這些解釋均不成立。目前三十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點回復突變可能的排除Lederbery和Tatum利用的雙營養(yǎng)缺陷型菌株進行試驗，已基本排除A或B品系發(fā)生回復突變產生原養(yǎng)型細菌的可能。單基因回復突變的頻率約為10-6；雙基因回復突變的頻率則為10-12，頻率很低。但試驗中產生原養(yǎng)型菌落產生的頻率非常高，因此基本可以排除回復突變的可能。目前三十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點互養(yǎng)作用及其排除試驗材料：A品系：A-B+T1S(met-bio-thr+leu+T1S)；B品系：A+B-T1R(met+bio+thr-leu-T1R)。試驗方法：將A、B品系混合接種在基本培養(yǎng)基表面；短時間后噴T1殺死A品系，使其不能持續(xù)產生thr與leu供B品系持續(xù)生長。結果與結論：仍然出現(xiàn)原養(yǎng)型菌落。從而表明互養(yǎng)并非原養(yǎng)型菌落出現(xiàn)的原因，而可能發(fā)生了遺傳重組。目前三十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉化作用及其排除把品系A的培養(yǎng)液經加熱滅菌，加入到B品系的培養(yǎng)物中，未得到原養(yǎng)型菌落；表明原養(yǎng)型菌落可能不是由轉化作用產生。戴維斯(Dawis,1950)的U型管試驗(結果沒有得到原養(yǎng)型細菌)；實驗結論：細胞直接接觸是原養(yǎng)型細菌產生的必要條件。目前三十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實經過上述分析可以認為：在Lederbery和Tatum的試驗中，發(fā)生了一種不同于轉化的遺傳重組方式，稱之為接合。Hayes(1952)研究表明：大腸桿菌兩種不同菌株(品系)接合過程中遺傳物質的轉移是單向的；從而認為大腸桿菌存在兩種類型品系：雌性與雄性分別作為接合過程中遺傳物質的供體與受體。接合(conjugation)：遺傳物質從供體(donor)轉移到受體(receptor)的重組過程。目前三十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和證實目前四十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(二)、F因子及其在雜交中的行為1.F因子：Hayes等進一步研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在接合中作供體的能力受細胞內一種致育因子(fertilityfactor,F因子;sexfactor,性因子)控制。F因子的化學本質是DNA，可以自主狀態(tài)存在于細胞質中或整合到細菌的染色體上。F因子可以在細菌細胞間進行轉移并傳遞遺傳物質。目前四十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點F因子的存在狀態(tài)目前四十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點接合現(xiàn)象具有F因子的菌株可作為供體，因為F因子中有控制F性傘毛(Fpillus)形成的基因。F性傘毛是由供體細胞表面伸出的一種長附屬物，當供體與受體細胞相互接合，F(xiàn)性傘毛就成了兩個細胞之間原生質的通道，或叫接合管(conjugationtube)。F+細胞的F因子由接合管向F-傳遞，使F–受體變成F+。目前四十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點F因子及其在雜交中的行為目前四十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點F因子及其在雜交中的行為目前四十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點F因子及其在雜交中的行為目前四十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點F因子及其在雜交中的行為目前四十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點(三)、中斷雜交試驗作圖雅各布(Jacob，F(xiàn))和沃爾曼(Wollman，E.)在五十年代設計了一個著名的中斷雜交試驗(interruptedmatingexperiment)。他們采用的菌株基因型為：Hfr:thr+leu+aziStonSlac+gal+strSF–:thr–leu–aziRtonRlac–gal-strR這里，thr、leu、lac、gal分別代表蘇氨酸、亮氨酸、乳糖和半乳糖，+代表原養(yǎng)型或發(fā)酵型，–代表營養(yǎng)缺陷型或不發(fā)酵型；azi和tonA分別代表疊氮化納和T1噬菌體；Str表示鏈霉素，R代表抗性，S代表敏感。目前四十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖將兩種細胞混合培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，把菌液放在食物攪拌器內攪拌，以中斷接合。將中斷接合的細菌接種到含有鏈霉素的幾種不同培養(yǎng)基上，測定形成了什么樣的重組體(鏈霉素可殺死所有的Hfr供體細胞)。目前四十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖結果表明，thr+最先進入F-細胞，接合8分鐘后便出現(xiàn)了重組體，leu+隨后半分鐘出現(xiàn)，aziS在9分鐘時出現(xiàn)等等。在被選擇的thr+leu+的重組體中，其它的供體基因接連出現(xiàn)，不同的基因經過一定時間就上升到一個穩(wěn)定的水平。目前五十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖目前五十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖在檢查F-細胞是否得到thr+，可用不加thr而含str、leu的培養(yǎng)基，在這里，只有thr+strR才能生長，能長的細胞就是供體thr+已經進入受體并發(fā)生了重組的細胞。試驗結果列于表。目前五十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖上述事實說明，Hfr菌株的基因是按一定的線性順序依次進入F–菌株的，染色體從原點以直線方式進入F–細胞?；蛭稽c離原點愈近，進入F–細胞愈早，反之則晚。根據(jù)中斷雜交的實驗，用Hfr基因在F–細胞中出現(xiàn)的時間為標準，可以作出大腸桿菌的遺傳連鎖圖。目前五十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖用不同的Hfr菌株進行中斷雜交實驗所作出的大腸桿菌基因連鎖圖，其基因向F-細胞轉移的順序大不相同。目前五十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖初看起來，似乎每個菌株的基因轉移順序有所不同。其實，轉移的順序并不是隨機的。例如，所有的his基因都有gal在一邊，gly在另一邊。其他基因也是如此，除非它們在連鎖群的另一端。這個實驗進一步說明F因子和細菌染色體都是環(huán)狀的，而Hfr細胞染色體的形成，則因F因子插入環(huán)狀染色體的不同位置，而形成了不同的轉移原點和轉移方向。

目前五十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖目前五十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點中斷雜交試驗作圖如果兩個基因間的轉移時間小于2分鐘，用中斷雜交法所得的圖距不太可靠，應采用傳統(tǒng)的重組作圖法(recombinationmapping)。例如，有兩個緊密連鎖的基因：lac+(乳糖發(fā)酵)和ade–(腺嘌呤缺陷型)，為了求得這兩個基因間的距離，可采用Hfrlac+ade+×F–lac–ade–的雜交實驗。用完全培養(yǎng)基但不加腺嘌呤，可以選出F–ade+的菌落。由于ade進入F–細胞的順序較lac為晚，因此，lac–自然也已經進入。如果選出ade+，同時也是lac+，lac–ade間沒有發(fā)生過交換；如果是lac–，說明兩者之間發(fā)生過交換。目前五十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點基因的重組兩基因間的重組頻率是22%。但這兩個位點間的時間單位約為1分鐘，可見1個時間單位(分鐘)大約相當于20%的重組值。用重組頻率與中斷雜交法所測得的基因距離是大致符合的。目前五十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點三、性導(sexduction)與F?因子性導(sexduction)是指接合時由F′因子所攜帶的外源DNA轉移到細菌染色體的過程。F因子整合到宿主細菌染色體的過程是可逆的，當發(fā)生環(huán)出(loopingout)時，F(xiàn)因子又重新離開染色體。然而F因子偶然在環(huán)出時不夠準確，它攜帶有染色體的一些基因。阿代爾伯格和伯恩斯(Adelberg，E.和Burns，S.，1959)稱這種F因子為F′因子。目前五十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點性導(sexduction)與F?因子F′因子使細菌帶有某些突出的特點：第一，F(xiàn)′因子以極高的比率轉移它的基因，如同F(xiàn)+細菌以極高的比率轉移它的F+因子一樣；第二，F(xiàn)′因子有極高的自然整合率，而且整合在一定的座位上，因為它有與細菌染色體的同源區(qū)段。

目前六十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點性導(sexduction)與F?因子性導在大腸桿菌的遺傳學研究中十分有用。第一，不同的F′因子帶有不同的細菌DNA片段，利用不同的F′的性導可以測定不同基因在一起轉移的頻率。其次，觀察由性導形成的雜合部分二倍體中某一性狀的表現(xiàn)，可以確定這一性狀的等位基因的顯隱關系。第三，性導形成的部分二倍體也可用作互補測驗，確定兩個突變型是同屬于一個基因還是不同基因。目前六十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點第三節(jié)噬菌體的遺傳分析一、烈性噬菌體二、溫和噬菌體三、轉導目前六十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點噬菌體的遺傳分析

遺傳學上應用最廣泛的是大腸桿菌的T噬菌體系列(T1到T7)。T偶列噬菌體具有六角形的頭部，其內含有雙鏈DNA分子。頭下的尾部包括一個中空的針狀結構及外鞘。末端是基板，由尾絲及尾針組成。通過尾鞘的收縮將噬菌體DNA經中空尾部注入宿主細胞。根據(jù)噬菌體DNA在宿主細菌內的特點，又將噬菌體分為兩類。目前六十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點一、烈性噬菌體噬菌體的遺傳物質經中空尾部進入宿主細胞，遂即破壞宿主細胞原有的遺傳物質，并轉而合成大量的噬菌體遺傳物質和蛋白質，組裝成許多新的子噬菌體，最后使細菌裂解(lysis)。目前六十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點二、溫和噬菌體溫和性噬菌體具有溶源性(lysogeny)的生活周期，即在噬菌體侵入后，細菌并不裂解，它們以兩種不同形式出現(xiàn)，λ和P1噬菌體各代表一種略有不同的溶原性類型。λ噬菌體附著于大腸桿菌染色體的gal和bio位點之間的attλ座位上(attachmentsite)，它能通過交換而整合到細菌染色體上。這時它會阻止其他λ噬菌體的超數(shù)感染(superinfection)(一個細菌受一個以上噬菌體所感染的現(xiàn)象)。整合的噬菌體稱為原噬菌體(prophage)。P1噬菌體與λ不同，它并不整合到細菌的染色體上，而是獨立地存在于它的細胞質內。目前六十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點溫和噬菌體目前六十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點溫和噬菌體這兩種噬菌體的共同特點是核酸既不大量的復制，也不大量的轉錄和翻譯。這類噬菌體往往只有一個或少數(shù)基因表達，由此產生的阻遏物能關閉其他基因的表達。當溶源性細菌分裂成兩個子細胞時，噬菌體λ隨細菌染色體的復制而復制，每個子細胞中有一個拷貝。噬菌體P1的復制則使每個子細胞中至少含有一個拷貝。原噬菌體通過誘導(induction)可轉變?yōu)榱倚允删w。誘導可以通過不同的方式進行，如UV照射、溫度改變、與非溶源性細菌的接合等。這類誘導可以造成阻遏物失活或稀釋，使其他的噬菌體基因表達出來，促使噬菌體繁殖并進入裂解周期。

目前六十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點三、轉導(transduction)

轉導(transduction)是指以噬菌體為媒介所進行的細菌遺傳物質重組的過程。它與上述的轉化、性導、接合的主要不同之處，在于它是以噬菌體為媒介的。在這一過程中，細菌的一段染色體被錯誤地包裝在噬菌體的蛋白質外殼內，并通過感染而轉移到另一個受體細菌內。目前六十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉導(transduction)黎德伯格等在鼠傷寒沙門氏菌中發(fā)現(xiàn)轉導現(xiàn)象。用兩個營養(yǎng)缺陷型雜交，一個不能合成苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸(phe-、trp-、tryr-),另一個不能合成甲硫氨酸和組氨酸(met-、his-)，結果在基本培養(yǎng)基上發(fā)現(xiàn)原養(yǎng)型的菌落。為了確定是否發(fā)生了接合，將兩種菌株分別放在U型管的兩臂內，中間用玻璃濾板隔開，以防止細胞直接接觸，但可以允許比細菌小的物質通過，竟然也獲得了野生型重組型。目前六十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉導(transduction)可能的結論是，這種重組是通過一種過濾性因子(filterableagent，F(xiàn)A)而實現(xiàn)的。由于FA不受DNA酶的影響，這樣就消除了轉化作用的可能性。進一步研究證明，F(xiàn)A是一種噬菌體，稱為P22，它對親本菌株之一是溶源性的。支持這個結論的證據(jù)是：(1)FA的大小和質量與P22相同；(2)FA用抗P22血清處理后失活。轉導可分為普遍性轉導(generalizedtransduction)和特殊性轉導(specializedtransduction)兩大類。目前七十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉導(transduction)目前七十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點普遍性轉導

1.普遍性轉導在噬菌體感染的末期，細菌染色體被斷裂成許多小片段，在形成噬菌體顆粒時，少數(shù)噬菌體將細菌的DNA誤認做是它們自己的DNA，并以其外殼蛋白將其包圍，從而形成轉導噬菌體。由于可以轉導細菌染色體組的任何不同部分，因此稱為普遍性轉導。這種假噬菌體稱為轉導顆粒(transducingparticle)。這種顆粒既然不攜帶噬菌體基因，對受體細菌就沒有有害的影響。當轉導顆粒將它的內含物注入受體細菌后，形成一個部分二倍體，導入的基因經過重組，整合到宿主的染色體上。由此形成的具有重組遺傳結構的細菌細胞叫做轉導體(transductant)。目前七十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點普遍性轉導兩個基因同在一起轉導稱為合轉導(cotransduction)，合轉導的頻率愈高，表明兩個基因在染色體上的距離愈近，連鎖愈密切；相反，如果兩個基因的合轉導頻率很低，就說明它們之間距離較遠。通過觀察兩因子轉導(two-factortransduction)，計算并比較每兩個基因之間的合轉導頻率，就可以確定三個基因或三個以上基因在染色體上的排列順序。例如a基因和b基因的合轉導頻率很高，和c基因的合轉導頻率也很高，而b和c很少或完全不在一起轉導，這三個基因的次序就應為bac。如果研究三因子轉導(three-factortransduction)，只需分析一個實驗的結果就可以推出三個基因的次序。目前七十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點普遍性轉導

例如,供體大腸桿菌具有基因型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胞，然后把受體細胞接種在選擇培養(yǎng)基上。如果通過中斷雜交已知三個基因中的一個如a不在中間，就可對a+進行選擇，即在對a+進行選擇的選擇培養(yǎng)基上，把可以生長的a+細胞選出來。然后，再把被選擇的受體細胞重復接種在其他對b+或c+進行選擇的選擇培養(yǎng)基上，檢查a+細胞是否同時具有b+和c+。最少的一類轉導體應當代表最難于轉導的情況，這種轉導體是同時發(fā)生交換次數(shù)最多的一類。它的兩邊應為供體基因，而中間為受體基因，如正確次序為abc，就應為a+b-c+。假定由實驗得到的最少的轉導體類別為a+b+c-，那么就可以確定，這三個基因的正確次序應當是acb或bca，而不是abc。目前七十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點普遍性轉導目前七十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點普遍性轉導如果把三個基因中每兩個基因的合轉導頻率算出來，還可推算出三個基因之間的物理距離。若兩個基因緊密連鎖，就可能經常在一起轉導，合轉導頻率將接近于1。如果兩個基因從來或者幾乎不包含在同一轉導DNA片段中，它們的合轉導頻率接近于或等于0。利用這種關系可以求出同一染色體上兩個基因之間的物理距離。經推導，得到以下計算公式：d=同一染色體上兩基因之間的物理距離。L=轉導DNA的平均長度。.X=兩個基因合轉導的頻率。轉導顆粒DNA的平均長度(約為1個病毒基因組的大小)知道后，就可以依上述公式估算出兩個較近基因間的分子距離。目前七十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點普遍性轉導

p1噬菌體可以攜帶大腸桿菌DNA的任何部分，在分析大腸桿菌基因的連鎖關系上是很有效的。例如,先利用普遍性轉導噬菌體P1，侵染帶有l(wèi)eu+、thr+、aziR三個基因的大腸桿菌，再用來自后者(供體)的P1侵染帶有l(wèi)eu-、thr-、aziS

的三個標記基因的大腸桿菌(受體)，然后將受體細菌進行特定培養(yǎng)，以測定該三個基因的連鎖關系。其方法是把受體細菌培養(yǎng)在一種可以選擇1-2個標記基因而不選擇其余標記基因的培養(yǎng)基上。例如，把受體細菌放在沒有疊氮化鈉(azi)但加有蘇氨酸(thr)的基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)，于是leu就成為選擇的標記基因，因為在該培養(yǎng)基上只有l(wèi)eu+細胞才能生長。thr和azi是未選擇的標記基因，因為當培養(yǎng)基內有thr時，其標記基因可能是thr+或thr–；當培養(yǎng)基內無疊氮化鈉時，其標記基因可能是aziR或aziS。對每個選擇的標記基因進行多次實驗，以確定