细菌和病毒的遗传_1

细菌和病毒的遗传,第七章,细菌和病毒的遗传,细菌和病毒遗传研究的意义,1,噬菌体的遗传分析,2,细菌重组的遗传分析,3,第一节 细菌和病毒遗传研究的意义,一、细菌,7,生长特点,生长周期短；20分钟一个世代，无性分裂，缺乏明确的核膜和线粒体等细胞器。 生长速度快 易培养 易突变，且突变易鉴别,遗传特点 细菌染色体，裸露的DNA。 质粒遗传 质粒是一种独立于染色体而存在并能独立自我复制和决定某些性状的环状DNA。 例：大肠杆菌的F因子。,5.生理特性突变 .营养缺陷型：丧失合成某种营养物质能力，不能在基本培养基上生长 原养型：野生菌株则可在基本培养基上生长 用不同的选择性培养基 测知突变的特性 . 抗性突变型：如抗药性或抗感染性。 例如：青霉素（penr）抗性突变的菌落,测定突变的方法影印法,黎德伯格夫妇为高效检测、分离混和群体不同突变型设计了影印培养法，该方法原理与选择培养法一致 采用影印法将完全培养基上的单菌落同时接种到不同选择培养基上，同时对所有菌落进行选择，提高鉴定效率,二、病毒,三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性,世代周期短：大肠杆菌(E.coli)20分钟可繁殖一代 便于管理和生化分析：个体小，操作管理方便 遗传物质简单，便于研究基因的结构和功能及调控机制 便于研究基因的突变与重组(表现与选择) 便于研究基因的作用 便于遗传操作 可用作研究高等生物的简单模型,四、细菌和病毒的拟有性过程,真核生物有性生殖的本质：遗传物质的交流与重组 不经过减数分裂和受精作用而导致遗传物质的重组，叫做拟有性过程 当不同的病毒颗粒同时感染一个细菌时，他们在细菌体内可以交换遗传物质，形成重组体 细菌的拟有性是可以通过四种不同的方式，即转化、接合、性导、转导等获得外源遗传物质。,第二节 噬菌体的遗传分析,1.结构简单：蛋白质外壳、核酸、某些碳水化合物、脂肪等 2.多样性的原因：外壳的蛋白质种类、染色体类型和结构 3.两大类： 烈性噬菌体：仅能裂解生长的噬菌体，T噬菌体系列(T1-T7) 温和性噬菌体:具有溶原性生活周期的噬菌体，P1和噬菌体 4.噬菌体的生活周期 裂解途径和溶原途径 整合到宿主染色体中的噬菌体称为原噬菌体,一、噬菌体的结构、形态,噬菌体是感染细菌的病毒，它们的遗传物质有的是DNA，有的是RNA；有的是单链，有的是双链，有的是线状，有的是环状,1.结构大同小异，外貌一般呈蝌蚪状 2.T偶列噬菌体的侵染过程（如T4噬菌体）：,、烈性噬菌体,T偶列噬菌体的结构,5min,10min,15min,25min,、温和性噬菌体,噬菌体 :通过交换整合到细菌染色体，并能阻止其它噬菌体的超数感染,P1噬菌体：不整合到细菌的染色体上，而是独立存在于细胞质内,二、T2噬菌体的基因重组与作图,1.噬菌体遗传性状分为两类 形成的噬菌斑形状：指噬菌斑大小、边缘清晰度、透明程度 寄主范围：指噬菌体感染和裂解的菌株范围 T2噬菌体的研究最为广泛 正常噬菌体r+：噬菌斑小而边缘模糊 r-突变体 ：噬菌斑大而边缘清楚 h+ 噬菌体：只侵染B株；半透明噬菌斑 h- 突变株：能利用B株和B/2株；透明噬菌斑,两 对 相 对 性 状,双重感染:用T2的两个亲本h-r+和h+r-同时感染B株,把释放出来的子代噬菌体接种在同时长有B及B/2菌株的培养基上，记录噬菌斑的形态,四 种 噬 菌 斑,四种可能的基因排列连锁图,三、噬菌体的基因重组与作图,凯泽（Kaiser A.D.,1955）最先进行噬菌体的重组作图试验。紫外线照射处理 获5个噬菌体突变系，产生不同噬菌斑,第三节 细菌的遗传分析,一、转化,概念：细菌通过细胞膜摄取周围供体的DNA片段，并将此外源DNA片段通过重组参入到自己染色体组的过程 1928年，格里费斯(Griffith F.)在肺炎双球菌中发现转化现象 1944年，阿委瑞(Avery O. T.) 进行肺炎双球菌转化试验 证实遗传物质是DNA（转化因子） 转化是细菌交换基因的方法之一 转化的条件：细菌活跃摄取外源DNA分子；具备重组程序所必需的酶 转化的三种细菌：肺炎双球菌；枯草杆菌；流感嗜血杆菌,（一）供体DNA与受体细胞结合 结合发生在受体细胞特定部位(结合点) 对供体DNA片段有一定要求 受体的生理状态 感受态是处于刚停止DNA合成、而蛋白质合成继续活跃进行时的状态 活跃合成的蛋白质可使细菌细胞壁易于接受转化DNA。,转化过程,（二）DNA摄取(穿入) 当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取外源DNA 往往摄入单链，另一条链在膜上降解 （三）联会与外源DNA片段整合 按各个位点与其相应的受体DNA片段联会 整合指单链转化DNA与受体DNA对应位点置换，稳定掺入到受体DNA中的过程 对同源DNA具有特异性,转化机制,转化与基因重组作图（*）,黎德伯格等用枯草杆菌进行转化和重组试验 DNA片段进入受体细胞后，可与受体染色体发生重组。紧密连锁的两个基因有较多的机会在同一个DNA片段中 同时整合到受体染色体中,三者并发转化的频率高，故这3个基因是连锁的，其中his2和tyr1连锁最为紧密,二、接合,(一)、接合现象的发现和证实,这种原养型细胞如何出现？,F因子：致育因子(性因子)，是一种附加体 F ：携带F因子的菌株称为供体菌或雄性 F ：未携带F因子的菌株为受体菌或雌性 本质：由环状DNA构成，质粒的一种，又称致育因子，是“染色体”外的遗传物质 F因子的三种状态,环形F因子染色体的3个区域,（三）接合的概念,接合(conjugation)是指遗传物质从供体“雄性”( F 或Hfr)转移到受体“雌性”( F )的过程,（四）接合的类型及过程,1 F ×F 2 Hfr×F,+,­,+,­,­,单数交换：打开环状染色体，产生一个线性染色体，这种细胞是不能成活的 偶数交换：产生可遗传的重组体和片段,两种接合类型的本质区别,（五）中断杂交试验及染色体连锁图,50年代，雅各布和沃尔曼 中断杂交试验：发现接合时遗传物质转移是直线进行,方法,Hfr菌株与F菌株混合培养 不同时间取样 搅拌器中断杂交 稀释 含链霉素完全培养基 杀死Hfr细菌 抗str细菌菌落 影印培养法：鉴定a+b+c+d+各基因转移时间,（六）重组作图,两基因转移时间间距2分钟时，中断杂交法的图距不够精确，应采用传统的重组作图法,三、性导,F因子整合，形成Hfr,F因子环出时，不正确的切离,F因子的形成,带F因子的细菌×F,­,四、转导,1、概念：转导（transduction）是指以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质的重组过程 2、发现：1952年J.lederberg和她的学生发现,3、转导的类型 普遍性转导(generalized transduction) 能携带供体细菌染色体上的任何部分 如P1、P22噬菌体 特殊性转导(specialized transduction) 专化性转导/局限转导 只能携带供体细菌染色体上的特异部分 如噬菌体,细菌遗传分析中的基因转移,细菌和病毒在遗传研究中的优越性 细菌的拟有性过程与遗传重组 转化、接合、性导、转导 转化因子 F­ 菌株、F+ 菌株、Hfr菌株 F因子、F'因子 烈性噬菌体与温和噬菌体 裂解周期、溶原周期、原噬菌体 噬菌体遗传重组,本章要点,