吴琼05细菌遗传学课件.ppt

细菌遗传学细菌遗传学1吴琼05细菌遗传学课件我们要了解什么？我们要了解什么？•如何认识细菌？如何认识细菌？•细菌的基因组是什么样的？细菌的基因组是什么样的？•细菌中的基因是如何传递的？细菌中的基因是如何传递的？•如何利用细菌进行基因研究？如何利用细菌进行基因研究？•细菌遗传学的发展趋势？细菌遗传学的发展趋势？2吴琼05细菌遗传学课件细菌的遗传多样性细菌的遗传多样性一、细菌的一般特性一、细菌的一般特性3吴琼05细菌遗传学课件细菌在生物进化树中的地位细菌在生物进化树中的地位4吴琼05细菌遗传学课件细菌特性细菌特性数目、大小、代谢类型、数目、大小、代谢类型、遗传机制遗传机制Gonorrhea (sex disease) 200nm-500umhuman adult 100grams NO3hydrocarbon细菌的共同特征细菌的共同特征membrane membrane-bound organellesnucleoid bodymesosomecell wall5吴琼05细菌遗传学课件细菌培养细菌培养平皿分离和摇瓶培养平皿分离和摇瓶培养6吴琼05细菌遗传学课件细菌的基因组细菌的基因组One circular chromosome 4-5Mb7吴琼05细菌遗传学课件质粒质粒8吴琼05细菌遗传学课件二、大肠杆菌遗传二、大肠杆菌遗传9吴琼05细菌遗传学课件E.coli 染色体的结构染色体的结构•E.coli 4.6Mb. 4288genes•E.coli K12 DNA sequence，，1997 •90% encode protein•8 locations of remnants of bacteriophage genomes.•Insertion sequences (IS)10吴琼05细菌遗传学课件E.coli内的可转移元件内的可转移元件11吴琼05细菌遗传学课件E.coli 的复制的复制12吴琼05细菌遗传学课件E.coli突变型及筛选突变型及筛选•突变型突变型克隆形态克隆形态抗性突变型抗性突变型合成代谢功能的突变型合成代谢功能的突变型分解代谢功能的突变型分解代谢功能的突变型基础代谢突变型（如温度敏感致死型）基础代谢突变型（如温度敏感致死型）•筛选筛选选择培养基选择培养基显色显色抗生素抗生素13吴琼05细菌遗传学课件营养缺陷型富集法营养缺陷型富集法14吴琼05细菌遗传学课件三、细菌中的遗传重组三、细菌中的遗传重组遗传重组：遗传重组：把把不同基因组不同基因组中所含的遗传组中所含的遗传组份份汇集汇集到一个基因组中从而产生到一个基因组中从而产生亲代所亲代所没有没有的基因组合的过程。

的基因组合的过程真核生物真核生物：：染色体上的基因，交换、自染色体上的基因，交换、自由组合，二倍性合子由组合，二倍性合子原核生物原核生物：： 部分合子部分合子(merozygote)原核生物的遗传重组原核生物的遗传重组实质上是指实质上是指受体中插入受体中插入来自供体的来自供体的遗传性不同的遗传性不同的DNA片段片段，并把这种，并把这种DNA片段或它的复本片段或它的复本整合为受体基因组整合为受体基因组的一部分的一部分15吴琼05细菌遗传学课件细菌的遗传重组细菌的遗传重组Transformation, Conjugation, Transduction 16吴琼05细菌遗传学课件转化实验对转化实验对 DNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明17吴琼05细菌遗传学课件转化转化（（Transformation））• Natural transformation 、、 Artificial transformation•易转化菌属易转化菌属链球菌属链球菌属 Streptococcus嗜血杆菌属嗜血杆菌属 Haemophilus芽孢杆菌属芽孢杆菌属 Bacillus奈瑟氏球菌属奈瑟氏球菌属 Neisseria假单孢杆菌属假单孢杆菌属 Pseudomonas大肠杆菌属大肠杆菌属 Escherichia•Competent recipient cell18吴琼05细菌遗传学课件转化的主要步骤转化的主要步骤1.双链双链DNA分子与细胞表面分子与细胞表面感受位点感受位点进行进行可逆性结合。

可逆性结合2.供体供体DNA片断被片断被吸入受体细胞吸入受体细胞3.侵入受体细胞的供体侵入受体细胞的供体DNA转为单链转为单链，其，其中一条被降解中一条被降解4.未被降解的一条链部分或整个未被降解的一条链部分或整个插入插入受体受体细胞的细胞的DNA中5.杂合的杂合的DNA经复制经复制可以形成亲代类型和可以形成亲代类型和重组类型的重组类型的DNA, 导致转化细胞的形成导致转化细胞的形成与表达19吴琼05细菌遗传学课件自然转化过程自然转化过程20吴琼05细菌遗传学课件利利用用转转化化确确定定未未知知基基因因21吴琼05细菌遗传学课件通过转化确定基因顺序通过转化确定基因顺序通过共转化确定基因顺序通过共转化确定基因顺序？－？－？－？－？？22吴琼05细菌遗传学课件通过转化确定基因顺序通过转化确定基因顺序^_^^_^23吴琼05细菌遗传学课件转导（转导（Transduction））沙门氏属沙门氏属 Salmonella志贺氏菌属志贺氏菌属 Shigella变形杆菌属变形杆菌属 Proteus假单孢杆菌属假单孢杆菌属 Pseudomonas葡萄球菌属葡萄球菌属 Staphylococcus芽孢杆菌属芽孢杆菌属 BacillusGeneralized transduction1951年，年，J.Lederberg 和和 N.ZinderPhe- trp- tyr- his＋＋ 与与 Phe＋＋ trp＋＋ tyr＋＋his-原养型菌落原养型菌落10-5回复突变率为回复突变率为10-8 Davis U型管实验证实是一种型管实验证实是一种可滤性因子可滤性因子(FA)24吴琼05细菌遗传学课件A:Phe- trp- tyr- his＋＋ 与与B: Phe＋＋ trp＋＋ tyr＋＋his-U型管实验型管实验25吴琼05细菌遗传学课件FA与沙门氏菌的温和噬菌体与沙门氏菌的温和噬菌体P22在生物学特性上的在生物学特性上的一致性：一致性：(1)P22的侵染力与和的侵染力与和FA的遗传力均可被的遗传力均可被脱氧核糖脱氧核糖 核酸酶和胰蛋白酶核酸酶和胰蛋白酶破坏破坏(2)用用抗抗P22或用加热的处理或用加热的处理均可使均可使P22的侵染力和的侵染力和 FA的遗传能力失活，失活速率相同。

的遗传能力失活，失活速率相同3)用用抗抗P22的菌株作亲本的菌株作亲本进行上述混合培养，进行上述混合培养，FA丧失侵染能力，不能出现重组体丧失侵染能力，不能出现重组体4)P22和和FA在在大小和质量上相同大小和质量上相同1965年，年，K.Ikeda 和和J.Tomizawa对对E.Coli的温和噬的温和噬菌体的研究阐明了转导噬菌体是如何形成的菌体的研究阐明了转导噬菌体是如何形成的可滤性因子可滤性因子(FA)的特性的特性26吴琼05细菌遗传学课件普遍性转导普遍性转导27吴琼05细菌遗传学课件共转导共转导（（contransduction)•一个以上的基因一个以上的基因•转导的片段较小，一般不能共转导转导的片段较小，一般不能共转导3个以上基因个以上基因•提供提供紧密连锁资料紧密连锁资料普遍性转导应用普遍性转导应用28吴琼05细菌遗传学课件共转导绘图共转导绘图29吴琼05细菌遗传学课件温和噬菌体温和噬菌体限制性转导限制性转导（（（（Specialized Specialized transductiontransduction））））30吴琼05细菌遗传学课件Phage induction31吴琼05细菌遗传学课件Specialized transduction32吴琼05细菌遗传学课件普遍性转导和限制性转导普遍性转导和限制性转导的区别的区别？？？？？？33吴琼05细菌遗传学课件普遍性转导和限制性转导普遍性转导和限制性转导的区别的区别•Lytic cycleLysogenic to lytic cycle•Transfer any bacterial gene Near the site of prophage insertion•Do not contain any phage DNAContain phage DNA 34吴琼05细菌遗传学课件细菌接合细菌接合杂交杂交实验实验Lederberg 和和 Tatum 1946A＋＋B－－×A－－B＋＋A＋＋B＋＋回复突变回复突变or重组重组？？？？？？35吴琼05细菌遗传学课件细菌接合细菌接合杂交杂交实验实验Lederberg 和和 Tatum 1946A＋＋B＋＋ C－－D－－ ×A－－B－－ C＋＋D＋＋A＋＋B＋＋C＋＋D＋＋36吴琼05细菌遗传学课件细菌接合细菌接合沃尔夫沃尔夫Davis U型管实验型管实验37吴琼05细菌遗传学课件细菌接合细菌接合遗传物质的单方向转移遗传物质的单方向转移Hayes实验实验A: met- thr+ leu+ thi+B: met+ thr- leu- thi-donorreceptor38吴琼05细菌遗传学课件F 质粒质粒39吴琼05细菌遗传学课件F 质粒与细菌接合质粒与细菌接合40吴琼05细菌遗传学课件F因子特点因子特点•F＋＋细菌可以把细菌可以把F因子因子传给后代传给后代。

•F＋＋细菌经细菌经吖啶橙处理吖啶橙处理F因子丢失因子丢失，丢失，丢失后不在出现后不在出现•F＋＋可以可以和和F－－杂交杂交，而，而不能和不能和F＋＋杂交杂交•F＋＋和和F－－杂交杂交后代皆为后代皆为F＋＋，而且可以以，而且可以以10－－7频率获得重组体后代频率获得重组体后代41吴琼05细菌遗传学课件High frequence recombination42吴琼05细菌遗传学课件Hfr与与F-的接合的接合43吴琼05细菌遗传学课件Hfr品系与品系与F＋＋菌株菌株•相同相同1、都能和、都能和F－杂交2、杂交都要通过接合管和受体菌相联接杂交都要通过接合管和受体菌相联接3、高剂量链霉素处理后都不影响杂交，说明它、高剂量链霉素处理后都不影响杂交，说明它们都是作为一种供体们都是作为一种供体•不同不同1、产生重组子频率不同，、产生重组子频率不同，Hfr×F－－10－－4，，F＋＋×F－－10－－72、、 F＋＋×F－－后代后代F＋＋，， Hfr×F－－后代后代F－－3、、 F＋＋细菌经吖啶橙处理变成细菌经吖啶橙处理变成F－－，，Hfr经吖啶橙经吖啶橙处理仍为处理仍为Hfr44吴琼05细菌遗传学课件中断杂交实验中断杂交实验巴斯德实验室，巴斯德实验室，Elie Wolliman和和Francois Jacob45吴琼05细菌遗传学课件细菌基因的交换细菌基因的交换46吴琼05细菌遗传学课件利用利用Hfr菌株绘制染色体谱图菌株绘制染色体谱图47吴琼05细菌遗传学课件三点测交绘制基因图谱三点测交绘制基因图谱48吴琼05细菌遗传学课件F  质粒质粒49吴琼05细菌遗传学课件F  和和F因子因子•F  品系转变成品系转变成Hfr品系的品系的频率要高频率要高于于F＋＋品系。

品系•F  变成变成Hfr时时F  因子整合到因子整合到相同位点相同位点上，上，而而F＋＋变成变成Hfr时可整合到时可整合到不同位点不同位点•F  ×F－－高频传递特定的基因，形成部分高频传递特定的基因，形成部分二倍体，而二倍体，而F＋＋×F－－产生产生F＋＋但不转移任何但不转移任何基因，或以基因，或以10－－7将宿主的基因按顺序转将宿主的基因按顺序转入受体，受体仍为入受体，受体仍为F－－所转移的基因是所转移的基因是不同的不同的50吴琼05细菌遗传学课件F＋＋，，Hfr，，F 的接合对的接合对照照51吴琼05细菌遗传学课件细菌遗传学的未来细菌遗传学的未来DNA sequencepostgenomic eragene function52吴琼05细菌遗传学课件重要概念重要概念•转化转化•转导转导•接合接合•中断杂交中断杂交53吴琼05细菌遗传学课件。