细菌和噬菌体的遗传分析1

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1、第五章细菌和噬菌体的遗传分析第一节细菌和病毒遗传研究的意义一、细菌：1.大小：细胞较小、长约1－2µ(1µ＝1/1000mm)、宽约0.5µ；2.结构：鞭毛、细胞壁、质膜、间体、核质体、核糖体；3.遗传物质：单个主染色体、一个或多个小染色体(质粒)；4.涂布和繁殖：每个细胞在较短时间内(如一夜)能裂殖到107个子细胞，成为肉眼可见的菌落或克隆(clone)。5.生理特性突变：①.营养缺陷型：②.抗性突变型：二、病毒：单倍体，仅一条染色体。病毒构成：蛋白质外壳+核酸。病毒分类：寄主：动物、植物、细菌等；遗传物质：DNA或RNA。三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性：1．世

2、代周期短：2．容易找出营养缺陷型3．便于研究基因突变：　　裸露的DNA分子(有的病毒为RNA分子)，易受环境条件的影响而发生突变；单倍体生物，不存在显性掩盖隐性问题，突变均能表现出来。4．便于研究基因的作用5.高等动植物具有复杂的体制，比较难以着手研究一些复杂的遗传学问题，例如代谢作用的调控问题等，细菌的体制简单，便于着手，当然在细菌中得到的结论不一定能应用到高等生物中，但是可以得到启发，推动高等生物中这些问题的研究。第二节细菌的遗传学分析一、接合（conjugation）：细菌的杂交试验A菌株：met-bio-thr+leu+，需加甲硫氨酸和生物素。B菌株：Met

3、+bio+thr-leu-，需加苏氨酸和亮氨酸。A菌株和B菌株营养缺陷型，不能在基本培养上生长。A+B菌株混合培养，在完全培养基上，几小时后离心，涂布基本培养基上，长出原养型(Met+bio+thr+leu+)菌落。是由于转化，还是遗传物质交换和重组?接合：概念：是指原核生物的遗传物质从供体(donor)转移到受体(receptor)内的过程。特点：需通过细胞的直接接触。二、大肠杆菌F+、F-、和Hfr品系的比较分析（一）F因子的发现Hayes实验：大肠杆菌Ｋ12中有两个这样的菌株：A菌株：met-bio-thr+leu+thi+B菌株：met+bio+thr-leu

4、-thi-str处理A+未处理B→存活(有重组,基本培养基）str处理B+未处理A→无存活原因解释：菌株A相当于雄性，是遗传物质的供体（donor)，而菌株B相当于雌性，是遗传物质的受体。所以在含有链霉素的培养基中，Astrs菌株×Bstrr菌株这一杂交组合可以得到原养型，原因是供体虽然对链霉素敏感，细胞不能分裂，但并不影响供体的基因转移；受体对链霉素有抗性，所以不影响细胞分裂，也不影响接受外源遗传物质发生重组，从而出现原养型菌落。而反交（Astrr菌株×Bstrs菌株）就不能得到原养型，因为受体对链霉素敏感，虽然供体转移遗传物质，但受体细胞不能分裂，所以不能重组成原

5、养型菌落。结果:大肠杆菌中遗传物质的交换不是交互的。事实上，菌株B作为遗传物质的受体，菌株A作为供体。Hayes的解释：大肠杆菌的某些品系的雄性或供体是被一个致育因子或F因子决定的。具有这种因子的能育品系记为F+，相当于雄性。不含这种致育因子F的品系记为F-，相当于雌性。F因子：是位于大肠杆菌染色体以外的小环状DNA。F+细菌的表面有称作性伞毛与F-细菌接合，伞毛发生改变，成为两细胞间的原生质通道，形成细胞质桥或称结合管，F+细胞的F因子通过接合管向F-细胞转递，使F-变成F+。（二）F因子的结构F因子是质粒的一种。质粒：是指染色体外的遗传物质。可以自主复制，并在细胞

6、分裂时分配到子细胞中。特性：(1)自主复制(2)感染感染性质粒。质粒中，有的除了可在染色体外自率地增殖外，还可整合到染色体上，成为染色体的一部分，这样的质粒特称为附加体（episome）。F质粒的结构：(1)原点，转移的起点(2)致育基因：形成性伞毛的基因群，接合管(3)DNA复制酶基因(4)配对区域（插入序列）insertionsequence（三）F+、F-和Hfr品系F+×F-的特点：(1)F质粒转移的频率高，1/10。(2)而染色体转移频率低。10-7，使F-→F+F+品系又称为低频重组品系高频重组品系Hfr（highfrequencyrecombinatio

7、n）Cavalli（1951）和Hayes（1954）先后从能育的F+品系中分离出两个新的品系，它们和F-杂交，出现重组频率很高。比F+×F-高出1000倍。这种品系称为高频重组品系Hfr。Hfr的特点：(1)高频重组，染色体转移频率高，×1000(2)F质粒转移频率低F-变成F+很少或没有。大肠杆菌F因子的三种状态F因子及其在杂交中的行为三、细菌重组的特点（一）细菌的交换原核生物的遗传交换是在一完整的基因组（称为F—内基因子）与一个不完整的基因组（称为供体外基因子）之间进行，所以是在部分二倍体或部分合子间进行在细菌的重组中，有两个特点（1）只有偶数