细菌基因转移和基因重组.ppt

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1、第六章微生物基因转移微生物基因的交流基因重组：是指来自两种不同亲本的DNA分子在同一生物体内经过交换作用产生新的重组DNA分子的现象。细菌遗传重组的自然机制包括细菌的接合（conjugation）转化（transformation）转导（transduction）性导（sexduction）第一节接合（Conjugation）概念：F+conjugationHfr(highfrequencyrecombinant)conjugation接合是指DNA从活的供体细胞转移至受体细胞的过程。输出遗传物质的个体称为供体（donor），又称为“雄性”。接受外源遗传物质

2、的个体称为受体（receptor），又称为雌性1946年，Leaderberg和Tatum发现E.coli可以通过结合交换遗传物质。选用两个不同营养缺陷型（auxotroph）的E.coli菌株，A和B。A菌株，met－bio－，需要在基本培养基上补充甲硫氨酸（met）和生物素（bio）才能生长；B菌株，thr－leu－，需要在基本培养基上补充苏氨酸（thr）和亮氨酸（leu）才能生长。采用多营养缺陷型是为了防止回复突变干扰试验结果。U型管试验(见图）说明：两个菌株间的直接接触是原养型细菌出现的必要条件，这就排除了转化的可能。1952年，Hages通过实验证

3、明，在结合过程中，遗传物质的转移是单向的。在结合过程中，到底是什么东西由雄体输入了雌体呢？Gram-positive:stickysurfacemoleculesGram-negative（阴性菌）:sexpilus（性菌毛）F因子的特征携带F因子的菌株称为供体菌或雄性，用F+表示。没有F因子的菌体称为受体菌，又称雌性，用F－表示。F因子是双链环状DNA，分子量大约是3.5×106，是染色体外遗传物质，是质粒的一种，在分类学上属于附加体（episome）。它既能以自主状态存在于细胞质中，又能整合到细菌的染色体内。F小环与主染色体大环之间发生一次交换就可以插入

4、到宿主染色体中。F因子整合到E.coli染色体上以后，该菌株就成为高频重组株（Highfrequencerecombination），以Hfr表示。MechanismofDNAtransferduringconjugationinGram-negativebacteria大肠杆菌F因子的遗传图谱oriT：originoftransferTheoriTsequence1.About300bp2.ContainsinvertedrepeatsandanAT-richregion.4.DNArecircularization,complementarystrand

5、synthesis,andvegetativereplicationintherecipient.1.Donor（供体）andtherecipient（受体）cellcontactandmating（配对）bridgeformation,2.DNArelaxosome（松散）formationinitiated（启动）byasingle-strandednickwithintheoriT,3.conjugative（结合）“rollingcircle”replication（复制）andsingle-strandedDNAtransfertotherecip

6、ient（受体）,细菌结合的过程质粒介导的染色体DNA的转移FormationofHfrstrainsHfr细胞的转移F+品系称为低频重组（lowfrequencyrecombination，Lfr)：F因子转移频率很高，但两者染色体之间重组频率很低，大约是每百万个细胞发生一次重组。Hfr品系称为高频重组（highfrequencyrecombination，Hfr）：因为Hfr细胞与F-细胞接合后可以将供体染色体的一部分或全部传递给受体F-，当供体和受体的等位基因带有不同标记时，在她们之间就可以发生重组，重组频率可达到0.01以上。当处于游离状态时，细菌为

7、F＋，当整合到宿主染色体上时即为Hfr品系。所以经吖啶橙处理不会丢失F因子。Hfr和F－细胞接触时OriT活化，进行滚环复制。开始时，缺刻蛋白识别并结合在OriT区，切开单链，以另一条链为模板，在3′-OH上从头合成。5′端沿箭头方向延伸，将宿主的DNA移到受体中。由于整合后控制合成性伞毛的基因位于DNA环的末端,一般尚未进入受体细胞前，接合管就已经断裂，使转移中断，故Hfr杂交的后代不能获得合成性伞毛的基因，故不能产生性伞毛而呈F－的性状。第四节中断杂交与重组作图一、中断杂交实验原理基因从Hfr细胞按次序转入F-细胞，可根据基因进入F-细胞的时间和次序制作

8、基因图谱。Wollman和Jacob于1954年在大