细菌和噬菌体遗传PPT课件.ppt

关于细菌与噬菌体的遗传第一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202211.细菌的遗传分析细菌的遗传分析细菌的一般特征细菌的一般特征大肠杆菌的突变型及筛选大肠杆菌的突变型及筛选细菌的遗传重组细菌的遗传重组第二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.20222大肠杆菌（大肠杆菌（E.coli）遗传）遗传:E.coli 4.6Mb.4288genes90%encode proteinInsertion sequences(IS)E.coli K12 DNA sequence，1997 1.1 细菌的一般特征细菌的一般特征(见见微生物学微生物学教材教材)典型代表典型代表第三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202231.大肠杆菌的突变型及筛选大肠杆菌的突变型及筛选1、大肠杆菌的突变型、大肠杆菌的突变型E.coli突变突变类型类型合成代谢功能的突变型：合成代谢功能的突变型：如：甲硫氨酸缺陷型写作如：甲硫氨酸缺陷型写作met-其相应的野生型写作：其相应的野生型写作：met+抗性突变型：抗性突变型：如：如：青霉素抗性菌株写作：青霉素抗性菌株写作：penr青霉素敏感性菌株写作：青霉素敏感性菌株写作：pens分解代谢功能的突变型：分解代谢功能的突变型：如：乳糖突变型写作如：乳糖突变型写作lac-其相应的野生型写作：其相应的野生型写作：lac+在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养培养基上生长培养基上生长第四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202242、突变型的筛选突变型的筛选（）选择培养法：（）选择培养法：根据菌株在基本培养基和营养根据菌株在基本培养基和营养培养基上的生长表现将菌株分为培养基上的生长表现将菌株分为原养型原养型(原生营养型原生营养型)与与营养缺陷型营养缺陷型。（）显色（）显色（）抗生素（）抗生素在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养培养基上生长培养基上生长第五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202253 3、E.coli作遗传研究材料的优点作遗传研究材料的优点（1 1）有许多营养缺陷型有许多营养缺陷型 ,且易于选择和鉴定且易于选择和鉴定（2 2）生活周期短生活周期短:繁殖快繁殖快,积累代谢物质多；积累代谢物质多；（3 3）繁殖快繁殖快,数量大数量大,易发现和鉴定突变型；易发现和鉴定突变型；（4 4）结构简单结构简单:DNA:DNA裸露裸露,单倍性单倍性,利于基因精细结构和利于基因精细结构和基因功能表达调控的研究基因功能表达调控的研究第六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202261.3 细菌的遗传重组细菌的遗传重组1 1、细菌的转化与作图、细菌的转化与作图2 2、细菌的接合与中断杂交作图、细菌的接合与中断杂交作图3 3、FF因子和性导因子和性导4 4、转导、转导第七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202271.3.1 细菌的转化与作图细菌的转化与作图1.3.1.1 1.3.1.1 概念：概念：转化（转化（trnansformation）：）：供体供体DNADNA片断不经过中间媒介片断不经过中间媒介直接直接被受被受体吸收并整合到受体染色体上的过体吸收并整合到受体染色体上的过程。程。细菌的转化：细菌的转化：一个供体菌株的一个供体菌株的DNADNA片断被片断被感受态感受态受体菌株吸收并整受体菌株吸收并整合到受体染色体上的过程。合到受体染色体上的过程。第八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.20228感受态细胞感受态细胞:转化子：转化子：由于转化导致基因重组而形成的各种类型的细菌细胞。由于转化导致基因重组而形成的各种类型的细菌细胞。第九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202291.3.1.2 转化与作图转化与作图利用利用转化转化绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理：绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理：相邻基因发生共同转化的概率与两者的距相邻基因发生共同转化的概率与两者的距离间成正比关系，基因间距离越近，发生共同转离间成正比关系，基因间距离越近，发生共同转化的频率越高，反之越低。化的频率越高，反之越低。因此可通过测定两基因共同转化的频率来指因此可通过测定两基因共同转化的频率来指示基因间的相对距离。示基因间的相对距离。第十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202210第一步：确定两个基因是否为连锁关系第一步：确定两个基因是否为连锁关系ABAB方法：观察外源DNA浓度降低时转化频率的变化在一定的范围内（较低的）转化频率和转化DNA的浓度成正比。DNADNA浓度浓度下降比率下降比率A A转化率下转化率下降比率降比率B B转化率下转化率下降比率降比率A A与与B B共转化率共转化率下降比率下降比率A A与与B B关系关系1/101/101/101/101/101/101/101/10连锁连锁1/101/101/101/101/101/101/1001/100不连锁不连锁第十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202211第二步第二步 计算重组值计算重组值例例:已知枯草杆菌的三个基因连锁已知枯草杆菌的三个基因连锁供体：供体：typtyp2 2+his+his2 2+tyr+tyr1 1+受体：受体：typtyp2 2-his-his2 2-tyr-tyr1 1-基因基因 转化子类型转化子类型typtyp2 2hishis2 2tyrtyr1 1合计合计 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-11940 3660 685 418 2600 107 118011940 3660 685 418 2600 107 1180问题：为什么没有-基因型？第十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202212RF（typ2-his2）=100%=34%RF（typ2-tyr1）=40%RF（his2-tyr1）=13%基因基因 转化子类型转化子类型typtyp2 2hishis2 2tyrtyr1 1合计合计 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-11940 3660 685 418 2600 107 118011940 3660 685 418 2600 107 118013200+67853660+418+2600+107typ2tyr1his234cM13cM问题：问题：4013+30？第十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202213筛选筛选 在发生了4次交换的时候两边的两个基因我们并没把交换的结果当重组型计算，而是当亲本计算了。typ2+tyr1+typ2-his2-tyr1-his2+typ2+his2-tyr1+第十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022141.3.2细菌的接合细菌的接合 why?营养互补？基因重组？营养互补？基因重组？(1)LederbergandTatum(1946年年)的实验的实验频率频率110-71.3.2.1接合现象的实验证据接合现象的实验证据 第十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202215（2）1950年年，Davis U型管实验型管实验1:1:两菌株细胞的直接接触对野生型的产生是必要的两菌株细胞的直接接触对野生型的产生是必要的;2:2:野生型不是营养互补产生的野生型不是营养互补产生的,而是细菌发生了基因重组而是细菌发生了基因重组结论结论第十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022161.3.2.2遗传物质的单方向传递证据遗传物质的单方向传递证据-HayesW.(1952)的杂交实验的杂交实验 菌株菌株A：met-thr+leu+thi+;菌株菌株B：met+thr-leu-thi-，链霉素处理链霉素处理A或或B，只是阻碍它们的分裂，但并不杀死它们。，只是阻碍它们的分裂，但并不杀死它们。1）菌株）菌株A菌株菌株B野生型菌株野生型菌株2）链霉素处理的菌株）链霉素处理的菌株A菌株菌株B野生型菌株野生型菌株3）链霉素处理的菌株）链霉素处理的菌株B菌株菌株A无野生型菌株无野生型菌株 频率相当频率相当1:1:E.coliE.coli有相当于高等生物的性别有相当于高等生物的性别;2:2:其遗传物质是由其遗传物质是由(donor)(receptor)(donor)(receptor)单向传递单向传递的的.结论结论第十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202217 接合接合接合接合(conjugation)(conjugation)(conjugation)(conjugation)：遗传物质从供体遗传物质从供体遗传物质从供体遗传物质从供体(donor)(“(donor)(“(donor)(“(donor)(“雄性雄性雄性雄性”)转移到受体转移到受体转移到受体转移到受体(receptor)(“(receptor)(“(receptor)(“(receptor)(“雌性雌性雌性雌性”)的重组过程。的重组过程。的重组过程。的重组过程。第十八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022181.3.2.3 F F因子和高频重组因子和高频重组F F因子（因子（F factor）：HayesHayes等进一步研究发现，大肠杆菌在接合中等进一步研究发现，大肠杆菌在接合中作供体的能力受细胞内一种致育因子作供体的能力受细胞内一种致育因子(fertility factor,F,F因子因子;sex factor,性因子性因子)控制。携带控制。携带F F因因子的菌株称供体菌或雄性，用子的菌株称供体菌或雄性，用 表示，没有表示，没有F F因因子的菌株称为雌性，用子的菌株称为雌性，用 表示。表示。F F+F F-F F因子的化学本质是因子的化学本质是dsDNA,dsDNA,可自主状态存在于细胞质中可自主状态存在于细胞质中或整合到细菌的染色体上或整合到细菌的染色体上;可在细菌细胞间进行转移并可在细菌细胞间进行转移并传递遗传物质传递遗传物质F F-第十九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202219复制原点区（复制原点区（originregion）：）：转移的起点，转移的起点，oriT和和oriV配对区（配对区（pairingregion）：）：该区域与细菌该区域与细菌染色体上的多处序列相染色体上的多处序列相互配对。互配对。致育基因区（致育基因区（fertilitygeneregion）：）：使细使细菌具有侵染性。菌具有侵染性。含有含有F F因子的菌株称为因子的菌株称为F F+不含不含F F因子的菌株称为因子的菌株称为F F-第二十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022201）接合管的形成）接合管的形成：菌株靠近：菌株靠近细胞膜融合细胞膜融合两细胞间形成接合管两细胞间形成接合管2）F因子转移：因子转移：F因子从原点断裂，以原点为先导，边复制边转移因子从原点断裂，以原点为先导，边复制边转移,复制后的复制后的F因子转移到另一个细胞中。细胞分开，使因子转移到另一个细胞中。细胞分开，使F-变成变成F+。在此在此过过程程中，程程中，F因子以高因子以高频频率从率从F+菌向菌向F-菌菌转转移移,而染色体基而染色体基 因的因的转转移移则则很少很少发发生，重生，重组频组频率大率大约约只有只有10-6，因此，因此，F+菌称菌称为为 低低频频重重组组（low frequency recombination，Lfr）。细菌的接合细菌的接合第二十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202221第二十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202222F+菌株中一个新的菌株，它在和菌株中一个新的菌株，它在和F-菌株杂交时，出菌株杂交时，出现重组子的频率很高，比现重组子的频率很高，比F+F-杂交所出现的重组子杂交所出现的重组子的频率高的频率高1000倍，该菌株被称作高频重组菌株，简称倍，该菌株被称作高频重组菌株，简称为为Hfr菌株。菌株。HfrF-重重组组子的子的频频率很高，但率很高，但F-细细菌很菌很少有少有转变为转变为F+细细菌的菌的。Hfr菌株菌株第二十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202223通过交换通过交换F F因子整合到因子整合到细菌染色体细菌染色体上形成上形成HfrHfr菌株，由于菌株，由于HfrHfr仍包含仍包含F F因子，因因子，因此具有侵染此具有侵染能力。能力。Hfr菌株的形成菌株的形成第二十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202224HfrHfr的因子转移特点的因子转移特点:（1 1）F F因子整合后呈线状；因子整合后呈线状；（2 2）转移起点位于中间；先转移）转移起点位于中间；先转移F F因子因子 部分部分,F,F因子的因子的致育基因致育基因最后转移。最后转移。（3 3）转移往往会自发断裂，形成部分二）转移往往会自发断裂，形成部分二 倍体。倍体。第二十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202225外基因子外基因子（exogenote）内基因子内基因子（endogenote）部分二倍体（部分二倍体（partialdiploid）ABab第二十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022261.3.2.用中断杂交技术作连锁图用中断杂交技术作连锁图 根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术，叫中断杂交技术（技术，叫中断杂交技术（interruptedmating）。）。Wollman Wollman和和JacobJacob在五十年代设计了中断杂交试验，在五十年代设计了中断杂交试验，以证明接合时遗传物质从供体细胞的转移是直线式进行以证明接合时遗传物质从供体细胞的转移是直线式进行的。的。第二十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202227(1)中断杂交实验作图原理：中断杂交实验作图原理：HfrHfr染色体上的基因是从某一点染色体上的基因是从某一点（原点：（原点：O O）开始，开始，以线性方式进入以线性方式进入-的；的；离原点愈近的基因进入离原点愈近的基因进入-愈早愈早,出现在出现在-中中 的比例愈大的比例愈大,反之反之,则愈小；则愈小；第二十八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202228（2）实验过程：两种菌混合培养，计时t=0每隔一定时间搅拌菌液，打断结合管以中断杂交。稀释菌液，测试其基因型，以便确定每个基因转移到F-细胞的时间。例如：例如：1内出现受体内出现受体A基因，则说明基因，则说明A近原点；近原点；2内出现内出现AB基基因，则因，则B在在A之后，；之后，；3内出现了内出现了ABC基因，则基因，则C在在AB之后，之后，。单位：时间单位（分钟）单位：时间单位（分钟），即：按时间来定位，标出即：按时间来定位，标出不同基因位于原点的先后位置，不同基因位于原点的先后位置，来定位基因。来定位基因。第二十九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202229(3)第三十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202230第三十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202231第三十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022321.3.1.5 细菌接合的重组作图细菌接合的重组作图1.3.2.3中中断断杂杂交交实实验验乳糖乳糖选择选择基本培养基基本培养基第三十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202233注：注：用后进入的基因作为选择标记，才能保证所有基因进用后进入的基因作为选择标记，才能保证所有基因进入受体细胞。入受体细胞。重组值和时间单位的换算：重组值和时间单位的换算：1min20图距单位图距单位20cM第三十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202234在在Hfr菌与菌与F+菌的互相菌的互相转变过转变过程中，偶程中，偶尔尔会出会出现现不不规规则则分离的分离的现现象，使象，使F因子携因子携带带有一段相有一段相邻邻的的细细菌染色体，菌染色体，这这种种带带有插入有插入细细菌基因的菌基因的环环状状F因子称因子称为为F因子因子(F-primefactor)。带带有有F因子的菌能像因子的菌能像F+菌一菌一样样把把F因子因子转转移移给给F-菌，菌，转转移移F因子的能力很因子的能力很强强，同，同时时也能也能转转移移细细菌基因。菌基因。利用利用F因子将供体菌的基因因子将供体菌的基因导导入受体形成部分二倍体的入受体形成部分二倍体的过过程，叫做程，叫做性性导导（sexduction）1.3.3F因子和性导（因子和性导（sexduction）第三十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202235注意：经过性导形成的注意：经过性导形成的部分二倍体和部分二倍体和HfrHfr形成形成的部分二倍体一样吗的部分二倍体一样吗？性导性导第三十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202236 F F因子携带的细菌染色体长度是不同的；因子携带的细菌染色体长度是不同的；FF因子携带全部的因子携带全部的F F因子基因；因子基因；FF因子具有侵染性。因子具有侵染性。F因子的特征：因子的特征：第三十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202237细菌基因重组的特点细菌基因重组的特点:(1)(1)细菌基因重组是细菌基因重组是在部分二倍体中进在部分二倍体中进行行;(2)(2)只有偶数交换只有偶数交换才产生有活性的重才产生有活性的重组子组子;(3)(3)不出现相反不出现相反的重组子的重组子.小结小结第三十八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022381 1、以大肠杆菌为例，、以大肠杆菌为例，F F因子三种不同的存在状态：因子三种不同的存在状态：F F因子因子 FF因子因子 HfrHfr2 2、带有自由状态的、带有自由状态的F F因子的菌株因子的菌株-F+-F+菌株菌株 不带不带F F因子的菌株因子的菌株-F-F-菌株菌株 F F因子整合到染色体上的因子整合到染色体上的-Hfr-Hfr菌株菌株 含含FF因子的菌株因子的菌株-F-F菌株菌株3 3、四种菌株之间的相互侵染及转变关系。、四种菌株之间的相互侵染及转变关系。小结小结第三十九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202239LederbergLederberg和和N.zinderN.zinder等等19561956年在对伤寒沙门氏菌的年在对伤寒沙门氏菌的研究中发现了转导现象。研究中发现了转导现象。A:phe-trp-tyr-his B:phe trp tyr his-1.3.转导（转导（Transduction）混合培养出现约混合培养出现约10-5的野生型菌株，说明有遗传重的野生型菌株，说明有遗传重组。组。U形管实验形管实验第四十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202240U U形管形管实验实验LT-2LT-22第四十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202241LT22 LT22 是携带是携带p22p22的溶源性细菌，的溶源性细菌，LT2LT2是对是对p22p22敏感的非溶敏感的非溶源性细菌。源性细菌。LT22突变型释放p22到培养液中穿过隔膜侵染LT2LT2裂解，释放p22及转导噬菌体穿膜侵染LT22，发生基因重组LT22原养型第四十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202242转导（转导（Transduction）：）：以噬菌体为媒介，将细菌的小片段染色体或基因从一个以噬菌体为媒介，将细菌的小片段染色体或基因从一个细菌转移到另一细菌的过程。细菌转移到另一细菌的过程。分类分类:普遍性转导（普遍性转导（Generalizedtransduction）特异性转导（特异性转导（Specializedtransduction）具有转导功能的噬菌体称为转导噬菌体。具有转导功能的噬菌体称为转导噬菌体。第四十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022431.3.1 普遍性转导与作图普遍性转导与作图普遍性转导：普遍性转导：供体基因组中所有基因具有同等机会被转导形成供体基因组中所有基因具有同等机会被转导形成部分二倍体，经交换和重组后形成不同的转导子，这部分二倍体，经交换和重组后形成不同的转导子，这种转导称为普遍性转导。种转导称为普遍性转导。机理：机理：第四十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202244普遍性转导的过程：普遍性转导的过程：第四十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202245普遍性转导的特点：普遍性转导的特点：（1 1）频率很低；）频率很低；一般只有一般只有0.3%0.3%的噬菌体是转导噬菌体。的噬菌体是转导噬菌体。（2 2）如果细菌的两个基因距离较大，大于噬菌体的染色体长）如果细菌的两个基因距离较大，大于噬菌体的染色体长度，一般就不能同时被转导。度，一般就不能同时被转导。（3 3）如果细菌的两个基因被同时转导说明两个基因紧密连锁，这称）如果细菌的两个基因被同时转导说明两个基因紧密连锁，这称为为共转导或并发转导共转导或并发转导（cotransduction）。）。共转导频率越高说明两个基因的距离越近，连锁越紧密；共转导频率越高说明两个基因的距离越近，连锁越紧密；反之，说明两个基因离得越远。反之，说明两个基因离得越远。细菌的基因作图。细菌的基因作图。第四十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202246普遍性转导的应用：普遍性转导的应用：第四十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202247第四十八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202248共转导频率和图距的关系公式共转导频率和图距的关系公式:d(d(图距图距)=L(1-x)=L(1-x)L-L-转导转导DNADNA的平均长度的平均长度 X-X-两个基因的共转导频率两个基因的共转导频率3第四十九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022491.3.2局限性转导局限性转导局限性转导：一些温和性噬菌体只能转移供体染色体上原噬菌体整合位置附近的特定基因，这种转导称为局限性转导，又称又称特异性转特异性转导导。噬菌体特异的转导噬菌体特异的转导噬菌体特异的转导噬菌体特异的转导galgal+和和和和biobio+基因基因。例：温和性噬菌体，它可以自主状态存在，也可以整合到大肠杆菌K12染色体上的特定位点attB，形成原噬菌体。第五十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202250a a）溶源性细菌的产生）溶源性细菌的产生b b）原初裂解物的产生）原初裂解物的产生 原噬菌体不正常环出离开细菌染色体时带走整合位点原噬菌体不正常环出离开细菌染色体时带走整合位点附近的基因附近的基因galgal，但是丢掉自己的部分基因，成为一个有缺陷的噬菌体，记作：，但是丢掉自己的部分基因，成为一个有缺陷的噬菌体，记作：dgal+dgal+或或dbio+dbio+，但是仍具有侵染力，所有可以将，但是仍具有侵染力，所有可以将biobio或或galgal基因转导。基因转导。噬菌体的转导噬菌体的转导机制机制第五十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202251C C）dgal+dgal+与已与已整合的野生型整合的野生型通过单交换进行同源重组而形成通过单交换进行同源重组而形成/dgal+/dgal+，其裂解物中，其裂解物中，具有等量大量的具有等量大量的和和dgal+dgal+，感染，感染gal-gal-受体菌时，转导子受体菌时，转导子gal+gal+出现的频率非常高，故称出现的频率非常高，故称为高频转导（为高频转导（HFT HFT）。）。双重溶源菌双重溶源菌highfrequencytransduction双重溶源菌双重溶源菌 第五十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022522噬菌体遗传分析噬菌体遗传分析 2.1噬菌体的生物学特性噬菌体的生物学特性 第五十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202253（2）温和噬菌体）温和噬菌体-感染细菌后，一般不出现溶菌现象的噬菌感染细菌后，一般不出现溶菌现象的噬菌体，被称为温和噬菌体，又称溶源性细菌。体，被称为温和噬菌体，又称溶源性细菌。（1）烈性噬菌体）烈性噬菌体-使宿主菌发生裂解的噬菌体使宿主菌发生裂解的噬菌体 二者二者第五十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202254（1 1）烈性噬菌体的繁殖）烈性噬菌体的繁殖遗传学上应用较广泛的是大肠杆菌的遗传学上应用较广泛的是大肠杆菌的T T噬菌体。噬菌体。2.2.噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖第五十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202255（2）温和性噬菌体的繁殖）温和性噬菌体的繁殖温和噬菌体侵入细菌后，细菌并不裂解，即它们有溶温和噬菌体侵入细菌后，细菌并不裂解，即它们有溶源性的生活周期。例如源性的生活周期。例如和和P1P1噬菌体。噬菌体。噬菌体附着在大肠杆菌染色体的噬菌体附着在大肠杆菌染色体的gal和和bio位点之间的位点之间的att座位上，它能通过交换而整合到细菌染色体上，整合座位上，它能通过交换而整合到细菌染色体上，整合的噬菌体称为的噬菌体称为原噬菌体原噬菌体。含有原噬菌体的细菌称为含有原噬菌体的细菌称为溶源溶源性细菌性细菌，对同种噬菌体不敏感，具有免疫性。，对同种噬菌体不敏感，具有免疫性。温和性噬菌体的繁殖方式：温和性噬菌体的繁殖方式：和烈性噬菌体一样和烈性噬菌体一样第五十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202256.第五十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202257第五十八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202258透明透明/小小半透明半透明/大大透明透明/大大半透明半透明/小小第五十九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202259大第六十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202260第六十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202261第六十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022621 1、噬菌体遗传的几个特征、噬菌体遗传的几个特征（1 1）从单个混合感染的细菌中可以得到亲本和重组噬菌体）从单个混合感染的细菌中可以得到亲本和重组噬菌体.4噬菌体的基因重组与作图噬菌体的基因重组与作图两个不同的噬菌两个不同的噬菌体共同感染一个体共同感染一个细菌细菌复制后发生重组复制后发生重组裂解释放亲本和重组噬菌体裂解释放亲本和重组噬菌体A+B-、A-B+、A+B+、A-B-A+B-A-B+A+B+A-B-第六十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202263（2 2）三亲本重组体的出现）三亲本重组体的出现 三个不同的突变型噬菌体共同感染一个细菌，重组可以多次在三个不同的突变型噬菌体共同感染一个细菌，重组可以多次在三个噬菌体间发生。三个噬菌体间发生。（3 3）重组体比例随宿主细胞破裂时间而改变）重组体比例随宿主细胞破裂时间而改变E.Colix+y+z-x+y-z+x-y+z+X-y-z-第六十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022642 2、噬菌体的突变型、噬菌体的突变型（1）快速溶菌突变型 裂解细菌细胞速度快，能形成大的四周清晰的噬菌斑的突变型。野生型野生型 r+r+噬菌斑小、中心清晰、四周模糊噬菌斑小、中心清晰、四周模糊突变型突变型 r r 噬菌斑大、四周清晰噬菌斑大、四周清晰（2）寄主范围突变型 能侵入并裂解原来具有抗性的细菌细胞的突变。野生型野生型 h+h+能侵染能侵染E.Coli菌株菌株B B，不能侵染，不能侵染B/2B/2菌株菌株 用用h+h+侵染侵染B B和和B/2B/2的混合菌，形成半透明噬菌斑的混合菌，形成半透明噬菌斑突变型突变型 h h 能侵染能侵染E.Coli菌株菌株B，也能侵染，也能侵染B/2菌株菌株用用h+侵染侵染B和和B/2的混合菌，形成透明噬菌斑的混合菌，形成透明噬菌斑第六十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202265(1)(1)用两个不同的用两个不同的T2T2噬菌体共同侵染噬菌体共同侵染E.coliB B菌株菌株基因型基因型h h+r r （半透明，大噬菌斑）（半透明，大噬菌斑）基因型基因型hrhr+（透明，小噬菌斑）（透明，小噬菌斑）（2 2）把释放出的子代噬菌体接种在培养有）把释放出的子代噬菌体接种在培养有B B和和B/2B/2的培养基上，可以看到四种不同的培养基上，可以看到四种不同的噬菌斑，统计不同的噬菌斑的数量。的噬菌斑，统计不同的噬菌斑的数量。3、hr基因的重组基因的重组第六十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202266（3）计算重组值 RF（h-r）=100%重组型噬菌斑数量重组型噬菌斑数量总噬菌斑数量总噬菌斑数量三个基因间的三点测交自学三个基因间的三点测交自学(hr)+(h+r+)第六十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022671 1、噬菌体的条件致死突变型、噬菌体的条件致死突变型概念：概念：条件致死突变条件致死突变(conditional lethal mutations)噬菌体大部分基因的功能是复制和产生子代噬菌噬菌体大部分基因的功能是复制和产生子代噬菌体所必需的，这些基因的突变是致死的，不能形成噬体所必需的，这些基因的突变是致死的，不能形成噬菌斑，其中有些致死突变在限制条件下是致死的，而菌斑，其中有些致死突变在限制条件下是致死的，而在许可条件下可形成噬菌斑，这种突变称为条件致死在许可条件下可形成噬菌斑，这种突变称为条件致死突变。突变。.5噬菌体基因的精细作图噬菌体基因的精细作图第六十八张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202268表表 野生型与几种突变型的区别野生型与几种突变型的区别 表现型表现型 不同大肠杆菌平板上噬菌斑表型不同大肠杆菌平板上噬菌斑表型 B B K(K()野生型野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑 rI 大噬菌斑大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑 rII 大噬菌斑大噬菌斑无噬菌斑（致死）无噬菌斑（致死）rIII大噬菌斑大噬菌斑 小噬菌斑小噬菌斑Benzer实验所用的实验所用的T4T4的的r突变就是一个条件致死突变型。突变就是一个条件致死突变型。第六十九张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.2022692 2 Benzer的重组实验与精细作图：的重组实验与精细作图：Benzer最初得到最初得到8个个rII独立的突变型，将独立的突变型，将8 8种突变型两两组合种突变型两两组合感染感染E.coliB菌株（双重感染），从混合培养物中提取噬菌体菌株（双重感染），从混合培养物中提取噬菌体颗粒感染颗粒感染E.coliK()菌株菌株。实验结果：实验结果：E.coli K()上出现野生型噬菌斑。上出现野生型噬菌斑。第七十张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202270RF=100%=100%2r+2r+噬菌斑数噬菌斑数2K122K12（）上的噬菌斑数）上的噬菌斑数总噬菌斑数总噬菌斑数B B上的噬菌斑数上的噬菌斑数K12（）B第七十一张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202271根据以上实验就可以构建多个根据以上实验就可以构建多个rII突变型的线性图谱突变型的线性图谱 。由于噬菌体在大肠杆菌上的选择技术可以很精确，所以即使很低由于噬菌体在大肠杆菌上的选择技术可以很精确，所以即使很低的重组频率都可以被检测到，可以检测到最低的的重组频率是的重组频率都可以被检测到，可以检测到最低的的重组频率是0.020.02%（有的版本是（有的版本是0.01%0.01%），也就是说可以观察到的），也就是说可以观察到的T4T4噬菌体的最小的重组噬菌体的最小的重组距离是大约距离是大约3 3个碱基。个碱基。后来的研究发现重组可以发生在相邻的碱基之间，表明碱基对是后来的研究发现重组可以发生在相邻的碱基之间，表明碱基对是突变和重组的最小单位。突变和重组的最小单位。Benzer提出基因结构的顺反子、突变子（提出基因结构的顺反子、突变子（muton）、和重）、和重组子组子(recon)三个概念三个概念 第七十二张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202272对于两个独立起源的、表型相似的隐性突变，如何判定是属于同对于两个独立起源的、表型相似的隐性突变，如何判定是属于同一基因一基因(功能单位功能单位)还是两个基因突变产生的呢？还是两个基因突变产生的呢？在二倍体生物中，可以建立双突变杂合体。双突变体杂合体有两种形在二倍体生物中，可以建立双突变杂合体。双突变体杂合体有两种形式：式：顺式顺式(cis)和和反式反式(trans).7.7互补测验（互补测验（Complementation Tests）一、互补测验的原理和方法一、互补测验的原理和方法第七十三张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202273根据两突变反式双杂合体的表现，就可以解决刚才根据两突变反式双杂合体的表现，就可以解决刚才的问题的问题突变型突变型无互补作用无互补作用为同一功能单位的突变为同一功能单位的突变野生型野生型有互补作用有互补作用为不同功能单位的突变为不同功能单位的突变互补测验，也称顺反测验互补测验，也称顺反测验(cis-trans test)。根据功能确定等位基因的测验。即根据根据功能确定等位基因的测验。即根据 顺式表现型和反式表顺式表现型和反式表现型来确定两个突变体是否属于同一个基因（顺反子）。现型来确定两个突变体是否属于同一个基因（顺反子）。第七十四张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202274第七十五张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202275rII区段突变的性质：区段突变的性质：rII突变具有共同性状，按经典遗传学理论，突变具有共同性状，按经典遗传学理论，rII区段区段为一个基因为一个基因(功能单位功能单位)互补测验结果发现：互补测验结果发现：r突变型可分成突变型可分成rA和和rB两个互补群。所有两个互补群。所有rA突变突变型的突变位点都在型的突变位点都在rr区的一头，是一个独立的区的一头，是一个独立的功能单位功能单位,所所有有rB突变型的突变位点都在突变型的突变位点都在r区的另一头，也是一个区的另一头，也是一个独立的独立的功能单位功能单位.|A|B|第七十六张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202276rII区段作为经典遗传学意义上的区段作为经典遗传学意义上的一个基因实际上有两个顺反子一个基因实际上有两个顺反子(功能单位功能单位)；经典遗传学中的经典遗传学中的基因不是遗传的基因不是遗传的最小功能单位；最小功能单位；BenzerBenzer提出提出“一个顺反子一条多肽一个顺反子一条多肽链链”。顺反子（顺反子（cistron）：）：不同突变之间没有互补的功能区，一个顺反不同突变之间没有互补的功能区，一个顺反子就是一个基因，就是一个基因座位，包含多个基因位点，是遗传子就是一个基因，就是一个基因座位，包含多个基因位点，是遗传上的一个功能单位，但不是一个突变单位或重组单位。上的一个功能单位，但不是一个突变单位或重组单位。第七十七张，PPT共七十九页，创作于2022年6月24.10.202277 互补测验可以确定突变型是否