普通遗传学细菌和病毒的遗传学习教案.pptx

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1、会计学1普通遗传学细菌和病毒的遗传普通遗传学细菌和病毒的遗传第一页，编辑于星期二：点 八分。本章要点本章要点本章要点本章要点细菌和病毒在遗传研究中的优越性；细菌和病毒在遗传研究中的优越性；细菌和病毒在遗传研究中的优越性；细菌和病毒在遗传研究中的优越性；温和噬菌体、烈性噬菌体；温和噬菌体、烈性噬菌体；温和噬菌体、烈性噬菌体；温和噬菌体、烈性噬菌体；原噬菌体、溶原性细菌与溶原性生活周期。原噬菌体、溶原性细菌与溶原性生活周期。原噬菌体、溶原性细菌与溶原性生活周期。原噬菌体、溶原性细菌与溶原性生活周期。F F-菌株、菌株、菌株、菌株、F F+菌株、菌株、菌株、菌株、HfrHfr菌株；菌株；菌株；菌株；

2、F F因子、因子、因子、因子、F F 因子；因子；因子；因子；转化、接合、性导与转导的概念与基本原理；转化、接合、性导与转导的概念与基本原理；转化、接合、性导与转导的概念与基本原理；转化、接合、性导与转导的概念与基本原理；第1页/共159页第二页，编辑于星期二：点 八分。酵母：三个字母表明基因功能，后面的数字表示基因座。啤酒酵母基因:GAL4，CD28蛋白质:GAL4，CDC28非洲粟酒酵母基因:gal4，cdc2蛋白质:Gal4，Cdc2基因和基因产物的符号第2页/共159页第三页，编辑于星期二：点 八分。细菌：用三个引文字母表示。表型第一个字母大写，用 正体；基因型三个字母都小写，用 斜体

3、；肩上的符号表示野生型、突变型、抗性或敏感性。如：表型野生型Gal，突变型Gal或Gal基因型野生型gal，突变型gal 或gal 表型AmpRAmpS基因型ampramps第3页/共159页第四页，编辑于星期二：点 八分。果蝇:以1-4个字母表示。基因:white(w),tailless(tll),hedgehog(hh);蛋白:White,Tailless,Hedgehog植物:没有惯用法，大多数用1-3个小写字母表示。Arabidopsis 基因用果蝇的方法命名但用大写字母，如 基因AGAMOUS（AG），蛋白AGAMOUS。第4页/共159页第五页，编辑于星期二：点 八分。脊椎动物:一

4、般以1-4个小写字母表示其基因功能。例如，基因sey,myc,蛋白Sey,Myc人类:方法如脊椎动物但需大写。例如基因 MYC、SRY，蛋白MYC、ENO1。基因产物的命名无统一的规定，现在一般都用正体，全部大写，或第一个字母大写，如 Gal或GAL。第5页/共159页第六页，编辑于星期二：点 八分。第一节第一节第一节第一节 细菌和病毒遗传研究的意义细菌和病毒遗传研究的意义细菌和病毒遗传研究的意义细菌和病毒遗传研究的意义一、细菌的生物学特征一、细菌的生物学特征二、病毒的生物学特征二、病毒的生物学特征三三、细细菌菌和和病病毒毒在在遗遗传传研研究究中中的优越性的优越性四、细菌和病毒的拟有性过程四、

5、细菌和病毒的拟有性过程五、细菌遗传的实验研究方法五、细菌遗传的实验研究方法第6页/共159页第七页，编辑于星期二：点 八分。一、细菌的生物学特征一、细菌的生物学特征一、细菌的生物学特征一、细菌的生物学特征1 1、细菌是、细菌是、细菌是、细菌是单细胞生物单细胞生物单细胞生物单细胞生物，完成每个世代只需，完成每个世代只需，完成每个世代只需，完成每个世代只需2020分钟，分钟，分钟，分钟，而且容易得到它的生化突变型。而且容易得到它的生化突变型。而且容易得到它的生化突变型。而且容易得到它的生化突变型。2 2、结构：、结构：、结构：、结构：鞭毛、细胞壁、质膜、间体、核质体鞭毛、细胞壁、质膜、间体、核质体

6、鞭毛、细胞壁、质膜、间体、核质体鞭毛、细胞壁、质膜、间体、核质体 （拟（拟（拟（拟核）、核糖体核）、核糖体核）、核糖体核）、核糖体3 3、涂布和繁殖：每个细胞在较短时间内能裂殖、涂布和繁殖：每个细胞在较短时间内能裂殖、涂布和繁殖：每个细胞在较短时间内能裂殖、涂布和繁殖：每个细胞在较短时间内能裂殖10107 7，称为肉眼可见的菌落。，称为肉眼可见的菌落。，称为肉眼可见的菌落。，称为肉眼可见的菌落。第7页/共159页第八页，编辑于星期二：点 八分。图图图图7-17-17-17-1 大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌第8页/共159页第九页，编辑于星期二：点 八分。图7-2细菌的细胞结构与涂布繁殖第9

7、页/共159页第十页，编辑于星期二：点 八分。一、细菌的生物学特征4、其遗传物质DNA主要以单个主染色体的形式存在。这种DNA与真核生物的DNA不同，它不与组蛋白相结合，也不形成核小体的结构是一个封闭的大环。通常还有一个或多个小染色体(质粒)。5、研究细菌遗传的方法：主要是对细菌菌落形态的遗传研究(如图，霉菌菌落)第10页/共159页第十一页，编辑于星期二：点 八分。图图图图7-3 7-3 霉菌菌落霉菌菌落霉菌菌落霉菌菌落第11页/共159页第十二页，编辑于星期二：点 八分。5、菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、颜色和大小等。6、生理特性的突变包括：丧失合成某种营养物质能力的营养缺陷型。7、

8、抗性突变包括：抗药性或抗感染性。第12页/共159页第十三页，编辑于星期二：点 八分。二、病毒的生物学特征二、病毒的生物学特征二、病毒的生物学特征二、病毒的生物学特征1 1、病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只有一条染色、病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只有一条染色体，即单倍体。有些病毒的染色体是体，即单倍体。有些病毒的染色体是DNADNA，还有一些，还有一些病毒是病毒是RNARNA。2 2、病毒主要是由、病毒主要是由蛋白质外壳蛋白质外壳及其及其包被的核酸包被的核酸所组成的所组成的颗粒。病毒可根据宿主颗粒。病毒可根据宿主(动物、植物、细菌动物、植物、细菌)或遗传物或遗传物质质(DNA(DNA

9、或或RNA)RNA)来分类。来分类。细菌病毒细菌病毒(Bacterial phage)(Bacterial phage)，称为噬菌体，称为噬菌体(phage(phage)()(如图如图)，是目前经过广泛研，是目前经过广泛研究，了解比较清楚的一种病毒。究，了解比较清楚的一种病毒。第13页/共159页第十四页，编辑于星期二：点 八分。图图图图7-4 7-4 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体第14页/共159页第十五页，编辑于星期二：点 八分。图7-5烟草花叶病毒腺病毒T4噬菌体爱滋病病毒RNADNADANRNA第15页/共159页第十六页，编辑于星期二：点 八分。图7-6爱滋病病毒第16页/共159页第十

10、七页，编辑于星期二：点 八分。三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性世代周期短，繁殖世代所需时间短；世代周期短，繁殖世代所需时间短；世代周期短，繁殖世代所需时间短；世代周期短，繁殖世代所需时间短；易于操作管理和进行化学分析易于操作管理和进行化学分析易于操作管理和进行化学分析易于操作管理和进行化学分析(纯培养与代谢产物累积纯培养与代谢产物累积纯培养与代谢产物累积纯培养与代谢产物累积)；便于研究基因的突变便于研究基因的突变便于研究基因的突变便于研究基因的突变(表现与选择表现与选择表现与选择表现与选择)

11、；便于研究基因的作用便于研究基因的作用便于研究基因的作用便于研究基因的作用(突变型生长条件与基因作用突变型生长条件与基因作用突变型生长条件与基因作用突变型生长条件与基因作用)；便于研究基因的重组便于研究基因的重组便于研究基因的重组便于研究基因的重组(重组群体大、选择方法简便有效重组群体大、选择方法简便有效重组群体大、选择方法简便有效重组群体大、选择方法简便有效)；遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型。遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型。遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型。遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型。第17页/共159页第十八页，编辑于星期二

12、：点 八分。四、细菌和病毒的拟有性过程四、细菌和病毒的拟有性过程四、细菌和病毒的拟有性过程四、细菌和病毒的拟有性过程虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子进行融合虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子进行融合虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子进行融合虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子进行融合的有性过程，但它们的的有性过程，但它们的的有性过程，但它们的的有性过程，但它们的遗传物质也能从一个细胞传递遗传物质也能从一个细胞传递遗传物质也能从一个细胞传递遗传物质也能从一个细胞传递到另一个细胞，并且也能形成重组体到另一个细胞，并且也能形成重组体到另一个细胞，并且也能形成重组体到另一个细胞，并且也能形成重组体。细

13、菌获取外源遗传物质细菌获取外源遗传物质细菌获取外源遗传物质细菌获取外源遗传物质有四种不同的方式：转化，有四种不同的方式：转化，有四种不同的方式：转化，有四种不同的方式：转化，接合，转导和性导。接合，转导和性导。接合，转导和性导。接合，转导和性导。拟有性拟有性拟有性拟有性过程的存在是细菌、病毒作为过程的存在是细菌、病毒作为过程的存在是细菌、病毒作为过程的存在是细菌、病毒作为真核生物的模真核生物的模真核生物的模真核生物的模型型型型研究遗传重组和基因结构研究遗传重组和基因结构研究遗传重组和基因结构研究遗传重组和基因结构的重要的重要的重要的重要前提前提前提前提。第18页/共159页第十九页，编辑于星期

14、二：点 八分。五、细菌遗传的实验研究方法五、细菌遗传的实验研究方法五、细菌遗传的实验研究方法五、细菌遗传的实验研究方法 1 1、细细胞胞计计数数(培培养养物物细细胞胞浓度浓度)2 2、建立纯系的方法、建立纯系的方法 3 3、选选择择培培养养法法鉴鉴定定突突变变型与重组型型与重组型 4 4、突突变变型型与与重重组组型型的的批批量筛选方法量筛选方法第19页/共159页第二十页，编辑于星期二：点 八分。1 1 1 1、细胞计数、细胞计数、细胞计数、细胞计数(培养物细胞浓度培养物细胞浓度培养物细胞浓度培养物细胞浓度)培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验技培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验

15、技培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验技培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验技术，其基本思路是：术，其基本思路是：术，其基本思路是：术，其基本思路是：n n对原培养物进行连续稀释；对原培养物进行连续稀释；n n进行平板涂抹培养；进行平板涂抹培养；n n由于每个细胞形成一个菌落，由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数；计数菌落数；n n根据稀释倍数计算原培养物中根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度。的细胞浓度。第20页/共159页第二十一页，编辑于星期二：点 八分。图图图图7-7 7-7 细胞计数细胞计数细胞计数细胞计数(培养物细胞浓度培养物细胞浓度培养物细胞浓度培养物细胞浓度)第21

16、页/共159页第二十二页，编辑于星期二：点 八分。Results of the serial dilution technique and Results of the serial dilution technique and subsequent culture of bacteriasubsequent culture of bacteria图7-8细菌培养第22页/共159页第二十三页，编辑于星期二：点 八分。2 2 2 2、建立纯系的方法、建立纯系的方法、建立纯系的方法、建立纯系的方法纯培养纯培养纯培养纯培养挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养就可挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养

17、就可挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养就可挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养就可以获得由一个细胞繁殖而来的纯系。以获得由一个细胞繁殖而来的纯系。以获得由一个细胞繁殖而来的纯系。以获得由一个细胞繁殖而来的纯系。通常采用通常采用通常采用通常采用平板表面涂布法平板表面涂布法平板表面涂布法平板表面涂布法或或或或划线法划线法划线法划线法可以获得单可以获得单可以获得单可以获得单菌落。这种方法获得的纯系，称为菌落。这种方法获得的纯系，称为菌落。这种方法获得的纯系，称为菌落。这种方法获得的纯系，称为“菌种纯菌种纯菌种纯菌种纯”。有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割等方法从单个有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切

18、割等方法从单个有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割等方法从单个有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割等方法从单个细胞直接培养建立纯系。采用这种方法获得的纯系称细胞直接培养建立纯系。采用这种方法获得的纯系称细胞直接培养建立纯系。采用这种方法获得的纯系称细胞直接培养建立纯系。采用这种方法获得的纯系称为为为为“菌株纯菌株纯菌株纯菌株纯”。第23页/共159页第二十四页，编辑于星期二：点 八分。图图图图7-9 7-9 7-9 7-9 细菌培养细菌培养细菌培养细菌培养第24页/共159页第二十五页，编辑于星期二：点 八分。3 3、选择培养法鉴定突变型与重组型、选择培养法鉴定突变型与重组型、选择培养法鉴定突变型

19、与重组型、选择培养法鉴定突变型与重组型许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。营养缺陷型营养缺陷型营养缺陷型营养缺陷型的筛选、鉴定：的筛选、鉴定：的筛选、鉴定：的筛选、鉴定：n n选择培养法是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选择培养法是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选择培养法是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选择培养法是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分为分为分为原养

20、型原养型原养型原养型(也称为原生营养型也称为原生营养型也称为原生营养型也称为原生营养型)与与与与营养缺陷型营养缺陷型营养缺陷型营养缺陷型(在基本培养基上不能正常生长，在基本培养基上不能正常生长，在基本培养基上不能正常生长，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只能在相应的营养培养基上生长只能在相应的营养培养基上生长只能在相应的营养培养基上生长)。n n营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致。营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致。营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致。营养突变型的筛选、鉴定方

21、法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致。第25页/共159页第二十六页，编辑于星期二：点 八分。4 4、突变型与重组型的批量筛选方法、突变型与重组型的批量筛选方法、突变型与重组型的批量筛选方法、突变型与重组型的批量筛选方法选择培养法一次可鉴定、筛选一种突变型选择培养法一次可鉴定、筛选一种突变型选择培养法一次可鉴定、筛选一种突变型选择培养法一次可鉴定、筛选一种突变型，但要检，但要检，但要检，但要检测分离含有多种突变型的混和菌株，效率太低。测分离含有多种突变型的混和菌株，效率太低。测分离含有多种突变型的混和菌株，效率太低。测分离含有多种突变型的混和菌株，效率太低。为高效检测、分离混和群体中不同

22、突变型，黎德伯格为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德伯格为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德伯格为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德伯格夫妇设计了夫妇设计了夫妇设计了夫妇设计了影印培养法影印培养法影印培养法影印培养法。n n该方法原理与选择培养法一致，该方法原理与选择培养法一致，但是采用影印法将在完全培养基但是采用影印法将在完全培养基上单菌落同时接种到上单菌落同时接种到不同选择培不同选择培养基养基上同时对所有菌落进行选择上同时对所有菌落进行选择培养，鉴定效率大大提高。培养，鉴定效率大大提高。第26页/共159页第二十七页，编辑于星期二：点 八分。图7-10影印培养法第27页/

23、共159页第二十八页，编辑于星期二：点 八分。图7-11影印培养法第28页/共159页第二十九页，编辑于星期二：点 八分。注意：注意：注意：注意：(1)(1)最初的培养基必须是非选择性的，即各最初的培养基必须是非选择性的，即各最初的培养基必须是非选择性的，即各最初的培养基必须是非选择性的，即各种突变型都能够在其上生长；种突变型都能够在其上生长；种突变型都能够在其上生长；种突变型都能够在其上生长；(2)(2)必须采用适当的方法如涂布或划线法，必须采用适当的方法如涂布或划线法，必须采用适当的方法如涂布或划线法，必须采用适当的方法如涂布或划线法，以使培养物菌落之间要分开。以使培养物菌落之间要分开。以

24、使培养物菌落之间要分开。以使培养物菌落之间要分开。第29页/共159页第三十页，编辑于星期二：点 八分。第二节第二节第二节第二节 噬菌体的遗传分析噬菌体的遗传分析噬菌体的遗传分析噬菌体的遗传分析 一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体二、温和噬菌体二、温和噬菌体三三、噬噬菌菌体体(T2)的的基基因因重重组组第30页/共159页第三十一页，编辑于星期二：点 八分。一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体：遗传学上应用较广泛的是大肠遗传学上应用较广泛的是大肠杆菌的杆菌的T偶数系列噬菌体。它们偶数系列噬菌体。它们的外貌都象蝌蚪状的外貌都象蝌蚪状(如图如图)。T偶数系列噬菌体具有偶数系列噬菌体具

25、有六角形的六角形的头部头部，其内部含有，其内部含有双链双链DNA分分子子，尾部包括一个中空的，尾部包括一个中空的针状针状结构及外鞘结构及外鞘。末端是。末端是基盘基盘，由，由尾丝及尾针组成。尾丝及尾针组成。第31页/共159页第三十二页，编辑于星期二：点 八分。图7-12第32页/共159页第三十三页，编辑于星期二：点 八分。一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体一、烈性噬菌体 T偶数系列噬菌体的尾丝附着在偶数系列噬菌体的尾丝附着在大肠杆菌表面时，大肠杆菌表面时，通过尾鞘的通过尾鞘的收缩将噬菌体收缩将噬菌体DNA经中空尾部经中空尾部注入寄主细胞注入寄主细胞，破坏寄主细胞，破坏寄主细胞的遗传物

26、质，并合成大量的噬的遗传物质，并合成大量的噬菌体菌体DNA和蛋白质，组成许多和蛋白质，组成许多新的子噬菌体，最后使细菌裂新的子噬菌体，最后使细菌裂解，解，释放出无数个子噬菌体释放出无数个子噬菌体。所以这样的所以这样的T偶数系列噬菌体称偶数系列噬菌体称为为烈性噬菌体。烈性噬菌体。第33页/共159页第三十四页，编辑于星期二：点 八分。图7-13烈性噬菌体第34页/共159页第三十五页，编辑于星期二：点 八分。T4噬菌体从大肠杆菌中释放图7-14烈性噬菌体第35页/共159页第三十六页，编辑于星期二：点 八分。图7-15烈性噬菌体第36页/共159页第三十七页，编辑于星期二：点 八分。图7-16噬

27、菌体的溶解性周期第37页/共159页第三十八页，编辑于星期二：点 八分。二、温和噬菌体二、温和噬菌体二、温和噬菌体二、温和噬菌体 温和噬菌体温和噬菌体侵入细菌后，细菌侵入细菌后，细菌并不裂解，即它们有溶原性的并不裂解，即它们有溶原性的生活周期。例如生活周期。例如和和P1噬菌体可噬菌体可代表略有不同的溶原性类型。代表略有不同的溶原性类型。噬菌体附着在大肠杆菌染色体噬菌体附着在大肠杆菌染色体的的gal和和bio位点之间的位点之间的att座位座位上，它能通过交换而整合到细上，它能通过交换而整合到细菌染色体上，整合的噬菌体称菌染色体上，整合的噬菌体称为为原噬菌体原噬菌体(图图)。第38页/共159页第

28、三十九页，编辑于星期二：点 八分。溶原性细菌是带有原噬菌体基因组的细菌。如乳酸菌溶原性具有完整的噬菌体基因组而不被裂解的细菌称为溶原性细菌。用温和噬菌体感染细菌并使之成为溶原性细菌的过程称为“溶原化”第39页/共159页第四十页，编辑于星期二：点 八分。图7-17噬菌体第40页/共159页第四十一页，编辑于星期二：点 八分。图7-18第41页/共159页第四十二页，编辑于星期二：点 八分。图7-19噬菌体特定位点的整合第42页/共159页第四十三页，编辑于星期二：点 八分。图7-20噬菌体的溶原性（lysogenic)周期及溶解性(lytic)的转变第43页/共159页第四十四页，编辑于星期二

29、：点 八分。病毒病毒宿主宿主核酸结构核酸结构染色体类型染色体类型染色体长度染色体长度（m）T-偶数噬菌体偶数噬菌体E.coli双链双链DNA线状；环状排列末端有线状；环状排列末端有RS60T7E.coli双链双链DNA线状；单一顺序线状；单一顺序12E.coli双链双链DNA线状；单股粘性末端线状；单股粘性末端16P22沙门氏菌沙门氏菌双链双链DNA线状；单一顺序线状；单一顺序14174E.coli单链单链DNA环状环状1.8QE.coli单链单链RNA线状线状1.4（呼肠病毒）（呼肠病毒）哺乳动物哺乳动物双链双链RNA几个片段几个片段8.3SV40人类人类双链双链DNA超螺旋环超螺旋环1.7

30、鼠白血病病毒鼠白血病病毒鼠鼠单链单链RNA几个片段几个片段烟草花叶病毒烟草花叶病毒烟草烟草单链单链RNA线状线状RS:重复序列，引自重复序列，引自Peter J.Russell:1972表7-1几种病毒染色体的特点第44页/共159页第四十五页，编辑于星期二：点 八分。1、噬菌体遗传学的建立与发展：（1）1946 年，BeadlrA.D.andTatum宣布了“一基因一酶”学说；（2）LederbergJ.细菌杂交实验报告；（3）HersheyA.D.andLuriaS.宣布发现了r，h突变体（4）DelbrukeM.D.andHersheyA.D.各自发现噬菌体重组。三、噬菌体(T2)的基因

31、重组与遗传作图第45页/共159页第四十六页，编辑于星期二：点 八分。2 2、噬菌体的突变：、噬菌体的突变：、噬菌体的突变：、噬菌体的突变：噬菌斑的形态噬菌斑的形态噬菌斑的形态噬菌斑的形态 宿主范围宿主范围宿主范围宿主范围（1 1）噬菌斑突变：）噬菌斑突变：）噬菌斑突变：）噬菌斑突变：T T噬菌体的噬菌体的噬菌体的噬菌体的r-r-突变体（速溶）突变体（速溶）突变体（速溶）突变体（速溶）正常噬菌体，正常噬菌体，正常噬菌体，正常噬菌体，r r+，产生的菌斑小而边缘模糊，产生的菌斑小而边缘模糊，产生的菌斑小而边缘模糊，产生的菌斑小而边缘模糊 突变噬菌体，突变噬菌体，突变噬菌体，突变噬菌体，r r-，

32、产生的菌斑大两倍而边缘清晰，产生的菌斑大两倍而边缘清晰，产生的菌斑大两倍而边缘清晰，产生的菌斑大两倍而边缘清晰（2 2）宿主范围突变：）宿主范围突变：）宿主范围突变：）宿主范围突变：T T2 2噬菌体的噬菌体的噬菌体的噬菌体的h h-突变体突变体突变体突变体 正常噬菌体，正常噬菌体，正常噬菌体，正常噬菌体，h h+，只能以，只能以，只能以，只能以EcoliEcoliB B株株株株(Tto(Ttor r)为宿主为宿主为宿主为宿主 突变噬菌体，突变噬菌体，突变噬菌体，突变噬菌体，h h-，能以，能以，能以，能以EcoliEcoliB B株和株和株和株和B/2B/2株株株株(Tto(Ttos s)为

33、宿主为宿主为宿主为宿主第46页/共159页第四十七页，编辑于星期二：点 八分。3 3、T T2 2噬菌体的基因重组噬菌体的基因重组噬菌体的基因重组噬菌体的基因重组将两种不同的将两种不同的将两种不同的将两种不同的T T2 2突变体进行杂交，对其杂交子代突变体进行杂交，对其杂交子代突变体进行杂交，对其杂交子代突变体进行杂交，对其杂交子代进行重组分析。进行重组分析。进行重组分析。进行重组分析。杂交方法：杂交方法：杂交方法：杂交方法：n n将将将将TtoTtor r和和和和TtoTtos s两种大肠杆菌细胞混合；两种大肠杆菌细胞混合；两种大肠杆菌细胞混合；两种大肠杆菌细胞混合；n n同时接种高浓度的同

34、时接种高浓度的同时接种高浓度的同时接种高浓度的T T2 2噬菌体的噬菌体的噬菌体的噬菌体的h h-r r+和和和和h h+r r-两种突变体，保证绝两种突变体，保证绝两种突变体，保证绝两种突变体，保证绝大多数细菌都被一个以上噬菌体感染；大多数细菌都被一个以上噬菌体感染；大多数细菌都被一个以上噬菌体感染；大多数细菌都被一个以上噬菌体感染；n n两种不同的噬菌体两种不同的噬菌体两种不同的噬菌体两种不同的噬菌体DNADNA可能在宿主细胞内进行重组，从可能在宿主细胞内进行重组，从可能在宿主细胞内进行重组，从可能在宿主细胞内进行重组，从而产生而产生而产生而产生非亲本型子代非亲本型子代非亲本型子代非亲本型

35、子代h h+r r+和和和和h h-r r-。亲本型亲本型亲本型亲本型 重组型重组型重组型重组型第47页/共159页第四十八页，编辑于星期二：点 八分。hr+,h+r双重感染E.coli进行的 杂交(引自Griffiths et al.,1999)图7-21第48页/共159页第四十九页，编辑于星期二：点 八分。图7-22第49页/共159页第五十页，编辑于星期二：点 八分。T T2 2噬菌体的基因重组噬菌体的基因重组噬菌体的基因重组噬菌体的基因重组 h h+r r-hh-r r+接种在同时长有接种在同时长有接种在同时长有接种在同时长有B B和和和和B/2B/2 株的培养基上株的培养基上株的培

36、养基上株的培养基上 h h+r r-h h-r r+h h+r r+h h-r r-混浊，大混浊，大混浊，大混浊，大 透明，小透明，小透明，小透明，小 混浊，小混浊，小混浊，小混浊，小 透明，大透明，大透明，大透明，大第50页/共159页第五十一页，编辑于星期二：点 八分。图图图图7-23 h7-23 h+r r-hh-r r+培养所产生的四种噬菌斑培养所产生的四种噬菌斑培养所产生的四种噬菌斑培养所产生的四种噬菌斑 h+r-h-r-h+r+h-r+第51页/共159页第五十二页，编辑于星期二：点 八分。图7-24噬菌斑第52页/共159页第五十三页，编辑于星期二：点 八分。4、T2的环形遗传图

37、Hershey根据h+r-h-r+的杂交结果推测T2的染色体是线性的。多个T2噬菌体的杂交结果显示：ra、rb、rc有4种不同的排列形式。第53页/共159页第五十四页，编辑于星期二：点 八分。杂交每一基因型的%r+h+r-h+r+h-r-h-重组值rah+xr+h-rbh+xr+h-rch+xr+h-12.034.042.012.05.932.056.06.40.739.059.00.924/100=24.0%12.3/100.3=12.3%1.6/99.6=1.6%rxh+r+h出现的4 种噬菌斑的数目和求得的重组值 （rx代表不同的r 基因）不同的快速溶菌突变型在表型上不同，记作 ra,

38、rb,rc。将这几种快速溶菌突变型(rx h+)与宿主范围突变型(r+h)杂交，结果如下表：去掉%的重组值可作为基因间的图距，用来作基因连锁图。第54页/共159页第五十五页，编辑于星期二：点 八分。rahrbhhrc24.012.31.6rahrbrcrahrbrcrahrbrcrahrbrcrbrarch图7-25 噬菌体T2 的环状基因连锁图三个r 基因与h 基因的连锁图4 种不同的基因顺序rc-rb+rc+rb-第55页/共159页第五十六页，编辑于星期二：点 八分。第三节第三节第三节第三节 细菌的染色体作图细菌的染色体作图细菌的染色体作图细菌的染色体作图 一、转化一、转化（trans

39、formation）二、接合二、接合（conjugation）三、性导三、性导（transduction）四、转导四、转导（sexduction)）一个细菌细胞的DNA与另一个细菌细胞的DNA的交换重组可以通过4种方式进行第56页/共159页第五十七页，编辑于星期二：点 八分。一、转化一、转化一、转化一、转化 转化转化转化转化(transformation)(transformation)：指某些细菌：指某些细菌：指某些细菌：指某些细菌(或其它生物或其它生物或其它生物或其它生物)能通过其细胞膜能通过其细胞膜能通过其细胞膜能通过其细胞膜摄取周围介质中的摄取周围介质中的摄取周围介质中的摄取周围介质

40、中的DNADNA片段，片段，片段，片段，并将并将并将并将此外源此外源此外源此外源DNADNA片段整合到自己染色体组中的过程。片段整合到自己染色体组中的过程。片段整合到自己染色体组中的过程。片段整合到自己染色体组中的过程。转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转转化现象在细菌中是一种普遍现象。不同细菌转化过程有一定差异，但是它们都存在几个化过程有一定差异，但是它们都存在几个化过程有一定差异，但是它们都存在几个化过程有一定差异，但是它们都存在几个共同特征：共同特征：共同特征：共同特征：第57页/共159页第五十八

41、页，编辑于星期二：点 八分。（一）转化过程（一）转化过程（一）转化过程（一）转化过程1 1、感受态与感受态因子：、感受态与感受态因子：、感受态与感受态因子：、感受态与感受态因子：n n感受态感受态感受态感受态指细菌能够从周围环境中吸收指细菌能够从周围环境中吸收指细菌能够从周围环境中吸收指细菌能够从周围环境中吸收DNADNA分子进行转分子进行转分子进行转分子进行转化的化的化的化的生理状态生理状态生理状态生理状态。n n感受态主要受一类蛋白质感受态主要受一类蛋白质感受态主要受一类蛋白质感受态主要受一类蛋白质(感受态因子感受态因子感受态因子感受态因子)影响，感受影响，感受影响，感受影响，感受态因子可

42、以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。到非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。n n一般认为感受态出现在细菌对数生长后期，并且某些一般认为感受态出现在细菌对数生长后期，并且某些一般认为感受态出现在细菌对数生长后期，并且某些一般认为感受态出现在细菌对数生长后期，并且某些处理过程可以诱导或加强感受态，以大肠杆菌为例，处理过程可以诱导或加强感受态

43、，以大肠杆菌为例，处理过程可以诱导或加强感受态，以大肠杆菌为例，处理过程可以诱导或加强感受态，以大肠杆菌为例，用用用用CaCa2+2+处理对数生长后期的大肠杆菌可以增强其感处理对数生长后期的大肠杆菌可以增强其感处理对数生长后期的大肠杆菌可以增强其感处理对数生长后期的大肠杆菌可以增强其感受能力。受能力。受能力。受能力。第58页/共159页第五十九页，编辑于星期二：点 八分。2、供体、供体(donor)(donor)DNA与受体与受体(receptor)(receptor)细胞结合细胞结合(binding)(binding)：n n结合发生在受体细胞特定部位结合发生在受体细胞特定部位结合发生在受体

44、细胞特定部位结合发生在受体细胞特定部位(结合点结合点结合点结合点)；n n对供体对供体对供体对供体DNADNA片段有一定要求；片段有一定要求；片段有一定要求；片段有一定要求；n n结合过程是一个不可逆过程。结合过程是一个不可逆过程。结合过程是一个不可逆过程。结合过程是一个不可逆过程。第59页/共159页第六十页，编辑于星期二：点 八分。3 3、DNADNA摄取：摄取：摄取：摄取：n n当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄取外源外源外源外源DNADNA；n n细菌在摄取外源细菌在摄取外源细菌在摄取外

45、源细菌在摄取外源DNADNA时，由时，由时，由时，由DNADNA移位酶移位酶移位酶移位酶降解其中一条链，并利用降解这条链产生降解其中一条链，并利用降解这条链产生降解其中一条链，并利用降解这条链产生降解其中一条链，并利用降解这条链产生的能量，将另一条链拉进细胞中。的能量，将另一条链拉进细胞中。的能量，将另一条链拉进细胞中。的能量，将另一条链拉进细胞中。第60页/共159页第六十一页，编辑于星期二：点 八分。4、联会、联会(synapsis)(synapsis)与外源与外源DNA片段片段整合整合(integration)(integration)：n n整合整合整合整合就是指单链的转化就是指单链的

46、转化就是指单链的转化就是指单链的转化DNADNA与受体与受体与受体与受体DNADNA对应位点的置换，从而稳定地掺入到受对应位点的置换，从而稳定地掺入到受对应位点的置换，从而稳定地掺入到受对应位点的置换，从而稳定地掺入到受体体体体DNADNA中的过程。中的过程。中的过程。中的过程。n n实际上就是一个遗传重组的过程。因而研究实际上就是一个遗传重组的过程。因而研究实际上就是一个遗传重组的过程。因而研究实际上就是一个遗传重组的过程。因而研究整合的分子机制事实上也为遗传重组的分子整合的分子机制事实上也为遗传重组的分子整合的分子机制事实上也为遗传重组的分子整合的分子机制事实上也为遗传重组的分子机制作出了

47、贡献。机制作出了贡献。机制作出了贡献。机制作出了贡献。第61页/共159页第六十二页，编辑于星期二：点 八分。图 7-26 细 菌 转 化 的 机 制(转 引 自Russell,1992)转化细胞 非转化细胞 复制 带有杂合DNA片断的染色体 降解 通过双交换进行重组 形成三链联会 一条供体的链进入细胞 供体双链DNA 受体DNA 第62页/共159页第六十三页，编辑于星期二：点 八分。自然转化（naturaltransformation）在自然转化中细菌可以自由地吸收DNA，通过它来进行遗传转化。枯草杆菌中的转化属于自然转化。工程转化（engineeredtransformation）在这种

48、转化中，细菌发生改变使得它们能摄入并转化外源DNA。E.coli 转化就属于工程转化。第63页/共159页第六十四页，编辑于星期二：点 八分。本实验采用质粒pUC18转化大肠杆菌DH-5a，通过氨苄青霉素抗性筛选转化子。我们通过一个重要的分子生物学实验来介绍细菌工程转化的过程：第64页/共159页第六十五页，编辑于星期二：点 八分。（一）实验材料大肠杆菌DH-5a质粒pUC18（ampicillin，AmpR）（二）培养基和试剂1.LB液体培养基(%)2.LB固体培养基3.抗生素：氨苄青霉素配制成 100mg/ml 备用。4.0.1mol/LCaCl2溶液实验材料和试剂：第65页/共159页第

49、六十六页，编辑于星期二：点 八分。（三）器材接种针10ml移液管50ml塑料离心管5ml移液管90mm培养皿1ml移液管1.5mlEppendorf管200ml 吸头三角瓶 15150 试管冰块试管铝帽封膜纱布盖线绳硫酸纸（四）仪器净化工作台摇床机恒温水浴锅离心机培养箱第66页/共159页第六十七页，编辑于星期二：点 八分。（二）细菌的转化1.取大肠杆菌DH-5a新鲜感受态细胞100ml 于1.5mlEppendorf 管中，加入50100ng 质粒pUC18DNA，轻轻旋转以混合内容物，在冰浴中放置 30min。2.42热休克120s，不要摇动Eppendorf 管。3.加入LB液体培养基9

50、00ml，37保温60min。4.取100ml 转化液涂布在含氨苄青霉素（Amp）100mg/ml 的LB固体平板上，37倒置培养1624h。5观察平板，长出的菌落可能就是转化子，可进一步提取质粒鉴定。实验步骤：（以下均需无菌操作）（一）感受态细胞的制备第67页/共159页第六十八页，编辑于星期二：点 八分。*(二二二二)、共同转化与遗传图谱绘制、共同转化与遗传图谱绘制、共同转化与遗传图谱绘制、共同转化与遗传图谱绘制利用利用共同转化共同转化绘制细菌连锁遗绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理：传图谱的基本原理：n n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相邻基因发生共