细菌和噬菌体的重组作图.pptx

细菌之间遗传物质的转移方式n转化转化：细胞从周围介质中吸收裸露的DNA。n接合接合：DNA从供体菌到受体菌直接转移。n转转导导：由噬菌体所介导的DNA从供体菌到受体菌的 转移。4.5.1 细菌的转化和基因定位n转化的类型 自然转化（natural transformation）细菌能够自然地吸收DNA，如枯草杆菌的转化。工程转化（engineered transformation）通过某种处理使细菌能够摄入外源DNA，如大肠杆菌 的转化。n转化效率：约1n转化片段的长度：20kb细菌转化过程示意图转化在基因定位中的应用n判断两个基因的位置关系观察DNA浓度降低时AB基因共转化频率的下降和A、B各自转化频率下降的程度：程度相同表明 ；共转化频率下降的程度远大于各自转化频率下降的程度，表明 。观察转化频率：AB共转化频率与A、B各自转化的频率相近，表明 ；相差很远，表明 。n基因作图：判断基因间的距离 连锁不连锁 连锁不连锁 n计算重组值遗传作图4.5.2 细菌的接合与基因定位一、接合现象的发现1946年，莱德伯格(Lederberg)和塔特姆(Tatum)A菌株：met bio thi leu thr（thi：硫胺素：硫胺素B1）B菌株：met bio thi leu thr原养型原养型：met bio thi leu thr A菌株：菌株：met bio thi leu thr（thi：硫胺素：硫胺素B1）B菌株：菌株：met bio thi leu thr AA+BB 基本培养基 原养型：原养型：metbiothileu thr出现频率：107分析原因n发生了回复突变？n可能是转化的结果。n培养基中含有某些代谢产物，混合后这些产物互相补充了对方的不足而得以在基本培养基上生长。n结论：重组子的产生需要两个菌株的直接接触，二者之间发生了遗传物质的转移。Davis(1950)U型管实验 结论：接合过程是一种单向转移，从供体到受体。二、遗传物质的转移方向1953年，海斯(W.Hayes)的杂交实验菌株B（str处理）菌株A 无菌落菌株A（str处理）菌株B 有菌落三、F因子1.F 因子：致育因子（性因子）携带F因子的菌株称为供体菌或雄性，用F表示。未携带F因子的菌株为受体菌或雌性，用F表示。2.F 因子的组成：复制区 (含2个复制起点oriT,oriV)；致育基因区；配对区（含有4个IS）3.F F因子的转移：4.F+F-的特点：(1)F因子转移的频率高，1/10，使F-F+。(2)染色体重组频率低；10-6。(3)F+F+不发生接合。因此，F+品系又称为低频重组品系低频重组品系(low frequency recombination，Lfr)。四、高频重组(Hfr)1.Hfr的形成及转移过程n由F因子和细菌染色体的单交换产生；n转移时带有供体细菌的染色体。2.Hfr2.Hfr的特点的特点 ：(1)染色体重组频率高，比 F+F-高1000倍；(2)F因子转移频率低，F-F+很少或没有。3.Hfr3.Hfr和和F F+的联系和区别的联系和区别 联系：联系：都是雄性菌，含有F质粒 区别：区别：（1）前者高频重组，后者低频重组；（2）前者F因子转移频率低，后者F因子转移频率高；（3）前者F因子整合，后者F因子游离。五、中断杂交作图n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。n1961年 Jacob 和 Wollman 供体HfrH：strs thrleuazir tonr lac gal 受体F ：strr thrleuazis tons lacgaln操作方法：37混合培养 每隔一段时间取样 搅拌器中断杂交 涂布含链霉素的基本筛选培养基 影印培养于含链霉素的几种不同的培养基（选择培养基）上 观察重组子 鉴定各基因的转移时间HfrH菌株各非选择标记基因进入F细菌的时间和频率以基因出现的时间为标准，作出以基因出现的时间为标准，作出E.coli的遗传连锁图的遗传连锁图n六、环状连锁图结论：不同Hfr菌株向F细胞转移的顺序、起点和方向不同。表明大肠杆菌的染色体是环状的。七、细菌的重组作图n细菌重组的特点：基因重组发生在部分二倍体中；只有偶数次交换才能产生平衡的重组子；在选择培养基上只出现一种重组子，而没有相反的重组子。n例如：根据中断杂交试验已知 lac 和 ade 基因是紧密连锁的，而且 lac 比 ade 先进入受体。Hfr lac+ade+strs F-lae-ade-strrn未重组的基因型是lac+ade+n重组体的基因型是lac-ade+lac-ade间的距离：lac-ade+(lac+ade+)+(lac-ade+)100 lac-ade+ade+100八、F因子与性导F因子：从Hfr染色体上不精确分离产生的含有细菌基因组的 新的F因子。性导：利用F因子将供体细胞的基因导入受体形成部分二倍体 的过程。内基因子和外基因子4.5.3 细菌的转导与作图一、噬菌体噬菌体结构组成：n头部：核酸和蛋白质外壳；n颈部：中空的针状结构及外鞘；n尾部：由基板、尾针和尾丝组成。n类型：烈性噬菌体：使宿主发生裂解的噬菌体。温和噬菌体：除偶尔情况外，感染后不裂解细菌的噬菌体。n温和噬菌体的增殖周期：溶菌周期：细菌受到感染后，噬菌体迅速增殖，菌体被裂解，噬菌体释放。溶源周期：噬菌体感染细菌后，其DNA整合到细菌染色体中，随宿主染色体的复制而复制，细菌继续增殖。n原噬菌体：整合到宿主染色体中的噬菌体基因组。n溶源性细菌：带有原噬菌体的细菌。n附加体：噬菌体既可整合在细菌染色体上，又可游离于细胞质中。Lederberg和和N.Zinder的杂交试验的杂交试验(1952年)沙门氏菌沙门氏菌LT22:phe-trp-tyr-met+his+LT2:phe+trp+tyr+met-his-二、细菌染色体的转导作图结果:10-5频率出现野生型菌株基本培养基结论：重组通过一种过滤性因子实现。重组通过一种过滤性因子实现。后来发现这种过滤因子是一种温和噬菌体后来发现这种过滤因子是一种温和噬菌体P P2222。n转导类型：普遍性转导：通过噬菌体可以转移细菌染色体上的任何基因，如P2222，P1 1。特异性转导：噬菌体只能转移细菌染色体的特定部分，如噬菌体。1.普遍性转导的过程2.普遍性转导作图 原理：n如果两个基因始终一起转导或同时转导频率较高，那么表明这两个基因是连锁的；n两个基因同时转导的现象称为共转导共转导或并发转导并发转导（contransduction）；n两基因共转导频率愈高，表明两个基因连锁愈紧密；相反，共转导频率愈低，则表明两个基因距离愈远。判断细菌基因间的位置关系 以普遍性转导噬菌体P1为例，测定大肠杆菌的leu、thr、azi三个基因的顺序。供体 thr+leu+azir 受体thr-leu-azis，观察其共转导率。三个基因间的排列顺序 重组值的计算 a+b+供体 ab受体3.特异性转导(局限性转导)(1)产生机制(2)低频转导低频转导(low-frequency transduction,LFT)由于不正常环化现象发生的频率较低，在释放出的106个噬菌体中只有1个gal转导噬菌体感染受体，因此转导的频率很低，称为低频转导。低频转导。dgal gal受体稳定转导子不稳定：整合切离(3)高频转导(high frequency trasduction，HFT)由于产生/dgal双重溶源菌，使溶菌物中既含有大量的dgal，又包含正常的噬菌体，正常的起了辅助缺陷型噬菌体成熟的作用，所以称为辅助噬菌体，从而导致高频转导。4.6 噬菌体的重组作图一、常用的表型特征宿主范围(host range)野生型h：能感染E.coliB,不能感染E.coli B/2,噬菌斑半透明；突变型h：二者均可感染，噬菌斑透明。嗜菌斑形态(plaque morphology)野生型r：形成小菌斑(1mm左右)，边缘模糊；突变型r：形成大菌斑(2mm左右)，边缘清晰。温度敏感用hr和hr共感染E.coliB噬菌体染色体在宿主细胞内复制噬菌体染色体间发生重组噬菌体组装、细菌裂解、子噬菌体释放噬菌体遗传重组原理示意图二、噬菌体的遗传重组与作图接种在E.coliB/B2混合培养物上三基因之间的距离 可能的排列顺序再作杂交：rbrc+rc+rb结果表明：rc-rb的重组值rb-h所以h位于rb及rc之间，排列顺序为rb-h-rcT2 噬菌体的连锁图是环状的，所以2，3排列都对。噬菌体的遗传图与噬菌体的遗传图与DNAn遗传图：环形nDNA：线性n末端冗余：染色体双链DNA分子的两端带有相同的碱基。n头部满装机制