第三节噬菌体的遗传分析.ppt

2020 2 22 1 第二节噬菌体的遗传分析 一 噬菌体的结构二 T2噬菌体的基因重组与作图三 转导 2020 2 22 2 一 噬菌体的结构 噬菌体 bacteriaphageorphage 是病毒的一类 结构很简单 由一个蛋白质外壳包裹着一些核酸组成的 噬菌体分烈性噬菌体和温和性噬菌体 2020 2 22 3 一 烈性噬菌体 virulentphage 遗传学上应用最广泛的烈性噬菌体是大肠杆菌 E coli 的T偶列噬菌体 它们的结构大同小异 外貌一般呈蝌蚪状 T偶列和T奇列有些不同 以T2的结构最为典型 2020 2 22 4 2020 2 22 5 一 烈性噬菌体 virulentphage T偶列噬菌体感染细菌时 尾丝附着在E coli表面时 通过尾鞘的收缩将DNA经中空的尾部注入宿主细胞 DNA进入宿主细胞以后 随即破坏宿主的遗传物质 并借助宿主细胞的代谢系统 转而合成大量的噬菌体DNA和蛋白质 组装成许多许多新的小噬菌体 最后使宿主细胞裂解 lysis 一下子释放出数百个子代噬菌体 这样的噬菌体称为烈性噬菌体 virulentPhage 2020 2 22 6 二 温和噬菌体 temperatephage 温和性噬菌体具有溶原性 lisogeny 的生活周期 这类噬菌体侵入细菌以后 细菌细胞并不马上裂解 温和性噬菌体有两种类型 1 噬菌体2P1噬菌体 2020 2 22 7 1 噬菌体 噬菌体侵入细菌后 细菌并不裂解 噬菌体的DNA附着于E coli染色体的gal和bio位点之间的att位点上 attachmentsite 并通过交换而整合到细菌染色体上 整合以后 就能阻止其它 噬菌体的超数感染 superinfection 整合在寄主染色体中的噬菌体称为原噬菌体 prophage 2020 2 22 8 1 噬菌体 超数感染 一个细菌受一个以上同种噬菌体感染的现象 2020 2 22 9 1 噬菌体 噬菌体的DNA被整合以后 既不大量复制 亦不大量转录和翻译 往往只有一两个基因表达 表达产物作为阻遏物关闭其他基因的表达 被溶原性噬菌体感染了的细菌称为溶原性细菌 lysogenicbacterium 当溶原性细菌分裂成两个子细胞时 噬菌体DNA随细菌染色体的复制而复制 每个细胞中有一个拷贝 2020 2 22 10 1 噬菌体 原噬菌体通过诱导 induction 可转变为烈性噬菌体 进入裂解周期 诱导可以通过不同的方式进行 如UV照射 温度改变 与非溶原性细菌的接合等 诱导使阻遏物失活 使噬菌体的其他基因得以表达 促使噬菌体繁殖并进入裂解周期 2020 2 22 11 2P1噬菌体 P1噬菌体感染E coli以后 不整合到细菌DNA上 而是独立存在于寄主细胞内 P1DNA可以复制但不裂解宿主细胞 也不影响宿主细胞的正常代谢 但P1的复制可以使宿主的子细胞中也会有P1DNA 而且可以多于一个拷贝 受P1噬菌体感染的细菌也可以因诱导而进入裂解周期 2020 2 22 12 二 噬菌体的基因重组 两个基因型不同的噬菌体同时感染一个宿主细胞 叫做混合感染 mixedinfection 或双重感染 doubleinfection 共同生存在同一个宿主细胞中的两个噬菌体的DNA也可以发生交换 产生基因重组 2020 2 22 13 二 噬菌体的基因重组 比如 一个噬菌体的基因型是a b 另一个噬菌体的基因型是a b 同时感染同一个宿主细胞 宿主细胞裂解以后 可能释放出基因型为a b 和a b 的重组体来 研究最深入的噬菌体突变体是T2噬菌体的r rapidlysis速溶性 突变体 一个正常的T2噬菌体产生的噬菌斑小而边缘模糊 记为r 突变体r 产生的噬菌斑大而边缘清晰 2020 2 22 14 二 噬菌体的基因重组 正常的T2噬菌体能感染E coliB株 突变型E coliB株能抗T2的感染 记为B 2株 T2噬菌体的突变型h 又能克服B 2株的抗性 既能侵染B株又能侵染B 2株 形成透明的噬菌斑 正常T2噬菌体记为h 只能侵染B株 形成半透明的噬菌斑 2020 2 22 15 二 噬菌体的基因重组 h 和h 均能感染B株 用基因型为r h 和r h 的两种T2噬菌体同时感染E coliB株 这种现象称为双重感染 doubleinfection 将双重感染后释放出来的子代噬菌体接种在同时长有B株和B 2株的培养皿内 记录噬菌斑的数目和形态 2020 2 22 16 2020 2 22 17 二 噬菌体的基因重组 重组值 重组型噬菌斑数 总噬菌斑数 100 h r h r h r h r h r h r 100 不同速溶菌突变型的表现型不完全相同 分别记为ra rb rc 用r xh r h 获得的试验结果见教材表7 6 2020 2 22 18 二 噬菌体的基因重组 根据表7 6中的结果 可得四种可能的连锁图 见图7 23 要确定到底是那一种 还缺条件 若知道rb和rc之间的距离 就可以推知rb rc和h的排列顺序 2020 2 22 19 二 噬菌体的基因重组 为此 需作rb rc rbrc 结果rb与rc之间的距离大于rb与h之间的距离 可知h应位于rb与rc之间 即rbhrc 至于ra位于h的哪一边 是靠近rc还是靠近rb 因为T2DNA是环状的 所以两种答案都是正确的 2020 2 22 20 三 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细菌细胞转移到另一个细菌细胞的过程叫做转导 转导是细菌遗传物质传递和交换的又一重要方式 它与转化 转导 接合的主要不同之处在于是以噬菌体为媒介的 转导分为两种 普遍性转导和特异性转导 2020 2 22 21 1 普遍性转导 E Coli可以通过细胞与细胞的接合而交换遗传物质 那么 鼠伤寒沙门氏菌是否也有同样的现象存在呢 用沙门氏菌的两个突变株杂交 一个是phe try tyr 另一个是met his 两菌株分别培养时 没有发现野生菌落 将两菌株在基本培养基上混合培养时 大约10 5个细胞可以得到一个原养型菌落 这似乎与E coli的重组没有什么不同 2020 2 22 22 1 普遍性转导 然而将两菌株放入U型管的两臂 中间用滤板隔开 以防止细胞接触 但可以允许比细胞小的生物大分子通过 也获得了野生型细胞 这说明沙门氏菌的基因重组不是通过细胞接合 而是通过过滤因子 filterableagent 而发生的 2020 2 22 23 1 普遍性转导 以后发现这种过滤因子就是噬菌体P22 P22是一种沙门氏菌的噬菌体 这一实验虽然没有证明沙门氏菌中有接合现象存在 但是却发现了噬菌体介导的基因转移过程 转导 2020 2 22 24 1 普遍性转导 P22感染细菌细胞时 细菌染色体断裂成许多小片段 在形成子代噬菌体颗粒时 偶尔会产生错误 把细菌染色体的片段组合到头部 因为决定噬菌体感染能力的是外壳蛋白 并不是外壳所包裹的遗传物质 所以 这种假噬菌体照样可以吸附到细菌上 并注入其内含物 遗传物质 这种内含物并不是噬菌体的遗传物质 而是细菌DNA的一部分 当然对受体细菌是无害的 这种假噬菌体称为转导颗粒 transducingparticle 2020 2 22 25 1 普遍性转导 当转导颗粒将内含物注入受体细胞后 受体细胞就变成了部分二倍体 导入的基因通过重组 再整合到受体细胞的染色体上 由于这一类噬菌体能够转移细菌染色体的任何部位 因而被称为普遍性转导 2020 2 22