细菌和噬菌体的遗传

1、遗 传 学省 级 精 品 课 程遗 传 学省 级 精 品 课 程第六章第六章 细菌和噬菌体的遗传细菌和噬菌体的遗传 P128P128 第一节第一节 细菌和噬菌体的遗传基础细菌和噬菌体的遗传基础第二节第二节 细菌的遗传分析细菌的遗传分析* *第三节第三节 噬菌体的遗传分析噬菌体的遗传分析遗 传 学省 级 精 品 课 程第一节第一节 细菌和噬菌体的遗传基础细菌和噬菌体的遗传基础 P145P145一、细菌一、细菌二、噬菌体二、噬菌体三、细菌和病毒是遗传研究的好材料三、细菌和病毒是遗传研究的好材料T4T4遗 传 学省 级 精 品 课 程一、细一、细 菌菌 特点特点: :单细胞单细胞, , 单倍体，环状

2、裸露双链单倍体，环状裸露双链DNA(DNA(基因带基因带或主染色体或主染色体) ) ，生长速度快，生长速度快 。 无性繁殖（无丝分裂），易培养，易突变。无性繁殖（无丝分裂），易培养，易突变。110923 颜志杰颜志杰遗 传 学省 级 精 品 课 程一、细一、细 菌菌 野生型野生型：能利用某种营养物质的类型（：能利用某种营养物质的类型（MetMet+ +）。）。 营养缺陷型营养缺陷型：由于在营养代谢上有缺陷而不能利用某种营：由于在营养代谢上有缺陷而不能利用某种营养物质的类型，称营养缺陷型。（养物质的类型，称营养缺陷型。（MetMet- -）。）。 敏感型敏感型：对某种药物缺乏耐受能力的类型。链霉

3、素敏感：对某种药物缺乏耐受能力的类型。链霉素敏感 （StrStrs s）。）。 抗性型抗性型：对某种药物有耐受能力的类型（：对某种药物有耐受能力的类型（StrStrr r）。）。 菌落菌落：单个微生物生长繁殖到一定程度可以形成肉眼可见：单个微生物生长繁殖到一定程度可以形成肉眼可见 的、有一定形态结构的子细胞生长群体。的、有一定形态结构的子细胞生长群体。遗 传 学省 级 精 品 课 程遗 传 学省 级 精 品 课 程遗 传 学省 级 精 品 课 程质粒质粒:1:1n n个独立于个独立于“染色体染色体”存在，并能独立自我复存在，并能独立自我复制和决定某些性状的环状制和决定某些性状的环状DNADNA

4、。一、细一、细 菌菌遗 传 学省 级 精 品 课 程二、噬菌体二、噬菌体 噬菌体噬菌体: :指侵染细菌、放线菌以及真菌的病毒。指侵染细菌、放线菌以及真菌的病毒。包括温和、烈性两种，单一核酸分子（包括温和、烈性两种，单一核酸分子（DNADNA或或RNARNA）称为基因带或染色体。称为基因带或染色体。 病毒分三类病毒分三类：植物病毒、动物病毒和噬菌体。：植物病毒、动物病毒和噬菌体。遗 传 学省 级 精 品 课 程病病 毒毒遗 传 学省 级 精 品 课 程病病 毒毒遗 传 学省 级 精 品 课 程三、细菌和病毒是遗传研究的好材料三、细菌和病毒是遗传研究的好材料1 1、繁殖快、繁殖快, , 世代短世代

5、短 细菌细菌20min20min一代，病毒一代，病毒1h1h可繁殖百个。可繁殖百个。2 2、便于、便于基因作用基因作用的研究的研究 显隐性都表现，可设计各种营养缺陷型，来对应基因的显隐性都表现，可设计各种营养缺陷型，来对应基因的功能。功能。3 3、便于研究、便于研究基因突变基因突变 首先是单倍体易于表现（隐性和显性都表现）。虽然突首先是单倍体易于表现（隐性和显性都表现）。虽然突变率变率1010-5-5, , 至少需上百个培养皿，但只要培养基上加所至少需上百个培养皿，但只要培养基上加所希望突变的抗性物质，就有望短期鉴定出来。希望突变的抗性物质，就有望短期鉴定出来。遗 传 学省 级 精 品 课 程

6、三、细菌和病毒是遗传研究的好材料三、细菌和病毒是遗传研究的好材料4 4、便于研究、便于研究基因的精细结构基因的精细结构 遗传物质简单遗传物质简单, , 只含裸露只含裸露DNADNA或或RNARNA。5 5、易管理和化学分析、易管理和化学分析 一个试管可装很多一个试管可装很多; ; 易于获得大的数量用于分析。易于获得大的数量用于分析。6 6、可用作研究高等生物的简单模型、可用作研究高等生物的简单模型 高等生物复杂，可用细菌来代替某种研究。高等生物复杂，可用细菌来代替某种研究。遗 传 学省 级 精 品 课 程第二节第二节 细菌的遗传分析细菌的遗传分析* *一、细菌的质粒一、细菌的质粒二、二、细菌的

7、杂交细菌的杂交三、三、细菌的基因定位细菌的基因定位四、性导四、性导遗 传 学省 级 精 品 课 程一、细菌的质粒一、细菌的质粒（一）质粒的（一）质粒的种类种类（二）质粒的（二）质粒的性质性质（三）（三）大肠杆菌大肠杆菌质粒质粒遗 传 学省 级 精 品 课 程一、细一、细 菌菌 的的 质质 粒粒 质粒质粒：细菌中除主染色体之外，能进行自主复制的遗传单：细菌中除主染色体之外，能进行自主复制的遗传单位。可随细胞分裂分配到子细胞中。位。可随细胞分裂分配到子细胞中。（一）质粒的种类（一）质粒的种类1 1、根据质粒在细菌间能否传递分二类：、根据质粒在细菌间能否传递分二类：（1 1）感染性质粒：）感染性质粒

8、：能从一个细菌体内转移到另一个细菌体内。能从一个细菌体内转移到另一个细菌体内。（2 2）非感染性质粒：）非感染性质粒：不能从一个细菌体内转移到另一个细菌不能从一个细菌体内转移到另一个细菌体内。体内。遗 传 学省 级 精 品 课 程2 2、根据质粒存在的状态分、根据质粒存在的状态分（1 1）自主复制型质粒）自主复制型质粒：独立于主染色体之外。：独立于主染色体之外。F F因子因子（2 2）结合态质粒）结合态质粒：能插入（整合）到主染色体上，并成为：能插入（整合）到主染色体上，并成为主染色体的一部分。当环境改变时，结合态质粒还能脱主染色体的一部分。当环境改变时，结合态质粒还能脱离主染色体形成自主复制

9、型质粒。离主染色体形成自主复制型质粒。F F因子因子3 3、根据质粒的功能分、根据质粒的功能分（1 1）致育质粒）致育质粒：决定细菌的交配状态。：决定细菌的交配状态。F F因子因子（2 2）抗性质粒）抗性质粒：决定细菌的抗药性，抗某些金属等属性。：决定细菌的抗药性，抗某些金属等属性。大肠杆菌中的大肠杆菌中的R R因子。因子。（3 3）分解性质粒等。）分解性质粒等。（一）质粒的种类（一）质粒的种类遗 传 学省 级 精 品 课 程（二）质粒的性质（二）质粒的性质1 1、复制复制作用作用：质粒为分子量较小的环状双链：质粒为分子量较小的环状双链DNADNA分子，能够自我复制。分子，能够自我复制。2 2

10、、与染色体的、与染色体的结合结合作用：作用：质粒可以独立存在于细胞质中，也可以整合到质粒可以独立存在于细胞质中，也可以整合到主染色体上，成为染色体的一部分，这样的质粒特称为主染色体上，成为染色体的一部分，这样的质粒特称为附加体附加体。3 3、质粒的、质粒的不配合性不配合性：通常含有相同基因的质粒不能稳定地存在于一个细通常含有相同基因的质粒不能稳定地存在于一个细菌中。菌中。4 4、消失消失作用作用：质粒在寄主细胞内，有时会自行消失。吖黄素处理可使：质粒在寄主细胞内，有时会自行消失。吖黄素处理可使F+F+变成变成F-F-。5 5、质粒、质粒移动移动性：在同种个体间移动（性：在同种个体间移动（F F

11、因子因子），也可以在种间转移（），也可以在种间转移（R R因因子）。子）。6 6、每个质粒的、每个质粒的结构结构中都含有与自主复制有关的区域中都含有与自主复制有关的区域。可转移的质粒具有。可转移的质粒具有与转移有关的基因。与转移有关的基因。遗 传 学省 级 精 品 课 程（三）大肠杆菌质粒（三）大肠杆菌质粒E.coliE.coli质粒有质粒有F F因子、因子、R R因子和因子和colcol因子因子等。等。1 1、F F因子因子（性因子、（性因子、F F质粒）：质粒）：F F因子属于致育质粒，为附加体。可使细菌产因子属于致育质粒，为附加体。可使细菌产生管状的生管状的性纤毛性纤毛（性伞毛），决定细

12、菌的交配状态。具（性伞毛），决定细菌的交配状态。具F F因子的细菌相当因子的细菌相当于雄性（供体），用于雄性（供体），用F F+ +表示，不具有表示，不具有F F因子的大肠杆菌相当于雌性（受因子的大肠杆菌相当于雌性（受体），用体），用F F- -表示。表示。F F因子的结构因子的结构： 原点（原点（O O）：转移的起点：转移的起点 可育基因可育基因：（性伞毛基因群）：（性伞毛基因群） 复制区复制区：DNADNA复制酶基因复制酶基因 重组区：重组区：（插入序列；插入区），（插入序列；插入区），ISIS有有极性极性！2 2、R R因子因子：是一种：是一种抗性质粒抗性质粒，几乎存在于所有细菌中，多数

13、，几乎存在于所有细菌中，多数R R因子不整合，而因子不整合，而保持自主复制。这类质粒对许多抗生素有抗性，可以在基因工程中用作基保持自主复制。这类质粒对许多抗生素有抗性，可以在基因工程中用作基因载体的标记，以便筛选。因载体的标记，以便筛选。3 3、colcol因子因子：（大肠杆菌素原因子）与产生大肠杆菌素有关，杀死其它肠道：（大肠杆菌素原因子）与产生大肠杆菌素有关，杀死其它肠道细菌。细菌。遗 传 学省 级 精 品 课 程 F F因子因子 (F-factor(F-factor) ) 复复 重重 制制 IS3 组组 区区 IS3 区区 可育基因可育基因 IS2 OriT(原点原点) 遗 传 学省 级

14、 精 品 课 程二、细菌的杂交二、细菌的杂交（一）典型的细菌杂交实验（一）典型的细菌杂交实验 19461946 大肠杆菌大肠杆菌K12K12的两个不同菌株杂交的两个不同菌株杂交 Lederberg和和Tatum 19501950年年戴维斯戴维斯U U型管实验型管实验 19531953年海斯链霉素处理菌株的杂交实验年海斯链霉素处理菌株的杂交实验（二）（二）F F+ +、HfrHfr菌株与菌株与F F- -菌株的杂交菌株的杂交遗 传 学省 级 精 品 课 程二、细菌的杂交二、细菌的杂交（一）典型的细菌杂交实验（一）典型的细菌杂交实验 证明：细菌也能进行杂交，进行遗传物质交换。证明：细菌也能进行杂交

15、，进行遗传物质交换。1 1、19461946 LederbergLederberg和和TatumTatum选用选用大肠杆菌大肠杆菌K12K12的两个不同菌株杂交：的两个不同菌株杂交：A A菌株菌株： metmet- -biobio- - thrthr+ +leuleu+ +thithi+ + ，蛋氨酸和生物素缺陷型，蛋氨酸和生物素缺陷型 B B菌株菌株： metmet+ +biobio+ +thrthr- -leuleu- -thithi- - ，苏氨酸和亮氨酸硫胺素缺陷型，苏氨酸和亮氨酸硫胺素缺陷型 混合混合培养培养A A和和B B菌株菌株 涂布在基本培养基上涂布在基本培养基上 原养型（原养

16、型（ metmet+ +biobio+ +thrthr+ +leuleu+ +thithi）菌落。）菌落。 说明说明A A和和B B能够互补，但是能够互补，但是不能确定不能确定：是：是A A和和B B菌株菌株杂交了呢？杂交了呢？还是还是A A与与B B之间之间泄露了物质泄露了物质相互吸收？相互吸收？遗 传 学省 级 精 品 课 程二、细菌的杂交二、细菌的杂交A A+B B A A品系：品系：metmet biobio thithi leuleu thrthr（thithi：硫胺素：硫胺素B1B1）B B品系品系：metmet biobio thithi leuleu thrthrmet bio

17、 thi leu thr基本培基本培 养基养基遗 传 学省 级 精 品 课 程（一）典型的细菌杂交实验（一）典型的细菌杂交实验 2 2、19501950年戴维斯（年戴维斯（DavisDavis） 设计了一种设计了一种U U型管实验型管实验，证实了，证实了A A和和B B菌株之间确实是发生了杂菌株之间确实是发生了杂交。先在交。先在U U管底部放入滤片，该滤片可阻止细菌通过，但不影响管底部放入滤片，该滤片可阻止细菌通过，但不影响大分子（大分子（DNADNA）流过。左管加入）流过。左管加入A A菌株，右管加入菌株，右管加入B B菌株。待两臂菌株。待两臂细胞在完全培养基中停止生长后，将它们分别涂布在基

18、本培养上，细胞在完全培养基中停止生长后，将它们分别涂布在基本培养上，结果都没有出现原养型，说明直接接触是必要条件。结果都没有出现原养型，说明直接接触是必要条件。 但是不能说明遗传物质的交换但是不能说明遗传物质的交换是否是是否是相互相互的呢的呢？遗 传 学省 级 精 品 课 程U U型管实验型管实验遗 传 学省 级 精 品 课 程（一）典型的细菌杂交实验（一）典型的细菌杂交实验3 3、19531953年海斯（年海斯（W.HayesW.Hayes）做了一个杂交实验：）做了一个杂交实验：链霉素处理的菌株链霉素处理的菌株不分裂（不杀死）。不分裂（不杀死）。实验实验1 1：A A菌株菌株（链霉素处理）（

19、链霉素处理）B B菌株菌株 （可分裂）（可分裂） 基本培养基基本培养基 出现菌落（出现菌落（B B形成的菌落形成的菌落）实验实验2 2： B B菌株菌株（链霉素处理）（链霉素处理）A A菌株菌株 基本培养基基本培养基 未出现菌落（未出现菌落（A A未形成菌落）未形成菌落）说明遗传说明遗传物质的交物质的交换不是相换不是相互的，而互的，而是单方向是单方向遗 传 学省 级 精 品 课 程（二）（二）F+F+、HfrHfr菌株与菌株与F-F-菌株的杂交菌株的杂交1 1、F+F+F-1F-1小时后小时后95%F-F+95%F-F+ 主染色体进入的频率小于主染色体进入的频率小于1/1001/100万。万。

20、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F F因子转移因子转移：F F因子从原点断裂，以原点为先导，边复制边转移（因此叫因子从原点断裂，以原点为先导，边复制边转移（因此叫滚环复制），复制后的滚环复制），复制后的F 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-F-变成变成F+F+。（1 1）F+F+细菌通过纤毛与细菌通过纤毛与F-F-细菌接触并发生相互作用细菌接触并发生相互作用形成接合管形成接合管。（2 2）F+F+细菌出现缺口，双链之一被细菌出现缺口，双链之一被切断切断，从断端，从断端转移转移F F因

21、子的一条链到因子的一条链到F-F-细菌中。细菌中。（3 3）F F因子的一条链一进入因子的一条链一进入F-F-细菌中，就在细菌中，就在F-F-细菌中细菌中复制复制新的新的 F F因子。因子。（4 4）复制完成后，复制完成后， F-F-细菌变成细菌变成F+F+ ，同时原有，同时原有F+F+细胞也完成细胞也完成F F因子另一因子另一条链的复制，所以转移是条链的复制，所以转移是 F+F+的拷贝。的拷贝。遗 传 学省 级 精 品 课 程接合管的形成接合管的形成遗 传 学省 级 精 品 课 程F F+ +F F- -11小时后小时后95%F95%F- -FF+ +遗 传 学省 级 精 品 课 程2 2、

22、HfrHfrF F- - Hfr Hfr细菌（细菌（高频重组菌株）：细菌含有高频重组菌株）：细菌含有F F因子，并且因子，并且F F因子因子通过通过交换整合交换整合到主染色体上，这样的细菌叫到主染色体上，这样的细菌叫HfrHfr细菌。细菌。HfrHfr的主染色体进入的主染色体进入F F- -中的频率高，比中的频率高，比F F+ +F F- -高高10001000倍。倍。遗 传 学省 级 精 品 课 程F F+ +、F F- -和和HfrHfr菌株菌株遗 传 学省 级 精 品 课 程 HfrHfrF F- -杂交过程杂交过程：形成接合管，：形成接合管，HfrHfr的染色体定向转移，的染色体定向转

23、移，转移的顺序转移的顺序：原点：原点配对区配对区大肠杆菌基因大肠杆菌基因配对区配对区育育性基因。性基因。 F F因子的主要部份在最后进入受体。因子的主要部份在最后进入受体。最终最终F-F-细菌没有变成细菌没有变成F+F+细菌，只是形成细菌，只是形成部分二倍体部分二倍体。部分二倍体部分二倍体：一个完整的基因组和一个不完整的基因组所构：一个完整的基因组和一个不完整的基因组所构成的二倍体。其中受体的基因组叫成的二倍体。其中受体的基因组叫内基因子内基因子，供体的基因，供体的基因组叫组叫外基因子外基因子。外基因子转移到受体以后，只有内基因子发生外基因子转移到受体以后，只有内基因子发生双交换双交换形成环形

24、成环状分子（稳定的重组子）。状分子（稳定的重组子）。2、HfrF-遗 传 学省 级 精 品 课 程HfrHfr菌株与菌株与F F- -菌株的杂交菌株的杂交遗 传 学省 级 精 品 课 程三、细菌的基因定位三、细菌的基因定位（一）（一）F F因子的插入与因子的插入与HfrHfr染色体的极性染色体的极性 F F因子与细菌主染色体交换整合时，因子与细菌主染色体交换整合时，F F因子因子ISIS与主染色体的与主染色体的ISIS配对，由于主染色体的配对，由于主染色体的ISIS有多个有多个，这样，这样F F因子的因子的ISIS与主染与主染色体的哪个色体的哪个ISIS配对时就导致该处主染色体上的基因首先进配

25、对时就导致该处主染色体上的基因首先进入入F F- -，即由于，即由于F F因子的插入，使因子的插入，使主染色体具有了极性主染色体具有了极性（即基（即基因转移的方向发生变化）。因转移的方向发生变化）。 F F因子的因子的ISIS的极性的极性，不仅决定，不仅决定F F因子插入的位置，还决定主因子插入的位置，还决定主染色体转移的方向。大肠杆菌的染色体是环形的，但在染色体转移的方向。大肠杆菌的染色体是环形的，但在HfrHfrF F- -中，转移基因的顺序（进入中，转移基因的顺序（进入F-F-的顺序）是不一样的。的顺序）是不一样的。遗 传 学省 级 精 品 课 程F F因子的插入与因子的插入与HfrHf

26、r染色体的极性染色体的极性遗 传 学省 级 精 品 课 程（二）中断杂交作图（二）中断杂交作图 中断杂交技术中断杂交技术：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。技术。19571957年沃尔曼（年沃尔曼（wollmanwollman）和雅各布（）和雅各布（JacobJacob）想了解）想了解HfrHfrF F- -交交配中，什么时候把基因转移给配中，什么时候把基因转移给F F- -细菌，设计了著名的中断杂交试验：细菌，设计了著名的中断杂交试验： 三、细菌的基因定位三、细菌的基因定位涂布涂布a+a- b- b-a-a+ b-遗 传

27、学省 级 精 品 课 程影影 印印 法法含链霉素完全培养基含链霉素完全培养基遗 传 学省 级 精 品 课 程（二）中断杂交作图（二）中断杂交作图例如例如: : 苏氨酸苏氨酸 亮氨酸亮氨酸 叠氮化钠叠氮化钠 噬菌体噬菌体 乳糖乳糖 半乳糖半乳糖 链霉素链霉素 HfrHfr： thrthr+ + leu leu+ + azi azir r ton tonr r lac lac+ + gal gal+ + str strs s F F- -： thrthr- - leu leu- - azis azis ton tons s lac lac- - gal gal- - str strr r遗 传 学

28、省 级 精 品 课 程（二）中断杂交作图（二）中断杂交作图结果如下结果如下: : azi T1 lac azi T1 lac+ gal + gal 8min 8min 9min 9min 11min 11min 18min 18min 25min 25min 原点原点 9 11 18 25 F 遗 传 学省 级 精 品 课 程看看 P151P151表表7-3 7-3 图图7-247-24大肠杆菌5个Hfr菌株的环状染色体图遗 传 学省 级 精 品 课 程三、细菌的基因定位三、细菌的基因定位（三）重组作图（三）重组作图( (适于基因距离接近适于基因距离接近2min)2min) 指根据基因之间指根

29、据基因之间重组率重组率进行基因定位的作图方法。进行基因定位的作图方法。如果如果两个基因越近，两个基因越近，在重组体中在重组体中同时出现的机会就越多同时出现的机会就越多，距离，距离越远，在重组体中同时出现的机会就越少，那么就可以根据重越远，在重组体中同时出现的机会就越少，那么就可以根据重组体中某一性状单独出现的频率作为两个基因的交换率或图距，组体中某一性状单独出现的频率作为两个基因的交换率或图距，进行基因定位，比较精确。进行基因定位，比较精确。例如：两个例如：两个紧密连锁紧密连锁的基因的基因laclac和和adeade ，且，且laclac在在前前，adeade在在后后，根据中断杂交实验知道的。

30、根据中断杂交实验知道的。遗 传 学省 级 精 品 课 程（三）重组作图（三）重组作图 Hfr lac Hfr lac+ +adeade + + str strS S F F- - laclac- - ade ade- -strstrr r 混合混合6060分钟分钟 发生？情况 Hfr Hfr、 F F- -、 重组子重组子遗 传 学省 级 精 品 课 程（三）重组作图（三）重组作图laclac+ +adeade + +同时进入受体同时进入受体后，要与受后，要与受体基因组发生双交换，才能形成稳体基因组发生双交换，才能形成稳定有活性的定有活性的重组子。重组子。这时这时laclac+ +adeade

31、 + +之间是否分开，可以检测到。之间是否分开，可以检测到。如果选出如果选出adeade+ +同时也选出同时也选出laclac+ + ，说，说明明lac-adelac-ade 间没有发生过交换；如间没有发生过交换；如果选出果选出adeade+ +同时也有同时也有laclac- -，说明，说明lac- adelac- ade 间发生了交换间发生了交换。lac+ade+lac-ade-lac+ade+lac-ade-lac+ade+lac-ade-遗 传 学省 级 精 品 课 程（三）重组作图（三）重组作图 Hfr lac Hfr lac+ +adeade + + str strS S F F-

32、-laclac- - ade ade- -strstrr r 混合混合6060分钟分钟 含含G G、strstr、不含不含adeade的的基本培养基基本培养基 laclac+ + ade ade- -strstrr r类型死，忽略不计类型死，忽略不计 HfrHfr死死 F F- -死死 含含adeade+ +strstrr r的的F F- -重组子重组子( (活活) ) EMB EMB培养基（含伊红、美蓝）培养基（含伊红、美蓝） 含含laclac+ +能利用乳糖能利用乳糖 不含不含laclac+ +不能利用乳糖不能利用乳糖 菌落菌落紫红色紫红色 菌落菌落粉红色粉红色 laclac+ +adea

33、de + + strstrr r laclac- - adeade + + strstrr r（相当于（相当于laclac+ +和和adeade + +之间未交换）之间未交换） （相当于（相当于laclac+ +和和adeade + +之间之间 发生交换）发生交换）遗 传 学省 级 精 品 课 程（三）重组作图（三）重组作图重组率重组率= = =粉红粉红菌落数菌落数/ /（粉红粉红菌落菌落+ +紫红紫红色菌落）色菌落）100% =20% 100% =20% 中断杂交实验已经证明中断杂交实验已经证明，两个，两个lac- adelac- ade位点之间的距离约为位点之间的距离约为1min1min，

34、用，用重组作图法算出的重组值是重组作图法算出的重组值是20%20%。可见可见1 1个时间单位（个时间单位（1 1分钟）大约相分钟）大约相当于当于20%20%的重组值。的重组值。 根据中断杂交实验和基因重组作图法以及其他基因定位实验结果，根据中断杂交实验和基因重组作图法以及其他基因定位实验结果，已绘制出已绘制出大肠杆菌环状染色体大肠杆菌环状染色体遗传学图。遗传学图。P152P152页图页图7-267-26遗 传 学省 级 精 品 课 程四、性四、性 导导 性导性导：F F- -细菌通过获得细菌通过获得FF因子因子而改变遗传性状的过程。而改变遗传性状的过程。 F F因子（因子（FF质粒质粒 ）：当

35、：当F F因子从主染色体切除出来时，如果不是因子从主染色体切除出来时，如果不是以原来的位置切除，而是将供体菌（以原来的位置切除，而是将供体菌（HfrHfr）的主染色体上的个别基因）的主染色体上的个别基因切除，成为切除，成为F F因子的一部分，这种质粒称因子的一部分，这种质粒称FF因子。因子。FF菌株：菌株：含有含有FF因子的菌株。因子的菌株。 FF因子可通过细菌的有性接合转移进入因子可通过细菌的有性接合转移进入F F- -受体菌中，进入受体菌中，进入F F- -受体受体菌后，菌后，FF因子可能是因子可能是游离游离的，也可能以结合态的，也可能以结合态插入插入F F- -受体细菌的主受体细菌的主染

36、色体中，使受体细菌构成染色体中，使受体细菌构成部分二倍体。部分二倍体。实现了通过实现了通过FF因子对遗传因子对遗传物质的转移的意图。物质的转移的意图。 例如：例如：laclac+ +乳糖发酵基因的转移乳糖发酵基因的转移遗 传 学省 级 精 品 课 程laclac+ +乳糖发酵基因的转移乳糖发酵基因的转移F F因子因子遗 传 学省 级 精 品 课 程性导过程性导过程lac+F F菌株菌株F F- -lac-lac+lac-lac+lac-F F 因子因子部部分分二二倍倍体体FFF F- -与与F F+ +F F- -的的不同点：不同点：（1 1）供体供体的部分染色体基因的部分染色体基因随随FF一

37、起转入受体细胞。一起转入受体细胞。（2 2）供体染色体基因供体染色体基因存在于存在于FF因子上，形成一种因子上，形成一种部分二倍体部分二倍体。遗 传 学省 级 精 品 课 程性导性导FFF F- -杂交杂交初初生生F菌菌株株次生次生F菌株菌株遗 传 学省 级 精 品 课 程性导过程性导过程lac+F F菌株菌株F F- -lac-lac+lac-lac+lac- HfrHfr、F F+ +、F F- -、 FF的关系的关系 F F+ + F F- - HfrHfr F+F+ HfrHfr FFF F 因子因子部部分分二二倍倍体体遗 传 学省 级 精 品 课 程第三节第三节 噬菌体的遗传分析噬菌

38、体的遗传分析 一、噬菌体的类型及特点一、噬菌体的类型及特点 二、噬菌体的突变型二、噬菌体的突变型 三、烈性噬菌体与基因定位三、烈性噬菌体与基因定位 四、温和性噬菌体与溶源性周期四、温和性噬菌体与溶源性周期 和溶菌周期和溶菌周期 五、转导五、转导 * *遗 传 学省 级 精 品 课 程一、噬菌体的类型及特点一、噬菌体的类型及特点 噬菌体分成两类噬菌体分成两类: :烈性噬菌体和温和性噬菌体。烈性噬菌体和温和性噬菌体。（一）烈性噬菌体：（一）烈性噬菌体：侵入细菌细胞后，使寄主细胞裂解的噬菌体。如侵入细菌细胞后，使寄主细胞裂解的噬菌体。如大肠杆菌的大肠杆菌的T T噬菌体噬菌体T T1 1TT7 7。

39、子代噬菌体感染邻近的细胞，这样不断地侵染，最后形成一个圆形子代噬菌体感染邻近的细胞，这样不断地侵染，最后形成一个圆形的透明区的透明区噬菌斑噬菌斑。一个噬菌斑通常含有。一个噬菌斑通常含有10107 710108 8个噬菌体。一个噬菌体。一个噬菌斑是由一个噬菌体引起的，所以，一个噬菌斑中的噬菌体在个噬菌斑是由一个噬菌体引起的，所以，一个噬菌斑中的噬菌体在遗传上是均一的，相当于一个克隆。遗传上是均一的，相当于一个克隆。遗 传 学省 级 精 品 课 程烈性噬菌体生活周期烈性噬菌体生活周期遗 传 学省 级 精 品 课 程吸附于大肠杆菌菌体上的噬菌体吸附于大肠杆菌菌体上的噬菌体遗 传 学省 级 精 品 课

40、 程烈性噬菌体生活周期烈性噬菌体生活周期遗 传 学省 级 精 品 课 程遗 传 学省 级 精 品 课 程一、噬菌体的类型及特点一、噬菌体的类型及特点（二）温和性噬菌体（二）温和性噬菌体：噬菌体侵染细菌后，并不使细菌很快裂解，：噬菌体侵染细菌后，并不使细菌很快裂解，而是存活或潜伏较长的时期。而是存活或潜伏较长的时期。 如如 噬菌体和噬菌体和P1P1噬菌体，它们侵入后不使细菌裂解，而是噬菌体，它们侵入后不使细菌裂解，而是在特定的条件下才使细菌裂解。如有在特定的条件下才使细菌裂解。如有紫外线紫外线照射或照射或温度温度刺激，刺激，就可使原来温和性噬菌体改变成烈性噬菌体，使细菌裂解。就可使原来温和性噬菌

41、体改变成烈性噬菌体，使细菌裂解。 噬菌体噬菌体: :侵入后侵入后DNADNA整合整合到细菌染色体上到细菌染色体上P1P1噬菌体噬菌体:DNA:DNA独立独立存在于细胞质中存在于细胞质中 。共同点共同点: :在细菌中在细菌中DNADNA不大量复制不大量复制, ,也不大量转录和翻译，保持一个也不大量转录和翻译，保持一个相对固定的数量。相对固定的数量。 遗 传 学省 级 精 品 课 程温和性噬菌体溶源性生活周期温和性噬菌体溶源性生活周期遗 传 学省 级 精 品 课 程二、噬菌体的突变型二、噬菌体的突变型噬菌体有很多性状可以产生噬菌体有很多性状可以产生各种突变型各种突变型，常用于遗传研究的有以下几类。

42、常用于遗传研究的有以下几类。（一）快速溶菌突变型（一）快速溶菌突变型（r r） 由于基因突变能由于基因突变能快速复制，并裂解快速复制，并裂解细菌细菌的噬菌体类型。的噬菌体类型。 r r+ +野生型，野生型，r r突变型。突变型。r r+ +小噬菌斑，小噬菌斑，r r大噬菌斑且边缘清晰。大噬菌斑且边缘清晰。（二）宿主范围突变型（二）宿主范围突变型（h h） 指由于基因突变指由于基因突变能感染两个品系能感染两个品系细菌的突变型噬菌体。细菌的突变型噬菌体。 遗 传 学省 级 精 品 课 程二、噬菌体的突变型二、噬菌体的突变型（二）宿主范围突变型（二）宿主范围突变型（h h） h h能感染野生型细菌和

43、突变型细菌。野生型噬菌体用能感染野生型细菌和突变型细菌。野生型噬菌体用h h+ +表示，表示，只能侵染野生型菌株。只能侵染野生型菌株。 例如例如： T T2 2噬菌体噬菌体 野生型（野生型（ h h+ + ）感染感染B B 突变型（突变型（h h）感染感染B B，和，和B/2B/2。 若将若将B B和和B/2B/2同时混合培养在平板上，用同时混合培养在平板上，用h h+ +和和h h的的T T2 2噬菌体感噬菌体感染，染，h h噬菌斑噬菌斑透明透明的，的， h h+ +噬菌班噬菌班半透明半透明的。的。遗 传 学省 级 精 品 课 程三、烈性噬菌体与基因定位三、烈性噬菌体与基因定位 双重感染双重

44、感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。菌株。 例如：例如：噬菌体噬菌体：hrhr+ +即即能感染能感染B B和和B/2B/2菌株产生噬菌斑小而边缘模糊，菌株产生噬菌斑小而边缘模糊，即透明、小噬菌斑。即透明、小噬菌斑。 噬菌体噬菌体：h h+ +r r能能感染感染B B株株，产生约大两倍的边缘清楚的噬菌斑，产生约大两倍的边缘清楚的噬菌斑，即为半透明、大的噬菌斑。即为半透明、大的噬菌斑。 用用hrhr+ +和和h h+ +r r两种噬菌体同时感染两种噬菌体同时感染B B株，进行双重感染。株，进行双重感染。 在双重感染（相当在双

45、重感染（相当hrhr+ + h h+ +r r）的过程中，）的过程中，hr+hr+和和h h+ +r r相互作用（即基相互作用（即基因可以发生交换），所以在其子代中可以得到因可以发生交换），所以在其子代中可以得到hrhr和和h h+ +r r+ +的重组体和的重组体和hrhr+ +及及h h+ +r4r4种噬菌体。种噬菌体。遗 传 学省 级 精 品 课 程双重感染双重感染遗 传 学省 级 精 品 课 程三、烈性噬菌体与基因定位三、烈性噬菌体与基因定位h h+ +r r+ +半小半小hrhr+ +透小透小hrhr透大透大h h+ +r r半大半大遗 传 学省 级 精 品 课 程三、烈性噬菌体与基

46、因定位三、烈性噬菌体与基因定位 P137 重组值的测定重组值的测定：对双重感染杂交子代噬菌体基因型的测定，方法是：对双重感染杂交子代噬菌体基因型的测定，方法是把子代释放出来的噬菌体接种在同时长有把子代释放出来的噬菌体接种在同时长有B B及及B/2B/2株培养上，记录噬菌株培养上，记录噬菌斑的形态。记录斑的形态。记录亲型亲型（h h+ +r r：半透明，大；：半透明，大；hrhr+ +：透明，小）和：透明，小）和重组型重组型（hrhr：透明，大；：透明，大；h h+ +r r+ +：半透明，小）的噬菌斑的数值。：半透明，小）的噬菌斑的数值。 杂交组合杂交组合 每每 种种 基基 因因 型型 的的

47、% % 重重 组组 值值 h h+ +r r h rh r+ + h h+ +r r+ + hr hr （1 1）h h+ +rara h r h r+ +（2 2）h h+ +rbrb h rh r+ +（3 3） h h+ +rcrc h r h r+ +34.034.032.032.039.039.042.042.056.056.059.059.012.012.05.95.90.70.712.012.06.46.40.90.924/100=24%24/100=24%12.3/100.3=12.3%12.3/100.3=12.3%1.6/99.6=1.6%1.6/99.6=1.6%遗 传

48、学省 级 精 品 课 程重组值的测定重组值的测定 重组值重组值= =重组噬菌斑数重组噬菌斑数/ /总噬菌斑数总噬菌斑数100%=h100%=h+ +r r+ +hr/h+hr/h+ +r+hrr+hr+ +h+h+ +r r+ +hr +hr 100% 100% =12+12/34+42+12+12 =12+12/34+42+12+12100%=24%100%=24% h hr r之间的图距是之间的图距是2424厘摩。厘摩。 不同快速溶菌突变型在表型上不同，记作不同快速溶菌突变型在表型上不同，记作r ra a、r rb b、r rc c等，用不同快速等，用不同快速溶菌突变型（溶菌突变型（r r

49、x xh h+ +）与宿主范围突变型（）与宿主范围突变型（r r+ +h h）杂交，所得的四种噬菌）杂交，所得的四种噬菌斑数及算得的重组值（斑数及算得的重组值（r rx x代表不同的代表不同的r r基因）见上表。根据重组值绘基因）见上表。根据重组值绘出出r ra a、r rb b、r rc c与与h h三个连锁图。三个连锁图。P200-201P200-201。遗 传 学省 级 精 品 课 程四、温和性噬菌体与溶源性周期四、温和性噬菌体与溶源性周期和溶菌周期和溶菌周期（一）溶源性细菌和原噬菌体（一）溶源性细菌和原噬菌体溶源性细菌溶源性细菌：细菌体内已含有噬菌体，但噬菌体并不裂解细菌的：细菌体内已

50、含有噬菌体，但噬菌体并不裂解细菌的菌株，又称菌株，又称溶源菌溶源菌。这种现象称为。这种现象称为溶源性溶源性。原噬菌体原噬菌体：溶源性细菌所携带的无感染能力的噬菌体。有：溶源性细菌所携带的无感染能力的噬菌体。有2 2种存种存在方式：一种是在方式：一种是游离状态游离状态，增殖与染色体不同步。另一种是，增殖与染色体不同步。另一种是整合整合状态状态，通过交换整合到染色体上，增殖与染色体同步，整合位置，通过交换整合到染色体上，增殖与染色体同步，整合位置视种类而定。视种类而定。遗 传 学省 级 精 品 课 程（二）溶源周期和溶菌周期（二）溶源周期和溶菌周期温和性菌体感染细菌后，或者进入温和性菌体感染细菌后

51、，或者进入溶源周期溶源周期形成溶源菌，溶源形成溶源菌，溶源菌的特性一代一代传下去。但在紫外线照射诱导或偶尔自发菌的特性一代一代传下去。但在紫外线照射诱导或偶尔自发（1010-2-2-10-10-5-5）而裂解细菌即进入）而裂解细菌即进入溶菌周期溶菌周期。另外另外，溶源性细菌内的整合状态的，溶源性细菌内的整合状态的原噬菌体原噬菌体，可以通过原位交，可以通过原位交换退回到独立遗传的状态，可能单独生活一段时间，也可能丢换退回到独立遗传的状态，可能单独生活一段时间，也可能丢失，使失，使溶源菌又变为非溶源菌。溶源菌又变为非溶源菌。注意：附加体与原噬菌体的区别？注意：附加体与原噬菌体的区别？遗 传 学省

52、级 精 品 课 程（三）合子诱导（三）合子诱导(书上没有书上没有)带有原噬菌体带有原噬菌体的的HfrHfr菌株菌株与与敏感敏感性的性的F F- -菌株杂交后，由于菌株杂交后，由于噬菌体噬菌体在受体菌中在受体菌中随即复制，诱导随即复制，诱导受体菌裂解受体菌裂解，这种现象称，这种现象称合子诱导合子诱导。 正交（合子诱导）：正交（合子诱导）：HfrHfr（ ） F F- -（对（对 敏感）敏感） 未发现重组子未发现重组子（由于（由于HfrHfr 噬菌体进入噬菌体进入F F- -后，随即复制使后，随即复制使F F- -裂解）裂解） 反交：反交： HfrHfr F F- -（ ） Hfr Hfr基因转移

53、到基因转移到F F- -细胞中细胞中 产生重组子产生重组子 （在（在F F- -（ ）细胞中含有）细胞中含有HfrHfr基因）基因）遗 传 学省 级 精 品 课 程五、转导五、转导 * * 以以噬菌体噬菌体作为媒介，把一个细菌（作为媒介，把一个细菌（供体供体）的遗传物质）的遗传物质转转移到移到另一细菌（另一细菌（受体受体）中进行基因重组的过程叫）中进行基因重组的过程叫转导转导。 转导分为两类：转导分为两类：局限性转导和普遍性转导。局限性转导和普遍性转导。（一）普遍性转导（一）普遍性转导（随机转导；普遍转导）（随机转导；普遍转导） 噬菌体能传递供体细菌任何基因的转导。噬菌体能传递供体细菌任何基因

54、的转导。没有特异性没有特异性的的转导。转导。遗 传 学省 级 精 品 课 程（一）普遍性转导（一）普遍性转导遗 传 学省 级 精 品 课 程 利用部分二倍体，还可以利用部分二倍体，还可以测定细菌基因之间的连锁关系测定细菌基因之间的连锁关系。共转导共转导（并发转导）：两个紧密连锁的基因往往可以一起被转（并发转导）：两个紧密连锁的基因往往可以一起被转导，这种结合转导现象叫共转导。导，这种结合转导现象叫共转导。例如大肠杆菌例如大肠杆菌P P1 1噬菌体，可进行下列转导：噬菌体，可进行下列转导： P P1 1 供体供体 thrthr+ +leuleu+ +aziazir r 受体受体 thrthr-

55、-leuleu- -aziazis s 在受体菌中选择一个或几个供体的标记基因，然后检在受体菌中选择一个或几个供体的标记基因，然后检定（用选择性培养基）非选择性标记基因的有无。定（用选择性培养基）非选择性标记基因的有无。（一）普遍性转导（一）普遍性转导遗 传 学省 级 精 品 课 程（一）普遍性转导（一）普遍性转导排列顺序排列顺序Thrleuazi序号序号 选择标记选择标记 培养基成分培养基成分非选择标记非选择标记 基因之间距离基因之间距离 1 1LeuLeu+ +含含aziazi、无无thrthr 50%50% azi azir r 2%2%thrthr+ + LeuLeu+ + 与与azi

56、azir r近近2 2thrthr+ + 含含aziazi、无无LeuLeu3%3% Leu Leu+ +0%0% azi azir r thrthr+ +与与aziazir r远远 3 3thrthr+ + LeuLeu+ + 含含aziazi、无无thrthr Leu Leu 0%0% azi azir r thrthr+ + LeuLeu+ +近近影印影印无无LeuLeu涂布涂布影印影印影印影印含含aziazi1 1选择标记选择标记LeuLeu+ +2 2选择标记选择标记thr+ 含含aziazi无无thr Leuthr Leu3 3选择标记选择标记thr+Leuthr+Leu+ +影印影印受体菌受体菌无无thr含含aziazi遗 传 学省 级 精 品 课 程共转导频率共转导频率的的计算公式计算公式： X=X=（1-d/L1-d/L）3 3X X：共转导频率共转导频率d d：两个标记基因之间的距离两个标记基因之间的距离L L：转导颗粒能够包裹的转导颗粒能够包裹的DNADNA的最大长度的最大长度 P1P1噬菌体：头部可包裹噬菌体：头部可包裹91.5kb