遗传制作和基因定位下学习教案

1、会计学1第一页，共64页。. .供体供体DNADNA分子分子(fnz)(fnz)存在的数目：存在的数目：对特定基因来说，供体对特定基因来说，供体DNADNA分子数目与成功分子数目与成功(chnggng)(chnggng)转化有关。转化有关。链霉素抗性基因转化：在每个细胞含有链霉素抗性基因转化：在每个细胞含有(hn yu)10(hn yu)10个个DNADNA分子之分子之前，抗性转化体数目一直与前，抗性转化体数目一直与DNADNA分子存在数目成正比。分子存在数目成正比。原因：原因：在细菌的细胞壁或细胞膜上有固定数量的在细菌的细胞壁或细胞膜上有固定数量的DNADNA接受座位，接受座位，故故一般细菌

2、摄取的一般细菌摄取的DNADNA分子数分子数小于小于1010个。个。受体的生理状态：受体的生理状态：受体细胞受体细胞必须在生理上必须在生理上处于感受态处于感受态。 这种感受态只能发生在细菌生长周期的这种感受态只能发生在细菌生长周期的某一时间范围内某一时间范围内，在感受态内，活跃合成的蛋白质的细菌细胞壁多少发生改变而在感受态内，活跃合成的蛋白质的细菌细胞壁多少发生改变而易于接受转化易于接受转化DNADNA。第2页/共64页第1页/共64页第二页，共64页。、转化、转化(zhunhu)DNA(zhunhu)DNA的摄取和整合过程：的摄取和整合过程：细菌细菌(xjn)(xjn)中的转化，包括供体中的

3、转化，包括供体DNADNA的结合与穿入，联会和整合。的结合与穿入，联会和整合。 当细菌当细菌(xjn)(xjn)处于感受态时，外源双链处于感受态时，外源双链DNADNA分子可结合分子可结合在受体细胞表面的接受座位上。细菌在受体细胞表面的接受座位上。细菌(xjn)(xjn)在摄取外源在摄取外源DNADNA时，由时，由DNADNA移位酶降解其中一条链，并利用降解这条链产生移位酶降解其中一条链，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。 . .结合与穿入：结合与穿入： 供体单链供体单链DNADNA片段一旦进入细胞，按各个不同的位片段一旦进入细胞，按各个不同的位点

4、与其相应的受体点与其相应的受体DNADNA片段联会。片段联会。 . .联会：联会：单链的转化单链的转化DNADNA通过与受体通过与受体DNADNA对应位点的对应位点的置换置换从而稳定地参从而稳定地参入到受体入到受体DNADNA中。中。 整合整合( (重组重组) )：第3页/共64页第2页/共64页第三页，共64页。第4页/共64页第3页/共64页第四页，共64页。 (三三)转化转化(zhunhu)和基因重组作图和基因重组作图 例如：黎德伯格等用枯草杆菌进行例如：黎德伯格等用枯草杆菌进行(jnxng)(jnxng)转化和重组试验转化和重组试验 DNA DNA 片段进入受体细胞之后，可与受体染色体

5、发生片段进入受体细胞之后，可与受体染色体发生(fshng)(fshng)重组。紧密连锁的两个基因有较多的机会包括在重组。紧密连锁的两个基因有较多的机会包括在同一个同一个DNADNA片段中，并同时整合到受体染色体中。片段中，并同时整合到受体染色体中。第5页/共64页第4页/共64页第五页，共64页。第6页/共64页第5页/共64页第六页，共64页。Trp2 his2 tyr1 三者并发三者并发(bngf)(bngf)转化的频率最高，故这转化的频率最高，故这3 3个基因是连锁的，个基因是连锁的，其中其中his2his2和和tyr1tyr1连锁紧密：连锁紧密：单交换单交换(jiohun)(jiohu

6、n)时，染色体开环易降解，故不存在单交换时，染色体开环易降解，故不存在单交换(jiohun)(jiohun)类型；类型；只有双交换只有双交换(jiohun)(jiohun)和偶数的多交换和偶数的多交换(jiohun)(jiohun)才有效的。才有效的。第7页/共64页第6页/共64页第七页，共64页。4.5.24.5.2细菌细菌(xjn)(xjn)的接合和基因定位的接合和基因定位1.1.接合：是指原核接合：是指原核(yun h)(yun h)生物的遗传物质从供体生物的遗传物质从供体(donor)(donor)转移转移到受体到受体(receptor)(receptor)内的过程。内的过程。特点：

7、需通过细胞特点：需通过细胞(xbo)(xbo)的直接接触。的直接接触。第8页/共64页第7页/共64页第八页，共64页。B B菌株：菌株：Met+ bio+ thr- leu-Met+ bio+ thr- leu-，需加需加苏氨酸苏氨酸和和亮氨酸亮氨酸。不同营养不同营养(yngyng)(yngyng)缺陷型的大肠杆菌：缺陷型的大肠杆菌： A A菌株：菌株：Met- bio- thr+ leu+Met- bio- thr+ leu+，需加甲硫氨酸和生物素。需加甲硫氨酸和生物素。4.5.2.14.5.2.1黎德伯格和塔特姆（黎德伯格和塔特姆（19461946年）：年）：A A菌株和菌株和B B菌株

8、营养缺陷型，不能在基本培养菌株营养缺陷型，不能在基本培养(piyng)(piyng)上上生长。生长。A+BA+B菌株混合培养，在完全菌株混合培养，在完全(wnqun)(wnqun)培养基上，几小时后离心培养基上，几小时后离心，涂布基本培养，涂布基本培养, ,长出原养型长出原养型(Met+bio+ thr+ leu+)(Met+bio+ thr+ leu+)菌落。菌落。第9页/共64页第8页/共64页第九页，共64页。这种原养型细胞如何出现这种原养型细胞如何出现(chxin)(chxin)？转化？转化？ 细胞间直接接触而发生遗传物质交换和重组细胞间直接接触而发生遗传物质交换和重组? ?A A、B

9、 B菌株分别培养在基本培养基上菌株分别培养在基本培养基上 一边加压和吸引一边加压和吸引(xyn)(xyn)使培养液充分混合使培养液充分混合 结果任何一臂的培养基上均未长出原养型结果任何一臂的培养基上均未长出原养型细菌。细菌。直接直接(zhji)(zhji)接触接触( (接合接合) )是原养型细胞出现是原养型细胞出现的必要条件。的必要条件。大分子可通过，细大分子可通过，细菌不能通过菌不能通过Hayes(1952)Hayes(1952)试验证明试验证明：接合过程是一种接合过程是一种单向单向转移，转移，A A菌株遗传物质菌株遗传物质 B B菌株菌株，从供体，从供体“donor”donor”到受体到受

10、体“receptor”receptor”。第10页/共64页第9页/共64页第十页，共64页。F F 因子：致育因子因子：致育因子( (性因子性因子) )，是一种，是一种(y zhn)(y zhn)附加体。附加体。携带携带(xidi)F(xidi)F因子的菌株称为供体菌或雄性，用因子的菌株称为供体菌或雄性，用F F表示。表示。未携带未携带(xidi)F(xidi)F因子的菌株为受体菌或雌性，用因子的菌株为受体菌或雌性，用F F表示。表示。5.4.2.25.4.2.2细菌遗传物质的转移是单向的细菌遗传物质的转移是单向的F F 因子的组成：因子的组成：染色体外遗传物质，染色体外遗传物质，环状环状D

11、NADNA； 40-6040-60个蛋白质基因；个蛋白质基因；2-42-4个个/ /细胞细胞( (雄性内雄性内) )。 第11页/共64页第10页/共64页第十一页，共64页。4.5.2.34.5.2.3F F 因子因子(ynz)(ynz)的三种状态：的三种状态：以大肠杆菌以大肠杆菌(d chn n jn)(d chn n jn)为例：为例：一个一个(y )(y )自主状态自主状态F F因子，即因子，即F F； 带有一个整合的带有一个整合的F F因子的细胞叫高频重组细胞，因子的细胞叫高频重组细胞，HfrHfr细胞。细胞。没有没有F因子，即因子，即F；第12页/共64页第11页/共64页第十二页

12、，共64页。自主自主(zzh)(zzh)状态时状态时F F 因子独立因子独立(dl)(dl)进行分裂。进行分裂。F FF F：先形成接：先形成接合管，合管，F F因子的因子的DNADNA边边转移转移(zhuny)(zhuny)边复边复制，制，F F细胞细胞 F F细胞。细胞。第13页/共64页第12页/共64页第十三页，共64页。F F因子整合因子整合(zhn h)(zhn h)到细菌到细菌染色体上染色体上(F(F Hfr Hfr细胞细胞) )，其繁殖与细菌染色体同步，其繁殖与细菌染色体同步进行。进行。此时，细菌基因的重组频率增此时，细菌基因的重组频率增加加4 4倍以上倍以上(yshng)(y

13、shng)，因此染，因此染色体上整合有色体上整合有F F因子的菌株，称因子的菌株，称为为HfrHfr菌株。菌株。、HfrHfr细胞的形成细胞的形成(xngchng)(xngchng)及染色体的转移：及染色体的转移：第14页/共64页第13页/共64页第十四页，共64页。细菌染色体由一小段单链细菌染色体由一小段单链的的F F因子为前导而转移到因子为前导而转移到F-F-受体受体 边进入边合成。边进入边合成。一般一般(ybn)(ybn)情况下仅小部情况下仅小部分细菌染色体能够转入，分细菌染色体能够转入，接合中断接合中断 受体细胞仍受体细胞仍为为F F，F F因子仍留在供体因子仍留在供体内。内。第15

14、页/共64页第14页/共64页第十五页，共64页。部分部分(b fen)(b fen)二倍体中发生交换二倍体中发生交换: :单数交换：打开环状染色体，产单数交换：打开环状染色体，产生一个线性染色体，这种细胞生一个线性染色体，这种细胞(xbo)(xbo)是不能成活的。是不能成活的。偶数交换：产生可遗传的重组偶数交换：产生可遗传的重组(zhn z)(zhn z)体和片段。体和片段。部分二倍体：部分二倍体：当当F F或或HfrHfr的细菌染色体进入的细菌染色体进入F F后，在一后，在一个短时期内，个短时期内，F F细胞内的细胞内的某些位点就会成为二倍体的某些位点就会成为二倍体的DNADNA。第16页

15、/共64页第15页/共64页第十六页，共64页。中断杂交：就是将两个菌株中断杂交：就是将两个菌株（例如（例如Hfr a+ strsHfr a+ strsF- a- F- a- strrstrr）在培养液中进行通风）在培养液中进行通风培养，每隔一定时间培养，每隔一定时间(shjin)(shjin)取样，把菌液放入取样，把菌液放入组织捣碎器里搅拌以中断杂组织捣碎器里搅拌以中断杂交，经过稀释接种到鉴别培交，经过稀释接种到鉴别培养基上，待形成菌落后鉴定养基上，待形成菌落后鉴定它们的基因型。它们的基因型。 第17页/共64页第16页/共64页第十七页，共64页。1955年年Wollman和和Jacob首

16、次进行中断杂交实验：首次进行中断杂交实验：供体菌：供体菌：HfrH strs thr+ leu+ azis tons lac+ gal+受体菌：受体菌： F- strr thr leu- azir tonr lac- gal-将大约将大约10倍的倍的F-菌与菌与 Hfr对数期菌混合，轻轻振荡培养对数期菌混合，轻轻振荡培养在不同时间间隔取样，然后在组织搅拌中剧烈振荡在不同时间间隔取样，然后在组织搅拌中剧烈振荡, ,中断杂中断杂交交振荡后的培养物涂布于加了链霉素的基本培养基上振荡后的培养物涂布于加了链霉素的基本培养基上筛选不同于两个亲本的筛选不同于两个亲本的thr+ leu+ strr重组子重组子

17、再对每一个重组子的非选择性标记再对每一个重组子的非选择性标记azi ton lac gal 进行测定进行测定。 azi：叠氮化钠抗性，：叠氮化钠抗性， ton：噬菌体：噬菌体T1抗性抗性n中断中断(zhngdun)杂杂交实验过程交实验过程第18页/共64页第17页/共64页第十八页，共64页。第19页/共64页第18页/共64页第十九页，共64页。n中断中断(zhngdun)杂交杂交实验结果实验结果第20页/共64页第19页/共64页第二十页，共64页。第21页/共64页第20页/共64页第二十一页，共64页。第22页/共64页第21页/共64页第二十二页，共64页。n利用中断杂交利用中断杂交

18、(zjio)实验作图实验作图第23页/共64页第22页/共64页第二十三页，共64页。 大肠杆菌(d chn n jn)染色体是环形的u不同不同(b tn)Hfr菌株进行中断杂交实验，菌株进行中断杂交实验，基因转移的顺序、起点和转移方向各不相基因转移的顺序、起点和转移方向各不相同。同。 u推断大肠杆菌的染色体为环形，而推断大肠杆菌的染色体为环形，而F因子因子在细菌染色体上有许多插入位点，且插入在细菌染色体上有许多插入位点，且插入方向不同方向不同(b tn)。Hfr H o thr azi lac tsx gal trp mal xyl metB thi F C o tsx lac azi th

19、r thi metB xyl mal trp gal F J4 o thi metB xyl mal trp gal tsx lac azi thr F P72 o metB thi thr azi lac tsx gal trp mal xyl F Trp malGal xyltsx metB lac thi azi thr C P72 H J4第24页/共64页第23页/共64页第二十四页，共64页。第25页/共64页第24页/共64页第二十五页，共64页。 当转移时间间隔在两分钟之内，当转移时间间隔在两分钟之内， 如已知如已知lac与与ade紧密紧密(jnm)连锁，距离约为连锁，距离约为

20、1分钟，中断杂交作图就不可靠，须分钟，中断杂交作图就不可靠，须用传统的重组作图用传统的重组作图(recombination mapping)。紫红色菌落：紫红色菌落：lac+ade+ 780（亲本型）（亲本型）白色或粉红色菌落：白色或粉红色菌落：lac- ade+ 220（重组型）（重组型）Hfr: lac+ade+strs X F-: lac-ade-strr 混合混合60min F-：ade+strr 1000MM+str影印影印EMB五、重组五、重组(zhn z)(zhn z)作图作图 二个基二个基因紧密因紧密连锁连锁:lac-：乳糖不乳糖不发酵发酵(f jio) ade-：腺嘌呤腺嘌呤

21、缺陷型缺陷型第26页/共64页第25页/共64页第二十六页，共64页。1、 重组重组(zhn z)子的产生子的产生lac- ade+ strrlac+ ade+ strrlac+ ade+ strs lac- ade- strrlac- ade- strslac+ ade+ strs lac- ade- strrlac+ ade- strs第27页/共64页第26页/共64页第二十七页，共64页。 2、 重组(zhn z)频率的计算1分钟相当于分钟相当于20%重组重组(zhn z)值，即：值，即：1min=20cMRFlac-ade = *100% lac-ade+ lac+ade+lac-a

22、de+ = *100%=22%=22cM 220 1000 第28页/共64页第27页/共64页第二十八页，共64页。3、大肠杆菌的遗传、大肠杆菌的遗传(ychun)图谱图谱图距单位图距单位(dnwi)：分钟：分钟总长度：总长度：100分钟分钟起点（起点（0分钟）分钟） ：thr座座位位大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)的环形遗传学图的环形遗传学图第29页/共64页第28页/共64页第二十九页，共64页。第30页/共64页第29页/共64页第三十页，共64页。第31页/共64页第30页/共64页第三十一页，共64页。U形管实验FA）第32页/共64页第31页/共64页第三十二页，共64页

23、。第33页/共64页第32页/共64页第三十三页，共64页。n第34页/共64页第33页/共64页第三十四页，共64页。”中，再侵中，再侵第35页/共64页第34页/共64页第三十五页，共64页。第36页/共64页第35页/共64页第三十六页，共64页。第37页/共64页第36页/共64页第三十七页，共64页。第38页/共64页第37页/共64页第三十八页，共64页。azi+，因此3基因第39页/共64页第38页/共64页第三十九页，共64页。第40页/共64页第39页/共64页第四十页，共64页。第41页/共64页第40页/共64页第四十一页，共64页。第42页/共64页第41页/共64页第

24、四十二页，共64页。第43页/共64页第42页/共64页第四十三页，共64页。2.特异性（局限性）转导特异性（局限性）转导(zhun do)概念：只能转移细菌染色体特定部分概念：只能转移细菌染色体特定部分(b fen)(b fen)基因的基因的转导转导. . 2 2 局限性转导的过程局限性转导的过程 3 3 转导的机制转导的机制: :是因为噬菌体在细菌染色体的特定位是因为噬菌体在细菌染色体的特定位 点上整合。点上整合。 4 4 低频转导与高频转导低频转导与高频转导 噬菌体噬菌体 感染感染供体菌供体菌裂解液裂解液( (转导噬菌体转导噬菌体)非溶源非溶源 ( (溶源菌溶源菌) (10-6) ) (

25、10-6) 性细菌性细菌溶源性转导子溶源性转导子重组重组(zhn z)(zhn z)性转导子性转导子低频转导：低频转导：指指溶源性细菌溶源性细菌经诱导所释放的噬菌体所经诱导所释放的噬菌体所 进行的转导进行的转导. .第44页/共64页第43页/共64页第四十四页，共64页。第45页/共64页第44页/共64页第四十五页，共64页。第46页/共64页第45页/共64页第四十六页，共64页。第47页/共64页第46页/共64页第四十七页，共64页。第48页/共64页第47页/共64页第四十八页，共64页。 表 8-6 几种病毒染色体的特点病毒宿主核酸结构染色体类型T-偶数噬菌体E.coli双链 DNA线状；环状排列末端有 RST7E.coli双链 DNA线状；单一顺序E.coli双链 DNA线状；单股粘性末端P22沙门氏菌双链 DNA线状；单一顺序174E.coli单链 DNA环状QE.coli单链 RNA线状（呼肠病毒）哺乳动物双链 RNA几个片段SV40人类双链 DNA超螺旋环鼠白血病病毒鼠单链 RNA几个片段烟草花叶病毒烟草单链 RNA线状第49页