普通遗传学细菌和病毒的遗传.ppt

1、第七章，细菌和病毒的遗传，本章的要点，细菌和病毒在遗传研究中的优势；温和噬菌体和毒性噬菌体；原噬菌体、溶源细菌和溶源生命周期。F株、F株和Hfr株；因子，因子；转化、接合、性传导和转导的概念和基本原则；酵母：三个字母表示基因功能，下面的数字表示基因座。啤酒酵母基因： GAL4，CD28蛋白： GAL4，CD28非洲黄酒酵母基因：Gal4，CDC2蛋白： gal4，cdc2，基因和基因产物的符号，细菌：用三个引用字母表示。表型的首字母大写，使用正常体；基因型的三个字母都是小写和斜体的；肩膀上的符号表示野生型、突变型、抗性或敏感性。例如，表型野生型gal、突变型gal或gal基因型野生型Gal、突

2、变型Gal或Gal表型amp raamps基因型amp raamps、果蝇：由1-4个字母表示。基因：白色(w)，无尾巴(TLL)，刺猬(hh)；蛋白：白色，无尾，刺猬植物：没有常规的方法，它们中的大部分都用1-3个小写字母表示。拟南芥基因是用果蝇的方法命名的，但用大写字母，如基因AGAMOUS和蛋白质AGAMOUS。脊椎动物：通常用1-4个小写字母表达其基因功能。例如，基因sey，myc，蛋白质Sey，Myc，人类：如脊椎动物，应该大写。例如MYC和SRY基因、MYC和ENO1蛋白。基因产品的命名没有统一的规定。现在，它们通常是正字法，都大写或首字母大写，如Gal或GAL。第一部分是关于细菌

3、和病毒遗传研究的意义。1.细菌的生物学特性。2.病毒的生物学特征。3.细菌和病毒在基因研究中的优势。4.细菌和病毒的假性过程。5.细菌遗传的实验研究方法。1.细菌的生物学特性。1.细菌是单细胞生物。完成每一代只需要20分钟，而且很容易得到它的生化突变体。2.结构：鞭毛、细胞壁、质膜、中间体、核小体(类核小体)、核糖体3。包被和繁殖：每个细胞可以在短时间内分裂107个，这被称为肉眼可见的菌落。图7-1大肠杆菌，图7-2细胞结构和细菌的扩散繁殖，1。细菌的生物学特性。它的遗传物质DNA主要以单一主染色体的形式存在。这种DNA不同于真核生物的DNA，它不与组蛋白结合，也不形成核小体结构，是一个封闭的

4、大环。通常有一个或多个小染色体(质粒)。5.研究细菌遗传的方法：主要是细菌菌落形态的遗传研究(如图，霉菌菌落)，图7-3霉菌菌落，5。群体形态特征的突变包括：群体形状、颜色和大小等。6.生理特征的突变包括：营养缺陷，失去合成某些营养的能力。7.耐药性突变包括：耐药性或抗传染性。2.病毒的生物学特征。1.病毒比细菌更简单，它们只有一条染色体，即单倍体。一些病毒有脱氧核糖核酸染色体，而另一些病毒有核糖核酸染色体。2.病毒主要是由蛋白质外壳和被其包裹的核酸组成的颗粒。病毒可以根据宿主(动物、植物、细菌)或遗传物质(脱氧核糖核酸或核糖核酸)来分类。细菌病毒，称为噬菌体(如图)，是一种已经被广泛研究和理

5、解的病毒。图7-4噬菌体，图7-5烟草花叶病毒腺病毒T4噬菌体艾滋病病毒核糖核酸丹核糖核酸，图7-6艾滋病病毒，3。细菌和病毒在遗传研究中的优势，短的世代周期和短的繁殖世代所需时间；易于操作和管理以及化学分析(纯培养和代谢物积累)；便于研究基因突变(表达和选择)；便于研究基因的作用(突变生长条件和基因作用)；基因重组研究方便(重组群体大，选择方法简单有效)；遗传物质相对简单，可以作为研究高等生物的简单模型。(4)细菌和病毒的假性过程。虽然细菌和病毒不像真核生物配子那样具有融合的性过程，但是它们的遗传物质可以从一个细胞转移到另一个细胞，并且它们也可以形成重组体。细菌获得外源遗传物质有四种不同的途

6、径：转化、接合、转导和性传导。假性别过程的存在是研究细菌和病毒作为真核生物模型的遗传重组和基因结构的重要前提。5.细菌遗传的实验研究方法。细胞计数(培养中的细胞浓度)，2。建立纯系的方法。通过选择性培养鉴定突变体和重组体。突变体和重组体的批量筛选方法。细胞计数(细胞在培养物中的浓度)，计数培养物中的微生物是微生物学的基本实验技术，其基本思想是不断稀释原始培养物；进行平板涂抹培养；由于每个细胞形成一个菌落，计算菌落的数量；根据稀释倍数，计算原始培养物中的细胞浓度。图7-7细胞计数(培养物的细胞浓度)，细菌连续稀释技术和后续培养的结果，图7-8细菌培养，2。纯培养通过建立纯系，通过单细胞繁殖的纯系

7、可以通过选择用于培养的单细胞繁殖的菌落来获得。通常，单个菌落可通过平板表面涂布法或划线法获得。通过这种方法获得的纯菌株称为“菌株纯度”。有时，通过显微操作器切割菌丝的顶端，从单细胞直接培养建立纯系。通过这种方法获得的纯菌株称为“菌株纯度”。图7-9细菌培养；3.选择性培养鉴定突变体和重组体。许多细菌突变与培养基的营养成分和培养条件有关。营养缺陷型的筛选和鉴定：选择性培养法是根据菌株在基础培养基和营养培养基上的生长表现，将其分为原营养型(也称原营养型)和营养缺陷型(不能在基础培养基上正常生长，只能在相应的营养培养基上生长)。营养突变体的筛选和鉴定方法与贝克病生化突变体的鉴定方法基本一致。4.突变

8、体和重组体的批量筛选方法。选择性培养法可以一次鉴定和筛选一个突变株，但检测和分离含有多个突变株的混合菌株效率太低。为了有效地检测和分离混合群体中的不同突变体，里德堡夫妇设计了一种影印培养方法。这种方法的原理与选择性培养的原理相同，但采用影印法将完全培养基上的单个菌落同时接种到不同的选择性培养基上，大大提高了鉴定效率。图7-10影印培养法，图7-11影印培养法，注：(1)初始培养基必须是非选择性的，即所有种类的突变体都能在其上生长；(2)必须采用适当的方法，如涂布或划线，以分离培养菌落。在第二部分，噬菌体的遗传分析，1。毒性噬菌体，2。温和的噬菌体，3。噬菌体的基因重组(T2)，1。在遗传学中被

9、广泛使用的强毒噬菌体是大肠杆菌的T系列噬菌体。它们看起来都像蝌蚪(如图)。t系列噬菌体有六角形的头部，里面含有双链的脱氧核糖核酸分子，尾部有中空的针状结构和外鞘。末端是底板，由尾丝和尾针组成。图7-12。1.当强毒噬菌体和T-偶系列噬菌体的尾丝附着在大肠杆菌表面时，噬菌体DNA通过尾鞘的收缩，通过中空的尾部注入宿主细胞，破坏宿主细胞的遗传物质，合成大量的噬菌体DNA和蛋白质，形成许多新的子噬菌体，最后裂解细菌，释放出无数的子噬菌体。因此，这种T连系列噬菌体被称为强毒噬菌体。图7-13从大肠杆菌中释放强毒噬菌体T4，图7-14强毒噬菌体，图7-15强毒噬菌体，图7-16噬菌体溶解循环，2。温和的

10、噬菌体，侵入细菌后，细菌不裂解，也就是说，它们有溶源生命周期。例如，噬菌体P1可以代表稍微不同的溶源类型。噬菌体附着在大肠杆菌染色体gal和生物位点之间的att位点，通过交换可以整合到细菌染色体中。整合的噬菌体称为原噬菌体(图)。溶源性细菌是具有原噬菌体基因组的细菌。例如，乳酸菌的溶原性被称为溶原性细菌。用温和的噬菌体感染细菌并使它们成为溶源性细菌的过程称为“溶源化”。图7-17噬菌体，图7-18，图7-19特定噬菌体位点的整合，图7-20噬菌体的溶源循环和裂解转化，表7-1几种病毒染色体的特征，1。噬菌体遗传学的建立和发展(2)莱德伯格细菌杂交实验报告；(3)好时公司和卢里亚公司宣布发现了R

11、和H突变体；(4)德尔布鲁克和好时分别发现了噬菌体重组。3。噬菌体的基因重组和基因定位(T2)，2。噬菌体突变：噬斑的形态宿主范围(1)噬斑突变：T噬菌体的r-突变(瞬时)正常噬菌体，具有小噬斑和模糊边缘的r-突变噬菌体，具有两倍大噬斑和清晰边缘的R-突变噬菌体(2)宿主范围突变：T2噬菌体的h-突变正常噬菌体仅EcoliB菌株(Ttor)可作为宿主来突变噬菌体，h-和EcoliB菌株和B/2菌株(Ttos)可作为宿主来重组、3和T2噬菌体的基因。将两个不同的T2突变体杂交，并重组和分析它们的杂交后代。杂交方法：Ttor和Ttos大肠杆菌细胞混合；同时，接种高浓度的T2噬菌体的h-r和H-R突

12、变体，以确保大多数细菌被一个以上的噬菌体感染。两种不同的噬菌体脱氧核糖核酸可以在宿主细胞中重组，产生非亲代的h-r和h-r-。亲本重组，图7-21，图7-22，T2噬菌体的基因重组，同时在含有B和B/2菌株的培养基上接种h-r-h-r，h-r-h-r-h-r-浊度，透明度大，浊度小。几种T2噬菌体的杂交结果表明，ra、rb和rc有四种不同的排列方式。rx代表不同的R基因，不同的快速溶解突变体在表型上是不同的，分别标记为ra、rb、rc和RC。这些快速裂解突变体(rx h)与宿主范围突变体(r h)杂交，结果如下表所示：%去除的重组值可用作基因之间的图谱距离，其可用作基因连锁图谱。图7-25噬菌

13、体T2的环状基因连锁图，三个r基因和h基因的连锁图，四个不同的基因序列，rc- rb，RC-Rb，细菌染色体定位，第3节，(1)转化；(2)接合；(3)性还原；(4)转导，一种细菌细胞的DNA和另一种细菌细胞的DNA的交换和重组可以通过四种方式进行。(1)转化，转化：是指一些细菌(或其他生物)可以通过细胞膜吸收周围的介质。转化是细菌中常见的现象。不同细菌的转化过程有所不同，但它们都有几个共同的特点：(1)转化过程；1)能力和能力因子：能力是指细菌从周围环境中吸收DNA分子进行转化的生理状态。能力主要受一类蛋白质(能力因子)的影响，这些蛋白质可以在细菌之间转移，从有能力的细菌转移到无能力的细菌，

14、并使后者变得有能力。一般认为，这种能力出现在细菌对数生长期的后期，某些处理可以诱导或增强这种能力。以大肠杆菌为例，用Ca2处理对数生长期晚期的大肠杆菌，可以增强其感官能力。，2。供体脱氧核糖核酸与受体细胞的结合：结合发生在受体细胞的特定部分(结合点)；对供体DNA片段有一定的要求；绑定过程是一个不可逆的过程。3.脱氧核糖核酸吸收：当细菌结合点饱和时，细菌开始吸收外源脱氧核糖核酸；当细菌摄取外源DNA时，其中一条链被DNA转移酶降解，另一条链被降解这条链产生的能量拉入细胞。4。与外源DNA片段的突触整合：整合是指用受体DNA替换单链转化DNA的相应位点，从而稳定地整合到受体DNA中的过程。这实际

15、上是一个基因重组的过程。因此，研究整合的分子机制实际上有助于基因重组的分子机制。自然转化在自然转化中，细菌可以自由吸收脱氧核糖核酸，并通过它进行遗传转化。枯草芽孢杆菌的转化属于自然转化。基因改造在这种改造中，细菌会发生变化，这样它们就可以吸收并转化外来的脱氧核糖核酸。大肠杆菌转化属于工程转化。本实验用质粒pUC18转化大肠杆菌DH-5a，并用氨苄青霉素抗性筛选转化子。通过一个重要的分子生物学实验，介绍了细菌工程转化的过程：(1)实验材料大肠杆菌DH-5a质粒pUC18(氨苄青霉素，AmpR)；(2)培养基和试剂1。LB液体培养基(%) 2。LB固体培养基3。抗生素：氨苄青霉素以100毫克/毫升的剂量配制，以备后用。4.0.1毫升/升氯化钙溶液、实验材料和试剂：(3)设备接种针10毫升移液管50毫升塑料离心管5毫升移液管90毫米培养皿1毫升移液管1.5毫升埃彭道夫管200毫升吸头三角瓶15150试管冰块试管铝盖密封膜纱布盖绳硫酸盐纸(4)仪器净化工作台摇床恒温水浴离心机培养箱，(2)细菌转化1。将100毫升新鲜的大肠杆菌DH-5a感受态细胞放入1.5毫升的潘朵夫试管中，加入50100毫克质粒pUC18DNA，轻轻旋转使其内容物混合，并置于冰浴中30分钟。2.42热冲击120秒，不要摇动Eppen