第六章细菌的遗传分析.doc
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1、遗传学教案第六章细菌的遗传分析第六章 细菌的遗传分析(4h)教学目的:掌握大肠杆菌的突变类型、转化、转导的概念及大肠杆菌的性别;明确细菌的中断杂交实验及重组过程;了解大肠杆菌的转化作图及转导作图。教学重点:中断杂交实验及重组过程。教学难点:大肠杆菌的转化作图及转导作图。第一节 细菌的细胞和染色体一、 细菌细胞二、 细菌染色体第二节 大肠杆菌的突变型及筛选一、大肠杆菌的突变类型二、突变型筛选(自学)第三节 大肠杆菌性别一、大肠杆菌性别的发现二、F因子三、F+、F-与Hfr四、附加体第四节 中断杂交与重组作图一、中断杂交实验二、中断杂交作图三、细菌重组特点四、重组作图 第五节 F因子与性导一、 F
2、因子二、 F因子特点三、F菌株四、性导第六节 转化与转导作图一、细菌的转化与作图二、转导与作图第六章细菌的遗传分析(4h)第一节 细菌的细胞和染色体一、细菌细胞:在适宜的条件下,每20min繁殖一代。二、细菌的染色体:一般由双链DNA分子组成的环状,长度为250-35 000m。大肠杆菌:染色体长为1 333 m ,而细胞为2 m1 m。 第二节 大肠杆菌的突变型及筛选一、大肠杆菌细菌的突变类型1、合成代谢功能的突变型营养缺陷型合成代谢功能:原养型/野生型在基本培养基上,具有合成所有代谢和生长所必须的复杂有机分子的功能称为合成代谢功能。营养缺陷型:合成代谢过程需大量基本基因的表达。当其中某一基
3、因发生突变,将使相应的代谢过程不能进行。基因型: 取其所不能合成的这种物质的英文名称前三个字母(第一个字母大写)在右肩上方标出“”。Met:甲硫氨酸缺陷型,Met:野生型/原养型。2.分解代谢功能的突变型分解代谢的功能突变型:一系列分解代谢功能的实现,也必须有许多有关基因的表达。其中任何一个基因突变,将使相应的生化反应过程不能进行。这种突变型分解代谢的功能突变型。Lac:不能分解乳糖,在以乳糖为唯一碳源的培养基上不能生长发育。Lac:野生型能分解乳糖。3.抗性突变型抗药突变型:抗链霉素突变型:Strr (野生型Strs)抗青霉素突变型:Penr ( 野生型Pens)抗phage突变型:抗T1p
4、hage突变型:(野生型Tons)第三节 大肠杆菌性别一、大肠杆菌性别的发现细菌主要是无性繁殖,直到1946年人们才注意到不同品系大肠杆菌间可以杂交,并进行了基因重组,从而首次发现了大肠杆菌也有“性别”。二、F因子/性因子/致育因子F因子:环状DNA,含6104个bp,约为大肠杆菌染色体的2。由原点、致育基因、配对区三部分组成。环状F因子模式图组成F因子各部分的功能原点:是转移的起点。这些基因使它具有感染性(具有供体的功能)。配对区:此处与大肠杆菌DNA多处核苷酸序列相对应(即同源序列),故可通过交换而使F因子整合到大肠杆菌DNA上。致育基因:其上的一些基因编码生成F纤毛的蛋白质,即F+细胞表
5、面的管状结构,F纤毛与F-细胞表面的受体相结合,在两个细胞间形成细胞质桥。三、F+、F-与HfrF+:细胞质中具有F因子的大肠杆菌记为F+(供体)。F-:细胞质中没有F因子的大肠杆菌记为F-(受体)。附加体象F因子既可独立存在于染色体之外作为一个独立的复制子,也可整合到大肠杆菌染色体中作为大肠杆菌复制子的一部分的遗传因子,称为附加体。F因子转移的频率很高,但细菌DNA间的重组率很低,故称F+为低频重组品系(low frequence recombination,Lfr) ,重组率为百万分之一(10-6)。细菌DNA间的重组率很高,故称之为高频重组品系(high frequence recomb
6、ination,Hfr),重组率为10-2。F因子转移的频率很低。四、附加体象F因子既可独立存在于染色体之外作为一个独立的复制子,也可整合到大肠杆菌染色体中作为大肠杆菌复制子的一部分的遗传物质(遗传因子),称为附加体。 第四节 中断杂交与重组作图1954年Wollmun与Jacob以大肠杆菌为材料,他们想了解Hfr品系什么时候把它的基因授给F-细胞。 一、中断杂交实验HfrF+:Strs azir tonr lac gal (链霉素) (叠氮化钠) (T1phage) (乳糖) (半乳糖) F:Str r azi s tons lac gal实验方法-中断杂交实验Hfr F + F 在液体培养
7、基里,通气混合培养,定时取样,猛烈搅拌以中断杂交,释稀菌液,在含Str的基本培养基上培养。二、中断杂交作图实验结果:8 :出现的菌落与 F相同,说明Hfr的基因未进入F。9 :出现少量的azir 菌落,说明azir 己从Hfr 转移到F。11 :出现azir tonr 型的F菌落。18 :出现azir tonr lac型的F菌落。24 :出现azir tonrlacgal型的F菌落。实验结果说明:上述四个基因azir 、tonr、lac、gal在混合后24分钟内,以一定顺序和时间间隔,先后从Hfr F进入 F的细菌中去。从上述实验结果可想象:Hfr F的DNA从一端开始,以线性方式逐段进入F,
8、这一端叫原点或O点。O点 azir tonr lac gal。离O点越近的基因越早进入 F,其曲线斜率大,最大值也大(图中可见)。反之,离O点越远,越晚进入F,其曲线斜率小,最大值也小。时间单位法:以转移时间单位(每分钟)作为基因间距单位,可作出Hfr F的“染色体”上的基因分布图(基因连锁图)。假如让Hfr FF杂交持续2小时后中断杂交,发现一些F F,这说明Hfr的全部基因转移到F内,排列到最后的F因子才进入F,使F F。Wollman 和Jacob用不同的Hfr品系进行大量的中断杂交试验,并作出基因连锁图。粗看表,5个Hfr品系基因转移的顺序好象很不相同。细看之:发现一规律,任一行中任何
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