第二节细菌的遗传分析.ppt
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1、2019/6/15,1,第二节 细菌的遗传分析,一、转化 二、接合(杂交) 三、性导 四、转导,细菌与细菌之间的遗传物质的交流(拟有性过程)有四种不同的方式:,2019/6/15,2,一、转化(Transformation),细菌通过细胞膜摄取周围环境中DNA片段,并通过重组将其整合到自身染色体中的过程,称为转化。 当外源DNA进入宿主后,使宿主产生新的表现型时就能测知转化的发生。 关于转化,将在遗传的分子基础中讲解。,2019/6/15,3,二、接合(conjugation),在原核生物中,两个细胞在相互接触过程中,遗传物质从一个个体转移到另一个个体的现象称为接合。 输出遗传物质的个体称为供
2、体(donor),又称为“雄性”。接受外源遗传物质的个体称为受体(receptor),又称为雌性。 E.coli(大肠杆菌)是遗传学研究中应用最为广泛的细菌。野生型的E.coli可以在只含有盐类和葡萄糖的简单培养基上生长。,2019/6/15,4,(一)杂交实验,1946年,Leaderberg和Tatum发现E.coli可以通过接合交换遗传物质。选用两个不同营养缺陷型的E.coli菌株,A和B。A菌株需要在基本培养基中补充甲硫氨酸(met)和生物素(bio) ,B菌株需要在基本营养培养基上补充苏氨酸(thr)和亮氨酸(leu)才能生长。采用多营养缺陷型是为了防止回复突变干扰试验结果。,201
3、9/6/15,5,黎德伯格和塔特姆接合试验,2019/6/15,6,A和B均不能在基本培养基上生长,但若将A和B在完全液体培养基上培养几个小时以后再涂布在基本培养基上,就能长出一些原养型(met+bio+thr+leu+)的菌落。细菌的野生型又称为原养型。 这种原养型菌落的出现是由于营养上的互补,还是由于两种不同类型细胞直接接触而交换了遗传物质的结果呢?,黎德伯格和塔特姆接合试验,2019/6/15,7,U型管试验,1950年,Davis设计了一种U型管试验。 试验说明:两个菌株间的直接接触是原养型细菌出现的必要条件。,2019/6/15,8,(二)F因子,1952年,Hages通过实验证明,
4、在结合过程中,遗传物质的转移是单向的。一个菌株(如A菌株)是供体,而另一菌株(如B菌株)是受体。 A菌株之所以能成为供体,是因为它含有一个性因子(sex factor)又称致育因子(fertility factor),简称F因子。 携带F因子的菌株称为供体菌或雄性,用F+表示。没有F因子的菌体称为受体菌或雌性,用F表示。,2019/6/15,9,(二)F因子,F因子是一个小型的双链环状DNA分子,是染色体外遗传物质,是质粒的一种,在分类学上属于附加体(episome)。 它既能以自主状态存在于细胞质中,又能整合到细菌的染色体内。F小环与主染色体大环之间发生一次交换就可以插入到宿主染色体中。F因
5、子整合到E.coli染色体上以后,该菌株就成为高频重组株(High frequence recombination ,Hfr),以Hfr表示。,2019/6/15,10,F因子,2019/6/15,11,F 因子的存在状态,2019/6/15,12,(二)F因子,F因子处于自主状态时,可以不依赖宿主细胞的染色体而独立复制(每个F+细胞只有一个F因子)。据研究,F因子至少包含有15个基因,其中有的基因控制F(或性)伞毛(F pillus)的形成,F伞毛是F+细胞表面伸出的一种长附属物。F+与F+之间互不理睬,但F+和F一旦相互接触,F伞毛就变成了两个细胞之间原生质的通道,叫做结合管(conjug
6、ation tube)。F+细胞中的F因子由结合管向F传递,使F变成F+。,2019/6/15,13,F 因子及其在杂交中的行为,2019/6/15,14,(三)高频重组,高频重组菌株(Hfr)与F杂交时,重组频率很高,而F很少转变为F+。 后来发现, Hfr中F因子整合到细菌染色体上了。,2019/6/15,15,(三)高频重组,在Hfr中,F因子的复制是与宿主染色体同步进行的。当HfrF时,Hfr细胞可以把部分甚至全部染色体传递给F 受体,而且当供体和受体带有不同的标记基因时,相互之间的重组频率很高,故而被称为Hfr(High frequence recombination)。,2019/
7、6/15,16,(三) 高频重组,2019/6/15,17,(四)细菌的交换过程,当Hfr菌的部分染色体进入F后,F细胞中就有一段DNA具有2份拷贝,被称为部分二倍体(partial diploid)或部分合子(mero zygote)。新转入的DNA片断称为供体外基因子(exogenote),而受体的染色体称为受体内基因子(endogenote)。,2019/6/15,18,细菌的交换过程,2019/6/15,19,(四)细菌的交换过程,外基因子和内基因子可以发生交换而产生基因重组。部分二倍体中,若发生单数交换是没有意义的,因为单交换使环状的内基因子打开成为线性DNA,这种细胞是不能成活的。
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