遗传学第五章细菌和病毒的遗传.ppt
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1、前 言 遗传学的研究从细胞水平推进到分子水平,一是由于基因物理、化学结构的了解日益深入,二是由于采用了新的研究材料细菌和病毒,显然细菌和病毒的遗传研究对分子遗传学的发展具有十分重要的作用。,第五章 细菌和病毒的遗传,根据寄主的不同把病毒分为植物病毒、动物病毒和细菌病毒。细菌病毒又叫噬菌体(bacteriophage),它是目前研究比较清楚的一种病毒。 真核生物的基因重组是通过减数分裂实现的,而原核生物的细菌和既不是原核生物又不是真核生物的病毒,它们不进行减数分裂,但也能进行基因重组。,第五章 细菌和病毒的遗传,第一节 细菌和病毒遗传研究的意义 第二节 噬菌体的遗传分析 第三节 细菌的遗传分析,
2、第一节 细菌和病毒遗传研究的意义,第二节 噬菌体的遗传分析,一、噬菌体的结构与繁殖 二、T2噬菌体的基因重组,一、噬菌体的结构与繁殖 形态:蝌蚪形、微球形、细线形等。 结构:E. coli T系列如T1、T2、T3、T4-T7等 为蝌蚪形,它们的结构相似。 分类:烈性噬菌体(virulent phage), 如E. coli 的 T偶数列噬菌体 温和型噬菌体(temperate phage),如、P1 和80噬菌体,1、烈性噬菌体的繁殖,图75 烈性噬菌体(T4)的繁殖,概念: 噬菌斑:把对噬菌体敏感的细菌和噬菌体混合培养 在琼脂培养基上,未受侵染的细菌迅速生长,形成菌落 (colony),而
3、受侵染的细菌裂解(lysis),再侵染邻近 细菌使之再裂解,在长满菌落的不透明培养基上,会出 现肉眼可见的透明的斑点,叫噬菌斑。 基因型不同的噬菌体,产生的噬菌斑大小和形态不 同,寄主范围(host range)也可能不同,根据这些性状 可以加以区别。,2、温和型噬菌体的繁殖 图76 噬菌体的溶源性周期和裂解周期,概念: 溶源性(lysogeny)周期: 原噬菌体(prophage): 溶源性细菌: 溶源性细菌对同一种噬菌体的侵 染是免疫的。 噬菌体感染细菌后,通过交换 整合到细菌染色体上,而P1噬菌 体并不整合到细菌染色体上,但 它们都是溶原性细菌,属温和型 噬菌体。温和型噬菌体多数情况 下
4、,进行溶源性周期,但在外界 因素影响下,也能进入裂解周期,二、T2噬菌体的基因重组 赫尔歇(Hershey)对T2噬菌体的基因重组 作了研究。研究的性状是噬菌斑的大小和寄主 范围(host range)。 野生型r-小噬菌斑; 突变型r-大噬菌斑; 野生型h-只能感染E. coli的B品系; 突变型h-既能感染B品系,又能感染B2品系。 噬菌体杂交:两种不同基因型的噬菌体在同一细菌体 内的基因重组。,hr+ h+ r,即同时感染B品系,DNA复制后可能配,对,h r之间可能发 生交换,h r+ h+ r,h r+ h+ r,裂解后接种在同时 含有B和B/2系的培养基上,h r+ h+ r h
5、r h+ r+ 透明、小斑 半透明、大斑 透明、大斑 半透明、小斑 亲 型 重 组 型,重组型噬菌斑数 交换值= 100 总噬菌斑数 去掉即为两基因(h、r)之间的遗传距离,第三节 细菌的遗传分析,细菌之间基因重组的方式主要有以下四种: 一、转化 二、接合 三、性导 四、转导,一、转化 转化(transformation):指一种细菌或细胞通过细胞膜吸收外源DNA(供体DNA),并通过重组将外源DNA整合(参入)到自己的基因组中,从而表现出供体(donor)遗传性状的现象。 接受供体遗传物质的细胞称为受体(receptor)。 只有当整合的DNA片段产生新的表现型时,才能测知转化的发生。,转化
6、现象最初是由格里费斯(Griffith,F.)在1928年研究肺炎双球菌时发现的。 肺炎双球菌有两种类型: (1)光滑型(S型):被一层多糖类的荚膜所保护,有毒性,在培养基上形成光滑的菌落。 (2)粗糙型(R型):没有荚膜,没有毒性,形成粗糙型菌落.,根据血清学反应,分成许多抗原型:S、S、S、R、R. 转化试验: 无毒的R型 有毒的S型 R型 S型(加热杀死) 注入 加热(65)杀死再注入 混合后注入一个体内 老鼠 老鼠 老鼠 不死亡 不死亡 死亡 R型细菌重现 无S型菌重现 有少数S型菌重现,1944年阿委瑞(Avery,O. T.)不仅重复了上述 实验,而且将S型菌的DNA提取物与R型混
7、合 在一起,在离体培养条件下,使少数R型转化成了S型,并能稳定遗传,因为该提取物不受蛋白酶、多糖酶、核糖核酸酶(RNA酶)的影响,而只能为DNA酶所破坏,所以认为促成转化的物质是DNA。说明R型通过吸收了S型的DNA片段,实现了转化过程。 这个转化实验直接证明了遗传物质是DNA,而不是蛋白质,也说明细菌的遗传物质可以通过转化进行重组。,转化的过程: 1、供体DNA的结合和穿入 (1)供体DNA片段必须是双链,且至少具有一定的长度和一定的浓度 (2)受体细胞必须处于感受态 (3)受体细胞利用DNA外切酶或移位酶(translocase)降解其中 一 条链,利用降解产生的能量,将另一条链纵向拉进细
8、胞。,2、联会(synapsis) 供体单链DNA与受体DNA根据亲缘关系进行联会,亲缘关系远, 联会的可能性就小,转化的成功率就低,反之,则大。 3、整合(integration) 配对后通过置换作用,使供体DNA片段参入到受体DNA中。,二、接合 接合(conjugation):指原核生物的遗传物质通过细胞接触 从供体(雄性)转移到受体(雌性)的过程。 (一)接合与转化的区别 1946年黎德伯格 (Lederberg,J.)和 塔特姆(Tatum,E.) 用E. coli K12品系做 的实验: met:甲硫氨酸缺陷型 bio:生物素(biotin)缺陷型 thr:苏氨酸(threonin
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