6细菌和噬菌体的重组作图-文档资料.ppt
细菌之间遗传物质的转移方式,转化：细胞从周围介质中吸收裸露的DNA。 接合：DNA从供体菌到受体菌直接转移。 转导：由噬菌体所介导的DNA从供体菌到受体菌的 转移。,4.5.1 细菌的转化和基因定位,转化的类型 自然转化（natural transformation） 细菌能够自然地吸收DNA，如枯草杆菌的转化。 工程转化（engineered transformation） 通过某种处理使细菌能够摄入外源DNA，如大肠杆菌 的转化。 转化效率：约1 转化片段的长度：20kb,细菌转化过程示意图,转化在基因定位中的应用,判断两个基因的位置关系 观察DNA浓度降低时AB基因共转化频率的下降和A、B各自转化频率下降的程度： 程度相同表明 ；共转化频率下降的程度远大于各自转化频率下降的程度，表明 。 观察转化频率： AB共转化频率与A、B各自转化的频率相近，表明 ；相差很远，表明 。 基因作图：判断基因间的距离,连锁,不连锁,连锁,不连锁,计算重组值,遗传作图,4.5.2 细菌的接合与基因定位,一、接合现象的发现 1946年，莱德伯格(Lederberg) 和塔特姆 (Tatum) A菌株：met bio thi leu thr（thi：硫胺素B1） B菌株：met bio thi leu thr 原养型：met bio thi leu thr,A菌株：met bio thi leu thr（thi：硫胺素B1） B菌株：met bio thi leu thr A A+B B 基本 培养基 原养型：met bio thi leu thr,出现频率：107,分析原因,发生了回复突变？ 可能是转化的结果。 培养基中含有某些代谢产物，混合后这些产物互相补充了对方的不足而得以在基本培养基上生长。,结论：重组子的产生需要两个菌株的直接接触，二者之间发生了遗传物质的转移。,Davis(1950) U型管实验,结论：接合过程是一种单向转移，从供体到受体。,二、遗传物质的转移方向,1953年，海斯(W. Hayes)的杂交实验,菌株B（str处理） 菌株A 无菌落,菌株A（str处理） 菌株B 有菌落,三、F因子,1. F 因子：致育因子（性因子） 携带F因子的菌株称为供体菌或雄性，用F表示。 未携带F因子的菌株为受体菌或雌性，用F表示。 2. F 因子的组成： 复制区 (含2个复制起点oriT,oriV)； 致育基因区； 配对区（含有4个IS）,3. F因子的转移：,4. F+×F-的特点：,(1) F因子转移的频率高，1/10，使F-F+。 (2) 染色体重组频率低；10-6 。 (3) F+×F+不发生接合。 因此，F+品系又称为低频重组品系(low frequency recombination，Lfr)。,四、高频重组 (Hfr),1.Hfr的形成及转移过程 由F因子和细菌染色体的单交换产生； 转移时带有供体细菌的染色体。,2.Hfr的特点 ： (1)染色体重组频率高，比 F+×F- 高1000倍； (2)F因子转移频率低， F-F+ 很少或没有。 3.Hfr和F+的联系和区别 联系： 都是雄性菌，含有F质粒 区别： （1）前者高频重组，后者低频重组； （2）前者F因子转移频率低，后者F因子转移频率高； （3）前者F因子整合，后者F因子游离。,五、中断杂交作图,根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术。,1961年 Jacob 和 Wollman 供体HfrH ：strs thrleuazir tonr lac gal 受体F ：strr thrleuazis tons lacgal 操作方法：37混合培养 每隔一段时间取样 搅拌器中断杂交 涂布含链霉素的基本筛选培养基 影印培养于含链霉素的几种不同的培养基（选择培养基）上 观察重组子 鉴定各基因的转移时间,HfrH菌株各非选择标记基因进入F细菌的时间和频率,以基因出现的时间为标准，作出E. coli的遗传连锁图,六、环状连锁图,结论：不同Hfr菌株向F细胞转移的顺序、起点和方向不同。 表明大肠杆菌的染色体是环状的。,七、细菌的重组作图,细菌重组的特点： 基因重组发生在部分二倍体中； 只有偶数次交换才能产生平衡的重组子； 在选择培养基上只出现一种重组子，而没有相反的重组子。,例如：根据中断杂交试验已知 lac 和 ade 基因是紧密连锁的，而且 lac 比 ade 先进入受体。 Hfr lac+ade+strs × F- lae-ade-strr,未重组的基因型是lac+ade+ 重组体的基因型是lac-ade+,lac-ade间的距离：,八、F因子与性导,F因子：从Hfr染色体上不精确分离产生的含有细菌基因组的 新的F因子。 性导：利用F因子将供体细胞的基因导入受体形成部分二倍体 的过程。内基因子和外基因子,4.5.3 细菌的转导与作图,一、噬菌体 噬菌体结构组成： 头部：核酸和蛋白质外壳； 颈部：中空的针状结构及外鞘； 尾部：由基板、尾针和尾丝组成。,类型： 烈性噬菌体：使宿主发生裂解的噬菌体。 温和噬菌体：除偶尔情况外，感染后不裂解细菌的噬菌体。 温和噬菌体的增殖周期： 溶菌周期：细菌受到感染后，噬菌体迅速增殖，菌体被裂解，噬菌体释放。 溶源周期：噬菌体感染细菌后，其DNA整合到细菌染色体中，随宿主染色体的复制而复制，细菌继续增殖。,原噬菌体：整合到宿主染色体中的噬菌体基因组。 溶源性细菌：带有原噬菌体的细菌。 附加体：噬菌体既可整合在细菌染色体上，又可游离于细胞质中。,Lederberg 和 N. Zinder的杂交试验 (1952年) 沙门氏菌 LT22: phe- trp- tyr- met+ his+ × LT2: phe+ trp+ tyr+ met- his-,二、细菌染色体的转导作图,结果:10-5频率出现野生型菌株,基本培养基,结论：重组通过一种过滤性因子实现。 后来发现这种过滤因子是一种温和噬菌体P22。,转导类型： 普遍性转导：通过噬菌体可以转移细菌染色体上的任何基因，如P22，P1。 特异性转导：噬菌体只能转移细菌染色体的特定部分，如噬菌体。,1.普遍性转导的过程,2.普遍性转导作图, 原理： 如果两个基因始终一起转导或同时转导频率较高，那么表明这两个基因是连锁的； 两个基因同时转导的现象称为共转导或并发转导（contransduction）； 两基因共转导频率愈高，表明两个基因连锁愈紧密；相反，共转导频率愈低，则表明两个基因距离愈远。,判断细菌基因间的位置关系 以普遍性转导噬菌体P1为例，测定大肠杆菌的leu、thr、azi三个基因的顺序。 供体 thr+ leu+ azir 受体thr- leu- azis，观察其共转导率。,三个基因间的排列顺序, 重组值的计算 a+b+供体 ab受体,3.特异性转导(局限性转导),(1)产生机制,(2)低频转导(low-frequency transduction, LFT) 由于不正常环化现象发生的频率较低，在释放出的106个噬菌体中只有1个gal转导噬菌体感染受体，因此转导的频率很低，称为低频转导。 dgal gal受体 稳定转导子 不稳定：整合切离,(3)高频转导(high frequency trasduction，HFT) 由于产生/dgal双重溶源菌，使溶菌物中既含有大量的dgal，又包含正常的噬菌体，正常的起了辅助缺陷型噬菌体成熟的作用，所以称为辅助噬菌体，从而导致高频转导。,4.6 噬菌体的重组作图,一、常用的表型特征 宿主范围(host range) 野生型h ：能感染E.coliB,不能感染E.coli B/2,噬菌斑半透明； 突变型h：二者均可感染，噬菌斑透明。 嗜菌斑形态(plaque morphology) 野生型r ：形成小菌斑(1mm左右)，边缘模糊； 突变型r ：形成大菌斑(2mm左右)，边缘清晰。 温度敏感,用hr和hr 共感染E.coliB,噬菌体染色体在宿主细胞内复制,噬菌体染色体间发生重组,噬菌体组装、细菌裂解、子噬菌体释放,噬菌体遗传重组原理示意图,二、噬菌体的遗传重组与作图,接种在E.coliB/B2混合培养物上,三基因之间的距离,可能的排列顺序,再作杂交：rbrc+ × rc+rb 结果表明：rc-rb的重组值rb-h 所以h位于rb及rc之间，排列顺序为rb-h-rc T2 噬菌体的连锁图是环状的，所以2，3排列都对。,噬菌体的遗传图与DNA,遗传图：环形 DNA：线性 末端冗余：染色体双链DNA分子的两端带有相同的碱基。 头部满装机制,
