《细菌和病毒的遗传》
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遗传第七章题
第七章细菌和病毒的遗传(一) 名词解释：原养型：如果一种细菌能在基本培养基上生长，也就是它能合成它所需要的各种有机化合物，如氨基酸、维生素及脂类，这种细菌称为原养型。
转化(transformation)：指细菌细胞（或其他生物）将周围的供体DNA，摄入到体内，并整合到自己染色体组的过程。
转导：以噬菌体为媒介，把一个细菌的基因导入另一个细菌的过程。
即细菌的一段染色体被错误地包装在噬菌体的蛋白质外壳内，通过感染转移到另一受体菌中。
性导(sexduction)：细菌细胞在接合时，携带的外源DNA整合到细菌染色体上的过程。
接合(coniugation)：指遗传物质从供体—“雄性”转移到受体—“雌性”的过程。
Hfr菌株：高频重组菌株，F因子通过配对交换，整合到细菌染色体上。
共转导（并发转导）(cotransduction)：两个基因一起被转导的现象称。
普遍性转导：能够转导细菌染色体上的任何基因。
局限转导：由温和噬菌体（λ、）进行的转导称为特殊转导或限制性转导。
以λ噬菌体的转导，可被转导的只是λ噬菌体在细菌染色体上插入位点两侧的基因。
att位点：噬菌体和细菌染色体上彼此附着结合的位点，通过噬菌体与细菌的重组，噬菌体便在这些位点处同细菌染色体整合或由此离开细菌染色体。
原噬菌体(prophage)：某些温和噬菌体侵染细菌后，其DNA整合到宿主细菌染色体中。
处于整合状态的噬菌体DNA称为～～。
溶原性细菌：含有原噬菌体的细胞，也称溶原体。
F＋菌株：带有F因子的菌株作供体，提供遗传物质。
(二) 是非题：在大肠杆菌中，“部分二倍体”中发生单数交换，能产生重组体。
（-）由于F因子可以以不同的方向整合到环状染色体的不同位置上，从而在结合过程中产生不同的转移原点和转移方向。
（+）受体细菌可以在任何时候接受外来的大于800bp的双链DNA分子。
（-）在中断杂交试验中，越早进入F-细胞的基因距离F+因子的致育基因越远。
（+）在接合过程中，Hfr菌株的基因是按一定的线性顺序依次进入F-菌株的，距离转移原点愈近的基因，愈早进入F-细胞。
07遗传学 课后练习 复习题 总结 第七章 细菌和病毒的遗传
第七章细菌和病毒的遗传本章习题1．解释下列名词：F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F'因子、烈性噬菌体、温和性噬菌体、溶原性细菌、部分二倍体。
F-菌株：未携带F因子的大肠杆菌菌株。
F+菌株：包含一个游离状态F因子的大肠杆菌菌株。
Hfr菌株：包含一个整合到大肠杆菌染色体组内的F因子的菌株。
F因子：大肠杆菌中的一种附加体，控制大肠杆菌接合过程而使其成为供体菌的一种致育因子。
F'因子：整合在宿主细菌染色体上的F因子，在环出时不够准确而携带有染色体一些基因的一种致育因子。
烈性噬菌体：侵染宿主细胞后，进入裂解途径，破坏宿主细胞原有遗传物质，合成大量的自身遗传物质和蛋白质并组装成子噬菌体，最后使宿主裂解的一类噬菌体。
温和性噬菌体：侵染宿主细胞后，并不裂解宿主细胞，而是走溶原性生活周期的一类噬菌体。
溶原性细菌：含有温和噬菌体的遗传物质而又找不到噬菌体形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌。
部分二倍体：当F+和Hfr的细菌染色体进入F-后，在一个短时期内，F-细胞中对某些位点来说总有一段二倍体的DNA状态的细菌。
2．为什么说细菌和病毒是研究遗传学的好材料？答：与其他生物体相比，细菌和病毒能成为研究遗传学的好材料，具有以下7个方面的优越性：（1）世代周期短：每个世代以min或h计算，繁殖速度快，大大缩短了实验周期。
（2）易于管理和进行化学分析个体小，繁殖方便，可以大量节省人力、物力和财力；且代谢旺盛，繁殖又快，累积大量的代谢产物。
（3）便于研究基因的突变细菌和病毒均属于单倍体，所有突变都能立即表现出来，不存在显性掩盖隐性的问题。
（4）便于研究基因的作用通过基本培养基和选择培养基的影印培养，很容易筛选出营养缺陷型，利于生化研究。
（5）便于基因重组的研究通过细菌的转化、转导和接合作用，在一支试管中可以产生遗传性状不相同的后代。
（6）便于用于研究基因结构、功能及调控机制的材料细菌和病毒的遗传物质简单，基因定位和结构分析等易于进行且可用生理生化方法进行基因的表达和调控分析。
10细菌和病毒的遗传-性导、转导
如果研究三因子转导(three-factor transduction)，只需分析一个实 验的结果就可以推出三个基因的次序。
普遍性转导
例如：供体基因型a+b+c+，受体的基因型为a- b- c- 。 供体用P1噬菌体感染，P1的后代再用来感染受体细胞，
然后把受体细胞接种在选择培养基上。
如果通过中断杂交已知三个基因中的一个如a不在中 间，就可对a+进行选择，即在对a+进行选择的选择培 养基上，把可以生长的a+细胞选出来。然后，再把被 选择的受体细胞重复接种在其他对b+或c+进行选择的 选择培养基上，检查a+细胞是否同时具有b+和c+。
突变子和重组子都是一个核苷酸对或者碱基对(bp)。所
以基因内每个碱基均可能发生突变，任意两个碱基间均能 发生交换重组
噬菌体突变型的互补试验
属于同一基因(功能单位)还是两个基因突变产生的呢
p59
对于两个独立起源的、表型相似的隐性突变，如何判定是 在二倍体生物中，可以建立双突变杂合体。双突变体杂合 体有两种形式：顺式(cis)和反式(trans)
普遍性转导
最少的一类转导体应当代表最难于转导的情况，
这种转导体是同时发生交换次数最多的一类。
这种转导子的基因排列应为两边是供体基因，而
中间为受体基因。
假定由实验得到的最少的转导体类别为a+b+c- ，
那么就可以确定，这三个基因的正确次序应当是 acb或bca，而不是abc。
普遍性转导
如λ的DNA，既可以以自主的状态存在，也可以整合在细菌染色 体中。这种有两种状态的遗传因子叫做附加体(episome)。
细菌和病毒的遗传学分析
gal
用不同的Hfr菌株进行中断杂交实验所作出的大肠杆菌基因连锁图，其基因向F-细胞转移的顺序大不相同。
重组作图
01
当转移时间间隔在两分钟之内， 如已知lac与ade紧密连锁，距离约为1分钟，中断杂交作图就不可靠，须用传统的重组作图(recombination mapping)
01
不用亲本类型 两对基因间的交换频率，必须在形成部分二倍体的条件下，计算重组率。 部分二倍体如果不发生重组，无法鉴别。 接合重组不产生相反的重组类型
低频重组与高频重组
高频重组(High frequence recombination, Hfr)
F因子整合到了细菌染色体上，与F-细胞接合后将供体染色体的一部分或全部传递给F-受体，当供体和受体的等位基因带有不同的遗传标记时，可观察到它们之间发生重组，频率可达到10-2以上，称为高频重组品系（菌株）
杂合DNA复制后，形成一个亲代类型的DNA和一个重组类型的DNA并导致转化细胞的形成与表达。
转化的进程
4 共转化与遗传图谱绘制
共转化：供体的一条DNA片段上的两个基因同时转换的现象。 利用共同转化绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理： 相邻基因发生共同转化的概率与两者的距离间成正向关系，基因间距离越近，发生共同转化的频率越高，反之越低。 因此可能通过测定两基因共同转化的频率来指示基因间的相对距离。
数理与生物工程学院
单击添加副标题
遗 传 学
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第七章细菌和病毒的遗传学分析
目录
1
2
二 细菌的接合与染色体作图
1.接合现象的发现
细菌的接合首先是莱德伯格（ Lederberg ）和塔特姆（ Tatum ）在1946大肠杆菌杂交试验中发现的。
用不同的Hfr菌株进行中断杂交实验所作出的大肠杆菌基因连锁图，其基因向F-细胞转移的顺序大不相同。
重组作图
01
当转移时间间隔在两分钟之内， 如已知lac与ade紧密连锁，距离约为1分钟，中断杂交作图就不可靠，须用传统的重组作图(recombination mapping)
01
不用亲本类型 两对基因间的交换频率，必须在形成部分二倍体的条件下，计算重组率。 部分二倍体如果不发生重组，无法鉴别。 接合重组不产生相反的重组类型
低频重组与高频重组
高频重组(High frequence recombination, Hfr)
F因子整合到了细菌染色体上，与F-细胞接合后将供体染色体的一部分或全部传递给F-受体，当供体和受体的等位基因带有不同的遗传标记时，可观察到它们之间发生重组，频率可达到10-2以上，称为高频重组品系（菌株）
杂合DNA复制后，形成一个亲代类型的DNA和一个重组类型的DNA并导致转化细胞的形成与表达。
转化的进程
4 共转化与遗传图谱绘制
共转化：供体的一条DNA片段上的两个基因同时转换的现象。 利用共同转化绘制细菌连锁遗传图谱的基本原理： 相邻基因发生共同转化的概率与两者的距离间成正向关系，基因间距离越近，发生共同转化的频率越高，反之越低。 因此可能通过测定两基因共同转化的频率来指示基因间的相对距离。
数理与生物工程学院
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遗 传 学
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第七章细菌和病毒的遗传学分析
目录
1
2
二 细菌的接合与染色体作图
1.接合现象的发现
细菌的接合首先是莱德伯格（ Lederberg ）和塔特姆（ Tatum ）在1946大肠杆菌杂交试验中发现的。
第六章 细菌和病毒的遗传作图
15
第15页，共134页。
温和噬菌体(temperate phages)的 感染周期：
λ和P1噬菌体 溶源途径Lysogenic Cycle： 裂解途径Lytic Cycle
l
16
第16页，共134页。
Temperate Bacteriophage Lifecycle
• 能够溶源化细菌的噬菌体称为温和噬菌体
第1页，共134页。
第6章 细菌及其病毒的遗传作图
第一节 噬菌体遗传分析 第二节 细菌的转化 第三节 细菌的接合
第四节 细菌的性导
第五节 转导
2
第2页，共134页。
第一节 噬菌体遗传分析
一、噬菌体的繁殖 二、噬菌体的突变型 三、噬菌体的基因重组 四、T2的环形遗传图
3
第3页，共134页。
复习1：病毒的一般特性和类型
• 最大的病毒： 牛痘苗病毒——直径超过250nm
• 最小的病毒 脊髓灰质炎病毒——28nm
• 直径 病毒：细菌：真菌 = 1：10：100
5
第5页，共134页。
病毒粒子的模式构造
图6-1
6
第6页，共134页。
复习2：噬菌体的一般特性
• 病毒可根据宿主(动物、植物、细菌)或遗传物 质(DNA或RNA)来分类。
二、转化过程
1.供体(donor)DNA与受体(receptor)细胞 结合(binding)——吸附
– 结合发生在受体细胞特定部位； – 供体DNA片段为双链； – 结合过程是一个可逆过程。
42
第42页，共134页。
感受态与感受态因子
二、转化过程
感受态指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行 转化的生理状态。
31
第15页，共134页。
温和噬菌体(temperate phages)的 感染周期：
λ和P1噬菌体 溶源途径Lysogenic Cycle： 裂解途径Lytic Cycle
l
16
第16页，共134页。
Temperate Bacteriophage Lifecycle
• 能够溶源化细菌的噬菌体称为温和噬菌体
第1页，共134页。
第6章 细菌及其病毒的遗传作图
第一节 噬菌体遗传分析 第二节 细菌的转化 第三节 细菌的接合
第四节 细菌的性导
第五节 转导
2
第2页，共134页。
第一节 噬菌体遗传分析
一、噬菌体的繁殖 二、噬菌体的突变型 三、噬菌体的基因重组 四、T2的环形遗传图
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第3页，共134页。
复习1：病毒的一般特性和类型
• 最大的病毒： 牛痘苗病毒——直径超过250nm
• 最小的病毒 脊髓灰质炎病毒——28nm
• 直径 病毒：细菌：真菌 = 1：10：100
5
第5页，共134页。
病毒粒子的模式构造
图6-1
6
第6页，共134页。
复习2：噬菌体的一般特性
• 病毒可根据宿主(动物、植物、细菌)或遗传物 质(DNA或RNA)来分类。
二、转化过程
1.供体(donor)DNA与受体(receptor)细胞 结合(binding)——吸附
– 结合发生在受体细胞特定部位； – 供体DNA片段为双链； – 结合过程是一个可逆过程。
42
第42页，共134页。
感受态与感受态因子
二、转化过程
感受态指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进行 转化的生理状态。
31
细菌和病毒的遗传性导转导
（二）F΄因子
F因子的整合与环出图
F因子整合到宿主细 菌染色体的过程是 可逆的。
正常、精确
（二）F΄因
子
P224
lac
F 非正常 环出 Hfr
la F′lac c F
图10-25 F′因子的形成
阿代尔伯格和伯恩斯(Adelberg，E. 和 Burns，S.，1959)称这种携带有某些细 菌染色体基因的F因子为F′因子。
四、转导
(transduction)
P224
（一）概念：以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质
重组的过程。
（二）转导现象的发现 黎德伯格（Lederberg）和津德（Zinder）在1952年首 先在鼠伤寒沙门氏菌（Salmenella typhimurium）中 发现转导现象。
四、转导
(transduction)
U型管实验结果的解释： 转导噬菌体---转导
溶源性细菌 （温和噬菌体P22）
（四）转导的类型
图--噬菌体转导
图a、普遍性转导
图b、特殊性转导 /局限性转导
普遍性转导过程图
转导细菌染色体组的任何不同部分
转导体
转导噬菌体 部分二倍体
普导遍性转
由此形成的具有重组遗传结构的细菌细胞叫转导体 transductant。
普遍性转 导
例如：供体基因型a+b+c+，受体的基因型为a- b- c- 。
供体用P1噬菌体感染，P1的后代再用来感染受体细胞， 然后把受体细胞接种在选择培养基上。
如果通过中断杂交已知三个基因中的一个如a不在中间， 就可对a+进行选择，即在对a+进行选择的选择培养基上， 把可以生长的a+细胞选出来。然后，再把被选择的受体 细胞重复接种在其他对b+或c+进行选择的选择培养基上， 检查a+细胞是否同时具有b+和c+。
细菌及病毒的遗传分析h
trp2+ his2+ tyr1+转化trp2- his2- tyr1- 实验 trp2 34 his2 13 tyr1
Hfr菌株在切除F因子时发生错误切除，分离出一个携带F因子和部分宿主染色体基因的遗传因子，这种带有宿主染色体基因的F因子称为F΄因子。
T2噬菌体的基因重组
将两种不同的T2突变体进行杂交，对其杂交子代进行重组分析 杂交方法： 将Ttor和Ttos两种大肠杆菌细胞混合 同时接种高浓度的T2噬菌体的h-r+和h+r-两种突变体，保证绝大多数细菌都被一个以上噬菌体感染 两种不同的噬菌体DNA可能在宿主细胞内进行重组，从而产生非亲本型子代h+r+和h-r-。 亲本型 重组型
F因子在杂交中的行为——接合过程
（三）中断杂交实验作图
中断杂交实验作图
1分钟≈20%的重组值
二、转化
转化(transformation)：指某些细菌(或其它生物)能通过其细胞膜摄取周围介质中的DNA片段，并将此外源DNA片段整合到自己染色体组中的过程。 （一）转化的过程 非感受态细胞 外源DNA被洗掉了 转化因子 感受态细胞 外源DNA仍与细胞结合 整合 吸收 整合 供体单链DNA进入受体细胞后与受体染色体的某一部分联会，并进一步置换受体的对应染色体区段的过程。
第十章 细菌及病毒的遗传分析(2h)
1
第一节 细菌和病毒遗传研究的意义
2
第二节 噬菌体的基因重组
3
第三节 细菌基因重组
4
本章要求
5
思考题
繁殖世代所需时间短；
易于管理和进行化学分析；
便于研究基因的作用；
便于研究基因的突变；
遗传物质较简单，便于用作研究基因结构、功能及调控机制的材料。
细菌及病毒的遗传作图
7.1 细菌和病毒遗传研究的意义
7.1.1 细菌的培养 7.1.2 细菌在生物进化树中的地位 7.1.3 细菌和病毒在遗传研究中的优越性 7.1.4 细菌和病毒的拟有性过程
7.1.1 细菌培养
平皿分离 平皿培养
摇瓶培养
7.1.2 细菌在生物进化树中的地位
产烷生物
盐杆菌
7.1.3 细菌和病毒在遗传研究中的优越性
❖ 建立纯系的方法——纯培养
➢ 纯系：由单个细胞繁殖而 来的菌落称为纯系。
➢ 菌种纯：采用平板表面涂 布法或划线法获得单株菌 落。这种方法获得的纯系， 称为“菌种纯”。
➢ 菌株纯：利用显微操纵器 进行菌丝尖端切割等方法 获得单个细胞，并直接培 养建立纯系，这种方法获 得的纯系称为“菌株纯”。
❖选择培养法鉴定突变型与重组型
类病毒：一个单链环状的裸露的RNA。 拟病毒：线状单链RNA＋环状单链RNA。 朊病毒：蛋白质颗粒。
7.2.3 噬菌体的生活周期
❖烈性噬菌体（virulent phage）——噬菌体侵入宿主细
胞后，利用宿主细胞内的物质进行自身遗传物质和蛋白质
的合成，组装出许多子噬菌体，使宿主细胞裂解而释放子
许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养条件有关。 ➢ 营养缺陷型的筛选、鉴定——选择培养法。是根据菌
+++
S C01 mi S++
+ C01 mi S C01 + + + mi
S + mi
+ C01 + 总数
975 924 30
2.9%
32 61 51 5.3% 5 13 0.86% 2091
Rf s-co1 =3.76% Rf s-mi =6.16% Rf co1-mi=9.92%
第9章细菌和病毒的遗传作图
感受态指细菌能够从周围环境中吸收DNA分子进 行转化的生理状态。
感受态主要受一类蛋白质(感受态因子)影响，感受 态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到 非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。一般认为感 受态只能发生在细胞生长周期的某一阶段。
2、并非所有外源DNA片段都适合转化，只有双链、 而且相当大的外源DNA片段才能够转化。
Ⅲ、联会
供体的单链DNA片段与其相应的受体DNA片段联会， 联会也可发生在异种DNA之间，这主要取决于种间亲缘 关系的远近。
Ⅳ、整合(integration)
是指单链的供体DNA与受体DNA对应位点的置换， 从而稳定地渗入到受体DNA中。它对同源DNA具有特异 性，异源DNA视亲缘关系远近，也可发生不同频率的 整合。
半透明，大 h+r
T2 plaques
透明，大
hr+ hr
h+r+
T2 phage重组试验结果
杂交组合
r
a-h
+×
r
+ a
h
-
r
b-h
+×
r
+ b
h
-
r
c-h
+×
r
+ c
h
-
每种基因型的％ h+r- h-r+ h+r+ h-r34 42 12 12
32 56 5.9 6.4
39 59 0.7 0.9
烈性噬菌体 virulent phage
噬菌体的生活周期
烈性噬菌体的生活周期
吸附 、 侵入、核酸的复制、转录与蛋白 质的生物合成 、装配 、 释放。
Ⅰ、吸附 Ⅵ、释放
感受态主要受一类蛋白质(感受态因子)影响，感受 态因子可以在细菌间进行转移，从感受态细菌中传递到 非感受态细菌中，可以使后者变为感受态。一般认为感 受态只能发生在细胞生长周期的某一阶段。
2、并非所有外源DNA片段都适合转化，只有双链、 而且相当大的外源DNA片段才能够转化。
Ⅲ、联会
供体的单链DNA片段与其相应的受体DNA片段联会， 联会也可发生在异种DNA之间，这主要取决于种间亲缘 关系的远近。
Ⅳ、整合(integration)
是指单链的供体DNA与受体DNA对应位点的置换， 从而稳定地渗入到受体DNA中。它对同源DNA具有特异 性，异源DNA视亲缘关系远近，也可发生不同频率的 整合。
半透明，大 h+r
T2 plaques
透明，大
hr+ hr
h+r+
T2 phage重组试验结果
杂交组合
r
a-h
+×
r
+ a
h
-
r
b-h
+×
r
+ b
h
-
r
c-h
+×
r
+ c
h
-
每种基因型的％ h+r- h-r+ h+r+ h-r34 42 12 12
32 56 5.9 6.4
39 59 0.7 0.9
烈性噬菌体 virulent phage
噬菌体的生活周期
烈性噬菌体的生活周期
吸附 、 侵入、核酸的复制、转录与蛋白 质的生物合成 、装配 、 释放。
Ⅰ、吸附 Ⅵ、释放
《遗传学》朱军版习题及答案
《遗传学（第三版）》朱军主编课后习题与答案目录第一章绪论 (1)第二章遗传的细胞学基础 (2)第三章遗传物质的分子基础 (6)第四章孟德尔遗传 (9)第五章连锁遗传和性连锁 (12)第六章染色体变异 (15)第七章细菌和病毒的遗传 (21)第八章基因表达与调控 (27)第九章基因工程和基因组学 (31)第十章基因突变 (34)第十一章细胞质遗传 (35)第十二章遗传与发育 (38)第十三章数量性状的遗传 (39)第十四章群体遗传与进化 (44)第一章绪论1.解释下列名词：遗传学、遗传、变异。
答：遗传学：是研究生物遗传和变异的科学，是生物学中一门十分重要的理论科学，直接探索生命起源和进化的机理。
同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学，是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础；并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。
遗传：是指亲代与子代相似的现象。
如种瓜得瓜、种豆得豆。
变异：是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。
如高秆植物品种可能产生矮杆植株：一卵双生的兄弟也不可能完全一模一样。
2.简述遗传学研究的对象和研究的任务。
答：遗传学研究的对象主要是微生物、植物、动物和人类等，是研究它们的遗传和变异。
遗传学研究的任务是阐明生物遗传变异的现象及表现的规律；深入探索遗传和变异的原因及物质基础，揭示其内在规律；从而进一步指导动物、植物和微生物的育种实践，提高医学水平，保障人民身体健康。
3.为什么说遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素？答：生物的遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的。
没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性；没有变异就不会产生新的性状，也不可能有物种的进化和新品种的选育。
遗传和变异这对矛盾不断地运动，经过自然选择，才形成形形色色的物种。
同时经过人工选择，才育成适合人类需要的不同品种。
因此，遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。
4. 为什么研究生物的遗传和变异必须联系环境？答：因为任何生物都必须从环境中摄取营养，通过新陈代谢进行生长、发育和繁殖，从而表现出性状的遗传和变异。
遗传学：10-第十章 细菌和病毒的遗传
本章重点
噬菌体重组分析、顺反测验 细菌基因重组的特点 细菌的中断杂交实验与基因作图 细菌的转化与转导
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
世代周期短 群体大
T7phage 20—30min
E.Coli 20min
一支试管 数以百万计
遗传物质简单 一条裸露的核酸
单倍体
不存在显隐关系
第一节 病毒的一般特性及类型
D++ 0 + ++ 0 + +
I E0 0 + 0 +++ 0 +
F+ + 0 + +++ + +
J G0 + + + 00 + + 0
H0 + + 0 0 0 + 0 0 569 I + + + + 0 0 + + 0
J+ + + + + +++ 0
4. 负干扰
一个单交换发生后，会增加另一个单交换的 频率的现象。
基因间
基因内
顺反位置效应 两突变位点杂合体由于排列方式不同
而表型不同的现象。
顺反子 是一个不同突变之间没有互补的功能区。功能
上最小的遗传单位，又称作用子。
拟等位基因 染色体不同位置上 彼此密切连锁，重组
率很低，具有顺反位置效应，决定同一性状的同功能基因。
基因间互补 任何两个非等位基因之间的功能补偿。 基因内互补 某一基因内部不同位点突变之间的互补。
快速溶菌突变体 r
形成较大的噬菌斑
噬菌体重组分析、顺反测验 细菌基因重组的特点 细菌的中断杂交实验与基因作图 细菌的转化与转导
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
世代周期短 群体大
T7phage 20—30min
E.Coli 20min
一支试管 数以百万计
遗传物质简单 一条裸露的核酸
单倍体
不存在显隐关系
第一节 病毒的一般特性及类型
D++ 0 + ++ 0 + +
I E0 0 + 0 +++ 0 +
F+ + 0 + +++ + +
J G0 + + + 00 + + 0
H0 + + 0 0 0 + 0 0 569 I + + + + 0 0 + + 0
J+ + + + + +++ 0
4. 负干扰
一个单交换发生后，会增加另一个单交换的 频率的现象。
基因间
基因内
顺反位置效应 两突变位点杂合体由于排列方式不同
而表型不同的现象。
顺反子 是一个不同突变之间没有互补的功能区。功能
上最小的遗传单位，又称作用子。
拟等位基因 染色体不同位置上 彼此密切连锁，重组
率很低，具有顺反位置效应，决定同一性状的同功能基因。
基因间互补 任何两个非等位基因之间的功能补偿。 基因内互补 某一基因内部不同位点突变之间的互补。
快速溶菌突变体 r
形成较大的噬菌斑
病毒的遗传分析ppt课件
哈工大-遗传学
第五章 病毒的遗传分析
突变位点 在同一顺
反子内
突变位点 不在同一 顺反子内
顺式测验
反式测验
+− ++
当顺式有功能，而反式没有功能时，突变位点突变位点在同一 顺反子内；当顺式有功能，而反式也有功能时，突变位点突变位点在 不同顺反子内。
哈工大-遗传学
第五章 病毒的遗传分析
第五章 病毒的遗传分析
(二)、φX174噬菌体
（1）基因组的结构特点 DNA含有5386个核苷酸，编码总分子量
为25万的11个蛋白质分子。Sanger发现存 在着重叠基因。
哈工大-遗传学
第五章 病毒的遗传分析
（2）φX174噬菌体突变型在遗传学中的应用
互补实验: 两点测交: 三点测交:
哈工大-遗传学
第五章 病毒的遗传分析
3.0% 2.0% 1.5%
(1). a、b、c 三个基因在连锁图上的次序如何？为什么它们 之间的距离不是累加的？
(2). 假定三因子杂交，ab+c × a+bc+, 预期哪两种类型的重 组子频率最低？ (3). 计算(2)所假定的三因子杂交中，各重组类型的频率？
哈工大-遗传学
第五章 病毒的遗传分析
野生型重组体。
哈工大-遗传学
第五章 病毒的遗传分析
λ噬菌体基因分为两类：
❖ 噬菌斑形成所必需的基因，在基因组中以大 写字母表示
❖ 噬菌体斑形成非必需的基因，用小写字母或 希腊字母表示
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第五章 病毒的遗传分析
噬菌斑形成所必需的基因
1）A、W、B、C、D、E、F基因是头部形成必需基因 2）Z、U、V、G、T、H、M、L、K、I、J是尾部形成必需基 因 3）O、P是噬菌体复制的必需基因 4）S、R是细菌细胞裂解及子代噬菌体释放的必需基因 5）N、Q是正调节基因，可促进噬菌斑的形成
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19
（二）转化过程（可分3阶段） 1.自然转化 （1）感受态的出现 这是转化的第一步。是使转化DNA与受体细
菌间的成功地相互作用，这包括：转化片 段的大小、形态、浓度和受体细胞的生理 状态。除此之外，受体细胞必须在生理上 处于感受态。 感受态是指细菌在某一特定阶段所呈现的能 从周围环境中吸收DNA分子的状态。
一、噬菌体的生活周期
也称噬菌体的感染周期。是指噬菌体从吸附细菌到 后代噬菌体由寄主细菌中释放出来。
根据生活周期的特点，噬菌体可分为烈性噬菌体和 温和性噬菌体
9
(一)T4噬菌体的裂解性生活周期 T4烈性噬菌体在感染细菌细胞后，随即在宿主
细胞内繁殖并裂解宿主细胞。 感染细菌时， T4噬菌体的尾丝附着在大肠杆菌
抗性突变包括：抗药性或抗感染性。
5
二病毒
病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只有 一条染色体，即单倍体。有些病毒的染色 体是DNA，还有一些病毒是RNA。
病毒主要是由蛋白质外壳及其包被的核酸所 组成的颗粒。
病毒可根据宿主(动物、植物、细菌、真菌) 或遗传物质(DNA或RNA)来分类。
6
细菌病毒称为 噬菌体 (phage)(如 图)，
表面时，通过尾鞘的收缩将噬菌体DNA经中 空尾部注入寄主细胞，破坏寄主细胞的遗传 物质，并合成大量的噬菌体DNA和蛋白质， 组成许多新的子噬菌体，最后使细菌裂解， 释放出无数个子噬菌体。
10
11
(二)λ噬菌体的生活周期 侵入后并不使细菌裂解，而是以原噬菌体或
质粒的形式存在的一类噬菌体称为温和性 噬菌体。如λ噬菌体。 温和性噬菌体侵入细菌后，具有一个溶源性 的生活周期。 在溶原周期中染色体并不单独复制，而是插 入宿主染色体特定区域，随着宿主染色体 一道复制。 整合的噬菌体称为原噬菌体，带有原噬菌体 的细菌叫做溶原性细菌。通常有10ˉ5频率 的原噬菌体从溶原性细菌中释放出来，进 入裂解周期。
过以下途径转化为致病性的S型。
17
1928年 Griffith 的 实验
18
他将活的R型和经加热杀死的S 型肺炎球 菌混合液注入小鼠。惊人的发现:这种混合 液使小鼠致死, 而单独活R型或经加热杀死 的S 型都不能使小鼠死亡。在致死的小鼠 血液中发现了活的S型肺炎链球菌。
因此, 加热杀死的S型肺炎球菌以某种方 式将活的R型转化成了活S型肺炎球菌。 这 一转变是永久性的:转化的细菌还能产生致 病性的S型后代。
是目前经过 广泛研究，了 解比较清楚的 一种病毒。
7
三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性
细菌和病毒在遗传研究中的优越性可以归为： （1 （2 （3）遗传物质比较简单 （4）存在着拟有性过程 （5 （6 （7）便于研究基因的微细结构 （8）可用作研究高等生物的简单模型
8
第二节 噬菌体的遗传分析
噬菌体存在一个拟有性过程。通过这个过程，可以 发生遗传物质的交换。通过对噬菌体遗传学的大 量研究，获得了关于基因结构，重组机理和基因 功能的大量知识。
20
（2）双链DNA的结合与进入 ①革兰氏阳性菌（G+）转化
非感受态细胞
转化因子 吸附
洗涤
感受态细胞
外源DNA被洗掉了 外源DNA仍与细胞结合
进入
核酸内切酶
两种核酸酶： 核酸外切酶 切为约14kb的片段 使外源DNA片段变为单链 后与特异蛋白质结合。
21
②革兰氏阴性菌（G-）的转化
转化因子 吸附 感受态细胞
转化小体（内含双链DNA）
进入
DNA进入细胞质 前，双链DNA被 降解为单链。
22
（3）DNA整合 进入细胞后的单链DNA不经复制便以单链的
第八章 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
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第一节 细菌和病毒遗传研究的意义
遗传学的研究从细胞水平推进到分子 水平的时代，是由于两项重大的发展： 一是化学家和物理学家对基因的化学和物理 结构的了解日益深入； 二是研究材料采用了新的生物类型—细菌和 病毒它们繁殖迅速，而且每个世代繁殖数 量庞大，最容易使遗传学家获得有意义的 资料，因此，它们已经成为遗传学研究中 必要的试验生物。
14
h+r-×h-r+培养所产生的四种噬菌斑
h-rh-r+
h+r+ h+r-
15
T2噬菌体的基因重组
h+r-×h-r+
接种在同时长有B和 B/2
株的培养基上
h+r-
h-r+
r-
混浊，大亲本型 透明，小
h+r+
h-
混浊，小重组型透明，大。
重组(R 值f)重 总组 噬噬 菌菌 斑 1 斑 数 0% 0 数 16
2
一、细菌
1.细菌DNA 是一个环状双链分子，通常也称细菌染色体。 2.质粒 是一种细菌染色体外小型环状DNA。携带着
决定细菌某些遗传特性的基因，如抗药、 产毒、致病、形成芽胞、产生色素或抗生 素等的基因。
➢能独立于染色体存在和复制，还能在细胞间传递。
3
细菌一般进行无性繁殖，通过简单的裂殖呈 几何级数增长，完成每个世代只需20分钟 。
12
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二、噬菌体的基因重组
噬菌体有两种性状可作为遗传标志， 噬菌斑的形态 宿主范围
噬菌体的突变可从其噬菌斑的形态和宿主范围来判断。 1.噬菌斑突变：T噬菌体的r-突变体（速溶性）
正常噬菌体，r+，产生的菌斑小而边缘模糊 突变噬菌体，r-，产生的菌斑大两倍而边缘清晰 2.宿主范围突变： T2噬菌体的h-突变体 正常噬菌体，h+，只能以大肠杆菌B株(Ttor)为宿主 突变噬菌体，h-，能以B株和B/2株(Ttos)为宿主
第三节 细菌的遗传分析
一、转化
转化是指指某些细菌(或其它生物)能通过其细 胞膜摄取周围介质中的DNA片段，并将此外源 DNA片段整合到自己染色体组中的过程。
（一）格里费斯的肺炎链球菌转化实验 肺炎链球菌有两种类型：S型（光滑型）
R型（粗糙型） 1928年, 格里费斯发现一种非致病性的R 变种可以通
单个细胞在很短的时间内产生107个子细胞并 聚集一起形成菌落。
一个菌落的全部细胞是由一个细胞产生 理论 上应具有相同的遗传组成，又称克隆 。即 无性繁殖系。
4
细菌可产生多种突变，如：形态性状的突变， 生理特性的突变或抗性的突变
菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、透明 度、颜色和大小等。
生化突变包括：丧失合成某种营养物质能力的 营养缺陷型。
（二）转化过程（可分3阶段） 1.自然转化 （1）感受态的出现 这是转化的第一步。是使转化DNA与受体细
菌间的成功地相互作用，这包括：转化片 段的大小、形态、浓度和受体细胞的生理 状态。除此之外，受体细胞必须在生理上 处于感受态。 感受态是指细菌在某一特定阶段所呈现的能 从周围环境中吸收DNA分子的状态。
一、噬菌体的生活周期
也称噬菌体的感染周期。是指噬菌体从吸附细菌到 后代噬菌体由寄主细菌中释放出来。
根据生活周期的特点，噬菌体可分为烈性噬菌体和 温和性噬菌体
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(一)T4噬菌体的裂解性生活周期 T4烈性噬菌体在感染细菌细胞后，随即在宿主
细胞内繁殖并裂解宿主细胞。 感染细菌时， T4噬菌体的尾丝附着在大肠杆菌
抗性突变包括：抗药性或抗感染性。
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二病毒
病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只有 一条染色体，即单倍体。有些病毒的染色 体是DNA，还有一些病毒是RNA。
病毒主要是由蛋白质外壳及其包被的核酸所 组成的颗粒。
病毒可根据宿主(动物、植物、细菌、真菌) 或遗传物质(DNA或RNA)来分类。
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细菌病毒称为 噬菌体 (phage)(如 图)，
表面时，通过尾鞘的收缩将噬菌体DNA经中 空尾部注入寄主细胞，破坏寄主细胞的遗传 物质，并合成大量的噬菌体DNA和蛋白质， 组成许多新的子噬菌体，最后使细菌裂解， 释放出无数个子噬菌体。
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(二)λ噬菌体的生活周期 侵入后并不使细菌裂解，而是以原噬菌体或
质粒的形式存在的一类噬菌体称为温和性 噬菌体。如λ噬菌体。 温和性噬菌体侵入细菌后，具有一个溶源性 的生活周期。 在溶原周期中染色体并不单独复制，而是插 入宿主染色体特定区域，随着宿主染色体 一道复制。 整合的噬菌体称为原噬菌体，带有原噬菌体 的细菌叫做溶原性细菌。通常有10ˉ5频率 的原噬菌体从溶原性细菌中释放出来，进 入裂解周期。
过以下途径转化为致病性的S型。
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1928年 Griffith 的 实验
18
他将活的R型和经加热杀死的S 型肺炎球 菌混合液注入小鼠。惊人的发现:这种混合 液使小鼠致死, 而单独活R型或经加热杀死 的S 型都不能使小鼠死亡。在致死的小鼠 血液中发现了活的S型肺炎链球菌。
因此, 加热杀死的S型肺炎球菌以某种方 式将活的R型转化成了活S型肺炎球菌。 这 一转变是永久性的:转化的细菌还能产生致 病性的S型后代。
是目前经过 广泛研究，了 解比较清楚的 一种病毒。
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三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性
细菌和病毒在遗传研究中的优越性可以归为： （1 （2 （3）遗传物质比较简单 （4）存在着拟有性过程 （5 （6 （7）便于研究基因的微细结构 （8）可用作研究高等生物的简单模型
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第二节 噬菌体的遗传分析
噬菌体存在一个拟有性过程。通过这个过程，可以 发生遗传物质的交换。通过对噬菌体遗传学的大 量研究，获得了关于基因结构，重组机理和基因 功能的大量知识。
20
（2）双链DNA的结合与进入 ①革兰氏阳性菌（G+）转化
非感受态细胞
转化因子 吸附
洗涤
感受态细胞
外源DNA被洗掉了 外源DNA仍与细胞结合
进入
核酸内切酶
两种核酸酶： 核酸外切酶 切为约14kb的片段 使外源DNA片段变为单链 后与特异蛋白质结合。
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②革兰氏阴性菌（G-）的转化
转化因子 吸附 感受态细胞
转化小体（内含双链DNA）
进入
DNA进入细胞质 前，双链DNA被 降解为单链。
22
（3）DNA整合 进入细胞后的单链DNA不经复制便以单链的
第八章 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
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第一节 细菌和病毒遗传研究的意义
遗传学的研究从细胞水平推进到分子 水平的时代，是由于两项重大的发展： 一是化学家和物理学家对基因的化学和物理 结构的了解日益深入； 二是研究材料采用了新的生物类型—细菌和 病毒它们繁殖迅速，而且每个世代繁殖数 量庞大，最容易使遗传学家获得有意义的 资料，因此，它们已经成为遗传学研究中 必要的试验生物。
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h+r-×h-r+培养所产生的四种噬菌斑
h-rh-r+
h+r+ h+r-
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T2噬菌体的基因重组
h+r-×h-r+
接种在同时长有B和 B/2
株的培养基上
h+r-
h-r+
r-
混浊，大亲本型 透明，小
h+r+
h-
混浊，小重组型透明，大。
重组(R 值f)重 总组 噬噬 菌菌 斑 1 斑 数 0% 0 数 16
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一、细菌
1.细菌DNA 是一个环状双链分子，通常也称细菌染色体。 2.质粒 是一种细菌染色体外小型环状DNA。携带着
决定细菌某些遗传特性的基因，如抗药、 产毒、致病、形成芽胞、产生色素或抗生 素等的基因。
➢能独立于染色体存在和复制，还能在细胞间传递。
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细菌一般进行无性繁殖，通过简单的裂殖呈 几何级数增长，完成每个世代只需20分钟 。
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二、噬菌体的基因重组
噬菌体有两种性状可作为遗传标志， 噬菌斑的形态 宿主范围
噬菌体的突变可从其噬菌斑的形态和宿主范围来判断。 1.噬菌斑突变：T噬菌体的r-突变体（速溶性）
正常噬菌体，r+，产生的菌斑小而边缘模糊 突变噬菌体，r-，产生的菌斑大两倍而边缘清晰 2.宿主范围突变： T2噬菌体的h-突变体 正常噬菌体，h+，只能以大肠杆菌B株(Ttor)为宿主 突变噬菌体，h-，能以B株和B/2株(Ttos)为宿主
第三节 细菌的遗传分析
一、转化
转化是指指某些细菌(或其它生物)能通过其细 胞膜摄取周围介质中的DNA片段，并将此外源 DNA片段整合到自己染色体组中的过程。
（一）格里费斯的肺炎链球菌转化实验 肺炎链球菌有两种类型：S型（光滑型）
R型（粗糙型） 1928年, 格里费斯发现一种非致病性的R 变种可以通
单个细胞在很短的时间内产生107个子细胞并 聚集一起形成菌落。
一个菌落的全部细胞是由一个细胞产生 理论 上应具有相同的遗传组成，又称克隆 。即 无性繁殖系。
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细菌可产生多种突变，如：形态性状的突变， 生理特性的突变或抗性的突变
菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、透明 度、颜色和大小等。
生化突变包括：丧失合成某种营养物质能力的 营养缺陷型。