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第七章 细菌遗传分析

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细菌的遗传分析

细菌的遗传分析
15/(52+15)X100% = 22%
两个位点间的时间约为1分钟，约相当于20%的重组值。
-

已知中断杂交实验该两个基因相距1分钟, 从而得出: 1分钟图距 ≈ 20% 重组值
(中断杂交作图)
(重组作图)
4 Ecoli染色体全长：90分钟；含有：3.6X106bp 20X90 ≈ 1800 cM
课上练习P181第12题
12题解: 据题意 Hfr gal+lac+(A)X F-gal-lac-(B)→F-gal+早,多;lac晚,少. F+ gal+lac+(C)X F-gal-lac-(B)→F+lac+早,多;无gal+ 从AXB中知: gal和lac位于F因子插入位点两侧,gal原点最近。 从CXB中知: C菌株是F因子从细菌染色体上错误切割下来,且 带有细菌lac+的菌株F`lac。 将菌株A与B混合培养一段时间(不到90分钟)后，取混 合液接种在lac-EMB上。紫红色菌落带有分解lac的基因。 将该菌落的细菌又与F-lac-strrB杂交。如该细菌是Flac+ strrB，则无重组子产生。 如该细菌F`lac+ strrB， 则有较多重组子产生。
第六节 细菌的转化与转导作图
一 细菌的转化 受体菌自然或在人工技术作用下直接摄取来 自供体菌的游离DNA片段，并把它整合到自己 的基因组中，而获得部分新的遗传性状的基因转 移过程，称为转化。
通过转化方式而形成的杂种后代，称转化子 （transformant）。
转化过程
⑤非转化子
⑤转化子, 获得供体基因
两个基因进入受体菌的先后;
lac-（乳糖不发酵）ade-（腺嘌呤缺陷型） 完全培养基 （无腺嘌呤、加链霉素）

7第七章_细菌的遗传分析

7第七章_细菌的遗传分析

（二）F因子及其转移
不同营养缺陷型的大肠杆菌：
A菌株：met- bio- thr+ leu+ thi+（甲硫、生物素）， B菌株：met+ bio+ thr- leu- thi- （苏、亮和硫胺素）
（二）F因子及其转移
⑴ F 因子：致育因子（ fertility factor ）或称性因子 （ sex factor ），是一种附加体。 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。 ⑵ F 因子的结构 染色体外遗传物质（质粒），环状DNA，9×104 bp，大约为 大肠杆菌环状染色体的2%，具有40-60个蛋白质基因。
F＋与F－菌
（1）有F因子的细菌称为F＋，细菌增殖时可把F 因子传递给后代细胞（通过自主复制）。 （2）没有F因子的细菌称为F－，F＋细菌经吖啶 橙处理而丢失，成为F－。F因子一经丢失，
细胞中便不再出现；
（3）F＋可以和F－杂交，而不能和F＋杂交；
（ 4 ） F＋ 菌与 F － 菌混合（即 F ＋ ×F － ） 1 小时后，约 95%的F－菌转变为F＋菌，而原来的F＋仍然保留有 F因子。且可以10－7频率获得重组体后代。
① 8分钟时：thr+进入F-细胞。
8.5分钟时：leu+进入F细胞。 ② 9分钟时：有少量叠氮化 物抗性的菌落，少数azir 基因进入F-细胞。 ③ 11分钟时：出现抗菌噬 体T1的F-细菌。 ④ 18和25分钟时：分别出 现乳糖和半乳糖发酵基 因，即lac+和gal+进入F细胞。
F因子是最后转移的：Hfr×F-继 续进行，长达两小时，然后中 断，发现有F-受体转变为Hfr， 但效率很低。

7细菌的遗传分析课后题

7细菌的遗传分析课后题

7细菌的遗传分析课后题7 细菌的遗传分析1 ilemet+ile+ met-基本培养基上的菌落：真正的重组子。

基本培养基上的菌落：ile+ met+,真正的重组子。

含异亮氨酸的基本培养基上的菌落：含异亮氨酸的基本培养基上的菌落：ile- met+和菌落总数。

ile+ met+,菌落总数。

重组率=18/360×100%=5%。

重组率=18/360×100%=5%。

=18/3602、调节酶活性的主要方式有酶活性的激活和抑制两个方面。

两个方面。

酶活力的激活：酶活力的激活：指代谢途径中催化后面反应的酶活力被前面的中间代谢产物(分解代谢时) 活力被前面的中间代谢产物(分解代谢时)或前体(合成代谢时)所促进的现象。

合成代谢时)所促进的现象。

酶活力的抑制：主要为产物抑制，酶活力的抑制：主要为产物抑制，如果有反应产物积累，催化该步反应的酶活力就受到抑制。

物积累，催化该步反应的酶活力就受到抑制。

抑制大多属反馈抑制类型。

制大多属反馈抑制类型。

反馈抑制是指生物合成途径的终产物反过来对该途径中第一个酶(调节酶)活力的抑制作用, 途径中第一个酶(调节酶)活力的抑制作用, 使整个合成过程减慢或停止，个合成过程减慢或停止，从而避免了不必要的能量和养料浪费。

量和养料浪费。

可能的抑制剂：可能的抑制剂：E J I受到反馈抑制支配的酶：受到反馈抑制支配的酶：3 9 7 5 1 E→3, E→3, J→9, I→7 都积累较多时，可能抑制5的活力。

当J,I都积累较多时，可能抑制5的活力。

都积累较多时，可能抑制1的活力。

当E,J,I都积累较多时，可能抑制1的活力。

/2× 3、1)4×108/2×107=20 链霉素抗性培养基。

2)链霉素抗性培养基。

3)azis-tons-lac+-gal+-mal+-xyl+phe his4、arg thy mal met thi thrtry bioazi假设顺序为: 1)cys trpB trpA 5、假设顺序为: 1) cys- trpB- trpA+ 1) cys+ trpB+ trpAcys+ trpB+ trpA2) cys- trpB- trpA+ 1)和2)都是发生一次双交换1)和2)都是发生一次双交换产生原养型重都是发生一次双交换产生原养型重组子,双交换的概率理论上可能相等, 组子,双交换的概率理论上可能相等,所以产生原养型重组子数目可能相同. 原养型重组子数目可能相同. cys+ trpB+ trpA+ cys+ trpB+ trpA+ 假设顺序为: 2)cys trpA trpB 假设顺序为: 2) cys- trpA+ trpBcys+ trpA+ trpB+ 1) cys+ trpA- trpB+ cys+ trpA- trpB+ 2) cys- trpA+ trpB1)为双交换,2)为四交换. 1)为双交换,2)为四交换.四交换频率远远低于双交为双交换,2)为四交换换频率,产生的两种原养型重组子数目不可能相同. 换频率,产生的两种原养型重组子数目不可能相同. cys 所以: 所以: trpB trpA cys+ trpA+ trpB+6、acd 1eb23 4 5根据缺失作图的原理：根据缺失作图的原理：未知点突变与已知缺失突变系杂交，能重组产生野生型，变系杂交，能重组产生野生型，表明点突变一定不在缺矢区段内；不在缺矢区段内；不能重组则点突变一定在缺失区段内。

第七章细菌的遗传

第七章细菌的遗传
①.合成代谢功能的突变型(营养缺陷型)： 丧失合成某种营养物质能力，不能在基本培养基上生长； 野生型（原养型）：野生菌株则可在基本培养基上生长。 用不同的选择性培养基 测知突变的特性。
营养缺陷型细菌的表型一般是根据该菌株所不能合成的物 质来命名。取这一物质的前3个字母，第一个字母大写，指 出它们生长所需要的物质。例Met-。相应的原养型的表型记
成为二倍体DN#43;
b
部分二倍体中发生的交换:
降解
a
单数交换：打开环状染色体，产生一个线性染色体，这种
细胞是不能成活的。
偶数交换：产生可遗传的重组体和片段。
㈢、中断杂交试验及染色体连锁图： 50年代，雅科（Jacob F.）和沃尔曼（Wollman E.）： 中断杂交试验：发现接合时遗传物质转移是直线进行。
时间内(如一夜)能裂殖到107个
子细胞 成为肉眼可见的菌落
或克隆(clone)。
5
7.1.2 细菌的基因组
一个环状染色体、一个或多个小染色体(质粒)。 裸露的、没有组蛋白和其他蛋白质的结合，易于接受 带有相同或不相同物种的基因或DNA片段的插入。
7.2大肠杆菌的突变型及其筛选 7.2.1大肠杆菌的突变类型
在Hfr×F－结合时，细菌染色体由一 小段单链的F因子为前导而转移到F-受体 边进入边合成。一般仅小部分细菌染色 体能够转入，接合中断受体细胞为F－， F因子仍留在供体内。
Hfr×F－
部分二倍体： 当Hfr细菌的
供体外基因子
受体内 基因子
染色体进入F－后，在 c
一个短时期内，F－细
b+
胞内的某些位点就会
细菌裂解
DNA残留
其它细菌摄取转化。
②. 枯草杆菌活细胞表面分泌DNA，可被其它细胞摄取。

7细菌和噬菌体的遗传和重组

7细菌和噬菌体的遗传和重组

F因子的整合特点
(1) 整合是通过IS序列处的同源重组发生的。
(2) F有多个IS 作为整合位点，主要在IS3
处； E.coli染色体上有20个以上的整合 位点； (3) 通过与染色体不同位置上的IS整合，形 成不同的Hfr菌株，对染色体上基因的 转移起点不同； (4) 由于IS序列有不同的方向，F可以不同 方向整合。
第二节 噬菌体的连锁和交换
一、噬菌体的结构和形态
表 8-6 病毒 T-偶数噬菌体 T7 λ P22 φ ×174 Qβ （呼肠病毒） SV40 鼠白血病病毒 烟草花叶病毒 几种病毒染色体的特点 核酸结构 双链 DNA 双链 DNA 双链 DNA 双链 DNA 单链 DNA 单链 RNA 双链 RNA 双链 DNA 单链 RNA 单链 RNA 染色体类型 线状；环状排列末端有 RS 线状；单一顺序 线状；单股粘性末端 线状；单一顺序 环状 线状 几个片段 超螺旋环 几个片段 线状 宿主 E.coli E.coli E.coli 沙门氏菌 E.coli E.coli 哺乳动物 人类 鼠 烟草
七. 重组作图－E.coli染色体连锁图
部分合子（merozygote）也称半合子， 内基因子 (endogenote) 外基因子（exogenote） 例：供体strspur+lac+pro+，受体strrpur-
lac-pro-,以pur+为选择标记 pur 和lac间重组值：
野生型E.coli K12 (λ) gal＋
基本 培养基
UV
诱导
细胞裂解，收集裂解液
感染多种非溶原缺陷型
选择
gal＋ 转导子
频率10－6
溶源化 溶源菌：反常切离频率10-6

细菌和病毒的遗传学分析

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
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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。

遗传学第7章 细菌的遗传分析

遗传学第7章 细菌的遗传分析

大 肠 杆 菌 染 色 体 图
第五节 F′因子与性导 F′因子与性导
性导（sexduction）： 性导（sexduction）： F′因子为媒介 因子为媒介， 以F′因子为媒介，将供体细胞的部分遗传物质导 入受体细胞形成部分二倍体。 入受体细胞形成部分二倍体。
2、分解代谢功能的突变型： 分解代谢功能的突变型： 分解代谢功能（ function） 分解代谢功能（ anabolic function）：野生型大肠杆菌 能利用比葡萄糖复杂的不同碳源， 能利用比葡萄糖复杂的不同碳源，因为它能把复杂的糖类 转化成葡萄糖或其他简单的糖类， 转化成葡萄糖或其他简单的糖类，也能把复杂分子如氨基 酸或脂肪酸降解为乙酸或三羧酸循环的中间产物。同样， 酸或脂肪酸降解为乙酸或三羧酸循环的中间产物。同样， 一系列降解功能的实现也需要许多基因的表达， 一系列降解功能的实现也需要许多基因的表达，其中任何 一个基因突变都会影响降解功能的实现。 一个基因突变都会影响降解功能的实现。 3、抗性突变型：细菌由于某基因的突变而对某些噬菌体或 抗性突变型： 抗菌素产生抗性。 抗菌素产生抗性。
str对链霉素有抗性azi对叠氮化合物有抗性tona噬菌体有抗性thr中断杂交后非选择标记基因出现的频率中断杂交后非选择标记基因出现的频率标记基因转入的时间min100选择标记leu85100选择标记azi90ton1170lac1840gal2525根据中断杂交试验绘制的连锁图根据中断杂交试验绘制的连锁图ff因子插入的位置及方向因子插入的位置及方向用中断杂交试验确定的几个用中断杂交试验确定的几个hfrhfr菌株的基因顺序菌株的基因顺序hfr的类型hfrhthrprolacpurgalhisglythithrthiglyhisgalpurlacproprothrthiglyhisgalpurlacpurlacprothrthiglyhisgalab312thithrprolacpurgalhisglyff因子整合位置与不同因子整合位置与不同hfrhfr类型杂交类型杂交三重组作图三重组作图两基因转移间间距小两基因转移间间距小于于22分钟时中断杂交法的图距不精确分钟时中断杂交法的图距不精确应采用传统的重组作图法

第7章 细菌的遗传分析

第7章 细菌的遗传分析
重组发生在部 分二倍体中。 单交换产生不 平衡的线性染色 体；只有偶数次 交换才能产生平 衡的重组子。 相反的重组子 不出现。
外基因子 内基因子 不能复制，细菌不能繁殖
重组型 不能复制，丢失
7.4
中断杂交与重组作图
7.4.1 中断杂交实验原理
7.4.2 中断杂交作图
7.4.3 重组作图 原理及方法
• 90% 编码蛋白质（ encode protein ）
7.2 大肠杆菌的突变型及其筛选
7.2.1 大肠杆菌的突变类型 7.2.2 细菌的培养与突变型筛选
结合一起讲
大肠杆菌的突变类型
一、营养缺陷型 1.合成代谢缺陷型
2.分解代谢缺陷型
二、抗性突变型
一、营养缺陷型
在营养代谢上是有缺陷的菌株，统称为营养缺陷型，而把 正常的野生型叫做原养型。 –基本培养基：能满足野生型菌株营养要求的最低成分的组 合培养基。 –补充培养基：在基本培养基中有针对性地加上某一种或几
(1)细胞融合（同宗配合）；
(2)形成二倍体合子；
(3)减数分裂 －交换
• 存在问题：
–两个亲本类型对它们的子裔的遗传贡 献并不相同。有些基因组合丢失。
7.3.2 F因子及其转移
(一)、Hayes(1952)实验：
菌株A 菌株B met - thr + leu + thi + × met + thr - leu - thi –
Lederberg及其研究生Zinder（1951）为了验证 鼠伤寒沙门氏菌（Salmenella typhimurium）中 是否也存在着接合现象，进行了下列实验： LT22 phe- trp- met- his+ X LT2 phe+trp+met+his-

医学课件第7章细菌的遗传分析

医学课件第7章细菌的遗传分析
5
第二节 大肠杆菌的突变型及筛选
一、大肠杆菌的突变类型
1. 合成代谢功能的突变型(anabolic function mutants) •合成代谢功能(anabolic functions)：野生型(wild type)在基本培养基上具有合成所有代谢和生长所 必需的有机物的功能。 •营养缺陷型(auxotroph)：野生型品系的某个必需 基因发生突变，导致不能完成一个特定的生化反 应，从而阻碍整个合成代谢功能的实现。
In 1953, W. Hayes isolated another strain demonstrating a similar elevated frequency.
Both strains were designated Hfr, or high-frequency recombination. Because Hfr- cells behave as chromosome donors, they are a special class of F+ cells.
20
F＋×F－
Hfr×F－
所有 F＋
很少 F＋
21
•F因子整合到 细菌染色体
•Hfr与受体细 菌染色体的等 位基因间可以 重组(10-2)
22
很少 Hfr×F－
F＋ ？
Hfr细胞和F-细胞之间的接合，一般很少有整条Hfr染色 体转入F－细胞(pilus容易断裂)，因此：
F－细胞得到的只是部分F因子，其余部分依赖于整条 Hfr染色体的转移。这样在Hfr×F-杂交后代大多数重 组子仍为F－
41
a+b+c+ in cross 1 << a+b+c+ in cross 2

遗传学第七章细菌的遗传分析7.8习题

遗传学第七章细菌的遗传分析7.8习题

遗传学第七章细菌的遗传分析7.8习题第七章细菌的遗传分析一、填空题1、细菌的遗传重组可通过_______、______________、_______和_______四种途径实现。

2、Hfr的染色体进入受体菌后，此时的细菌细胞被称为_______二倍体。

3、细菌重组有两个特点：______________和______________。

4、判断所转化的两个基因是连锁的还是独立遗传的，可通过观察DNA浓度降低时的转化频率的改变来说明。

如果当DNA浓度下降时，AB共转化频率下降和A或B转化下降程度相同，则说明A和B是____；如果AB共转化频率的下降远远超过A或B转化频率下降的程度，则说明A和B是______。

5、在互补测验中，两个突变型若表现出互补效应，则证明____；若不能出现互补，则证明____。

6、顺反子既有功能上的____，又有结构上的____。

7、在原核生物中，（）是指遗传物质从供体转换到受体的过程；以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质重组的过程称（）。

8、戴维斯的“U”型管试验可以用来区分细菌的遗传重组是由于（）还是由于（）。

9、细菌的遗传重组是由接合还是由转导所致，可以通过（）试验加以鉴别，其依据是（）。

10、用S（35）标记的噬菌体感染细菌放在液体培养基中培养，而后分离菌体和培养液，绝大部分的放射性将在（）测得。

11、将E.Coli放入含有氚标记的胸腺嘧啶培养基中培养一个世代，取出后再在无放射性的培养基中培养2个世代，被标记的细胞比例应该是（）。

12、入噬菌属于（）噬菌体，噬菌体是通过一种叫做（）的拟有性过程实现遗传重组。

13、用ab+菌株与a+b菌株混合培养可形成ab、a+ b+重组型。

但在混合前，如果把它们分别放在戴维斯U型管的两侧，若不能形成重组体，说明其重组是通过（）产生的。

如果重组前用DNA酶处理，若不能形成重组体，说明其重组是通过（）产生的。

如果在重组前用抗血清（如P22）处理，若不能形成重组体，说明其重组是通过（）产生的。

第七章 细菌的遗传分析

第七章 细菌的遗传分析
U型管两臂中分别为营养缺陷型 品系A和B，使它们繁殖到饱和状
态，同时在U型管的一端交替地吸和压，使两臂中的培养液充分混合， 但细菌的两个品系的细胞却不会接触。在U型管中培养一些时间后， 再从两端分别取细菌进行培养，没有发现一个细菌能在基本培养基上 生长。结论：要有原养型细胞的形成，两个菌株间的直接接触是必不 可少的。（Requirement for physical contact）
在编码蛋白质序列：总共编码4288种已知和未知的蛋白 质（可读框），其中约38％功能不明。
在K-12 MG1655菌株中，
基因的平均长度为950bp，基
因之间的平均间隔约为118bp， 但是菌株之间可能会有很大
的差别。
2005年报道了第二个菌株 E. coli K-12 W3110基因组的
完整序列。比较K-12
两个品系间的杂交，而是一个品系的DNA片段逸出细胞
后，携带着相应的基因（如met+ bio+）进入另一个品系
的细胞，因为这种转化作用而产生了上述的营养型？
回答以上问题：
1950年Davis：U型管实验，有力 地支持了细菌菌株杂交的判断。他 用一个U型管，在底部用一块过滤器 隔开，把管分隔为相等的两臂。滤 器的孔很小，细菌不能通过，只有 象DNA这样0.1微米的游离分子、培 养液和营养物质可以通过。
1×10－7是一个很低的数值，从一千万个细胞中挑出去一个， 在果蝇等遗传实验材料中很难做到这一点。
问题：
1. 这种与亲代不同的能在基本培养基上生长的细菌不一
定是基因型的改变，可能是培养上的互补，即一些物质
从一个品系的细胞中泄漏出来而被另一个品系的细胞所 吸收呢？
2. 还是另一种可能，是基因型的改变，但不一定是由于

【精品】遗传学_第二版_课后答案(1~8章)

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遗传学_第二版_课后答案(1~8章)------------------------------------------作者------------------------------------------日期幻灯片1习题参考答案第四章第五章幻灯片2第四章孟德尔式遗传分析2. 在小鼠中，等位基因 A 引起黄色皮毛，纯合时不致死。

等位基因 R 可以单独引起黑色皮毛。

当 A 和 R 在一起时，引起灰色皮毛；当 a 和 r 在一起时，引起白色皮毛。

一个灰色的雄鼠和一个黄色雌鼠交配，F1 表型如下：3/8 黄色小鼠， 3/8 灰色小鼠， 1/8 黑色小鼠， 1/8 白色小鼠。

请写出亲本的基因型。

A_R_A_rrAaRrAarraaR_aarrA_rrA_R_幻灯片3第四章孟德尔式遗传分析3. 果蝇中野生型眼色的色素的产生必需显性等位基因 A。

第二个独立的显性基因 P 使得色素呈紫色，但它处于隐性地位时眼色仍为红色。

不产生色素的个体的眼睛呈白色。

两个纯系杂交，结果如下：AXP AXp aXP aXp AXp AAXPXp 紫AAXpXp 红AaXPXp 紫AaXpXp 红AY AAXPY 紫AAXpY 红AaXPY 紫AaXpY 红aXp AaXPXp 紫AaXpXp 红aaXPXp 白aaXpXp 白aY AaXPY 紫AaXpY 红aaXPY 白aaXpY 白 AaXPXp AaXpY解释它的遗传模式，并写出亲本、F1 和 F2 的基因型。

A/a 位于常染色体上，P/p 位于X染色体上；基因型 aa 的个体眼睛呈白色，基因型 A_XP_ 的个体眼睛呈紫色，基因型 A_XpXp、 A_XpY 的个体眼睛呈红色。

幻灯片4第四章孟德尔式遗传分析4. 一条真实遗传的棕色狗和一条真实遗传的白色狗交配，所有F1 的表型都是白色的。

F1 自交得到的 F2 中有 118 条白色狗、32 条黑色狗和 10 条棕色狗。

第7章细菌的遗传分析

第7章细菌的遗传分析
一 大肠杆菌的突变类型
1. 合成代谢功能的突变型（anabolic functional mutants) 2. 分解代谢功能的突变型（catabolic functional mutants)
3. 抗性突变型
1. 合成代谢功能的突变型
野生型或原养型大肠杆菌能生长在十分简单的基本培养基上。 野生型品系具有在基本培养基上合成所有代谢和生长必需的有 机物功能。 合成代谢功能的突变，多为条件致死突变。 营养缺陷型菌株的命名 如: 甲硫氨酸缺陷型 野生型 MetMet+
2. 便于研究基因突变与基因作用：显隐性都表现，可 设计各种营养缺陷型，来对应基因的功能。
3. 便于研究基因的精细结构：遗传物质简单, 只含裸 露DNA或RNA。 4. 易管理和化学分析。 一个试管可装很多; 易于获得 大的数量用于分析。
5. 可用作研究高等生物的简单模型。高等生物复杂， 可用细菌来代替某种研究。

在检查F- 细胞是否得到thr+，可用不加thr而含str、 leu的培养基，在这里，只有thr+strR才能生长， 能长的细胞就是供体thr+已经进入受体并发生了 重组的细胞。试验结果列于表。
可以看到，从 Hfr菌株的基因 在F－细菌中出 现开始，随着时 间的推移，具有 这一基因的菌落 逐渐增加，直到 某一百分数为止； 基因出现的时间 愈早，它所达到 百分数也愈高.

细菌DNA的折叠或螺旋化过程依赖于RNA分子的作用

细菌细胞内除了染色体外还有一些染色体外复制 因子(如质粒). 它们可以在细胞间传递，并且与细 菌染色体或核外遗传因子进行重组。
质粒：细菌中除主染 色体之外，能进行自 主复制的遗传单位。 可随细胞分裂分配到 子细胞中。

第七章 细菌和噬菌体

第七章 细菌和噬菌体



五、细菌遗传的实验研究方法

(一) 细胞计数(培养物细胞浓度) (二) 建立纯系的方法


(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
(四) 突变型与重组型的批量筛选方法
细菌培养
(一) 细胞计数(培养物细胞浓度)

培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实验 技术，其基本思路是：
对原培养物进行连续稀释； 进行平板涂抹培养； 由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数； 根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度。
因为hfr细胞与f细胞接合后可以将供体染色体的一部分或全部传递给受体当供体和受体的等位基因带有不同标记时在她们之间就可以发生重组重组频率可达到001以f接合时f细菌很少转变成hfr这是因为当hfr与f接合时整合的fdna从一端被内切酶切成单链切口细菌染色体由这一小段单链的f因子作为前导转移到f受体一边进入一边合成在大多数情况下只有一小部分细菌染色体转移接合即出现中断受体细胞仍保持为f因为f因子仍留在供体内

建立纯系的方法——纯培养
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型

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株在基本培养基和营养培养基上的
生长表现将菌株分为原养型(也称为原生营养型)与营养缺 陷型(在基本培养基上不能正常生长，只能在相应的营养 培养基上生长)。

材料：大肠杆菌(Escherichia coli)K12菌株的两个营养缺 陷型品系：
A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物素缺陷型bio-；
B—苏氨酸缺陷型thr-和亮氨酸缺陷型leu-。

方法：
将A、B混和，在基本培养基(固体)上涂布培养。

第七章+细菌的遗传分析

第七章+细菌的遗传分析

供体受体混合培养 ↓ gal+ lac+ 隔时取样 gal﹣ lac﹣ ↓ 稀释搅拌，中断杂交 ↓ 在含链霉素的完全培养基上选重组子 ↓ 鉴定重组体基因型 ↓ 记录重组体频率及首次出现的时间 ↓ 分析作图
Lac
gal
ton
azi
用中断杂交法确定的几个Hfr菌株的基因顺序
Hfr HfrH 1 2 3 AB312
转化子类别
+ +
+
-
tyr
+ 11940
+ 3660
+ 685
418
2. F因子及其转移
接合：原核生物中，遗传物质从供体（“雄性”） 转移到受体（“雌性”）的过程。 致育因子（或F性因子，也叫F质粒） 染色体外的一个共价环状DNA分子
（94.5kb 细菌DNA的2% 1/3基因与接合有关)
2. F因子及其转移
据 F 因子有无以及存在状态
E.Coli 有三种类型：
C pro (3) met(29) xyl (32) mal(37) str(47)
mal
D pro (10) gal(16) his(26) ade(41) ser(61)
E his(7) gal (17) pro(23) met(49) xyl(52)
xyl
met 3
5
A
10 5
str
ser
26 D pro 6C
1. 转化的发现
1928年，F.Griffith 肺炎双球菌
细菌转化 ：一个细菌品系由于吸收了从另 1944年，O.T.Avery 证实转化因子是DNA
一细菌品系分离得来的 DNA而发生遗传性状
的改变的现象。

第七章++细菌的遗传分析

第七章++细菌的遗传分析

3
0 pur lac pro thr thi gly his gal
AB312 0 thi thr pro lac pur gal his gly
2021/5/10
制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1)
43
从表10-1可以看出，虽然不同，但有规律性，如所有 的his基因都有gal在一边，gly在另一边，其他基因也是如 此，除非它们连锁群的另一端。其差异是由于转移的原点 不同和方向不同所致（图10-13）。进一步说明F因子和细 菌染色体都是环状的。Hfr细胞染色体的形成，则因F因子 插入环状染色体的不同位置，因而形成了不同的转移原点 和转移方向。
DNA转移是从F因子的oriT起始，F因子的
主要部份（转移基因簇）在最后进入受体。
大部分F因子并没有进入受体，中途断开
即Hfr×F-
F-→F-
接合
2021/5/10
制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1)
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●F因子结构特性
接合
2021/5/10
制作 刘向东 俞淑红 Copyright(1.1)
接合
●分析
接合
Hfr菌株基因是按一定的线性顺序依次进入F-的，也就是说， 染色体从原点开始是以直线方式进入F-细胞的（图10-12）， 离原点愈近，进入愈早，反是则晚。
azi ton
lac gal
F
O
9 11
18
25
中断杂交实验作出的大肠杆菌直线连锁图 单位：分钟，O是原点，F是F因子。
接合
●不同Hfr菌株的进一步试验 不同Hfr菌株试验作出基因连锁图，
(receptor)—“雌性”的过程
一、细菌结合现象的发现
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1)不同的Hfr品系转移的起始基因是不同的; 说明：Ｆ因子可以在不同的位点插入细菌染色体; 2)与同一基因相邻的基因是相同的; 说明：不同品系细菌的基因顺序是相同的; 3)Hfr基因可以两个不同方向转移基因进入Ｆ-; 4)一个Hfr转移的起始基因是另一个Hfr最后转移的基因 说明：细菌的染色体是环状的. HfrH 1 thr pro 312 2 gly lac his pur gal 3
第四节
中断杂交与重组作图
一 中断杂交实验作图
1中断杂交实验 Hfr thr+ leu+ azir Tonr lac+ gal+ strs X F- thr- leu- azis tons lac- gal- strr
选择培养基 加str
9′ ↓
11′ ↓ ↓
18′ ↓ ↓ ┆
25′ ↓ ↓ ┆
无thr,leu
第七章 细菌的遗传分析 学习要点：
１名词概念 转化、转染、转导、质粒、性导、F因子、Hfr、转 化子、转导子、半合子、附加体、高频转导、低频转 导、感受态因子、特异性转导、合子诱导 2 了解细菌染色体大小与结构；
3 细菌的突变型的类型； 4 细菌菌株的类型、接合的组合方式与重组特点； 5 中断杂交实验作图的原理与方法；
第六节 转化与转导作图
一 细菌的转化与作图 （一）转化：指外源DNA片断不经中间媒介体直接进 入感受态细胞进行基因重组形成重组体的过程。 转化子：通过转化而形成的重组体. （二）转化作图 1 转化作图的条件: 2 转化基因间关系及其确定
DNA浓度 下降比率 1/2 1/2 A转化率下 B转化率 降比率 下降比率 1/2 1/2 1/2 1/2 A与B共转化 率下降比率 1/2 1/4 A与B 关系 连锁 不连锁
F- lac- ade+
重组合 15
3 计算重组体 重组值=重组菌落数/总菌落数X100 % =(lac- ade+)/[(lac+ ade+ )+(lac- ade+)]X100% = 15/(52+15)X100% ≈ 20% 已知中断杂交实验该两个基因相距1分钟, 重组作图与中断杂交作图的图距关系: 1分钟图距 ≈ 20% 重组值 4 Ecoli染色体全长： 90分钟；含有：3.6X106bp 20X90 ≈ 1800 cM
P170
13
tyr1
二 转导与作图
(一)普遍性转导与作图 1 普遍性转导： (1)普遍性转导的机制 (2)普遍性转导特点: 2 普遍性转导作图 (1) 作图原理:两基因的共转率愈大相距愈近，反之则愈远 (2）双因子转导作图
例如：确定abc三个基因在染色体上的顺序，
分别测定a-b、 a-c、 b-c 的共转导率； 如果：a-b的共导率最大，a-c较大，而b-c的最小，
2 中断杂交实验作图原理 A： Hfr染色体上的基因是从某一点开始,以线性 方式进入Ｆ-的, B：离原点愈近的基因进入Ｆ-愈早,出现在Ｆ中的比例愈大,反之,则愈小. 3 中断杂交作图: 指在HfrXF-杂交中,把接合中的细 菌在不同时间取样,搅拌中断杂交, 分析受体菌基 因型,以Hfr基因出现在Ｆ-中的先后为顺序,以转移 的时间(分钟)为图距单位进行基因作图的方法. 4 作图 (原点) aziTon lac gal F 0 9 11 18 25min
第一节 细菌的细胞和染色体
一 细菌细胞 大小：1-2 m； 繁殖方式：二裂式均等分裂，1代/20min。 二 细菌染色体 P156 表7-1 1 结构: 环状双链DNA，单倍性，以折叠或螺旋状态存在； 2 大小：长约250-35000m(未螺旋)； 3 复制方式：着膜式复制。 分裂特点：均等分裂，无基因重组。
三 突变型的筛选 例如： 营养缺陷型的筛选: u.v 野生型细菌 完全培养基： 影印培养 基本培养基： 补充培养基 ： 氨基酸类 维生素类 系列氨基酸 补充培养基：赖氨酸 脯氨酸 精氨酸….
第三节 细菌的接合与染色体作图 一 细菌的接合 １经典的杂交实验 1946年 Lederberg; Tatum 品系A 品系B 基因型: met-bio-thr+leu+thi+ X met+bio+thr-leu-thi↓ ↓ ↓ 基本培养基: 无菌落 有10-7 无菌落 2 出现野生型菌落的可能原因： 回复突变；转化；互养； 细菌间发生了基因重组
(2) 两点法基因顺序的确定
基因顺序是: thr
leu
azi
2）三因子转导作图
例：P1→供体 thr+ leu+ azir X 受体 thr- leu- azis
各种选择性培养基 P1+供体菌 受体 无leu 转导子基因型 共转率
2 转化基因间重组值的计算
重组值= 例:供体 转化子数(重组体数) 亲组合数+转化子数
(+ -)+(- +) = (+ +)+(+ -)+(- +)
trp2+ his2+ tyr1+trp2- his2- tyr1-
表7-4的重组值 trp2—his2的重组值=34% trp2—tyr1的重组值=40% his2—tyr1的重组值=13% 根据重组值作图： trp2 34 his2
6 细菌基因重组的特点；
7 转化、转导转移遗传物质的特点与共转率作图。
基本概念：
1、转化：从细菌培养物提取DNA可以在体外 转移到受体菌中，该过程称为转化。 2、转染：人工利用噬菌体进行外源DNA的重 组拼接，同时利用细菌对外源DNA的吸收过 程，转移目的基因的过程。
供体 DNA + E.coli B 基因组 E.coli B
三 Ｆ因子与高频重组 1 F基因子的结构
２Ｆ因子的整合与切割
3 F因子状态与遗传物质转移特点 Ｆ因子状态 游离 整合
菌株类型 Ｆ+ Fˊ Ｈf r Ｆ菌株性别 ♂ ♀ 杂交类型 Ｆ+ＸＦFˊＸＦ- ＨfrＸＦ- Ｆ-ＸＦ 不能进行 传递特点 只转移Ｆ 转移Ｆ因 极少转移Ｆ 因子不转 子，还转 因子,大量 移细菌基因。 移细菌个 转移细菌基 别基因。 因。
影印接种
aziTonຫໍສະໝຸດ lacgal ┆Hfr的未选择性标记基因进入F-所需时间 转入时间 转移的Hfr基因 出现在F-中的频率 （分钟） 8` thr+(选择性标记) 100% 8.5` leu+(选择性标记) 100% 9` azir开始出现在F11` tonr开始出现在F- azir已达30% 18` lac+开始出现在F- azir达90%，tonr达75% 25` gal+开始出现在F- azir达95%，tonr达80% lac+达30%
第二节 大肠杆菌的突变型及筛选 一 细菌作遗传研究材料的优点 1 有许多营养缺陷型 ,且易于选择和鉴定 2 生活周期短 : 繁殖快,积累代谢物质多； 基本培养基 补充培养基 3 繁殖快 ,数量大,易发现和鉴定突变型； 完全培养基 4 结构简单 : DNA裸露,单倍性,利于基因精 选择培养基 细结构和基因功能表达调控的研究
共培养
细菌需具备感受态：氯化钙和低温处理
3、转导：利用噬菌体感染细菌的特性，将外源 DNA整合至噬菌体基因组，并随噬菌体感染细 菌过程，导入至受体细菌中的过程
+ 噬菌体基 因组 大肠杆菌基因组
4、性导：细菌之间通过有性接合，转移遗传因 子的过程，是通过致育因子F因子介导将供体细 菌DNA片段输入到受体细菌中而形成一个部分 二倍体的过程。
二 重组作图 (难点)
１ 细菌的重组作图的前提 (1) 两个基因紧密连锁; (2) 两个基因进入受体菌的先后; 例：已知lac 和ade紧密连锁; lac+比ade+先进入Ｆ-; ２ 杂交、选择、统计重组体
Hfr lac+ ade+ strs X F- lac- ade- strr
选择培养基 加str,无ade Ｆ-ade+strr P167图7-11 A:lac+ ade+ B: lac+ ade+ C: lac+ ade+ F- lac+ ade+ 亲组合 52 紫红色菌落ade+ lac+ 粉红色菌落ade+ lac伊红美兰培养基
3 转化、互养的排除—U 型管试验
菌株A B菌株
基本培养基 无 无 结论:1: 野生型不是转化或互养产生的; 2:两菌株细胞的直接接触对野生型的产生是必要的. 证明：细菌发生了基因重组
二 Ecoli性别的发现
1 Hayes 的实验 A: met-bio-thr+leu+thi+strs met-bio-thr+leu+thi+ ♂ strr X 加链霉素 B: met+bio+thr-leu-thi-strr X 加链霉素 ♀ ↓ met+bio+thr-leu-thi-strs
↓
基本培养基:出现菌落 2 结果得出结论: (1) Ecoli有相当于高等生物的性别 (2) Ecoli的遗传物质是由♂→♀单向传递的.
无菌落出现
3 F因子的发现 １）Hayes实验 品系A strs ♂ ↓突变 (- F) 品系B strr♀ X A strS 突变型 “♂“ (F-) ↓加链霉素 ↓ 不育 Astrr “♂” X A strs♂ ↓加链霉素 品系B strr♀ X A strr♂ (+F) ↓ 重组体
4 高频重组菌株Ｈfr
Hfr的Ｆ因子转移特点: (1)F整合后呈线状； (2)转移起点0位于中间； (3)先转移F因子的一部分, F的后面部分最后转移。