原核生物遗传分析

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章,病毒与原核生物的遗传学分析,优点：,生活周期短,单倍体，无显隐性关系,研究方法简单,灵敏度高,第一节,噬菌体（病毒）的遗传学分析,一、噬菌体的基本特征,温和噬菌体,烈性噬菌体,二、噬菌体杂交与基因定位,噬菌体的杂交方法：混合感染（复感染、双重感染）,重组合,重组频率,=x 100%,重组合,+,亲组合,例：,1955,年,Kaiser,的,噬菌体实验,+x s mi co1,杂交,s,：小噬菌斑，,mi,：微小噬菌斑，,co1,：中央浑浊小点的噬菌斑。,类型,数目,合计,百分比,s-co1,co1-mi,s-mi,+,s co1 mi,975,724,1899,90.8,s +,+co1 mi,30,32,62,2.9,s co1 +,+mi,61,51,112,5.3,s +mi,+co1+,5,13,18,0.86,合计,2091,3.76,6.16,8.2,作图：,3.76 6.16,s co1 mi,8.2+2 x 0.86=9.92,第二节,细菌杂交与基因定位,一、,E.coli,的性因子,F,因子（性因子、致育因子）：,1946,年,J.,Lederberg,在大肠杆菌中有杂交现象，并进一步发现了性因子,F,。,F,因子共有,15,个基因，,3.5 x 10,6,道尔顿，,6 x 10,4,bp,F,+,：含有,F,因子的细胞（菌株），具有性伞毛（接合管）,F,-,：不含,F,因子的细胞（菌株）,2,、,F,因子与性导,附加体,：具能游离于染色体外而独立存在，又可重组于染色体上的遗传因子称为附加体。,F,因子是一种附加体。,当,F,因子从染色体上切离时，可能发生不准确切离而带有宿主的部分基因，这种游离的,F,因子称为,F,因子。,F,因子的转移可以导致,F,因子上宿主基因的转移。,3,、,Hfr,菌株,当,F,因子重组在宿主细胞染色体上时，,F,因子仍然可以发生转移，此时的转移可推动宿主基因的转移，因此这种菌株称为高频重组菌株（,high,frequence,of recombination,Hfr,),F,因子,推动,染色体的转移是以,F,因子的一端开始，沿,F,因子所处位置的相反方向进行转移，,F,因子最后才转移。所以染色体在,F,因子的推动下发生的转移具有一定的方向和顺序。,二、中断杂交与基因定位,1954,年利用,Hfr,菌株的染色体转移特征（方向性和顺序性），进行了,E.coli,染色体的基因定位。,Hfr,:,thr,+,leu,+,Az,s,T1,s,lac,+,gal,+,str,s,（供体）,F,-,:,thr,-,leu,-,Az,r,T1,r,lac,-,gal,-,str,r,（受体）,让两种细胞混合，,37,水浴一定时间后取样，组织捣碎机中断杂交，而后涂布在含,Str,的基本培养基上，考察供体基因在受体细胞出现的时间及顺序（基因转移的时间及顺序）。,概念,：选择性标记与反选择性标记,8 8.5 9 11 18 25,thr,leu,Az,T1,lac,gal,三、非中断杂交与基因定位（重组作图）,利用,F,因子可以推动染色体到受体细胞中的特点，将要考察的基因全部转移到受体细胞中，然后考察各种基因型出现的频率，根据重组值计算公式计算重组值，进行作图。,为保证要考察的基因全部转移到受体细胞中，选择性标记必需处于转移的末断。,细菌基因重组的特征,：与真核生物相比，原核生物的基因重组有两个特征，一是必需发生偶数次交换，细菌细胞才可存活；二是由于染色体不完整或选择培养的关系，野生的重组子才可存活，所以相反的重组子不出现。,四、,E.coli,的染色体图,E.coli,的基因定位主要以中断杂交的方法进行的，所以,E.coli,的染色体图是以分钟作单位的。,第三节,细菌转化与基因定位,一、细菌的遗传转化,1928,年,Griffith,发现肺炎双球菌的转化现象。,1944,年,Avery,证实转化因子是,DNA,。,转化,（,transformation),：外源,DNA,通过细胞吸收过程进入细胞，并使其发生遗传改变的过程。,感受态,（,competence),：细胞具有吸收外源,DNA,能力的生理状态。,有些细菌在生长过程中会自发地产生感受态，如肺炎双球菌，枯草杆菌等；有些细菌不会自发地产生感受态，必需经特殊处理才可产生感受态，如大肠杆菌。,1928,年,Griffith,的实验,遗传转化的机理,二、基因定位,遗传转化的转化因子一般在,1000020000bp,之间，因此当两个基因连锁（注意：这里的连锁与真核生物的连锁不完全一样）,他们被同时转化（共转化）的频率要远高于不连锁的基因。利用共转化的特点，可以对连锁的基因进行基因定位。,例：,Nester,利用枯草杆菌,trp,2,+,his,2,+,tyr,1,+,DNA,为供体，对,trp,2,-,his,2,-,tyr,1,-,进行转化。,第三节细菌转导与基因定位,年，,Lederberg,&,Zinder,在进行型管实验时发现。,转导,（,transduction):,利用噬菌体（病毒）为媒介，将一个细胞（供体）的遗传物质转移到另一个细胞（受体）中去的过程。,一、一般性（普遍性）转导,指供体细胞所有基因具有同等机会被进行转导的过程。,通常能够进行普遍性转导的噬菌体是烈性噬菌体，他们感染细菌细胞后，在细胞内复制，最后导致细胞裂解。在裂解过程中，供体细胞降解。噬菌体包装时可能以很低的频率发生错误而将供体细胞误为噬菌体自身进行包装。当这个噬菌体感染另一个细胞（受体），从而将供体转移到受体细胞中，完成转导过程。,利用转导现象可以进行基因定位。,噬菌体包装供体时，要求片段的大小必须与噬菌体大小相当，才可进行包装。因此当两个基因连锁时，这两个基因被同时转导（共转导、并发转导）的可能性比不连锁基因大得多。因此利用共转导频率的大小可以进行基因定位。,x=(1-d/L),3,或,d=L(1-,3,x,),x:,两基因的共转导频率；,d:,两基因间的物理距离，单位与相同。,L:,转导的平均长度，即转导噬菌体大小。,例：,转导噬菌体,P1,基因组大小为,kb,。,供体：,E.coli,supC,+,trpA,+,pyrF,+,受体：,E.coli,supC,-,trpA,-,pyrF,-,以,supC,为选择性标记,结果：,1.supC,+,trpA,+,pyrF,+,2.supC,+,trpA,+,pyrF,-,3.supC,+,trpA,-,pyrF,+,4.supC,+,trpA,-,pyrF,-,453,顺序：根据,3,知基因的顺序为,supC,trpA,pyrF,距离,：,supC,trpA,共转导类型是和，频率是,.,，距离为,.6kb,。,supC,pyrF,共转导类型是和,3,，频率是,.,，距离为,.7kb,。,根据,E.coli,染色体全长,.,x,bp,推算，每分钟长度约,kb,。因此上述距离分别为分钟和,.6,分钟。,supC,1.0,trpA,0.6,pyrF,二、局限性（特异性、特殊性）转导,指转导噬菌体几乎只转导特定的少数几个基因的现象。,局限性转导一般由温和噬菌体介导。如,噬菌体只转导,gal,基因及,bio,基因。,局限性转导的频率较高，可达,-,，而普遍性转导的频率一般为,-5,10,-7,