7细菌和噬菌体的重组和连锁.ppt

湖北大学生命科学学院 陈建国 第七章 细菌和噬菌体 的重组和连锁 第一节 细菌和病毒遗传研究的意义 一、细菌的生物学特征 二、病毒的生物学特征 三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性 四、细菌和病毒的拟有性过程 五、细菌遗传的实验研究方法 一、细菌的生物学特征 细菌是单细胞生物，完成每个世代只需20分钟，而且容易得到它的生化突变型，它不仅在医学上和农业上重要，而且从进化角度上也是异常成功的，因为它占据地球上大部分的生物干重。 研究细菌遗传的方法：主要是对细菌菌落形态的遗传研究 (如图，霉菌菌落) 霉菌菌落 大肠杆菌 一、细菌的生物学特征 原则上说，培养皿中每个细菌长成的菌落应具有共同的遗传组成，但是由于偶然发生的突变：形态性状的突变，生理特性的突变或抗性的突变，而使这些突变后的细菌所形成的菌落与其他的菌落有所不同。 菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、颜色和大小等。 生理特性的突变包括：丧失合成某种营养物质能力的营养缺陷型。 抗性突变包括：抗药性或抗感染性。 二、病毒的生物学特征 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)或遗传物质(DNA或RNA)来分类。细菌病毒(Bacterial phage)，称为噬菌体(phage)(如图)，是目前经过广泛研究，了解比较清楚的一种病毒。 噬菌体 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纳为： 世代周期短，繁殖世代所需时间短； 易于操作管理和进行化学分析(纯培养与代谢产物累积)； 便于研究基因的突变(表现与选择)； 便于研究基因的作用(突变型生长条件与基因作用)； 便于研究基因的重组(重组群体大、选择方法简便有效)； 遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型； 四、细菌和病毒的拟有性过程 虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子进行融合的有性过程，但它们的遗传物质也能从一个细胞传递到另一个细胞，并且也能形成重组体。 细菌获取外源遗传物质有四种不同的方式：转化，接合，转导和性导。当一个细菌被一个以上的病毒粒子所侵染时，噬菌体也能在细菌体内交换遗传物质。如果两个噬菌体属于不同品系，它们之间可以发生遗传物质的部分交换(重组)。 本章将叙述细菌和噬菌体遗传物质的交换过程，并且将利用这些方法作出细菌和噬菌体的染色体图。 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。 细胞计数(培养物细胞浓度) (二) 建立纯系的方法——纯培养 挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养就可以获得由一个细胞繁殖而来的纯系。 通常采用平板表面涂布法或划线法可以获得单菌落。这种方法获得的纯系，称为“菌种纯”。 有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割等方法从单个细胞直接培养建立纯系。采用这种方法获得的纯系称为“菌株纯”。 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)。 营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致。 (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。 其它突变类型的筛选、鉴定： 对于其它的突变类型(如温度敏感型)，也可以通过培养条件的选择培养来筛选与鉴定。 (四) 突变型与重组型的批量筛选方法 选择培养法一次可鉴定、筛选一种突变型，但要检测分离含有多种突变型的混和菌株，仅采用选择培养法要进行多次试验才能够达到目的、效率太低。 (四) 突变型与重组型的批量筛选方法 为高效检测、分离混和群体中不同突变型，黎德伯格夫妇设计了影印培养法。 该方法原理与选择培养法一致，但是采用影印法将在完全培养基上单菌落同时接种到不同选择培养基上同时对所有菌落进行选择培养，鉴定效率大大提高。 影印培养法 (四) 突变型与重组型的批量筛选方法 注意： (1)最初的培养基必须是非选择性的，即各种突变型都能够在其上生长； (2)必须采用适当的方法如涂布或划线法，以