细菌与噬菌体的遗传分析.ppt

到目前为止，我们所讨论的均是有减数分裂的真核生物的遗传特点，而没有核的不进行减数分裂的原核生物，如细菌、病毒等其遗传物质又是如何传递的呢？ 第一节 细菌和病毒是遗传学研究的好材料 1. 病毒和细菌是最具代表性的微生物 病毒结构最简单，由外壳蛋白和中间遗传物质组成，无独自生活能力，必须寄生在动物、植物或细菌中,通过体内复制、包装及溶菌而繁殖。 细菌病毒又称噬菌体（bacteriophage，phage）。 2. 细菌是单细胞原核生物 其遗传物质是一个大形的环状核酸分子，为方便也常常简称为染色体。 请注意，这是从真核生物引用过来的名称，严格说来，它并非细胞学上的染色体，只是为了表达方便而用于细菌，一般用于细菌时无非指细菌的类似于真核生物染色体的起主要遗传作用的遗传物质，而没有结构上（真核生物染色体的结构）的意义。 细菌通过裂殖法而繁殖，单一细菌可在固体培养基上形成一个菌落（clone）。 野生型菌株叫做原养型（prototroph）。 经突变而丧失某种营养物质产生能力的菌株叫做营养缺陷型（auxotroph）。 现已证明，在以无性繁殖为主的细菌和病毒的繁殖过程中，也有类似于真核生物有性生殖的过程，存在着遗传物质的交换。 微生物由于其自身的生理生化特点使其在遗传学研究中有其不可替代的优越性 ⑴ 细菌繁殖快（大肠杆菌繁殖一代只需20分钟），可在短时间内繁殖大量个体，便于建立纯系，保持大量菌体。 ⑵ 细菌一般能合成全部AA和vit，可在一定成分的简单的培养基上生长，较易得到各种营养缺陷型 营养缺陷型的获得，可以说是对现代遗传学和生物化学的一大贡献，几乎所以的遗传学内容和生化代谢研究都离不开缺陷型。而真核生物体制复杂，难以获得营养缺陷型。 ⑶ 便于精细结构的研究：由于个体小、繁殖迅速，我们能在选择性培养基上检查上亿个个体，检出少数的突变型和紧密连锁的突变位点的重组，而这在高等生物中是不可能的。 ⑷ 细菌体制简单 对于一些复杂的遗传学问题如基因调控等的研究，便于入手，正如孟德尔由一个基因到第二个基因的分离研究一样，正确的研究途径一般总是由简单入手。 第二节 细菌的遗传分析 一、细菌的杂交（接合重组） 通过细菌细胞的直接接触而将一个细菌（供体，donor）的遗传物质传递给另一个细菌（受体，receptor），从而实现遗传物的重组的遗传现象。 1. 性接合现象首先是由Lederberg和Tatum 证实 接合实验是在大肠杆菌的营养缺陷型间进行的。 ⑴ 微生物菌株的命名 一般由描述基因功能的文字来命名，取英文词的前三个字母，右上角写上“－”、“＋”，或“s”、“r”。 如：丝氨酸缺陷型为ser－, 野生型为ser+。 生物素缺陷型为bio－，野生型为bio+。 将基因符号的第一个字母大写可表示相应的表型。 E.coli基因组概况 E.coli的染色体为闭合双链环状DNA，长约1333um。 2001年10月15日完成了E.coli K12菌株的基因组全序列测定。总共4639221 bp， 4279个蛋白质编码基因，115个编码rRNA和tRNA的基因。（GenBank编号:U00096） A map of the E. coli genome, showing selected genes. 几种可能解释及其分析 上述试验结果原养型菌落可能产生于： ① 亲本菌株A或B发生了回复突变； ② 两品系细胞通过培养基交换养料—互养作用； ③ 两品系间发生了转化作用； ④ 发生细胞融合，形成了异核体或杂合二倍体。 为了验证这些原养型菌落产生的可能性而进行的研究最终表明：这些解释均不成立。 回复突变可能性的排除 Lederbery和Tatum利用的双营养缺陷型菌株进行试验，已基本排除A或B品系发生回复突变产生原养型细菌的可能。因为： 单基因回复突变的频率约为10-7； 双基因回复突变的频率则为10-14，频率很低。 但试验中产生原养型菌落产生的频率非常高（10-7），因此基本可以排除回复突变的可能。 互养作用及其排除 试验材料