05- 细菌和病毒的遗传分析.ppt

第五章 细菌和病毒的遗传分析 Genetic Analysis of Bacteria and Bacteria-phages 二、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 resistant mutants 第二节 细菌的遗传分析 一、接合（Bacterial conjugation） 通过细菌细胞直接的接触，把一个细胞（供体）的遗传物质传递给另一个细胞（受体），从而实现遗传重组。接合能传递大段的DNA，在细菌的遗传重组中是效率最高的。 细菌的杂交最初是在E.coli中发现的。1946年Lederberg Tatum E.coli K12 strain杂交实验，首次证明E.coli的有性生殖和基因重组。 菌株A： met- bio- thr+ Len+ tai+ 甲硫氨酸 生物素、 苏、 亮、 硫胺 菌株B： met+ bio+ thr- Len- thi- A和B混合培养在完全培养基上过夜→离心 →倒上清液（完全培养基）→水洗沉淀下来的细胞→涂布在基本培养基上（108 cells/皿） 结果：基本培养基上大约107个亲体细胞就会出现一个 met+ bio+ thr+ Len+ thr+ 原养型菌落。而分别培养在基本培养基上的，未经混合的两个亲体品系作为对照没有产生原养型菌落。 这说明原养型菌落的产生，一定是A菌株的基因和B菌株的结合在它的基因组里了。 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：这种与亲代不同的能在基本培养基上生长的细菌可能是基因型的改变， （1）可能是营养上的互补，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 （2）还有另一种可能是基因型的改变，但不一定是由于两个品系间的杂交，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 ：1950年 Davis U型管实验，排除了上述的两种可能性，有力地支持了细菌菌株杂交的判断。他发明了一个U型管，其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。 即认为在两个亲本细菌之间，就象真核细胞的有性过程一样，发生了杂交和遗传物质的交换，产生了基因重组体。认为两个亲本细菌在基因重组过程中起着同等作用。用基因符号图解表示： 在杂交前，将品系A用高剂量的链霉素处理（链霉素streptomycin并不立即杀死它们，只是阻碍细胞的分裂） 品系A： met- thr+ Leu+ thi+ 品系B： met+ thr- Leu- thi- Hayes 认为： E.coli遗传物质的重组不是交互进行的，而是一种单向转移的结果，其中品系A作为遗传物质的供体（Donor），品系B的细胞则是遗传物质的受体（Recepter）。当两个亲本细胞接触后，供体品系A的遗传物质进入受体品系B的细胞中，紧接着A和B品系遗传重组现象就在受体品系B的细胞中发生。 供体品系相当于雄性， 受体品系相当于雌性。 3、F因子（Fertility tactor） 1953年，willian Hayes证明 E.coli的遗传交换是从供体细胞→受体细胞。。 即在E.coli两个品系间遗传物质的转移是通过一个称为F因子（a fertility factor）介导进行的。 F因子的重要性质： 1）F因子能够复制它的DNA，使它能够保持在正在分裂的细胞群体中（图a） 2）携带F因子的细胞产生伞毛－微小的蛋白质表面管（minute proteinaceous tubules），使F＋细胞能与其他细胞吸附，并且保持它们的接触（图b）。 (3)F＋细胞能够转移新合成的环状F基因组拷贝到F-受体细胞中去（图C）。 注意：一个拷贝的F因子仍留在供体细胞中。一旦F因子的一个拷贝转移到F－细胞中，受体细