[农学]第7章 细菌和噬菌体的重组和连锁.ppt

遗传学 Genetics 第7章 细菌和噬菌体的重组和连锁 前言 通过前面的学习，我们已经知道减数分裂和分离的关系，交叉和重组的关系，这些现象都是真核类生物基因传递方式的特征，是有性生殖过程的反映。 然而还有一类生物称为原核生物（prokaryotes），它们没有明显的细胞核，不进行减数分裂。 例如细菌在核质和细胞质之间不存在明显的核膜；又如病毒没有细胞结构，这类生物的基因传递方式是非减数分裂式的。我们在这一章将学习它们的遗传物质从一个世代到另一个世代的几种传递方式。 第一节细菌和病毒遗传研究的意义 一、细菌的的生物学特征 1．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。 细菌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。 细菌的基本形态 球菌的种类 2．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）。 研究细菌遗传的方法 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。 菌落形态 菌落特征 细菌的一些培养特征 3．遗传模式 遗传模式类似质粒。 质粒是一种独立于染色体而存在并能独立自我复制和决定某些性状的环状DNA。 如大肠杆菌的F因子就是一种质粒。 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。 病毒的类型 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），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 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生殖过程 定义：不经过减数分裂和授精作用而导致遗传物质的重组，叫做拟有性过程。 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）。 五、细菌遗传的实验研究方法 1．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： ①对原培养物进行连续稀释； ②进行平板涂抹培养； ③由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数； ④根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度 2．建立纯系的方法——纯培养 ①原理： 在同一培养基上根据形态变异以鉴别突变型。 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” 。（菌落纯） 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”。（细胞纯） ②方法 A．繁殖； B．涂板产生菌落（colony）； C．菌落突变鉴定：主要是通过对菌落形状、颜色和大小等方面的观察，以鉴定突变体。 3．选择培养法鉴定突变型与重组型 ①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。 ②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。 4．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。 为高效检测、分离混和群体中不同突变型，美国遗传学家黎德伯格夫妇（Lederbery J和Lederberg）设计了影印培养法。 ①原理 该方法原理与选择培养法基本一致，但是采用影印法将在完全培养基上生长的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。 用于在不同培养基上鉴别是否发生生理、营养或抗性突变。 ②方法 A．先在母板（Master plate）上长成菌落。 B．制作一个印具（比母板略小）。 C．配制各种特定的营养