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细菌和噬菌体的遗传分析.pptx
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1、 细菌概述细菌概述1.细菌的细胞:细菌是原核生物(细菌的细胞:细菌是原核生物(prokaryotes),无细胞核,不进,无细胞核,不进行减数和有丝分裂,而是简单地复制和一分为二。行减数和有丝分裂,而是简单地复制和一分为二。2.细菌的染色体:细菌为单倍体,其染色体为环形双链细菌的染色体:细菌为单倍体,其染色体为环形双链DNA分子,分子,不形成核小体结构。单个主染色体、一个或多个质粒;不形成核小体结构。单个主染色体、一个或多个质粒;3.涂布和繁殖:每个细胞在较短时间内涂布和繁殖:每个细胞在较短时间内(如一夜如一夜)能裂殖到能裂殖到107个子细个子细胞胞,成为肉眼可见的菌落。,成为肉眼可见的菌落。细
2、胞壁(cell wall)细胞膜(plasma membrane)拟核(Nucleoid)性纤毛(pili)核糖体(Ribosome)(Flagella)大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌的突变型及筛选:大肠杆菌的突变型及筛选:1、大肠杆菌的突变型大肠杆菌的突变型(1).合成代谢功能突变型合成代谢功能突变型(anabolic functional mutant):缺陷型(缺陷型(deficient)野生型(野生型(wild type)营养缺陷型(营养缺陷型(auxotroph)原养型(原养型(prototroph)met-甲硫氨基酸突变型甲硫氨基酸突变型 met+thi-硫胺突变型硫胺突变型 thi+p
3、ur-嘌呤突变型嘌呤突变型 pur+(2).分解代谢功能突变型分解代谢功能突变型(catabolic functional mutant)lac-乳糖突变型,乳糖突变型,野生型为野生型为lac+(3).抗性突变型抗性突变型(resistance mutant):strr,strs 分别表示对链霉素有抗性和敏感分别表示对链霉素有抗性和敏感T1r,T1s分别表示对分别表示对T1噬菌体有抗性和敏感噬菌体有抗性和敏感 细菌接合细菌接合E.coli 接合的发现:接合的发现:1946年年 莱德伯格莱德伯格(Lederberg,J.)塔特姆塔特姆(Tatum)细菌接合细菌接合(conjugation)1、细
4、菌的杂交细菌的杂交菌株菌株A:met-bio-thr+leu+thi+(需甲硫氨酸和生物素)(需甲硫氨酸和生物素)菌株菌株B:met+bio+thr-leu-thi-(需苏氨酸,亮氨酸和硫胺(需苏氨酸,亮氨酸和硫胺)A B完全完全液体培养基液体培养基基本基本固体培养基固体培养基结果结果:出现若干原养型菌落,:出现若干原养型菌落,频率为频率为10-7 。基本基本固体培养基固体培养基 质疑:质疑:细菌的杂交实验获得重组子可能原因:细菌的杂交实验获得重组子可能原因:转化转化 互养互养 结结 论论 (1)菌株)菌株A与菌株与菌株B之间发生了杂交,之间发生了杂交,发生了遗传物质的转移,出现了原养型。发生
5、了遗传物质的转移,出现了原养型。(2)杂交过程中,两菌株的)杂交过程中,两菌株的接触接触是必是必须的。须的。F因子因子F因子因子:是一种质粒,是一种质粒,又称为又称为致育因子(致育因子(fertility factor,F)。)。F菌菌:F纤毛。纤毛。F菌菌:Transmission electron micrograph of conjugating E.coli.1、F因子因子(F-factor)的结构的结构 配对区域配对区域(pairing region)致育基因致育基因(fertility gene)原点原点(origin)原点原点(origin):(复制区复制区)配对区域配对区域(p
6、airing region):(重组区重组区)致致育育基基因因(fertility gene):(接接合合转转移移区区)F因子因子F+F-的特点:(1)F(1)F质粒转移的频质粒转移的频率高,率高,1/101/10。(2)(2)而染色体转移而染色体转移频率低。频率低。1010-7-7,使,使F-F-F F+F+品系又称为低低频重组品系频重组品系 高频重组品系Hfr(high frequency recombination)CavalliCavalli(19511951)和)和HayesHayes(19541954)先后从)先后从能育的能育的F F+品系品系中分离出中分离出两个新的品系,它们两个
7、新的品系,它们和和F F-杂交,出现重组频杂交,出现重组频率很高。比率很高。比F F+F F-高出高出10001000倍。这种品系称倍。这种品系称为为高频重组品系高频重组品系HfrHfr。Hfr Hfr 的特点的特点 :(1)(1)高频重组,染色体高频重组,染色体转移频率高,转移频率高,1000 1000(2)F(2)F质粒转移频率低质粒转移频率低 F F-变成变成F F+很少或没有。很少或没有。细菌重组的特点3、大肠杆菌的遗传图谱、大肠杆菌的遗传图谱图距单位:图距单位:分钟分钟总长度:总长度:100分钟分钟起点(起点(0分钟)分钟):thr座位座位大肠杆菌的环形遗传学图大肠杆菌的环形遗传学图
8、 F因子因子(1)有有F因子的细菌为因子的细菌为F+,无,无F因子为因子为F-,具有致育因子(,具有致育因子(F,F或或Hfr)的菌株就是雄性菌株)的菌株就是雄性菌株(male strains)。(2)F因子可以整合到细菌染色体上,形成因子可以整合到细菌染色体上,形成Hfr菌株。不同菌株。不同Hfr菌菌株株F因子的整合位点不同。因子的整合位点不同。(3)F因子又可以从因子又可以从Hfr染色体上剪切下来,产生染色体上剪切下来,产生F因子。如果剪因子。如果剪切不准确而带有一段细菌染色体,则称为切不准确而带有一段细菌染色体,则称为F因子。因子。(4)F因子很容易转移到因子很容易转移到F-细胞中,细胞
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