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1、第六章 病毒与原核生 物的遗传学分析 优点： 生活周期短 单倍体，无显隐性关系 研究方法简单 灵敏度高 第一节 噬菌体（病毒）的遗传学分析 一、噬菌体的基本特征 温和噬菌体 烈性噬菌体 二、噬菌体杂交与基因定位 噬菌体的杂交方法：混合感染（复感染、双重感染 ） 重组合 重组频率= x 100% 重组合+亲组合 例： 1955年 Kaiser 的噬菌体实验 + + + x s mi co1 杂交 s：小噬菌斑，mi：微小噬菌斑，co1：中央浑浊 小点的噬菌斑。 类型数目合计百分比 s-co1co1-mi s-mi + + + s co1 mi 975 724 189990.8 s + + + c
2、o1 mi 30 32 622.9 s co1 + + + mi 61 51 1125.3 s + mi + co1 + 5 13 180.86 合计2091 3.76 6.16 8.2 作图： 3.76 6.16 s co1 mi 8.2 + 2 x 0.86=9.92 第二节 细菌杂交与基因定位 一、E. coli 的性因子 1. F因子（性因子、致育因子）： 1946年J. Lederberg 在大肠杆菌中有杂交现象，并 进一步发现了性因子F。 F因子共有15个基因，3 .5 x 106道尔顿， 6 x 104bp F+：含有F因子的细胞（菌株），具有性伞毛（接 合管） F-：不含F因子
3、的细胞（菌株） 2、F因子与性导 附加体：具能游离于染色体外而独立存在，又可重 组于染色体上的遗传因子称为附加体。 F因子是一 种附加体。 当F因子从染色体上切离时，可能发生不准确切离 而带有宿主的部分基因，这种游离的F因子称为F 因子。 F因子的转移可以导致F因子上宿主基因的 转移。 3、Hfr菌株 当F因子重组在宿主细胞染色体上时，F因子仍然 可以发生转移，此时的转移可推动宿主基因的转移 ，因此这种菌株称为高频重组菌株（high frequence of recombination, Hfr) F因子推动染色体的转移是以F因子的一端开始， 沿F因子所处位置的相反方向进行转移，F因子最 后才
4、转移。所以染色体在F因子的推动下发生的转 移具有一定的方向和顺序。 二、中断杂交与基因定位 1954年利用Hfr菌株的染色体转移特征（方向性和 顺序性），进行了E.coli染色体的基因定位。 Hfr: thr+ leu+ Azs T1s lac+ gal+ strs（供体） F-: thr- leu- Azr T1r lac- gal- strr （受体） 让两种细胞混合，37水浴一定时间后取样，组织 捣碎机中断杂交，而后涂布在含Str的基本培养基 上，考察供体基因在受体细胞出现的时间及顺序（ 基因转移的时间及顺序）。 概念：选择性标记与反选择性标记 8 8.5 9 11 18 25 thr
5、leu Az T1 lac gal 三、非中断杂交与基因定位（重组作图 ） 利用F因子可以推动染色体到受体细胞中的特 点，将要考察的基因全部转移到受体细胞中，然后 考察各种基因型出现的频率，根据重组值计算公式 计算重组值，进行作图。 为保证要考察的基因全部转移到受体细胞中，选择 性标记必需处于转移的末断。 细菌基因重组的特征：与真核生物相比，原核生物 的基因重组有两个特征，一是必需发生偶数次交换 ，细菌细胞才可存活；二是由于染色体不完整或选 择培养的关系，野生的重组子才可存活，所以相反 的重组子不出现。 四、E.coli的染色体图 E.coli的基因定位主要以中断杂交的方法进行 的，所以E.c
6、oli的染色体图是以分钟作单位的 。 第三节 细菌转化与基因定位 一、细菌的遗传转 化 1928年Griffith发现 肺炎双球菌的转化现象。1944 年Avery证实转 化因子是DNA。 转化（transformation)：外源DNA通过细 胞吸收过 程进入细胞，并使其发生遗传 改变的过程。 感受态（competence)：细胞具有吸收外源DNA能 力的生理状态。 有些细菌在生长过 程中会自发地产生感受态，如 肺炎双球菌，枯草杆菌等；有些细菌不会自发地 产生感受态，必需经特殊处理才可产生感受态， 如大肠杆菌。 1928年 Griffith 的 实验 遗传转化的机理 二、基因定位 遗传转化的
7、转化因子一般在1000020000bp之 间，因此当两个基因连锁（注意：这里的连锁与真 核生物的连锁不完全一样）,他们被同时转化（共 转化）的频率要远高于不连锁的基因。利用共转化 的特点，可以对连锁的基因进行基因定位。 例：Nester利用枯草杆菌trp2+ his2+ tyr1+ DNA为供体 ，对trp2- his2- tyr1- 进行转化。 第三节 细菌转导与基因定位 年，Lederberg & Zinder在进行 型管实验时发现。 转导（transduction):利用噬菌体（病毒 ）为媒介，将一个细胞（供体）的遗传 物质转移到另一个细胞（受体）中去的 过程。 一、一般性（普遍性）转导
8、 指供体细胞所有基因具有同等机会被进行转导的过 程。 通常能够进行普遍性转导的噬菌体是烈性噬菌 体，他们感染细菌细胞后，在细胞内复制，最后导 致细胞裂解。在裂解过程中，供体细胞降解 。噬菌体包装时可能以很低的频率发生错误而将供 体细胞误为噬菌体自身进行包装。当 这个噬菌体感染另一个细胞（受体），从而将供体 转移到受体细胞中，完成转导过程。 利用转导现象可以进行基因定位。 噬菌体包装供体时，要求片段的大小 必须与噬菌体大小相当，才可进行包装。因 此当两个基因连锁时，这两个基因被同时转导（共 转导、并发转导）的可能性比不连锁基因大得多。 因此利用共转导频率的大小可以进行基因定位。 x=(1-d/L
9、)3 或 d=L(1-3 x ) x: 两基因的共转导频率； d: 两基因间的 物理距离，单位与相同。 L: 转导的平均长度，即转导噬菌体 大小。 例：转导噬菌体P1,基因组大小为kb。 供体：E. coli supC+ trpA+ pyrF+ 受体：E.coli supC- trpA- pyrF- 以supC为选择性标记 结果： 1.supC+ trpA+ pyrF+ 2.supC+ trpA+ pyrF- 3.supC+ trpA- pyrF+ 4.supC+ trpA- pyrF- 453 顺序：根据3知基因的顺序为supC trpA pyrF 距离：supCtrpA共转导类型是和，频率是 .，距离为.6kb。 supCpyrF共转导类型是和3，频率是. ，距离为.7kb。 根据E. coli染色体全长. x bp推算 ，每分钟长度约kb。因此上述距离分别 为分钟和.6分钟。 supC 1.0 trpA 0.6 pyrF 二、局限性（特异性、特殊性）转导 指转导噬菌体几乎只转导特定的少数几个基因的现 象。 局限性转导一般由温和噬菌体介导。如噬菌体只 转导gal基因及bio基因。 局限性转导的频率较高，可达-，而普遍性转 导的频率一般为-510-7