《微生物的遗传和变异 第三节课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物的遗传和变异 第三节课件.ppt（30页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第七章 微生物遗传和变异,第二节 细菌基因转移的方式,细菌的三种水平基因转移形式,接合,转导,转化,接合 (conjugation)：,细胞与细胞的直接接触（由F因子介导）,转导(transduction)：,由噬菌体作为载体介导,转化(transformation)：,游离DNA分子 + 感受态细胞,一 细菌的接合作用(conjugation),接合作用：通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息转移和重组过程,证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实验（ Bernard Davis，1950 ）,2. 机制,接合作用是由一种被称为F因子的质粒介导,F因子的分子量通常为5107 Da ，
2、上面有编码细菌产生性菌毛（sex pili）及控制接合过程进行的20多个基因。,含有F因子的细胞：“雄性”菌株（F+），其细胞表面有性菌毛,不含F因子的细胞：“雌性”菌株（F-），细胞表面没有性菌毛,F因子的四种细胞形式,a）F-菌株， 不含F因子，没有性菌毛，但可以通过 接合作用接收F因子而变成雄性菌株（F+）；,b）F+菌株， F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。,c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。,d）F菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F因 子。 细胞表面同样有性菌毛。,1） F+F-杂交,杂
3、交的结果：给体细胞和受体细胞均成为F+细胞,F+菌株的F因子向F-细胞转移，但含F因子的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移。,Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移转移过程，就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生重组，由此而得名为高频重组菌株。,2）Hfr F-杂交,Hfr菌株仍然保持着F+细胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一样与F-细胞进行接合。所不同的是，F因子的先导区(leading region)结合着染色体DNA向受体细胞转移，F因子除先导区以外，其余绝大部分是处于转移染色体的末端，由于转移过程常被中断，因此F因子不易转入受体细胞中，故HfrF-杂交
4、后的受体细胞(或接合子)大多数仍然是F-。,染色体上越靠近F因子的先导区的基因，进入的机会就越多，在F-中出现重组子的的时间就越早，频率也高。,F因子不易转入受体细胞中，故HfrF-杂交后的受体细胞（或称接合子）大多数仍然是F-。,二 细菌的转导（transduction）,由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式： 一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中,能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA带到另一个细菌的噬菌体称为转导噬菌体,1 普遍性转导（generalized transduction）,噬菌体可以转导给体细菌染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程,普遍性转导过
5、程,2 局限性转导（specialized transduction）,把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中的过程,温和噬菌体感染,整合到细菌染色体的特定位点上宿主细胞发生溶源化,溶源菌因诱导而发生裂解时，在前噬菌体二侧的少数宿主基因因偶尔发生的不正常切割而连在噬菌体DNA上,部分缺陷的温和噬菌体,把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中的过程,温和噬菌体裂解时的不正常切割：包含gal或bio基因（几率一般仅有10-6）,3 局限性转导与普遍性转导的主要区别：,a）普遍性转导是误包；局限性转导是误切。,b）局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因 导入受体，故称为局限性转导。而普遍性转
6、导携带的宿主基 因具有随机性，包装的可能全部是宿主菌的基因。,三 细菌的遗传转化（genetic transformation）,定义：游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的基因转移过程。,1、转化,1928年，Griffith发现肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） 的转化现象,目前已知有二十多个种的细菌具有自然转化的能力,进行转化，需要二方面必要的条件：,受体细胞处于感受态：最容易接受外源DNA的一种生理状态。,转化因子：外源游离dsDNA分子,以革兰氏阳性的肺炎双球菌为材料，其转化过程大体是：1、双链DNA片段与感受态受体菌
7、的细胞表面特定位点结合。2、在位点上的DNA发生酶促分解，形成平均分子量为（45) x 106D的DNA片段。3、 DNA双链中的一条单链逐步降解，同时，另一条单链逐步进入细胞。,4、 转化DNA单链与受体菌染色体组上的同源区段配对，接着受体染色体组的相应单链片段被切除，并被外来的单链DNA所交换和取代，于是形成了杂种DNA区段。5、受体菌染色体组进行复制，杂合区段分离成两个，其中之一类似供体菌，另一类似受体菌。当细胞分裂后，此染色体分离形成了一个转化子。,转化全过程,转化整合过程,转化过程的特点：,a）对核酸酶敏感；,c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化（DNA）给体菌株和转化受体
8、菌株之间的亲源关系；,d）通常情况下质粒的自然转化效率低,b）不需要活的DNA供体细胞；,人工转化,用CaCl2处理细胞，电穿孔等是常用的人工转化手段。,在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段，是基因工程的奠基石和基础技术。,用多种不同的技术处理受体细胞，使其人为地处于一种可以摄取外源DNA的“人工感受态”。,接合 (conjugation)：,细胞与细胞的直接接触（由F因子介导）,转导(transduction)：,由噬菌体介导,自然遗传转化(natural genetic transformation)：,游离DNA分子 + 感受态细胞,淀粉水解：大肠杆菌阴性，枯草芽孢杆菌阳性（透明圈）,VP试验 ：大肠杆菌阴性，枯草芽孢杆菌阳性,吲哚试验 ：大肠杆菌阳性(红)，枯草芽孢杆菌阳性（红）,石蕊牛乳试验 ：石蕊被枯草芽孢杆菌还原，脱色,
