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1、第七章 细菌的遗传分析,一、细菌及其基因组 0.3课时二、转化重组与作图 1.0课时三、接合重组与作图 1.7课时四、性导重组与作图 0.2课时五、转导重组与作图 0.6课时六、同源重组及其机理0.2课时,目 录,一、细菌及其基因组,1.拟核细胞(nucleoid cell)：无核膜，原核生物(prokaryotes)2.繁殖快：约20min/代，哺乳动物细胞分裂24h的1/70 3.体积小：长1-5m，宽0.5-1m；4.群体大：一支试 管可盛数百万个个体。,（一）细菌细胞(bacterium cell),1、双链环状；2、无蛋白质包装；3、成环短缩变粗。如E.coli 染色体1333m，3
2、00m成环为25m，50环后为1.5m。,一、细菌及其基因组,（二）细菌基因组(bacterium genome),1.合成功能突变体(anabolic functional mutants)常见7种 met-thr-his-leu-pyr-(嘧啶)cyc-(胱氨酸)thi-(硫氨酸)等2.分解功能突变体(catabolic functional mutants)常见7种 lac-gal-aru-mal-xyl-(木糖)rha-(鼠李糖)pdx-(吡哆醇)等3.抗性突变体(resistant mutants)常见3种 azir strr tonr分别抗叠氮化钠,链霉素,噬菌体突变,其野生型分别
3、为azis strs tons4.克隆形态突变(form mutants)常见2种 h,r分别为广寄主,速溶型突变,其野生型分别为h+r+5.基础代谢突变(metabolism mutants)抑制无义突变 su+野生型为su-温度敏感突变 ts 野生型为ts+,(三)细菌突变体(Bacterium mutants),一、细菌及其基因组,1.重组频率高 高频重组Hfr细菌的重组率达10-22.突变率高，突变体 突变率多为10-6，变幅为10-4-10-73.易表达检测 单倍体，隐性突变易表达。基本和添加物培养基印迹法接种易鉴别。4.拟有性 细胞内有致育因子，能导致细菌间拟有性结合，能引起细菌间
4、及细菌与病毒间遗传物质转移。,(四)细菌突变特点,一、细菌及其基因组,二、转化重组（transformation recombination）,(一)转化试验(transformation experiment),二、转化重组（transformation recombination）,(一)转化试验(transformation experiment),2.Avery转化实验(1944),二、转化重组（transformation recombination）,(二)转化过程与转化子(transformation),二、转化重组（transformation recombination）,(
5、三)转化作图（transformanted mapping）,1.Nester转化实验,二、转化重组（transformation recombination）,(三)转化作图（transformanted mapping）,2.确定重组子与线状重组子,二、转化重组（transformation recombination）,(三)转化作图（transformanted mapping）,3.计算重组率 Rf(转化基因间)=(重组子-线状重组子)/(总数-线状重组子),三、接合重组（conjugation recombination）,(一)接合重组的发现 Tatum 1946 E.coli,
6、三、接合重组（conjugation recombination）,(二)接合重组鉴定,三、接合重组,(三)大肠杆菌性别与致育因子(sex and fertility factor),三、接合重组,(三)大肠杆菌性别与致育因子(sex and fertility factor),三、接合重组,(三)大肠杆菌性别与致育因子(sex and fertility factor),三、接合重组,(三)大肠杆菌性别与致育因子(sex and fertility factor),三、接合重组,(四)低频重组与高频重组(Lfr and Hfr),F+供体中的F因子引生性管，插入受体F-，使F-获得F因子变为
7、 F+供体中F因子的转移频率高，但没有携带细菌基因，称低频重组(low frequency recombination,Lfr)当F因子插入细菌染色体后，细菌基因随F因子转移而转移，频率高达10-2，称高频重组(high frequency recombination，Hfr),1、低频重组与高频重组,三、接合重组,(四)低频重组与高频重组(Lfr and Hfr),2、F-、F+与Hfr比较,三、接合重组,(五)接合重组的特点,三、接合重组,(六)中断杂交（the interrupted mating）与作图,1、中断杂交实验 1954，Wollman,Jacob,E.coli,三、接合重组
8、,(六)中断杂交与作图,2、中断杂交(interrupted mating)试验结果,重组子出现的时间顺序为基因排列顺序。即thr+leu+aziS TiSlac+gal+重组子菌落百分率随时间延长而增加，达一定频率后不再改变 基因转入愈早,菌落百分率愈高,三、接合重组,(六)中断杂交与作图,3、基因定位（gene mapping),三、接合重组,(六)中断杂交与作图,4、基因精确定位 中断杂交难确定紧密连锁基因距离,5、大肠杆菌染色体呈环状,三、接合重组,(六)中断杂交与作图,（一）性导因子（F-factor）,四、性导重组（sex duction recombination）,1、改变受体
9、性别 三者差异：因F 与F+均能使F-变成F+(环状DNA独立)，但Hfr不能(插入细菌基因组内)2、基因高频转移 三者差异：F与Hfr均携带细菌基因，基因随F因子高频转移；F+未携带细菌基因，F因子转移快但基因转移率低3、受体形成部分二倍体 三者差异：F与Hfr因携带的细菌基因，能与细菌基因组配对形成部分二倍体，F+却不能。,（二）F作用特点及与F+、Hfr差异比较,四、性导重组（sex duction recombination）,（三）性导(sex duction)概念与过程,四、性导重组（sex duction recombination）,（三）性导（sex duction）,四、性
10、导重组（sex duction recombination）,五、转导重组与作图（transduction recombinating and mapping）,(一)转导重组的发现及鉴定,1.试验：Lederberg，1951，鼠伤寒沙门氏菌,DavisU形管分开双亲无野生型，不分开有野生型，说明是接合或性导重组。DavisU形管分开双亲后有野生型，可能是转导或转化重组。添加二硝基苯、氯霉素或DNA酶后无野生型产生说明是转化重组，反之为转导重组。DavisU形管分开双亲后有野生型，添加过滤因子自身血清前有野生型、添加后无野生型为转导重组。,五、转导重组与作图,(二)转导、性导、转化与接触重组
11、的区别,(三)普遍性转导(general transduction),五、转导重组与作图,普遍性：供体基因组内任一基因均有可能被转导，随机性低频性：多为310-5，该频率来由：沙门氏菌染色体约2-3千个基因，噬菌体头部能装20-30个基因，占1%；沙门氏菌中有转导能力的约0.3%。所以，基因普遍性转导频率=310-5。,(三)普遍性转导(general transduction),3、普遍性转导特点,五、转导重组与作图,1、三 因子共导试验（three factor cotransduction）,(四)普遍性转导作图（transducting mapping）,五、转导重组与作图,3、基因定
12、距离,五、转导重组与作图,(四)普遍性转导作图（transducting mapping）,(五)共导子频率作图,五、转导重组与作图,3、用共导子频率定距离,(五)共导子频率与基因作图,五、转导重组与作图,（六）特殊性转导,五、转导重组与作图,六、细菌同源重组及其机理,1、细菌同源重组特点,细菌同源重组有转化、接合、性导、转导。区别为转化是单链DNA片段与环状双链分子间转化，形成部分二倍体；转化仅1/2重组子，因重组始终是环状与单双链之间交换；转化总是转化重组子活，因转化频率高，称高效标记 但受体校正切除供体片段时，为低效标记。接合、性导是环状双链与单链重组，结果与转化相似。转导是双链片段与环
13、状双链重组，需要2次双链交换才能整合。,RecBCD是大肠杆菌DNA同源重组形成复合体的蛋白，有识别、切割、解旋和ATP酶活性。有3个重组亚单位：RecB、RecC与RecD协力识别chi 位点，外切骨架和解旋，使DNA产生 单股DNA末端。同源重组步骤 RecBCD识别chi 序列，并形成复合体外切骨架解旋内切chi 位点双链解离正常复制,六、细菌同源重组及其机理,同源重组蛋白RecBCD识别chi引发重组,2、细菌同源重组机理,RuvA.B.C是Holliday连接桥识别解离的酶系统。RuvA识别和形成交连桥，RuvB催发迁移，RuvC解离中间体。过程 RuvA识别断点形成交连桥DNA复制
14、RuvA、B使分支迁移RuvC切除连接点。,六、特殊性转导与细菌同源重组机理,RecA催化单链同化(自学)重组蛋白与hollidy模型,2、细菌同源重组机理,第7章 作业及复习题,一、作业：P180-1812.10 二、复习题（一）名词注释1.high frequency recombination 2.transformation recombination 3.sexduction recombination 4.transduction recombination 5.exogenote 6.conjugation recombination7.cotransduction（二）填空1.
15、a+c/+b+杂合体后代中求得并发系数=0.07，表示有（）双交换被干涉掉。2.细菌接合重组有三条途径：其一、体内含有性因子的雄株，在性因子滚环式复制的同时转移细菌基因组基因，高频率的产生基因重组。其二是性因子快速转移，但细菌基因很少转移的（），其三是携带有细菌基因的性因子发生（）。3.trp-his-tyr-受体吸收wtDAN片断后，能产生七种不同的转化子，针对 trp his二个位点的亲型有（）非亲型有（）4、用AavisU形管将a+b、ab+菌隔开后，有a+b+野生型产生。该野生型a+b+产生的途径可能是基因突变，()或()。5、性导作图原理就是依据连锁基因间距离愈近（并发转导频率）愈高
16、，反之则反，从而进行性导基因作图。,（三）选择填空1、枯草杆菌供体a+b+c+与受体a-b-c-产生七种不同类型组合，针对ab位点来讲，亲型组合为()。a、+b、+-+c、-+-d、-+2、a+b、ab+菌株在DavisU形管分开后仍有a+b+产生，但加入二硝基苯后几乎不再产生，则该细菌重组途径为()。a、性导 b、转化 c、突变 d、转导3、a+b菌株用15N标记后去感染F-，短时间内中断杂交，检验DAN上标记情况时发现F-DNA上有15N标记，用该标记菌株去感染F-无法致育，则a+b菌株的类型为（）a.F+；b.F；c.Hfr；d.F-4、三组噬菌体杂交试验，获得的野生型百分率情况是：(a
17、b+)(+c)为8.75%，(a+c)(+b+)为3.75%，(+bc)(a+)为1.25%。据双交换值最小的原理，推断abc三基因的排序为()。a、abc b、bac c、acb d、无法确定5.基因a,b是相互连锁的，其重组率为10，现在有ab+/a+b+ab/ab，则后代中的野生型比例为（）。a、10%；b、90%；c、5%；d、45%6.一个带有a+、b+、c+基因的野生型转化供体菌株和一个带有a-，b-，c-基因的突变型受体菌株，在下面几种情况中，预期哪一类转化子类型出现的频率最低？a、ab连锁而c相对不连锁；b、ac连锁b不连锁；c、三个基因的连锁顺序是a-c-b；d、三个基因的连
18、锁顺序是c-a-b,7.大肠杆菌a+b+c+d+e+且对链霉素敏感的Hfr菌株与一个基因型为a-b-c-d-e-的F-菌株杂交30分钟后用链霉素处理，再从存活的受体菌株中选出e+类型的原养型结果是a+70%，b+没有，c+85%，d+10%。问a，b，c，d基因与供体染色体的原点最近的基因为（）。a.基因a b.基因b c.基因c d.基因d8.下列细菌突变体中，（）是合成功能突变体a.st b.pyr-c.lac-d.azir（四）是非题（正确题画，错误题画）1、Hfr株的性因子从细菌染色体上环出，带有部分细胞染色体基因时形成F。()2、性导就是性因子把一个物种的基因转到另一物种中、并表达的
19、过程。()3、三个基因连锁可能有3种线性排列顺序。（）4、F+菌株感染F-后，F-菌株仍为无法致育菌株。（）,五、复习题1、用一野生型菌株提出的DNA来转化一个不能合成丙氨酸（ala）、脯氨酸（pro）和精氨酸（arg）的突变型菌株，产生不同转化类型的菌落，其数如下：ala+pro+arg+：8400 ala+pro-arg-：840ala+pro-arg+：2100 ala+pro+arg-：1400Ala-pro+arg+：420 ala-pro+arg-：840Ala-pro-arg+：840 问（1）这些基因间的图距是多少？（2）这些基因的顺序如何？2、红色面包霉中一染色体的一个臂上有
20、a、b、c三个基因，现a b+c得到如下子囊，试判断基因顺序，并计算所有基因间及基因一着丝粒间的距离。45 5 146 1 10 20 15 58 a b+a b+a b+a b+a b+a b+a b+a b+b c a+a b+a+c+c a b c+b+a+b c+c a b c+b+a b+a+c+c+c+c+c+c+c+c+c3、基因met和thi在红色面包霉中连锁，为定位arg，使arg+thi met，得到如下子囊孢子，试作图。arg thi met 26 arg+51arg thi+17+thi+4arg+met 3+met 14+thi met 56+294、基因a,b位于同一染色体，相距20个单位，c,d同位于另一染色体，相距10个单位基因a,b同位于第三个染色体，现有纯合ABCDEF与abcdef个体杂交，产生的F1与abcdef亲本回交，则后代中如下表型的机率为多少？（1）A B C D E F(2)A B C d e f(3)A b c D E F(4)a b C d e f(5)a b c D e F,
