1 第七章第七章 细菌的菌的遗传 7.17.1细菌的细胞和基因组细菌的细胞和基因组7.1.17.1.1细菌的细胞细菌的细胞1.1.形态：形态：细菌主要是单细胞生物，细菌主要是单细胞生物，有有球菌、杆菌和螺旋菌球菌、杆菌和螺旋菌。 例外：放线菌的一些种类可形例外：放线菌的一些种类可形成丝状的多细胞结构。成丝状的多细胞结构。2.大小：大小：细胞胞较小小3.结构：构：细胞壁、胞壁、质膜、膜、间体、核质体、间体、核质体、核糖体、荚膜、鞭毛核糖体、荚膜、鞭毛4. 生殖方式：生殖方式：二分裂二分裂5 5.涂布和繁殖：涂布和繁殖：每个每个细胞在胞在较短短 时间内内(如一夜如一夜)能裂殖到能裂殖到107个个 子子细胞胞 成成为肉眼可肉眼可见的菌落的菌落 或克隆或克隆(clone)。一个一个环状染色体、状染色体、 一个或多个小染色体一个或多个小染色体(质粒粒)。 7.1.2 7.1.2 细菌的基因组细菌的基因组 裸露的、没有裸露的、没有组蛋白和其他蛋白蛋白和其他蛋白质的的结合，易于接受合，易于接受带有相同或不相同物种的基因或有相同或不相同物种的基因或DNA片段的插入。片段的插入。 7.27.2大肠杆菌的突变型及其筛选大肠杆菌的突变型及其筛选. .合成代谢功能的突变型合成代谢功能的突变型( (营养缺陷型营养缺陷型) )： 丧失合成某种营养物质能力，不能在基本培养基上生长；丧失合成某种营养物质能力，不能在基本培养基上生长； 野生型（野生型（原养型）：原养型）：野生菌株则可在基本培养基上生长野生菌株则可在基本培养基上生长。 用不同的选择性培养基用不同的选择性培养基 测知突变的特性。测知突变的特性。7.2.17.2.1大肠杆菌的突变类型大肠杆菌的突变类型营养缺陷型细菌的表型一般是根据该菌株所不能合成的物质营养缺陷型细菌的表型一般是根据该菌株所不能合成的物质来命名。取这一物质的前来命名。取这一物质的前3 3个字母，第一个字母大写，指出个字母，第一个字母大写，指出它们生长所需要的物质。例它们生长所需要的物质。例MetMet- -。相应的原养型的表型记为相应的原养型的表型记为MetMet+ +。metAmetA（metAmetA+ +) )和和metBmetB （metBmetB+ +) )不同基因基因突变表现不同基因基因突变表现出相同的营养缺陷型表型，每一突变型的表型都是出相同的营养缺陷型表型，每一突变型的表型都是MetMet- -. 分解代分解代谢功能的功能的变型：型：8 如抗如抗药性或抗感染性。性或抗感染性。 例如：青霉素（例如：青霉素（penr）抗性突）抗性突变的菌落的菌落。 培养基中培养基中 加有加有青霉素青霉素. 抗性突抗性突变型：型：Lac -不能分解乳糖，不能生活在以乳糖为唯一碳源的基本不能分解乳糖，不能生活在以乳糖为唯一碳源的基本培养基中。培养基中。lac Z+ lac Z-, lacY+ lac Y-对链霉素抗性表型以霉素抗性表型以Strr, 对链霉素霉素 敏感以敏感以Strs表示。表示。浙 江 大 学 遗传学第八章 9 7.2.2 7.2.2 测定突定突变的方法的方法影印培养法：影印培养法： 莱德伯格等（莱德伯格等（Lederberg J.和和Lederberg E. M., 1952）设计。Lederberg J., 1958 Nobel奖获得者，得者， 发现细菌菌转导和接合和接合无无链霉素霉素吸附吸附细菌菌丝绒印在母印在母板上板上再印在再印在选择培养基上培养基上链霉素霉素筛选出抗出抗链霉素的菌系霉素的菌系从模板中挑出抗从模板中挑出抗性和敏感菌系性和敏感菌系1 1世代周期短：世代周期短：大大肠杆菌（杆菌（E.coli）：）：20 min繁殖一代繁殖一代。 2 2便于管理和生化分析：便于管理和生化分析： 个体小，一般在个体小，一般在 1 至几至几 之之间，操作管理方便。，操作管理方便。 三、三、细菌和在菌和在遗传研究中的研究中的优越性：越性：3便于研究基因突便于研究基因突变： 裸露的裸露的DNA分子，分子，容易受容易受 环境条件的影响而境条件的影响而发生突生突变； 单倍体生物倍体生物，不存在，不存在显性。性。 表现出来。表现出来。掩盖掩盖隐性性问题，隐性突性突变也能也能4便于研究基因的作用：便于研究基因的作用： 影印培养影印培养，易，易检出出营养缺陷型突养缺陷型突变，有利于从生化，有利于从生化 角度来研究基因的作用。角度来研究基因的作用。 5便于研究基因重便于研究基因重组： 细菌具有菌具有转化、化、转导和接合作用，可以和接合作用，可以进行精密的行精密的 遗传分析分析。12 6. 便于研究基因便于研究基因结构、功能及构、功能及调控机制：控机制： 细菌的菌的遗传物物质简单，易于，易于进行基因定位、行基因定位、 结构分析和分离，基因的表达构分析和分离，基因的表达调控也适于采用生理生化控也适于采用生理生化 的方法的方法进行深入研究。行深入研究。 7. 便于便于进行行遗传操作：操作： 染色体染色体结构构简单，没有，没有组蛋白和其它蛋白的蛋白和其它蛋白的结合，合， 更宜于更宜于进行行遗传工程的操作。工程的操作。 7.37.3细菌的接合与染色体作图：细菌的接合与染色体作图：1.概念：是指原核生物的概念：是指原核生物的遗传物物质从从供体供体（donor）转移移 到到受体受体（receptor）内的）内的过程。程。 特点：需通特点：需通过细胞的直接接触胞的直接接触。 不同不同营养缺陷型的大养缺陷型的大肠杆菌杆菌K12： A菌株：菌株：Met- bio- thr+ leu+， 需加需加甲硫氨酸甲硫氨酸和和生物素生物素。 B菌株菌株：Met+ bio+ thr- leu-， 需加苏氨酸和亮氨酸需加苏氨酸和亮氨酸。 A A菌株和菌株和B B菌株营养缺陷型，菌株营养缺陷型， 不能在基本培养上生长。不能在基本培养上生长。 A AB B菌株混合培养菌株混合培养，在完全，在完全 培养基上，几小时后离心，涂培养基上，几小时后离心，涂 布基本培养基上，布基本培养基上，长出原养型长出原养型 （Met+ bio+ thr+ leu+）菌落菌落。2实例：莱德伯格和塔特姆（例：莱德伯格和塔特姆（1946年）：年）：这种原养型种原养型细胞如何出胞如何出现？A菌株B菌株 A、B菌株分菌株分别培养在基本培养在基本 培养基上培养基上 一一边加加压和和 吸引使培养液充分混合吸引使培养液充分混合 结果任何一臂的培养基上果任何一臂的培养基上 均未均未长出原养型出原养型细菌。菌。 直接接触直接接触(接合接合)是原养型是原养型 细胞出胞出现的必要条件。的必要条件。滤片大分子可 通过，细菌 不能通过 U型管的型管的实验 （Davis，1950）海斯海斯（Hayes W.,1952）证明明： 接合接合过程是一种程是一种单向向 转移，移，A菌株菌株遗传物物质 B菌株，从供体到受体。菌株，从供体到受体。7.3.2 F因子及因子及F向向F的的转移：移：1.1.大肠杆菌的性别大肠杆菌的性别F F因子因子赋予了大肠杆菌的性别，从而有受体与供体的区别赋予了大肠杆菌的性别，从而有受体与供体的区别2.F 2.F 因子因子F F 因子：又称因子：又称性因子或致育因子，是一种封闭的环状性因子或致育因子，是一种封闭的环状DNADNA 分子，以游离状态存在于细胞质中，是一种附加体。分子，以游离状态存在于细胞质中，是一种附加体。 携带携带F F因子的菌株称为供体菌或雄性，用因子的菌株称为供体菌或雄性，用F F表示。表示。 未携带未携带F F因子的菌株为受体菌或雌性，用因子的菌株为受体菌或雌性，用F F表示。表示。附加体：附加体：既可存在于染色体之外作为一个独立的复制子，既可存在于染色体之外作为一个独立的复制子， 也可整合到细菌染色体中作为细菌复制子的一部分的遗也可整合到细菌染色体中作为细菌复制子的一部分的遗 传因子称为附加体。传因子称为附加体。原点致育基因配对区域使它具有感染性，其中一些编码F纤毛（性纤毛）转移起始点与受体染色体上同源序列配对，交换整合到受体菌中，成为受体染色体的一部分原点，转移的起点原点，转移的起点致育基因，形成致育基因，形成F菌毛（接合管）菌毛（接合管）配对区，通过交换整合到染色体中成为染色体的一部分。配对区，通过交换整合到染色体中成为染色体的一部分。F 因子的因子的组成：成： F 因子的三种状因子的三种状态： F F+ +细胞：含有细胞：含有F F因子的细胞因子的细胞F F- -细胞：不含有细胞：不含有F F因子的细胞因子的细胞F/F/因子：带有插入细菌基因的环状因子：带有插入细菌基因的环状F F因子因子HfrHfr：高频重组，其染色体中带有一个整合的：高频重组，其染色体中带有一个整合的F F因子的品系因子的品系LfrLfr：低频重组，：低频重组，F F+ +品系品系自主状自主状态时F 因子独立因子独立进行分裂。行分裂。 F 因子的因子的传递： 带F 因子的因子的细菌菌较少。少。具有具有F 因子的菌株可以因子的菌株可以作作为供体供体。 F 因子中有形成性因子中有形成性伞毛（毛（F pilus）的基因）的基因接合管接合管 F 细胞中的胞中的F 因子由接合管向因子由接合管向F传递 F受体受体变成成F。FF：先形成接合管，先形成接合管， F因子的因子的DNA边转移移边复制，复制， F细胞胞 F细胞。胞。在在HfrHfrF F结合时，细菌染色体由一结合时，细菌染色体由一小段单链的小段单链的F F因子为前导而转移到因子为前导而转移到F F- -受体受体 边进入边合成。一般仅小部分细菌染色边进入边合成。一般仅小部分细菌染色体能够转入，接合中断体能够转入，接合中断受体细胞为受体细胞为F F，F F因子仍留在供体内。因子仍留在供体内。F F因子整合到细菌染色体上（因子整合到细菌染色体上（F FHfrHfr细胞），细胞），其繁殖与细菌染色体同步进行其繁殖与细菌染色体同步进行。此时，细菌基因的此时，细菌基因的重组频率增加重组频率增加 4 4倍倍以上。以上。染色体上整合有染色体上整合有F F因子的菌株，称为因子的菌株，称为HfrHfr菌株菌株。HfrHfrF F、Hfr菌株的形成及染色体的菌株的形成及染色体的转移：移：降解受体内受体内 基因子基因子供体外基因子供体外基因子部分二倍体：部分二倍体： 当当Hfr细菌菌的的染色体染色体进入入F后，在后，在 一个短一个短时期内，期内，F细 胞内的胞内的某些位点就会某些位点就会 成成为二倍体二倍体DNA，这种种个体称个体称为部分二倍体。部分二倍体。c b+a+c+b a部分二倍体中部分二倍体中发生的交生的交换:单数交数交换：打开：打开环状染色体，状染色体，产生一个生一个线性染色体，性染色体，这种种 细胞是不能成活的。胞是不能成活的。 偶数交偶数交换：产生可生可遗传的重的重组体和片段。体和片段。、中断、中断杂交交试验及染色体及染色体连锁图：50年代，雅科（年代，雅科（Jacob F.）和沃和沃尔曼（曼（Wollman E.）： 中断中断杂交交试验：发现接合接合时遗传物物质转移是直移是直线进行。行。 其方法其方法为： Hfr菌株与菌株与F菌株混合培养。菌株混合培养。 Hfr菌株：菌株：strs a+ b+ c+ d+对链霉素敏感霉素敏感 F-菌株：菌株：strr a- b- c- d-抗抗链霉素霉素 不同不同时间取取样 搅拌器中断拌器中断杂交交 稀稀释，含，含链霉素，完全霉素，完全 培养基培养基 杀死死Hfr细菌菌 抗抗str细菌菌落菌菌落 影印培养法：影印培养法： 鉴定定a+b+c+d+各基因各基因转移移时间。27 重重组体中各体中各标志基因志基因进 入入F- 细胞中胞中时间不同，不同， 达到最高水平的达到最高水平的时间也也 不同；不同； 随随时间的推的推迟，某个基，某个基 因的重因的重组率增加；一定率增加；一定 程度后，重程度后，重组率便不再增加。率便不再增加。 如：如：10tonr首次出首次出现， 15时40%、25后后80%。 Hfr中基因是按一定的中基因是按一定的线性性 顺序依次序依次进入入F-菌株的。菌株的。 根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术，根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术，称为中断杂交技术。称为中断杂交技术。用一种大用一种大肠杆菌的杆菌的不同不同HfrHfr菌株菌株进行中断行中断杂交交实验，作出，作出 连锁图，其基因向，其基因向F F- -细胞胞转移的移的顺序不同序不同。 Hfr类型型原点基因原点基因转移移顺序序 HfrHO Othrthrproprolaclacpurpurgalgalhishisglyglythithi 1O Othrthrthithiglyglyhishisgalgalpurpurlaclacpro pro 2O Oproprothrthrthithiglyglyhishisgalgalpurpurlaclac 3O Opurpurlaclacproprothrthrthithiglyglyhishisgal gal AB312O Othithithrthrproprolaclacgurgurgalgalhishisglygly 转移的移的顺序是不是随机？序是不是随机？例如：例如：thr thi gly 。31 差异：差异：不同不同Hfr菌株菌株转移移 的的原点原点(O)和和转移移 方向方向不同。不同。 进一步一步说明明F因子和因子和 细菌染色体都是菌染色体都是环状。状。 33 基因基因间重重组频率：率： 两个位点两个位点间的的时间约为1分分钟，约相当于相当于20%的的 重重组值。 三、性三、性导（sexduction）: :利用利用F因子将供体因子将供体细胞的基因胞的基因导入受体，形成部分二倍体的入受体，形成部分二倍体的过程程称作性称作性导。 F 因子整合因子整合过程程： 可逆：可逆：发生生环出出时，F因子因子 又可重新离开染色体。又可重新离开染色体。Adelberg和和Burns(1959)： F 因子偶因子偶尔在在环出出时 不不够准确，会携准确，会携带出出 染色体上的一些基因，染色体上的一些基因， 这种因子称种因子称为F因子因子。 F因子因子携携带染色体染色体 的的节段大小：从一个段大小：从一个 标准基因到半个准基因到半个细菌菌 染色体。染色体。F因子使因子使细菌菌带有某些有某些 突出的特点：突出的特点： F因子因子转移基因移基因频率极率极 高，如同高，如同F+因子因子转移移频率；率； F因子自然整合率极高，因子自然整合率极高， 并且整合在并且整合在一定的座位一定的座位上。上。携携带与与细菌染色体一菌染色体一样 的同源区段；而正常的同源区段；而正常 F因子因子 可在可在不同座位不同座位整合。整合。 性性导在大在大肠杆菌杆菌遗传研究中的作用：研究中的作用：分离出大量分离出大量F F因子（每个因子（每个F F因子携因子携带有不同大有不同大肠 杆菌基因）杆菌基因）利用不同基因在一起的并利用不同基因在一起的并发性性导的的 频率来作率来作图； 通通过性性导产生部分二倍体生部分二倍体确定等位基因位置、确定等位基因位置、 显隐性关系；性关系； . . 性性导形成的部分二倍体可用作互形成的部分二倍体可用作互补测验确定两个确定两个 突突变类型是否属于同一个基因。型是否属于同一个基因。概念：概念：某些某些细菌通菌通过其其细胞膜胞膜摄取取周周围供体的染色体供体的染色体 片段，将此外源片段，将此外源DNA片段通片段通过重重组整合到自己整合到自己 染色体染色体组的的过程。程。 1928年，格里年，格里费斯（斯（Griffith F.） 在肺炎双球菌中在肺炎双球菌中发现转化化现象。象。 1944年，阿委瑞（年，阿委瑞（Avery O. T.） 进行肺炎双球菌行肺炎双球菌转化化试验； 证实遗传物物质是是DNA； 转化是化是细菌交菌交换基因的方法之一。基因的方法之一。7.6 7.6 细菌的菌的转化与化与转导作作图 7.6.17.6.1、细菌的菌的转化（化（transformation）：）：转化的条件：化的条件：细菌活菌活跃摄取外源取外源DNADNA分子；分子； 具具备重重组程序所必需的程序所必需的酶。 转化三种化三种细菌：菌：肺炎双球菌；肺炎双球菌； 枯草杆菌；枯草杆菌； 流感嗜血杆菌。流感嗜血杆菌。 转化的两个例子：化的两个例子：.用两个用两个带有不同抗性的肺炎双球菌群体混合有不同抗性的肺炎双球菌群体混合可以可以 发现带有双抗性的有双抗性的细菌。菌。 细菌裂解菌裂解DNA残留其它残留其它细菌菌摄取取转化。化。 .枯草杆菌活枯草杆菌活细胞表面分泌胞表面分泌DNA，可被其它，可被其它细胞胞摄取。取。、供体与受体的互作：、供体与受体的互作：.转化片断的大小：化片断的大小：肺炎双球菌肺炎双球菌转化：化：DNA片断至少有片断至少有800bp； 枯草杆菌的枯草杆菌的转化：化：DNA片断至少有片断至少有16000bp。 .供体供体DNA分子存在的数目：分子存在的数目： 供体供体DNA分子数目与特定基因的成功分子数目与特定基因的成功转化有关。化有关。 链霉素抗性基因霉素抗性基因转化：每个化：每个细胞含有胞含有10个个DNA分子之前分子之前，抗性抗性转化体数目一直与化体数目一直与DNA分子分子 存在数目成正比。存在数目成正比。 原因：原因：细菌的菌的细胞壁或胞壁或细胞膜上有固定数量的胞膜上有固定数量的DNA受体部位，受体部位， 故一般故一般细菌菌摄取的取的DNA分子数分子数10个。个。 受体的生理状受体的生理状态：感受感受态是是处于于刚停止停止DNA合成合成、而、而蛋白蛋白质合成合成继续活活跃 进行行时的状的状态。 活活跃合成的蛋白合成的蛋白质可使可使细菌菌细胞壁胞壁易于接受易于接受转化化DNA。 只有感受只有感受态受体受体细胞才能胞才能摄取并取并转化外源化外源DNA，而而这种种 感受感受态也只能也只能发生在生在细菌生菌生长周期的周期的某一某一时间范范围内。内。 、转化化DNA的的摄取和整合取和整合过程：程： .结合与穿入：合与穿入： DNA分子分子结合合在在细胞表面受体部位上胞表面受体部位上(可逆可逆)， 可被可被DNA酶降解；受体部位具有降解；受体部位具有饱和性。和性。 DNA摄取取(不可逆不可逆)，不受，不受DNA酶破坏。破坏。 穿入穿入后，由外切后，由外切酶或或DNA移位移位酶降解降解 其中一条其中一条链。.联会：会： 按各个位点与其相按各个位点与其相应的受体的受体DNA片段片段 联会。会。亲缘关系越关系越远，联会越小、会越小、转化的化的 可能性越小。可能性越小。43 整合整合(重重组)： 是指是指单链的的转化化DNA与与 受体受体DNA对应位点的位点的置置换稳定地定地进入到受体入到受体DNA。 对同源同源DNA具有特异性。具有特异性。 异源异源DNA，视亲缘关系关系远近近 也可也可发生不同生不同频率整合。率整合。复制：复制：杂合合DNA经复制、复制、分离以后，形成一个受体分离以后，形成一个受体亲代代类型型的的DNA和一个供体与受体和一个供体与受体DNA结合的合的杂种双种双链，形成各种，形成各种类型的型的转化子。化子。（三）转化基因间关系及其确定（三）转化基因间关系及其确定(共转化共转化) DNADNA浓度浓度下降比率下降比率A A转化率转化率下降比率下降比率B B转化率转化率下降比率下降比率A A与与B B共转化共转化率下降比率率下降比率A A与与B B关系关系1/21/21/21/21/21/21/21/2连锁连锁1/21/21/21/21/21/21/41/4不连锁不连锁1.DNA低浓度正比关系低浓度正比关系DNA 片段片段进入受体入受体细胞后，可与受体染色体胞后，可与受体染色体发生重生重组。 紧密密连锁的两个基因有的两个基因有较多的机会在同一个多的机会在同一个DNA片段中片段中同同时整合到受体染色体中。整合到受体染色体中。2 2 转化基因间重组值的计算转化基因间重组值的计算 转化子数转化子数( (重组体数重组体数) ) 亲组合数亲组合数+ +转化子数转化子数例例: :供体供体 trptrp2 2+ his+ his2 2+ tyr+ tyr1 1+ +trptrp2 2- his- his2 2- tyr- tyr1 1- -重组值重组值= = = = (+ -)+(- +)(+ -)+(- +)(+ +)+(+ -)+(- +)(+ +)+(+ -)+(- +) 三者并三者并发转化的化的频率高率高，故，故这3个基因是个基因是连锁的，的， 其中其中his2和和tyr1连锁最最为紧密：密：trp2his2tyr1341340单交交换时，染色体开，染色体开环易降解，故不存在易降解，故不存在单交交换类型；型； 只有双交只有双交换和偶数的多交和偶数的多交换才有效。才有效。转导：转导：以病毒作为载体将遗传信息从一个细菌细胞传递到以病毒作为载体将遗传信息从一个细菌细胞传递到另一个细菌细胞的过程。另一个细菌细胞的过程。转导是是细菌菌遗传物物质传递和交和交换方式之一。方式之一。 7.6.27.6.2细菌的转导与作图细菌的转导与作图实例例 黎德伯格与津德（黎德伯格与津德（1951）发现鼠鼠伤寒沙寒沙门氏菌中氏菌中转导现象。象。 . 将两个沙将两个沙门氏菌的氏菌的营养缺陷型养缺陷型进行行杂交：交： phe-trp-tyr-met+his+phe+trp+tyr+met-his- 混合培养混合培养 在基本培养基在基本培养基发现原养型的菌落原养型的菌落 频率率为1/105 . . 产生上述生上述结果的原因果的原因: .是否属于恢复是否属于恢复突突变? ? 高高频率出率出现不可能是回复突不可能是回复突变。.是否属于是否属于接合接合、性性导? 戴戴维斯斯U型管型管试验 ( (防止防止细胞直接胞直接接触接触) ) 结果也果也获得野生型得野生型 重重组体，排除由于体，排除由于接合或性接合或性导而而产生基因重生基因重组可能性。可能性。.是否属于是否属于转化化? 结果表果表现为不受不受DNA酶的影响的影响，排除了由于，排除了由于DNA片断通片断通过滤片片 经转化化实现基因重基因重组可能性。可能性。 . 唯一可能的唯一可能的结论是：是：这种重种重组通通过一种一种过滤性因子性因子实现。 这种种过滤性因子称性因子称为FA，不受，不受DNA酶的影响的影响。FA为噬菌体噬菌体P22（溶源性）。（溶源性）。2.转导转导特点：特点： 以噬菌体以噬菌体为媒介媒介 细菌的一段染色体被菌的一段染色体被错误地地 包装包装在噬菌体的蛋白在噬菌体的蛋白质外壳内外壳内 通通过感染感染转移到另一个受体移到另一个受体细胞内。胞内。 感染感染细菌的能力决定于噬菌体的菌的能力决定于噬菌体的 蛋白蛋白质外壳。外壳。、普遍性、普遍性转导：转导颗粒粒同源重同源重组错误包装包装(1/1000(1/1000机率机率) ) 转导颗粒：粒：把把细菌染色体片段菌染色体片段包装在包装在噬菌体蛋白噬菌体蛋白质外壳内而外壳内而产生生的的假噬菌体假噬菌体（不包含噬菌体的（不包含噬菌体的遗传物物质）。）。. .作用：作用：可可转导细菌染色体菌染色体组的任何部分。的任何部分。以普遍性以普遍性转导噬菌体噬菌体 P1为例，例，测定大定大肠杆菌的杆菌的 leu（亮氨酸合成（亮氨酸合成)、 thr （苏氨酸合成）、氨酸合成）、 azi（叠（叠 氮化氮化钠抗性）三个基因的抗性）三个基因的 顺序。序。2 2测定定细菌基因菌基因间的的连锁关系：关系：噬菌体噬菌体P1大大肠杆菌杆菌 leu+、thr+、azi+ P1后代后代 含含转导颗粒粒大大肠杆菌杆菌 leu-、thr-、azi- 三个位点之三个位点之间的的连锁关系：关系：实验1： 2种可能排列：种可能排列： azileuthr leuazithr 实验2：肯定三个基因的肯定三个基因的顺序是：序是： azileuthr 实验3： 证明明这一一顺序，因序，因为leu+和和thr+片段之片段之间从未携从未携带有有azir。 每个每个选择的的标记基因基因进行多次行多次试验： 实验选择的的标记基因未基因未选择的的标记基因基因频率率 1leu+50%azir 2%thr+ 2thr+3%leu+ 0%azir 3leu+ thr+0%azir 、位点特异性、位点特异性转导：2.局限性转导的过程和机制局限性转导的过程和机制 因为噬菌体只能在细菌染色体的特定位点上整合，当因为噬菌体只能在细菌染色体的特定位点上整合，当解离时只能捕获整合位点两侧的细菌基因，因此转导噬解离时只能捕获整合位点两侧的细菌基因，因此转导噬菌体只能是受体菌获得特定的供体菌的基因。菌体只能是受体菌获得特定的供体菌的基因。1.概念：概念：只能转移细菌染色体特定部分基因的转导只能转移细菌染色体特定部分基因的转导.浙 江 大 学 遗传学第八章 56 不正常的不正常的环出：出：只只转移移细菌染色体菌染色体的的特定部分，特定部分，这种种转导叫特异性叫特异性转导。裂解起始：裂解起始： 正常正常环出。出。 溶源起始：溶源起始： 在染色体的在染色体的 特定位点整合。特定位点整合。 7.7 细菌同源重组的机制细菌同源重组的机制7.7.1 细菌同源重组的特点细菌同源重组的特点(1)细菌的转化、结合和转导重组都是同源重组，依赖于大细菌的转化、结合和转导重组都是同源重组，依赖于大范围的范围的DNA同源序列的联会。同源序列的联会。(2)重组发生在环状闭合双链重组发生在环状闭合双链DNA与线状与线状DNA片段（单、双片段（单、双链）之间。链）之间。7.7.2 细菌同源重组的分子基础细菌同源重组的分子基础7.7.2 细菌同源重组的分子基础细菌同源重组的分子基础（1）RecBCD识别识别chi序列引发重组序列引发重组Chi位点：位点：recBCD基因编码酶的识别位点，可以促进附基因编码酶的识别位点，可以促进附近区域重组近区域重组 5GCTGGTGG 3 3CGACCACC5RecBCD： 提供游离的提供游离的3端单链（重组条件）端单链（重组条件） 降解降解DNADNA，核酸酶活性，核酸酶活性 解旋酶活性解旋酶活性 ATP酶活性酶活性RecARecA 催化单链同化催化单链同化RecA:DNARecA:DNA链转移蛋白链转移蛋白功能：功能：促进促进SOSSOS反应中的蛋白酶活性反应中的蛋白酶活性促进促进DNA的单链与双链的单链与双链DNA分子中的互补链之间分子中的互补链之间 进行进行碱基配对碱基配对条件：条件： ATP 单链单链DNA RecA可使一条可使一条DNA单链置换一条双链单链置换一条双链DNA分子中同源链的反分子中同源链的反应称为应称为单链同化单链同化 发生条件：发生条件： 单链区单链区 游离的游离的3端端 单链区和游离单链区和游离 的的3端必须位于端必须位于 这两个分子的互这两个分子的互 补区域补区域两条双链两条双链DNA分子相分子相互重组互重组Ruv系统解离系统解离Holliday连接点连接点损伤损伤DNA的复制产生间隙的复制产生间隙RecA链交换链交换第二条链交换第二条链交换DNA聚合酶间隙由聚合酶间隙由DNA合成来填补合成来填补RuvA，B分支迁移分支迁移RuvC切除切除Holliday连结点连结点