【正文】 Chapter7 細(xì)菌及病毒的遺傳作圖 本章要求 細(xì)菌和病毒遺傳研究的意義 病毒的一般特性及類型 噬菌體的染色體作圖 細(xì)菌的細(xì)胞和染色體結(jié)構(gòu) 細(xì)菌的染色體作圖 ?理解細(xì)菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性和意義； ?掌握轉(zhuǎn)化、接合、性導(dǎo)與轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念與基本原理； ?掌握 F菌株、 F+菌株、 Hfr菌株的概念、區(qū)別和用途； ?區(qū)別 F因子、 F180。因子的異同； ?了解溫和性噬菌體、烈性噬菌體的生活周期； ?掌握原噬菌體、溶源性細(xì)菌的概念； ?了解細(xì)菌和病毒遺傳作圖的原理和基本過(guò)程。 本章要求 細(xì)菌和病毒遺傳研究的意義 細(xì)菌的培養(yǎng) 細(xì)菌在生物進(jìn)化樹(shù)中的地位 細(xì)菌和病毒在 遺傳研究中的優(yōu)越性 細(xì)菌 和病毒的擬有性過(guò)程 細(xì)菌培養(yǎng) 搖瓶培養(yǎng) 平皿分離 平皿培養(yǎng) 細(xì)菌在生物進(jìn)化樹(shù)中的地位 產(chǎn)烷生物 鹽桿菌 細(xì)菌和病毒在遺傳研究中的優(yōu)越性 ?繁殖世代所需時(shí)間短 。 每個(gè)世代以分鐘或小時(shí)計(jì) ，如大腸桿菌每 20分鐘即可繁殖一代 。 ?易于管理和進(jìn)行化學(xué)分析 。 用一支試管就可貯存數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的細(xì)菌或病毒 ， 在短期內(nèi)累積大量產(chǎn)物 ，為化學(xué)分析提供條件 。 ?遺傳物質(zhì)較簡(jiǎn)單 。 只有一個(gè)位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)裸露的 DNA或 RNA分子 。 ?便于研究基因的突變 。 細(xì)菌和病毒屬于一倍體 ， 所有突變都能立即表現(xiàn)出來(lái) 。 ?便于研究基因的作用 。 細(xì)菌可以生活在基本培養(yǎng)基上 ，易于獲得營(yíng)養(yǎng)缺陷型 ， 也易于測(cè)知各種營(yíng)養(yǎng)缺陷型所需要的物質(zhì) ， 是研究基因作用的好材料 。 ?可作為研究高等生物的簡(jiǎn)單模型 。 可以從微生物的研究中得到模型 ， 并從中獲得啟發(fā) ， 為開(kāi)展對(duì)高等生物的的遺傳研究開(kāi)拓思路 。 細(xì)菌和病毒的擬有性過(guò)程 ? 真核生物基因分離、自由組合及連鎖交換均通過(guò)有性過(guò)程 (減數(shù)分裂 —— 受精 )實(shí)現(xiàn)。細(xì)菌和病毒均屬于原核生物，不存在嚴(yán)格意義上的有性過(guò)程。 ? 細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)除了染色體外還有一些寄生性 復(fù)制因子 （如噬菌體和質(zhì)粒），或叫 核外 或 染色體外因子 ，它們可以在細(xì)胞間傳遞，并且形成細(xì)菌染色體間以及細(xì)菌染色體與核外遺傳因子間的重組體。這種重組體結(jié)構(gòu)類似于真核生物減數(shù)分裂過(guò)程中形成的重組體結(jié)構(gòu)。 ? 擬有性過(guò)程 —— 引起細(xì)菌、病毒間遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移與重組的過(guò)程。 擬有性過(guò)程是細(xì)菌、病毒在遺傳學(xué)研究，特別是作為真核生物的模型研究遺傳重組和基因結(jié)構(gòu)的重要前提。 病毒的一般特性及類型 病毒的一般特性 病毒的類型 噬菌體的生活周期 病毒的一般特性 ?無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu) ；為蛋白質(zhì)外殼包裹核而成的顆粒。 ?形體極微小 ；只有在電子顯微鏡下才能觀察到。 ?化學(xué)組成簡(jiǎn)單 ；主要是核酸和蛋白質(zhì)。 ?只含一種核酸 （ DNA或 RNA） 。 ?缺乏獨(dú)立代謝能力 （依賴宿主 )。 ?繁殖方式獨(dú)特 ；只能依賴宿主活細(xì)胞的代謝機(jī)制，通過(guò)核酸復(fù)制和蛋白質(zhì)合成后再裝配成完整的病毒顆粒的方式進(jìn)行繁殖。 ?具有雙重存在方式 ；或營(yíng)專性寄生在活細(xì)胞內(nèi)，或在細(xì)胞外以大分子顆粒狀態(tài)進(jìn)行傳播。 ?對(duì)干擾素敏感，而對(duì)抗生素不敏感 。 病毒的類型 根據(jù)宿主來(lái)劃分： ?細(xì)菌病毒 :一般稱為噬菌體（ phage） ?植物病毒 ?無(wú)脊椎動(dòng)物病毒 ?脊椎動(dòng)物病毒 ?亞病毒 :類病毒、擬病毒、朊病毒 ? 類病毒：一個(gè)單鏈環(huán)狀的裸露的 RNA。 ? 擬病毒：線狀單鏈 RNA＋環(huán)狀單鏈 RNA。 ? 朊病毒：蛋白質(zhì)顆粒。 噬菌體的生活周期 ?烈性噬菌體 （ virulent phage） —— 噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，利用宿主細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行自身遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)的合成，組裝出許多子噬菌體，使宿主細(xì)胞裂解而釋放子噬菌體，這類噬菌體稱為烈性噬菌體。 ?裂解周期 ：吸附 侵入 核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的生物合成 裝配 釋放 ?溫和性噬菌體 （ temperate phage） ?原噬菌體 （ prophage） —— 某些噬菌體侵染細(xì)菌后，其DNA整合到宿主染色體中，這種處于整合狀態(tài)的噬菌體稱為原噬菌體。 ?溶源性細(xì)菌 （ lysogenic bacteria） —— 含有原噬菌體的宿主細(xì)菌稱為溶源性細(xì)菌，或 溶源體 。 ?溫和性噬菌體 —— 在噬菌體侵入后，細(xì)菌并不裂解，而是以原噬菌體或質(zhì)粒的形式存在的一類噬菌體稱為溫和性噬菌體。 ?原噬菌體通過(guò)誘導(dǎo)（ induction） 可轉(zhuǎn)變?yōu)榱倚允删w 。誘導(dǎo)方式有多種，如溫度改變、與非溶源性細(xì)菌的接合等。 噬菌體的染色體作圖 ? T2噬菌體的基因重組與作圖 ? λ 噬菌體的基因重組與作圖 ? 基因的細(xì)微結(jié)構(gòu)作圖 ? 互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)和順?lè)礈y(cè)驗(yàn) ? 噬菌體遺傳性狀可分為 噬菌斑的形態(tài) 宿主范圍 （ 1） 噬菌斑突變 ： T噬菌體的 r突變體 正常噬菌體， r+， 產(chǎn)生的 菌斑小而邊緣模糊 突變噬菌體， r， 產(chǎn)生的 菌斑大兩倍而邊緣清晰 （ 2） 宿主范圍突變 ： T噬菌體的 h突變體 大腸桿菌 B株是 T2的宿主，大腸桿菌 B/2株對(duì) T2產(chǎn)生抗性 一種發(fā)生在 T2上的 h突變體，能利用 B和 B/2株 而 h+只能利用 B株 ? 將兩種不同的 T2突變體進(jìn)行雜交，對(duì)其雜交子代進(jìn)行重組分析 ? 雜交方法： ? 將 B和 B/2兩種大腸桿菌細(xì)胞混合 ? 同時(shí)接種高濃度的 T2噬菌體的 hr+和 h+r兩種突變體，保證絕大多數(shù)細(xì)菌都被一個(gè)以上噬菌體感染 ? 兩種不同的噬菌體 DNA可能在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行重組，從而產(chǎn)生 非親本型子代 h+r+和 hr。 親本型 重組型 %100)( ?? 總噬菌斑數(shù)重組噬菌斑數(shù)重組值 Rf接種在同時(shí)長(zhǎng)有 B和B/2株的培養(yǎng)基上 h+r hr+ h+r hr+ h+r+ hr 半透明 ,大 透明 ,小 半透明 ,小 透明 ,大 由于不同速溶性噬菌體的突變體在表型上不同，可分別寫(xiě)成 ra、 rb、 rc等。用 rxh+ r+h可對(duì)其進(jìn)行基因定位。 T2噬菌體的基因重組與作圖 由 rxh+ r+h實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表 71， P137） 可知 Rfrah =24% Rfrbh =% Rfrch =%， 據(jù)重組值可知 3個(gè) r基因和 h基因的排列方式有 ra rb rc h ra rc