【正文】 DNA的噬菌體 普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)按其結(jié)果又可分為兩種類型： 完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 整合到染色體上 流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 不整合但表達(dá) 簡稱 完全 轉(zhuǎn)導(dǎo)（ Complete transduction）。 機(jī)制： 噬菌體將供體菌的染色體 DNA片段誤包形成缺陷噬菌體，這種噬菌體再將其中的 DNA導(dǎo)入受體菌，經(jīng)過與受體菌染色體組上的同源區(qū)段配對、雙交換，而將供體菌 DNA整合到受體菌的染色體組上，從而使后者成為一個遺傳性狀穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子的現(xiàn)象，稱為完全轉(zhuǎn)導(dǎo) 。 ① 完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) P22 噬菌體完全轉(zhuǎn)導(dǎo) 轉(zhuǎn)導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)： 1951年， Joshua Lederberg和 Norton Zinder為了證實大腸桿菌以外的其它菌種是否也存在接合作用，用二株具不同的多重營養(yǎng)缺陷型的 鼠傷寒沙門氏菌 進(jìn)行類似的實驗，他們發(fā)現(xiàn)二株營養(yǎng)缺陷型混合培養(yǎng)后確實產(chǎn)生了約 105的重組子，又一次成功地證實了該菌中存在的重組現(xiàn)象。 如何確證是接合還是轉(zhuǎn)導(dǎo)： “ U” 型管試驗 但當(dāng)他們沿著發(fā)現(xiàn)接合作用的思路繼續(xù)用“ U” 型管進(jìn)行同樣的實驗時，驚奇地發(fā)現(xiàn)：在給體和受體細(xì)胞不接觸的情況下，同樣出現(xiàn)原養(yǎng)型細(xì)菌。 ② 流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) p220 概念： 簡稱流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（ abortive transduction）。 經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)獲得供體菌 DNA片段的受體菌，如果外源 DNA在其內(nèi)既不進(jìn)行交換、整合和復(fù)制，也不迅速消失，而僅進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯和性狀表達(dá)，這種現(xiàn)象稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 特點：形成微小菌落是流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)子的特點。 發(fā)生流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞在分裂后，只能將外源 DNA分配給一個子細(xì)胞，而另一子細(xì)胞可獲得供體基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯形成的少量產(chǎn)物 ——酶，因此在表型上仍可出現(xiàn)輕微的供體菌特征，每經(jīng)過一次分裂，就受到一次 “ 稀釋 ” 。所以，能在選擇性培養(yǎng)基平板上形成微小菌落就成了流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)子的特點。 特點：？小菌落。 局限 轉(zhuǎn)導(dǎo)（ Restricted transduction） p220 局限轉(zhuǎn)導(dǎo)是 1954年在 K12菌株中發(fā)現(xiàn)。 是指通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因攜帶到受體菌中，并獲得表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。 （如 K12菌株 , λ 噬菌體、）。 （ 1）特點： ① 只能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌的個別特定基因（一般為噬菌體整合位點兩側(cè)的基因）； ② 該特定基因由部分缺陷的噬菌體攜帶； ③ 缺陷噬菌體是由于它在脫離染色體的過程中發(fā)生的低頻率（ 10－ 5左右） “ 誤切 ” ，或由于雙重溶源菌的裂解而形成，在后一情況下可形成 50％缺陷噬菌體。 ④ 可誘導(dǎo)：通過 UV等因素對溶源性菌株誘導(dǎo)裂解而產(chǎn)生局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體。 (2)類型： 局限轉(zhuǎn)導(dǎo)根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率的高低可將其分成兩類： ① 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)（ LFT， low frequency transduction） 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo) — 單溶源菌 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 雙重溶源菌 溫和噬菌體感染 供 體菌后， 可 使 供體 細(xì)胞溶源化， 當(dāng) 該 供體 菌發(fā)生誘導(dǎo)裂解時， 由于 極少數(shù)（ 105）的前噬菌體發(fā)生不正常切離 ，其結(jié)果會將插入位點兩側(cè)之一的少數(shù)宿主基因（如 λ 前噬菌體的兩側(cè)分別為 gal基因 和 bio基因）連接到噬菌體 DNA上，通過衣殼的 “ 誤包 ” ，就形成了缺陷噬菌體（ Defective phage）。當(dāng)這種缺陷噬菌體再次 感染宿主細(xì)胞 時，可 整合 到 宿主的核基因組上，使宿主細(xì)胞成為一個局限轉(zhuǎn)導(dǎo)子（即獲得了供體菌的 gal或 bio基因），而不是一個溶源菌，因而對 λ 噬菌體不具有免疫性。 LFT裂解物： 含有極少數(shù)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的裂解物。 ? 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo) (LFT)： ? 用低感染復(fù)數(shù)的 LFT裂解物感染宿主，獲得極少量局限轉(zhuǎn)導(dǎo)子的方式。 ? 宿主染色體被不正常切離的頻率極低，故只能獲得極少量部分缺陷噬菌體，即極少量局限轉(zhuǎn)導(dǎo)子。 ? 感染復(fù)數(shù) ： 感染時病毒與細(xì)胞數(shù)量的比值 multiplicity of infection: ‘’ ② 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)（ HFT， high frequency transduction） 雙重溶源菌 ：當(dāng) gal(不發(fā)酵半乳 糖 的營養(yǎng)缺陷型 )用高 LFT裂解物進(jìn)行感染時，則凡感染有 λ dgal噬菌體的任一細(xì)胞，幾乎同時都感染有正常的 λ 噬菌體。這時， λ 與 λ dgal兩者同時整合在一個受體菌的核染色體組上，從而使它成為一個雙重溶源菌。 當(dāng)雙重溶源菌被紫外線等誘導(dǎo)時，其中的正常 λ 噬菌體的基因可補(bǔ)償 λ dgal所缺失的部分基因功能，因而兩種噬菌體 都 獲得 了 復(fù)制機(jī)會。在雙重溶源菌中的正常 λ 噬菌體被稱為輔助噬菌體。 HFT（高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)）裂解物 : 由雙重溶源菌所產(chǎn)生的裂解物中，含有等量的 λ 和 λ dgal粒子，稱 為 HFT（高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)）裂解物。 如果用低 HFT裂解物去感染另一個 gal受體菌（不能發(fā)酵半乳糖的受體菌），則可高 頻 率地把它轉(zhuǎn)化為能發(fā)酵半乳糖的 gal+轉(zhuǎn)導(dǎo)子。這種方式的轉(zhuǎn)導(dǎo)，就稱 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 。 溶源轉(zhuǎn)變（ Iysogenic conversion） p221 例子 ： 如 白喉棒狀桿菌 （ Corynebacterium diphtheriae） 和肉毒梭菌 （ Clostridium botulinum） 等 。 β棒狀桿菌噬體毒素基因 （ tox+） 編碼的蛋白質(zhì) 。 這種現(xiàn)象在自然進(jìn)化中發(fā)揮作用 。 概念： 當(dāng)溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時 ， 因噬菌體的基因整合到宿主的核基因組上 ， 而使后者獲得了除免疫性以外的新性狀的現(xiàn)象 ， 稱為溶源轉(zhuǎn)變 。 當(dāng)宿主喪失這一噬菌體時 ， 通過溶源轉(zhuǎn)變而獲得的新性狀也同時消失 。 溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導(dǎo)有著本質(zhì)的 區(qū)別： ① 溫和噬菌體并不攜帶任何來自供體菌的外源基因 ， 使宿主帶來新性狀的正是噬菌體本身的基因； ② 溫和噬菌體是完整的 ， 而不是缺陷的； ③ 獲得新性狀的是溶源化的宿主細(xì)胞 ， 而不是轉(zhuǎn)導(dǎo)子； ④ 獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時消失 。 .發(fā)現(xiàn) . 細(xì)菌接合現(xiàn)象是美國微生物遺傳學(xué)家 和美國生物化學(xué)家兼微生物遺傳學(xué)家 于 1946～ 1947年在大腸桿菌K12品系中發(fā)現(xiàn)并證實的 。 他們將大腸桿菌 K12品系的兩個不同的三重營養(yǎng)缺陷型細(xì)胞各 108個混合涂布在基本培養(yǎng)基上 ， 經(jīng)過培養(yǎng)后出現(xiàn)少數(shù)原養(yǎng)型菌落 。 通過一系列實驗排除了 回復(fù)突變 、 轉(zhuǎn)化和互養(yǎng)的可能性 （ 如何排除 ） ， 從而證明這些原養(yǎng)型細(xì)胞是由兩個不同基因型的大腸桿菌 細(xì)胞相互接觸而導(dǎo)致染色體 DNA的轉(zhuǎn)移和重組從而產(chǎn)生的重組體 。 (三 )、接合 （ conjugation） p222 1概念： 供體菌 （ “ 雄 ” ） 通過其性菌毛與受體菌 （ “ 雌 ” ） 直接接觸 ， 把 F質(zhì)?；蚱鋽y帶的核基因組片段傳遞給后者 ， 使后者獲得若干新遺傳性狀的現(xiàn)象 ， 稱為接合 。 通過接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞 ， 稱為接合子 （ conjugant） 。 通過供體菌和受體菌完整細(xì)胞的直接接觸而傳遞大段 DNA的過程 。 ： 能進(jìn)行結(jié)合的微生物種類： 在細(xì)菌和放線菌中普遍存在接合現(xiàn)象，尤以生活于動物腸道內(nèi)的一些 革蘭氏陰性細(xì)菌最為常見 。 在放線菌中，研究得最多的是鏈霉菌屬（ Streptomyces）和諾卡氏菌（ Nocardia）。 此外，接合還可發(fā)生在 不同屬的一些種間 ，如 和鼠傷寒沙門氏菌間或鼠傷寒沙門氏菌與痢疾志賀氏菌（ Shigella dysenteriae）間。 F質(zhì)粒： 在細(xì)菌中 ， 接 合現(xiàn)象研究得最清楚的是 。 對接合行為的研究 表明： 。 決定其性別的是一種質(zhì)粒 ， 即 F因子 。 F因子： 是一種屬于附加體 （ episome） 的質(zhì)粒 ， 它既可脫離核染色體組而在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離存在 ， 也可插入 （ 整合 ） 到染色體組上；它既可經(jīng)過接合作用而獲得 ， 也可通過吖叮類化合物 、 溴化乙錠或絲裂霉素 C等的處理 ， 使其 DNA的復(fù)制受抑制后而從細(xì)胞中消除； F因子決定 著 細(xì)菌 的 “ 性別 ” ， 凡有 F因子的細(xì)胞 ， 在其表面就有相應(yīng)的性菌毛存在 。 F質(zhì)粒 (F plasmid)又稱 F因子 、 致育因子或性因子 ， 是大腸桿菌等細(xì)菌決定性別并有轉(zhuǎn)移能力的質(zhì)粒 。 大小僅 100kb， 為 cccDNA， 含有與質(zhì)粒復(fù)制和轉(zhuǎn)移有關(guān)的許多基因 ，其中近 1/3是 tra區(qū) （ 轉(zhuǎn)移區(qū) ， 與質(zhì)粒轉(zhuǎn)移和性菌毛合成有關(guān) ） ， 另外有 oriT（ 轉(zhuǎn)移起始點 ） 、 oriS復(fù)制起始點 ） 、 inc（ 不相容群 ） 、 rep（ 復(fù)制功能 ） 和一些轉(zhuǎn)座因子 ， 后者可整合到宿主核染色體上的一定部位 ， 并導(dǎo)致各種 Hfr菌株的產(chǎn)生 根據(jù)細(xì)胞中是否存在 F因子及其存在方式的不同，可把 ： F+(雄性 )菌株 F(“雌性 ” )菌株 Hfr菌株 F’菌株 4種接合型菌株： ? F (―雌性 ” )菌株： 沒有 F因子 ,表面不具性菌毛； ? F+ (―雄性 ” )菌株： 細(xì)胞中存在游離 F因子 ,表面具性菌毛，數(shù)目與因子數(shù)相同； ? Hfr(高頻重組 )菌株： F因子被整合在 DNA上； ? F′菌株： Hfr的 F因子脫離 DNA,形成攜帶一小段(最多可達(dá) 1／ 3)染色體基因的游離 F因子 ,特稱 F′因子。該菌株稱為初生 F′菌株。 （ 1） F+（雄性）菌株 在 F+菌株的細(xì)胞中存在游離的 F因子 ， 細(xì)胞表面還有與 F因子數(shù)目相當(dāng)?shù)男跃?。 當(dāng) F+菌株與 F－ 菌株接觸時 ， 前者可通過性菌毛將F因子轉(zhuǎn)移到后者的細(xì)胞內(nèi) ， 使 F－ 菌株也轉(zhuǎn)變成 F+菌株 。 F因子的傳遞過程 ： ① F因子的一條 DNA單鏈在 特定 的位點上發(fā)生斷裂； ② 斷裂后的單鏈逐步解開 ， 同時以另一條留存的環(huán)狀單鏈為模板 ，通過模板的滾動 ， 一方面把上述解開的單鏈以 5’端為先導(dǎo) 通過性菌毛而推入到 F細(xì)胞中 ， 另一方面 ， 在供體細(xì)胞內(nèi) ， 以滾動的環(huán)狀DNA單鏈作模板 ， 重新合成一條互補(bǔ)的環(huán)狀單鏈 ， 以取代已解開并傳遞至 F－ 中的那條單鏈 ， 這一 DNA復(fù)制機(jī)制即稱 “ 滾環(huán)模型 ” 。 ③ 在 F細(xì)胞中 ， 在這條外來的供體 DNA線狀單鏈上也合成了一條互補(bǔ)的新 DNA單鏈 ， 并隨之恢復(fù)成一個環(huán)狀的雙鏈 F因子 ， 因此 ， F菌株變成了 F+菌株 （ 而原來的供體菌 F+菌株仍為 F+菌株 ） 。 （ 2） F（ “ 雌性 ” ）菌株 p223 在 F菌株中不含 F因子 ， 細(xì)胞表面也沒有性菌毛 。 但它可通過與 F+菌株或 F’菌株的接合而接受供體菌的 F因子或 F’因子 ， 從而使自己轉(zhuǎn)變成 “ 雄性 ” 菌株 。 也可接受來自Hfr菌株的一部分或全部遺傳信息 ， 在它獲得一系列 Hfr菌株的遺傳性狀的同時 ， 還可獲得處于轉(zhuǎn)移染色體末端的 F因子 ， 從而使自己從原來的 “ 雌性 ” 菌株轉(zhuǎn)變成 “ 雄性 ”菌株 。 有人統(tǒng)計 ， 從自然界分離到的 2022個 ， 約有30％ 的菌株是 F。 （ 3） Hfr（ high frequency rebination）菌株 p223 因 Hfr菌株與 F菌株接合后發(fā)生重組的頻率要比 F+與 F接合后的重組頻率高出數(shù)百倍 ， 故名 。 在 Hfr細(xì)胞中 ， 其 F因子已從游離狀態(tài)轉(zhuǎn)變成在核染色體組特定位點上的整合狀態(tài) (頻率約 105)。 當(dāng) Hfr與 F菌株發(fā)生接合時 ， Hfr的染色體雙鏈中的一條單鏈在 F因子處發(fā)生斷裂 ， 由環(huán)狀變?yōu)榫€狀 ， F 因子則位于線狀單鏈 DNA 的 末 端 。 整段線狀染色體 (單鏈 )也以 5’末端引導(dǎo) ， 等速地轉(zhuǎn)移至 F細(xì)胞 。在沒有外界干擾的情況下 ， 完成這一轉(zhuǎn)移過程約需 100分鐘 。 為什么高頻重組 ？ 帶動轉(zhuǎn)移 ， 位于末端 。 中斷雜交： 在實際轉(zhuǎn)移過程中 ， 使接合中斷的因子很多 ， 因此 ， 這么長的線狀單鏈 DNA常常在轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生斷裂 。 所以 ， 越是處于 Hfr染色體前端的基因 ， 進(jìn)入 F的幾率就越高 ， 這類性狀在接合子中出現(xiàn)的時間就越早 ， 反之亦然 。 由于 F因子位于線狀 DNA末端 ， 進(jìn)入 F細(xì)胞的機(jī)會最少 ， 故引起 F變成 F+(性別轉(zhuǎn)變 )的可能性也最小 。 因此 ， Hfr與F接合的結(jié)果其 重組頻率雖最高 ， 但 轉(zhuǎn)性頻率 卻最低 。 由于在接合過程中 DNA的轉(zhuǎn)移有嚴(yán)格的順序性 ， 根據(jù)這一原理可以在實驗室條件下人為的中斷細(xì)胞對的接合 （ 接合中斷法 ） 。 早期用于基因定位 。 （ 4） F’菌株 當(dāng) Hfr菌株內(nèi)的 F因子因不正常切離而脫離核染色體組時 ， 可重新形成游離的但攜帶一小段染色體基因的特殊 F因子 ， 稱為 F’因子 。 F’菌株：攜帶 有 F’因子的菌株 ， 其遺傳性狀介于 F+與 Hfr菌株之間 ， 這就是初生 F’菌株 (primary F’Strain