细菌遗传分析
细菌的遗传分析

两个位点间的时间约为1分钟,约相当于20%的重组值。
-
已知中断杂交实验该两个基因相距1分钟, 从而得出: 1分钟图距 ≈ 20% 重组值
(中断杂交作图)
(重组作图)
4 Ecoli染色体全长:90分钟;含有:3.6X106bp 20X90 ≈ 1800 cM
课上练习P181第12题
12题解: 据题意 Hfr gal+lac+(A)X F-gal-lac-(B)→F-gal+早,多;lac晚,少. F+ gal+lac+(C)X F-gal-lac-(B)→F+lac+早,多;无gal+ 从AXB中知: gal和lac位于F因子插入位点两侧,gal原点最近。 从CXB中知: C菌株是F因子从细菌染色体上错误切割下来,且 带有细菌lac+的菌株F`lac。 将菌株A与B混合培养一段时间(不到90分钟)后,取混 合液接种在lac-EMB上。紫红色菌落带有分解lac的基因。 将该菌落的细菌又与F-lac-strrB杂交。如该细菌是Flac+ strrB,则无重组子产生。 如该细菌F`lac+ strrB, 则有较多重组子产生。
第六节 细菌的转化与转导作图
一 细菌的转化 受体菌自然或在人工技术作用下直接摄取来 自供体菌的游离DNA片段,并把它整合到自己 的基因组中,而获得部分新的遗传性状的基因转 移过程,称为转化。
通过转化方式而形成的杂种后代,称转化子 (transformant)。
转化过程
⑤非转化子
⑤转化子, 获得供体基因
两个基因进入受体菌的先后;
lac-(乳糖不发酵)ade-(腺嘌呤缺陷型) 完全培养基 (无腺嘌呤、加链霉素)
第七章 细菌遗传分析

1)不同的Hfr品系转移的起始基因是不同的; 说明:F因子可以在不同的位点插入细菌染色体; 2)与同一基因相邻的基因是相同的; 说明:不同品系细菌的基因顺序是相同的; 3)Hfr基因可以两个不同方向转移基因进入F-; 4)一个Hfr转移的起始基因是另一个Hfr最后转移的基因 说明:细菌的染色体是环状的. HfrH 1 thr pro 312 2 gly lac his pur gal 3
第四节
中断杂交与重组作图
一 中断杂交实验作图
1中断杂交实验 Hfr thr+ leu+ azir Tonr lac+ gal+ strs X F- thr- leu- azis tons lac- gal- strr
选择培养基 加str
9′ ↓
11′ ↓ ↓
18′ ↓ ↓ ┆
25′ ↓ ↓ ┆
无thr,leu
第七章 细菌的遗传分析 学习要点:
1名词概念 转化、转染、转导、质粒、性导、F因子、Hfr、转 化子、转导子、半合子、附加体、高频转导、低频转 导、感受态因子、特异性转导、合子诱导 2 了解细菌染色体大小与结构;
3 细菌的突变型的类型; 4 细菌菌株的类型、接合的组合方式与重组特点; 5 中断杂交实验作图的原理与方法;
第六节 转化与转导作图
一 细菌的转化与作图 (一)转化:指外源DNA片断不经中间媒介体直接进 入感受态细胞进行基因重组形成重组体的过程。 转化子:通过转化而形成的重组体. (二)转化作图 1 转化作图的条件: 2 转化基因间关系及其确定
DNA浓度 下降比率 1/2 1/2 A转化率下 B转化率 降比率 下降比率 1/2 1/2 1/2 1/2 A与B共转化 率下降比率 1/2 1/4 A与B 关系 连锁 不连锁
细菌的遗传分析

Fig 17.8 A summary of the classic Lederberg and Tatum experiment.
© 2003 John Wiley and Sons Publishers
2、F因子的特性
三种大肠杆菌: F+: 携带F因子质粒 F-: 没有F因子 Hfr: F 因子整合在染色体上 (1)低频重组:F+ х F- = F+ , F+ 重组通过质粒转移、复制 进行。 重组频率为10-6左右。
© 2003 John Wiley and Sons Publishers
重组作图(recombination mapping)
Hfr lac + ade + str
r
s
X F-
lac - ade - str
重组作图:
Hfr lac+ ade+
没有发
生交换 F两个基因都交 换到受体上 F交换发生在 两个基因之 间 Flacade+ lac+ ade+ lacade-
Fig 17.4 The U-tube experiment.
© 2003 John Wiley and Sons Publishers
3、细菌杂交(遗传分析的重要方法)
(1)F因子的发现
E.coli 不同缺陷型菌株A,B分 别具有Strs ,Strr两种基因型 。
实验:
A Strs
B Strr
© 2003 John Wiley and Sons Publishers
中断杂交的实验结果
基因 thr+ leu+ Azis Tons lac+ gal+ 转入时间 8 8.5 9 11 18 25
细菌的遗传分析教案

细菌的遗传分析教案教案标题:细菌的遗传分析教案目标:1. 了解细菌的遗传特征和分析方法。
2. 掌握细菌遗传分析的基本实验步骤和技术。
3. 培养学生的实验设计和数据分析能力。
教案步骤:引入:1. 引发学生对细菌遗传分析的兴趣,例如通过展示细菌对人类健康和环境的重要性。
2. 引导学生思考细菌的遗传特征对其生存和适应环境的影响。
知识讲解:3. 介绍细菌的基本遗传特征,包括DNA结构、基因、突变等概念。
4. 解释细菌遗传分析的重要性和应用领域,如药物抗性研究、疾病传播机制等。
5. 介绍细菌遗传分析的基本实验步骤,包括细菌培养、DNA提取、PCR扩增、凝胶电泳等。
实验设计:6. 分组讨论,学生根据所学知识设计一个细菌遗传分析实验,可以选择具体的细菌种类和研究目标。
7. 学生列出实验所需材料和步骤,并解释实验设计的合理性和预期结果。
实验操作:8. 学生按照实验设计完成实验操作,包括细菌培养、DNA提取、PCR扩增等。
9. 引导学生注意实验操作的细节和注意事项,确保实验结果的准确性和可靠性。
数据分析:10. 学生收集实验数据,并进行数据分析,包括PCR产物的凝胶电泳结果分析。
11. 引导学生根据实验结果进行推理和讨论,解释实验结果的意义和可能的影响。
总结:12. 学生总结实验过程和结果,回顾实验设计的合理性和实验操作的可行性。
13. 引导学生思考细菌遗传分析的局限性和未来发展方向。
作业:14. 布置相关阅读任务,要求学生进一步了解细菌遗传分析的前沿研究和应用。
15. 要求学生撰写实验报告,包括实验设计、结果分析和讨论等内容。
评估:16. 对学生的实验报告进行评估,包括实验设计的合理性、数据分析的准确性和结果讨论的深度。
17. 针对学生的评估结果,提供个别或整体的反馈和指导,帮助学生提升实验设计和数据分析能力。
教学资源:- 细菌培养基和培养器具- DNA提取试剂盒- PCR扩增仪和相关试剂- 凝胶电泳设备和试剂- 相关教材和参考书籍- 计算机和投影仪教学延伸:1. 组织学生参观相关实验室或研究机构,了解实际细菌遗传分析的应用和研究进展。
细菌的遗传分析

Question
• 我们已知在F+×F-杂交中,几乎所有F-细菌变 为F+, F+×F-→F+;
• 而在Hfr ×F-杂交中,尽管出现高频重组,但F- 细菌很少转变为F+细菌。这个问题使遗传学家感 到迷惑不解。?
中断杂交实验 (Interrupted-mating experiment)
Wollman 和 Jacob进行中断杂交实验:
细菌的遗传分析
概述
• 细菌、放线菌和蓝细菌等均属于原核生物(prokaryotes)。 • 主要特征:没有核膜,其核基因组是由一个裸露的环状
DNA分子构成,称为拟核。细胞内没有以膜为基础的 细胞器,也不进行典型的有丝分裂和减数分裂。 • 细菌是单细胞生物,结构简单,繁殖能力强,分布广, 世代周期短,个体数量多,在正常条件下,完成一个世 代仅20 min, 较容易诱变和筛选各类型突变。 • 细菌不仅是许多病毒的宿主细胞,而且有自身的遗传特 性,又易于培养建立纯系,长期保存,成为遗传学研究 的常用实验材料。
Hfr : thr+ Leu+ azir tonr Lac+ gal+ strs ×
F- :thr- Leu- azis tons Lac- gal- strr
azi:叠氮化钠; ton:噬菌体T1; str:链霉素; Lac:乳糖; gal:半乳糖
结果发现Hfr的未选择性标记基
因进入F-所需时间: • 9分钟时:
细菌的细胞结构:简单 (原核生物) • 基本结构: 细胞壁 (cell wall), 细胞膜 (cell membrane); 拟核 ( nucleoid ),核糖体 (ribosome), 细胞质 (cytoplasm),内含物等;
• 特殊结构: 一定条件下具有的结构 e.g. 荚膜 (capsule) 和鞭毛 (flagella)
医学课件第7章细菌的遗传分析

第二节 大肠杆菌的突变型及筛选
一、大肠杆菌的突变类型
1. 合成代谢功能的突变型(anabolic function mutants) •合成代谢功能(anabolic functions):野生型(wild type)在基本培养基上具有合成所有代谢和生长所 必需的有机物的功能。 •营养缺陷型(auxotroph):野生型品系的某个必需 基因发生突变,导致不能完成一个特定的生化反 应,从而阻碍整个合成代谢功能的实现。
In 1953, W. Hayes isolated another strain demonstrating a similar elevated frequency.
Both strains were designated Hfr, or high-frequency recombination. Because Hfr- cells behave as chromosome donors, they are a special class of F+ cells.
20
F+×F-
Hfr×F-
所有 F+
很少 F+
21
•F因子整合到 细菌染色体
•Hfr与受体细 菌染色体的等 位基因间可以 重组(10-2)
22
很少 Hfr×F-
F+ ?
Hfr细胞和F-细胞之间的接合,一般很少有整条Hfr染色 体转入F-细胞(pilus容易断裂),因此:
F-细胞得到的只是部分F因子,其余部分依赖于整条 Hfr染色体的转移。这样在Hfr×F-杂交后代大多数重 组子仍为F-
41
a+b+c+ in cross 1 << a+b+c+ in cross 2
细菌的遗传分析-1

(二)、突变型的筛选 二、
选择培养法: 选择培养法:
是根据菌株在基本培养基和选择培养基上的生长表现确 是根据菌株在基本培养基和选择培养基上的生长表现确 基本培养基 定菌株的突变型, 原养型和营养缺陷型或对某一抗生素的 定菌株的突变型,如原养型和营养缺陷型或对某一抗生素的 敏感型和非敏感型(抗性型 ; 敏感型和非敏感型 抗性型); 抗性型
人工诱变
哈工大哈工大-遗传学
第六章 细菌的遗传分析
营养缺陷突变) 影印法(营养缺陷突变)
人工诱变 完全培养基
印迹
基本培养基 +aaA
基本培养基
哈工大哈工大-遗传学 第六章 细菌的遗传分析
基本培养基 +aaB
原核生物遗传物质转移的方式: 原核生物遗传物质转移的方式: 接合( 接合(conjugation) ) 转化( 转化(transformation) ) 转导(transduction) 转导( )
哈工大哈工大-遗传学 第六章 细菌的遗传分析
因子的三种状态: ⑶. E.coli 与F 因子的三种状态: 因子, ①.没有F因子,即F-; 没有 因子 因子, ②.一个自主状态F因子,即F+; 一个自主状态 因子 因子, ③.一个整合到宿主染色体内的F因子,即Hfr。 一个整合到宿主染色体内的 因子 。
哈工大哈工大-遗传学 第六章 细菌的遗传分析
(三)、F 因子与高频重组品系 1. F 因子
供体和受体的性别差异,是由F因子引起的 供体和受体的性别差异,是由 因子引起的 因子 因子:致育因子(性因子),是一种附加体。 ),是一种附加体 ⑴.F 因子:致育因子(性因子),是一种附加体。 携带F因子的菌株称为供体菌或雄性, 表示。 携带 因子的菌株称为供体菌或雄性,用F+表示。 因子的菌株称为供体菌或雄性 未携带F因子的菌株为受体菌或雌性, 表示。 未携带 因子的菌株为受体菌或雌性,用F-表示。 因子的菌株为受体菌或雌性 ⑵.F 因子的组成: 因子的组成: 染色体外遗传物质,环状 染色体外遗传物质,环状DNA; ; 40~60个蛋白质基因; 个蛋白质基因; 个蛋白质基因 2~4个/细胞 雄性内 。 个 细胞 雄性内)。 细胞(雄性内
第五章 细菌的遗传分析

中断杂交实验与重组作图
致育基因 配对区
原点
致育基因
F因子在细菌染色体上有很多插入位点,并且插入的取向不同 一个F+品系可以产生很多Hfr品系
几个Hfr菌株的线性连锁群的产生
Hfr H菌株的基因转移顺序 thr pro lac pur gal his gly thi Hfr 1菌株的基因转移顺序 thr thi gly his gal pur lac pro
三、重组作图
Hfr lac+ade+ ×F- lac-ade- ;转移顺序: 先 lac, 后ade.
Hfr lac+ ade+ 无交
F- lac- ade-
换
Hfr lac+ ade+
外部
F- lac- ade-
交换
Hfr lac+ ade+ 之间
F- lac- ade-
交换
F- lac- ade-
3、抗性突变型:细菌由于某基因的突变而对某些噬 菌体或抗菌素产生抗性。
如:抗药突变型: 抗链霉素突变型:Strr,(野生型Strs) 抗青霉素突变型:Penr,(野生型Pens )
❖ 抗phage突变型: 抗T1-phage突变型:Tonr,(野生型Tons )
❖ 细菌接合现象的发现 ❖ F因子及其转移 ❖ 细菌重组的特点
❖ 外源DNA的进入,除受体部位外,还必须有 酶或蛋白质分子,以及能量等的协同作用。 外源DNA只有在酶促旺盛的受体部位进入。
转化与转导作图
感受态细胞与感受态因子
❖ 感受态细胞:这种能接受外源DNA分子并被 转化的细菌细胞。
❖ 感受态因子:促进转化作用的酶或蛋白质的 分子。
感受态细胞
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4 高频重组菌株Hfr
Hfr的F因子转移特点: (1)F整合后呈线状; (2)转移起点0位于中间; (3)先转移F因子的一部分, F的后面部分最后转移。
四 细菌基因重组的特点
1 部分二倍体:指含有一个 完整基因组和部分基因组 的细胞.(半合子) 内基因子: 外基因子: 2 细菌基因重组的特点: (1)细菌基因重组是在部分 二倍体中进行; (2)只有偶数交换才产生有 活性的重组体; (3)相反的重组体不出现.
2)Hayes 的解释
(1)细菌是有性别的,细菌的性别是由性因子(F) 决定的, F+♂, F- ♀ (2)F因子可以自发地丢失或者得到, -F F +♂ F- ♀ +F (3)杂交时产生重组体,双亲之一必需是F+; F+ X F- → 重组体 质 粒: 指任何染色体以外的遗传结构。 附加体: 在细胞中或以游离状态或与染色体相结 合状态存在的遗传结构。
影印接种
azi
Ton
lac
gal ┆
Hfr的未选择性标记基因进入F-所需时间 转入时间 转移的Hfr基因 出现在F-中的频率 (分钟) 8` thr+(选择性标记) 100% 8.5` leu+(选择性标记) 100% 9` azir开始出现在F11` tonr开始出现在F- azir已达30% 18` lac+开始出现在F- azir达90%,tonr达75% 25` gal+开始出现在F- azir达95%,tonr达80% lac+达30%
第四节
中断杂交与重组作图
一 中断杂交实验作图
1中断杂交实验 Hfr thr+ leu+ azir Tonr lac+ gal+ strs X F- thr- leu- azis tons lac- gal- strr
选择培养基 加str
9′ ↓
11′ ↓ ↓
18′ ↓ ↓ ┆
25′ ↓ ↓ ┆
无thr,leu
基本概念:
1、转化:从细菌培养物提取DNA可以在体外 转移到受体菌中,该过程称为转化。 2、转染:人工利用噬菌体进行外源DNA的重 组拼接,同时利用细菌对外源DNA的吸收过 程,转移目的基因的过程。
供体 DNA + E.coli B 基因组 E.coli B
ห้องสมุดไป่ตู้共培养
细菌需具备感受态:氯化钙和低温处理
3、转导:利用噬菌体感染细菌的特性,将外源 DNA整合至噬菌体基因组,并随噬菌体感染细 菌过程,导入至受体细菌中的过程
3 转化、互养的排除—U 型管试验
菌株A B菌株
基本培养基 无 无 结论:1: 野生型不是转化或互养产生的; 2:两菌株细胞的直接接触对野生型的产生是必要的. 证明:细菌发生了基因重组
二 Ecoli性别的发现
1 Hayes 的实验 A: met-bio-thr+leu+thi+strs met-bio-thr+leu+thi+ ♂ strr X 加链霉素 B: met+bio+thr-leu-thi-strr X 加链霉素 ♀ ↓ met+bio+thr-leu-thi-strs
二 细菌的突变型
(一)合成代谢功能的突变型:(营养缺陷型) (二)分解代谢功能的突变型: (三)抗药性突变型: 青霉素: penr, pens penicillin 链霉素: strr, strs Streptomycin 抗性: resistance (四)抗噬菌体突变型 敏感 : sensitive T1噬菌体 Tonr Tons T2噬菌体 Ttor Ttos
三 突变型的筛选 例如: 营养缺陷型的筛选: u.v 野生型细菌 完全培养基: 影印培养 基本培养基: 补充培养基 : 氨基酸类 维生素类 系列氨基酸 补充培养基:赖氨酸 脯氨酸 精氨酸….
第三节 细菌的接合与染色体作图 一 细菌的接合 1经典的杂交实验 1946年 Lederberg; Tatum 品系A 品系B 基因型: met-bio-thr+leu+thi+ X met+bio+thr-leu-thi↓ ↓ ↓ 基本培养基: 无菌落 有10-7 无菌落 2 出现野生型菌落的可能原因: 回复突变;转化;互养; 细菌间发生了基因重组
三 F因子与高频重组 1 F基因子的结构
2F因子的整合与切割
3 F因子状态与遗传物质转移特点 F因子状态 游离 整合
菌株类型 F+ Fˊ Hf r F菌株性别 ♂ ♀ 杂交类型 F+XFFˊXF- HfrXF- F-XF 不能进行 传递特点 只转移F 转移F因 极少转移F 因子不转 子,还转 因子,大量 移细菌基因。 移细菌个 转移细菌基 别基因。 因。
第二节 大肠杆菌的突变型及筛选 一 细菌作遗传研究材料的优点 1 有许多营养缺陷型 ,且易于选择和鉴定 2 生活周期短 : 繁殖快,积累代谢物质多; 基本培养基 补充培养基 3 繁殖快 ,数量大,易发现和鉴定突变型; 完全培养基 4 结构简单 : DNA裸露,单倍性,利于基因精 选择培养基 细结构和基因功能表达调控的研究
+ 噬菌体基 因组 大肠杆菌基因组
4、性导:细菌之间通过有性接合,转移遗传因 子的过程,是通过致育因子F因子介导将供体细 菌DNA片段输入到受体细菌中而形成一个部分 二倍体的过程。
第一节 细菌的细胞和染色体
一 细菌细胞 大小:1-2 m; 繁殖方式:二裂式均等分裂,1代/20min。 二 细菌染色体 P156 表7-1 1 结构: 环状双链DNA,单倍性,以折叠或螺旋状态存在; 2 大小:长约250-35000m(未螺旋); 3 复制方式:着膜式复制。 分裂特点:均等分裂,无基因重组。
↓
基本培养基:出现菌落 2 结果得出结论: (1) Ecoli有相当于高等生物的性别 (2) Ecoli的遗传物质是由♂→♀单向传递的.
无菌落出现
3 F因子的发现 1)Hayes实验 品系A strs ♂ ↓突变 (- F) 品系B strr♀ X A strS 突变型 “♂“ (F-) ↓加链霉素 ↓ 不育 Astrr “♂” X A strs♂ ↓加链霉素 品系B strr♀ X A strr♂ (+F) ↓ 重组体