《遗传学》课程教学资源：第十章 细菌和病毒的遗传

第十章细菌及病毒的遗传分析(2h) 第一节细菌和病毒遗传研究的意义 第二节噬菌体的基因重组 3第三节细菌基因重组 本章要求 思考题

第十章 细菌及病毒的遗传分析(2h) 第一节 细菌和病毒遗传研究的意义 第二节 噬菌体的基因重组 第三节 细菌基因重组 本章要求 思考题

第一节细菌和病毒遗传研究的意义 细菌和病毒在遗传研究中的优越性 ①繁殖世代所需时间短; ②易于管理和进行化学分析 ③遗传物质较简单,便于用作研究基因结构、功能 及调控机制的材料。 ④便于研究基因的突变; ⑤便于研究基因的作用; ⑥可作为研究高等生物的简单模型;

第一节 细菌和病毒遗传研究的意义 一、细菌和病毒在遗传研究中的优越性 ①繁殖世代所需时间短； ②易于管理和进行化学分析； ③遗传物质较简单，便于用作研究基因结构、功能 及调控机制的材料。 ④便于研究基因的突变； ⑤便于研究基因的作用； ⑥可作为研究高等生物的简单模型；

二、细菌和病毒的拟有性过程 3细菌和病毒均属于原核生物不存在严格意义上的有 性过程。 细菌细胞内除了染色体外还有一些寄生性复制因子 (如噬菌体和质粒,也被称为核外或染色体外因子), 它们可以在细胞间传递,并且形成细菌染色体间以 及细菌染色体与核外遗传因子间的重组体,类似于 真核生物减数分裂过程中形成的重组体结构 拟有性过程 引起细菌、病毒间遗传物质转移与重组的过程。 拟有性过程的存在是细菌、病毒作为真核生物的模型研 究遗传重组和基因结构的重要前提

二、细菌和病毒的拟有性过程 细菌和病毒均属于原核生物不存在严格意义上的有 性过程。 细菌细胞内除了染色体外还有一些寄生性复制因子 (如噬菌体和质粒，也被称为核外或染色体外因子)， 它们可以在细胞间传递，并且形成细菌染色体间以 及细菌染色体与核外遗传因子间的重组体，类似于 真核生物减数分裂过程中形成的重组体结构。 拟有性过程 ➢引起细菌、病毒间遗传物质转移与重组的过程。 ➢拟有性过程的存在是细菌、病毒作为真核生物的模型研 究遗传重组和基因结构的重要前提

三、病毒的种类 根据宿主划分: 微生物病毒 》息∈ 植物病毒 症病毒《症苗病毒) 应病毒(口疮病毒 弹状病毒 副粘病毒 无脊椎动物病毒 >脊椎动物病毒 张病毒 亚病毒 T偶数噬菌体 类病毒 丝状病毒(马铃器X病毒) 心体X14 脊锈灰质炎/何萨奇病毒 拟病毒 千状病卷(烟草花叶病毒) 多留乳头状瘤病毒首花叶病毒 ◆朊病毒 图8-1病毒的多样化形态和大小范围 0细菌病毒一般称为噬菌体( phage)

三、病毒的种类 根据宿主划分： ➢微生物病毒 ➢植物病毒 ➢无脊椎动物病毒 ➢脊椎动物病毒 ➢ 亚病毒 ❖ 类病毒 ❖ 拟病毒 ❖ 朊病毒 细菌病毒一般称为噬菌体（phage）

噬菌体的类型 根据噬菌体的生活周期可分为: (一)烈性噬菌体( virulent phage) 侵入宿主细胞后,利用宿主细胞内的物质进行自 身遗传物质和蛋白质的合成,组装出子噬菌体, 使宿主细胞裂解而释放子噬菌体,这类噬菌体称 为烈性噬菌体。 (二)温和性噬菌体 侵入后并不使细菌裂解,而是以原噬菌体或质粒 的形式存在的一类噬菌体称为温和性噬菌体 某些噬菌体侵染细菌后,其DNA整合到宿主染色 体中,这种处于整合状态的噬菌体称为原噬菌体

噬菌体的类型 根据噬菌体的生活周期可分为： （一）烈性噬菌体（virulent phage） ➢侵入宿主细胞后，利用宿主细胞内的物质进行自 身遗传物质和蛋白质的合成，组装出子噬菌体， 使宿主细胞裂解而释放子噬菌体，这类噬菌体称 为烈性噬菌体。 （二）温和性噬菌体 ➢侵入后并不使细菌裂解，而是以原噬菌体或质粒 的形式存在的一类噬菌体称为温和性噬菌体。 ➢某些噬菌体侵染细菌后，其DNA整合到宿主染色 体中，这种处于整合状态的噬菌体称为原噬菌体

四、细菌细胞结构的特点 ①无真正的细胞核。 >只在菌体中央有一个遗传物质集中区—核区, 无核膜和核仁,其功能与细胞核相当,由一个环 状DNA分子高度缠绕而成,其中央部分是RNA 与支架蛋白,这样的细胞核称为拟核。 ②缺乏线粒体、叶绿体等细胞器

四、细菌细胞结构的特点 ①无真正的细胞核。 ➢只在菌体中央有一个遗传物质集中区——核区， 无核膜和核仁，其功能与细胞核相当，由一个环 状DNA分子高度缠绕而成，其中央部分是RNA 与支架蛋白，这样的细胞核称为拟核。 ②缺乏线粒体、叶绿体等细胞器

五、细菌DNA与质粒 ①细菌DNA 个很长的共价闭合环状双链分子( dsDNA),通常以 超螺线体的形式存在于细菌体内 >DNA分子无组蛋白与之结合,仅与一些碱性蛋白结合。 >细菌DNA中有一定比例(约1%)的碱基甲基化 ②质粒 细菌体内含有的一种染色体外小型环状DNA。 携带着决定细菌某些遗传特性的基因,如抗药、产毒、 致病、形成芽胞、产生色素或抗生素等的基因。 >能独立于染色体存在和复制,还能在细胞间传递。 ③附加体 有些质粒能整合到细菌染色体中,在染色体的控制下随 染色体一起复制,这类质粒称为附加体( episome)

五、细菌DNA与质粒 ①细菌DNA ➢一个很长的共价闭合环状双链分子（dsDNA），通常以 超螺线体的形式存在于细菌体内。 ➢DNA分子无组蛋白与之结合，仅与一些碱性蛋白结合。 ➢细菌DNA中有一定比例（约1%）的碱基甲基化。 ②质粒 ➢细菌体内含有的一种染色体外小型环状DNA。 ➢携带着决定细菌某些遗传特性的基因，如抗药、产毒、 致病、形成芽胞、产生色素或抗生素等的基因。 ➢能独立于染色体存在和复制，还能在细胞间传递。 ③附加体 ➢有些质粒能整合到细菌染色体中，在染色体的控制下随 染色体一起复制，这类质粒称为附加体（episome）

第二节噬菌体(T2)的基因重组 噬菌体的突变: ∫噬菌斑的形态 宿主范围 (1)噬菌斑突变:T噬菌体的r-突变体(速溶) 正常噬菌体,r+,产生的菌斑小而边缘模糊 l突变噬菌体,r,产生的菌斑大两倍而边缘清晰 (2)宿主范围突变:T2噬菌体的h突变体 正常噬菌体,h,只能以大肠杆菌B株(Tto)为宿主 突变噬菌体,h,能以B株和B/2株Tt)为宿主

第二节 噬菌体(T2)的基因重组 噬菌体的突变： 噬菌斑的形态 宿主范围 （1）噬菌斑突变：T噬菌体的r-突变体（速溶） 正常噬菌体，r + ，产生的菌斑小而边缘模糊 突变噬菌体，r -，产生的菌斑大两倍而边缘清晰 （2）宿主范围突变： T2噬菌体的h-突变体 正常噬菌体，h+ ，只能以大肠杆菌B株(Ttor)为宿主 突变噬菌体，h-，能以B株和B/2株(Ttos)为宿主

T2噬菌体的基因重组 3将两种不同的T2突变体进行杂交,对其杂交子代进 行重组分析 杂交方法: >将Tto和Ttos两种大肠杆菌细胞混合 同时接种高浓度的T2噬菌体的hr+和h+r两种突变体, 保证绝大多数细菌都被一个以上噬菌体感染 两种不同的噬菌体DNA可能在宿主细胞内进行重组,从 而产生非亲本型子代hr+和hr 亲本型 重组型

T2噬菌体的基因重组 将两种不同的T2突变体进行杂交，对其杂交子代进 行重组分析 杂交方法： ➢将Ttor和Ttos两种大肠杆菌细胞混合 ➢同时接种高浓度的T2噬菌体的h-r +和h+r -两种突变体， 保证绝大多数细菌都被一个以上噬菌体感染 ➢两种不同的噬菌体DNA可能在宿主细胞内进行重组，从 而产生非亲本型子代h+r +和h-r -。 亲本型 重组型 ×

T2噬菌体的基因重组 htr×hr 接种在同时长有B和B/2 株的培养基上 htr htr+ hr 混浊,大透明,小混浊,小透明,大 重组值(f) 重组噬菌斑数 ×1009 总噬菌斑数 3见教材P 199~201

T2噬菌体的基因重组 h+r -×h-r + 接种在同时长有B和B/2 株的培养基上 h+r - h-r + h+r + h-r - 混浊，大 透明，小 混浊，小 透明，大 见教材P199~201。 ( ) = 100% 总噬菌斑数 重组噬菌斑数 重组值 Rf