《遗传学》课程教学资源：第八章 细菌和病毒的遗传

第八章细菌和病毒的遗传 十世纪四十年代以后,人们普遍以微生物作 为研究对象来代替过去常用的动、植物 细菌和病毒作为实验材料的优越性(见下) 1928年,格里菲斯肺炎双球菌“转化现象” 1941年,比德尔红色面包霉“一个基因一种 酶 1944年,艾弗里证明了DNA是遗传物质 1946年,莱德伯格等用大肠杄菌K12菌株的两 个营养缺陷型菌株的遗传重组。 ◆基因化学本质的确定—分子遗传学

第八章 细菌和病毒的遗传 • 二十世纪四十年代以后，人们普遍以微生物作 为研究对象来代替过去常用的动、植物。 • 细菌和病毒作为实验材料的优越性（见下） • 1928年，格里菲斯 肺炎双球菌 “转化现象” • 1941年，比德尔红色面包霉“一个基因一种 酶” • 1944年，艾弗里证明了DNA是遗传物质 • 1946年，莱德伯格等用大肠杆菌K12菌株的两 个营养缺陷型菌株的遗传重组。 ❖基因化学本质的确定——分子遗传学

细菌、病毒作为实验材料的优越性 便于找出营养缺陷型 便于基因作用的研究 便于研究基因突变 便于研究基因的精细结构 便于用作研究复杂体制的生物的简单模 型(可作为模式生物) 令另:遗传物质含量少;DNA结构简单;DNA是 单倍体;代谢过程易于控制和鉴别;便于建立 纯系;便于长期保藏等

细菌、病毒作为实验材料的优越性 • 便于找出营养缺陷型 • 便于基因作用的研究 • 便于研究基因突变 • 便于研究基因的精细结构 • 便于用作研究复杂体制的生物的简单模 型（可作为模式生物） ❖另：遗传物质含量少；DNA结构简单；DNA是 单倍体；代谢过程易于控制和鉴别；便于建立 纯系；便于长期保藏等

细菌的遗传分析 以大肠杆菌为例:细胞长约2m,直径1m呈 直棒状。 细胞壁: 细胞膜: 细胞质 细胞核:结构简单,是“裸露”的DNA,呈 环状,其长度达1100-1400/m,在细胞内高 度折叠盘绕、综错复杂,对遗传性状的传递 起着重要作用

细菌的遗传分析 • 以大肠杆菌为例：细胞长约2㎛，直径1㎛呈 直棒状。 • 细胞壁： • 细胞膜： • 细胞质： • 细胞核：结构简单，是“裸露”的DNA，呈 环状，其长度达1100—1400 ㎛，在细胞内高 度折叠盘绕、综错复杂，对遗传性状的传递 起着重要作用

质粒( Plasmid) 位于大肠杆菌细胞质中,是染色体以外 的遗传物质。 是微小的、环形的双链DNA分子,携带 复制自己的基因,有时还携带一些其它 基因,因而能赋予寄主某些新的属性。 质粒的类型:感染性质粒和非感染性质 粒;自主复制型质粒和结合型质粒;R质 粒(抗重金属盐和对抗菌素有抗性) Col质粒(合成大肠杆菌素质粒)等

质 粒（Plasmid） • 位于大肠杆菌细胞质中，是染色体以外 的遗传物质。 • 是微小的、环形的双链DNA分子 ，携带 复制自己的基因，有时还携带一些其它 基因，因而能赋予寄主某些新的属性。 • 质粒的类型：感染性质粒和非感染性质 粒；自主复制型质粒和结合型质粒；R质 粒（抗重金属盐和对抗菌素有抗性）； Col质粒（合成大肠杆菌素质粒）等

大肠杆菌的有性生殖和基因重组 大肠杆菌的繁殖方式主要为裂 殖,其有性生殖过程与真核生 物不同,并不形成两个细胞的 真正融合,而是绘体细胞的 部分基因物质被转移到受体细 胞,与受体细胞的内在基因形 成重组的染色体

大肠杆菌的有性生殖和基因重组 • 大肠杆菌的繁殖方式主要为裂 殖，其有性生殖过程与真核生 物不同，并不形成两个细胞的 真正融合，而是给体细胞的一 部分基因物质被转移到受体细 胞，与受体细胞的内在基因形 成重组的染色体

细菌的交配结合 1946年, J Lederberg和EL. Tatum用大肠杆 菌进行实验 通过诱变实验获得 E Coli12的两个营养缺 陷型菌株 亲本I: bio met thrtleutthi 亲本Ⅱ: biomet thrleuthi. 注:bio生命素;met蛋氨酸;thr苏氨酸;leu 亮氨酸;th硫氨素。“+”号表示野生型; 66: 表示缺陷型

细菌的交配结合 • 1946年，J.Lederberg和E.L.Tatum用大肠杆 菌进行实验 • 通过诱变实验,获得E.ColiK12的两个营养缺 陷型菌株 亲本Ⅰ：bio-met￾thr+ leu+ thi+ 亲本Ⅱ：bio+met+ thr￾leu￾thi- 注：bio生命素；met蛋氨酸；thr苏氨酸；leu 亮氨酸；thi硫氨素。“+”号表示野生型； “-”表示缺陷型

E.col重组的证明 图示如下 met bio thrtleu thi met*bio*thrleu thi 2×108108 1082×108 o 无菌落 无菌落 若干原养型菌落 mettbiotthrfleut th

E.coli重组的证明 • 图示如下 met-bio￾thr+ leu+ thi+ met+bio+ thr￾leu￾thi 2×108 108 108 2×108 无菌落 无菌落 若干原养型菌落 met+bio+ thr+ leu+ thi+

著名的U形管实验 The U-tube experiment of B. Davis. Alternating suction and pressure force liquid and macromolecules back and forth across the filter Strain Strain Filter

著名的U形管实验 • The U-tube experiment of B.Davis. Alternating suction and pressure force liquid and macromolecules back and forth across the filter. StrainA StrainB Filter

解 Lederberg和 Tatum的解释: 亲本 i met bio thr fleutthi 亲本 II met*biotthrleuthi mettbiotthrtleutthit met bio thrleu thi

解 释 • Lederberg和Tatum的解释： 亲本Ⅰ met-bio￾thr+ leu+ thi+ 亲本Ⅱ met+bio+ thr￾leu￾thi￾met+bio+ thr+ leu+ thi+ met-bio￾thr￾leu￾thi-

证 明 Davis的U形管实验形象、有力地证明了 原养型菌落的出现必需要细菌间的直接 接触。后来,电镜观察发现细菌间确实 存在着有性结合过程。 F+ F Electron micrograph of conjugation between an F+(upper rigbt) and F-(lower left) cell with the F-pilus(菌毛、伞毛) between them

证 明 • Davis的U形管实验形象、有力地证明了 原养型菌落的出现必需要细菌间的直接 接触。后来，电镜观察发现细菌间确实 存在着有性结合过程。 F - F + Electron micrograph of conjugation between an F+（upper rigbt）and F-（lower left）cell with the F-pilus（菌毛、伞毛） between them