第一节 细菌的细胞和染色体第一节 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 分裂特点：均等分裂，无基因重组二 细菌染色体 P145 表 6-1 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：复制

二 细菌的突变型二 细菌的突变型(一 )合成代谢功能的突变型:（营养缺陷型） 基本培养基、补充培养基、完全培养基、选择培养基

(二 )分解代谢功能的突变型：(三 )抗药性突变型: 青霉素 : penr, pens 链霉素 : strr, strs

Penicillin Streptomycin 抗性 : resistance 敏感: sensitive （四）抗噬菌体突变型 T1噬菌体 Tonr Tons

T2噬菌体 Ttor Ttos

三 突变型的筛选三 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 大肠杆菌的性别第三节 大肠杆菌的性别

一 细菌的接合１经典的杂交实验 1946 年 Lederberg; Tatum 图 7-1

品系 A 品系B

基因型 : met-bio-thr+leu+thi+ × 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

3 转化、互养的排除— U 型管试验

无 无结论 : 1: 野生型不是转化 (DNase)或互养产生的 2: 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

基本培养基

二 二 E.coliE.coli 性别的发现性别的发现

1 Hayes 的实验A: met-bio-thr+leu+thi+strs

× 加链霉素B: met+bio+thr-leu-thi-strr

↓ 基本培养基 +str:出现菌落

met-bio-thr+leu+thi+ strr♂ × 加链霉素met+bio+thr-leu-thi- strs♀ ↓

无菌落

2 结果得出结论 : (1) E.coli有相当于高等生物的性别 ? (2) E.coli的遗传物质是由♂→♀单向传递的

3 Hayes3 Hayes 的解释的解释

（ 1）细菌是有性别的 ,细菌的性别由性因子F(Fertility)(质粒 )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）杂交时雄性亲本必是 F+, 杂交后都转变成 F+

♂ A F+ × ♀ B F- → ♂ A F+，♂ B F+F 因子 /致育因子 /F 质粒 /性因子 /附加体质 粒 : 指任何染色体以外的稳定遗传的遗传结构附加体 : 在细胞中或以游离状态或与染色体相结 合状态存在的可稳定遗传的遗传结构

三 Ｆ因子与高频重组1 F 因子的结构F 因子 /致育因子 /F 质粒/性因子 /附加体

1)原点：转移的起点

2)致育基因：其上一些基因编码生成 F 纤毛的蛋白质，即 F+ 细胞表面的管状结构。 F 纤毛与 F-

细胞表面的受体相结合，在两个细胞间形成细胞质桥。还有大量和 F 因子转移有关的基因

3)配对区：与大肠杆菌基因组同源的序列，是同源重组的必须的。通过同源重组使 F 因子整合到大肠杆菌染色体上（ DNA）

2 F 因子的整合与解离 图 6-12 图 6-13

3 F 因子与高频重组菌株 (Hfr:High frequency

recombination)

接合的概念

FF 因子与因子与 F´F´ 因因子子

3 3 FF 因子状态与遗传物质转移特点因子状态与遗传物质转移特点

不能进行极少转移Ｆ

因子 ,大量转移细菌基因

转移 Fˊ 因子还转移细菌个别基因 ,F-转变成 F’

Ｆ因子状态 游离 整合

菌株类型 Ｆ + Fˊ Ｈ fr Ｆ - 菌株性别 ♂ ♀杂交类型 Ｆ +×Ｆ - Fˊ×Ｆ - Ｈ fr×Ｆ - Ｆ -×Ｆ -

传递特点 转移Ｆ因子 不转移细菌 基因Ｆ - 转 变成 F+

4 4 高频重组菌株Ｈ高频重组菌株Ｈfrfr

Hfr的Ｆ因子转移特点 :(1)F 整合后呈线状(2) 转移起点 0位于线状 F

中间(3)先转移 F 因子的一部分 , F 的后面部分最后转移(4)大量转移细菌基因

四 细菌基因重组的特点四 细菌基因重组的特点１ 部分二倍体 :指完整基

因组和部分基因组的细胞 (半合子 )P151

内基因子 :P151 外基因子 :P151２ 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) 对应重组子不出现 Ab/aB(AB没有 ab)[ 交换仍然是相互的，但是

重组结果不是相互的 ]

第四节 中断杂交与重组作图第四节 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

× F- thr- leu- azis tons lac- gal- strr

8′ 9′ 11′ 18′

↓ ↓ ↓ ↓ 完全培养基 +str ↓ ↓ ↓

影印接种 : thr leu azi Ton ┆ ┆ ┆

表表 6-7 6-7 HfrHfr 的未选择性标记基因进入的未选择性标记基因进入 F-F-所需时所需时间间

转入时间 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 90%11` tonr 70%18` lac+ 40% 25` gal+ 25%

2 2 中断杂交实验作图原理中断杂交实验作图原理 A） Hfr染色体上基因是从某一点（ O）开始 ,以线性方式进入Ｆ-

B）离原点愈近的基因进入Ｆ-愈早 ,出现在Ｆ-中的比例大,反之则小

3 中断杂交作图 在 HfrF-杂交中,把接合中的细菌在不同时间点取样 ,搅拌中断杂交, 分析受体菌基因型, 以 Hfr基因出现在Ｆ-中的先后为顺序即转移的时间(分钟 )为图距单位进行基因作图的方法.

4 作图 (原点 )thr leu azi Ton lac gal F

0 8 8.5 9 11 18 25 min

5 5 E.coliE.coli 的染色体呈环状的染色体呈环状P154表 6-4 几个 Hfr菌株的基因转移顺序

菌 株 转 移 顺 序HfrH Hfr1Hfr2Hfr3 312

0 thr pro lac pur gal his gly thi 0 thr thi gly his gal pur lac pro 0 pro thr thi gly his gal pur lac 0 pur lac pro thr thi gly his gal 0 thi thr pro lac pur gal his gly

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) Hfr品系的基因只能以一个方向转移进入Ｆ - 说明： F 因子的行为是有极性的 (DNA滚环复制决定 )3) 基因间的相对位置不变 说明：不同品系细菌的基因顺序是相同的4) 不同 Hfr品系按先后顺序转移的基因相互重叠 说明：细菌的染色体是环状的 P153 图 6-9

thr

lac

his gal

pur

thi pro2

gly

HfrH

3

312

1

注意 : 两基因转移时间＜2 分钟 , 中断杂交法的图距不够精确，应采用传统的重组作图法

二 重组作图 二 重组作图 ((难点难点 ))

１ 部分二倍体 :指完整基因组和部分基因组的细胞 (半合子 )P151

内基因子 :P151 外基因子 :P151２ 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

有存活的重组体 (3) 对应重组子不出现 Ab/aB(AB没有 ab)[ 交换仍然是相互的，但是重组结果不是相互的 ]

二 重组作图 二 重组作图 ((难点难点 ))１ 细菌的重组作图的前提(1) 两个基因紧密连锁 (2) 两个基因进入受体菌的先后顺序例：已知 lac和 ade紧密连锁 , 在 HfrX品系 lac+比 ade+先进入Ｆ -

HfrX lac+ade+strs × F- lac-ade-strr

选择培养基 加 str且 lac，无 ade

Ｆ - ade+strr

(lac-或 lac+)伊红美兰培养基紫红色菌落ade+lac+粉红色菌落ade+lac-

P155图 6-11 B: lac+ ade+

A:lac+ ade+ C: lac- ade+

F- lac+ ade+ 亲组合 52

F- lac- ade+ 重组合 15

2 计算重组体 重组值 =重组菌落数 /总菌落数 × 100% =(lac- ade+)/[(lac+ ade+ )+(lac- ade+)]×100%

= 15/(52+15) × 100% ≈ 20% 已知中断杂交实验该两个基因相距 1 分钟 , 重组作图与中断杂交作图的图距关系 : 1 分钟图距 ≈ 20% 重组值3 E.coli染色体全长： 90 分钟；含有： 4.2×106bp 20 × 90 ≈ 1800 cM

第五节 第五节 F`F` 因子与性导因子与性导一 F`因子与 F`菌株 F`因子：指整合态的F 因子从 Hfr上异常切割下来，携带了细菌个别基因的缺陷型F 因子，但是 F`因子仍然可自主复制。 F`菌株：指带有 F`因子的细菌。

二 性导二 性导 :: 指利用Ｆ′因子将供体菌的基因导入受体菌形指利用Ｆ′因子将供体菌的基因导入受体菌形成成部分二倍体部分二倍体的过程的过程 P156P156

A F` × B F- → A F`, B F`(部分二倍体 )

A F+ × B F- → A F+, B F+ (不导入供体菌基因 )

A Hfr × B F- →A Hfr， B F-

（很少成为 Hfr,导入大量供体菌基因）

1 性导的特点 :只能转移Ｆ因子插入位点附近的基因 2 性导在遗传分析中的应用： P156 4点(1) F`因子可自主复制(2) 形成部分二倍体可用作互补试验测定两突变的关系(3) 确定部分二倍体中两基因的显隐关系(4) 利用两基因的“共性导率作图”

例子：例子：注意： 部分二倍体

互补试验 显隐关系共性导率作图 F’(b+c+)多 F’(c+d+)少

第六节 转化与转导作图第六节 转化与转导作图一 细菌的转化与作图（一）转化：指外源 DNA片段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1.1 转化的条件和机制 : 供体细菌 DNA片段、感受态细胞、

受体部位、蛋白参与；片段、进入、同化、复制与修复1.2 转化基因间关系及其确定 (共转化 )[DNA低浓度正比关

系 ]

DNA浓度下降比率

A 转化率下降比率

B 转化率下降比率

A 与 B 共转化率下降比率

A 与 B关系

1/2 1/2 1/2 1/2 连锁1/2 1/2 1/2 1/4 不连锁

2 2 转化基因间重组值的计算转化基因间重组值的计算 P158P158

转化子数 ( 重组体数 ) 亲组合数 + 转化子数

例 :供体 trp2+ his2+ tyr1+trp2- his2- tyr1- P158 表 6-5 的重组值 trp2—his2 的重组值 =34% trp2—tyr1 的重组值 =40% his2—tyr1 的重组值 =13% 根据重组值作图： trp2 34 his2 13 tyr1

重组值 = = (+ -)+(- +)(+ +)+(+ -)+(- +)

二 转导与作图二 转导与作图沙门氏菌（ Salmonella typhimurium） Lederberg,Zinder

LT22 phe- trp- tyr- his+ × LT2 phe+ trp+ tyr+ his-

基本培养基 野生型： phe+ trp+ tyr+ his+ 10e5

基本培养基 有菌落结论 :有虑过性物质通过，后来证明就是噬菌体P22如何证明 ? 三种方法

二 转导与作图二 转导与作图

( 一 )普遍性转导与作图1 普遍性转导： P22、 P1这类 phage可以随机转移供体细菌

DNA，这种转导作用称为普遍性转导。(1)普遍性转导的机制 P159 图 6-14(2)普遍性转导特点 :随机携带供体菌的基因组 DNA， 3*10-5

2 2 普遍性转导作图普遍性转导作图 什么是共转导率？什么是共转导率？

(1) 作图原理 : 两基因相距越近，被包装到一个噬菌体颗粒的机会就越大，共转导率就越大。共转导率大相距近，反之则相距远

(2）双因子转导作图 如：确定 abc三个基因在染色体上的顺序，分别测定 a-b 、 a-c 、 b-c 的共转导率；

如果： a-b的共导率最大， a-c较大，而 b-c的最小，则顺序为： b a c

(3)(3) 三因子转导作图三因子转导作图例： P1→供体： thr+ leu+ azir

↓ 受体： thr- leu- azis

各种选择性培养基 转导子基因型 共转率

P1+供体菌 受体

无 leu

顺序：顺序： thr leu azithr leu azi

加azi

无无thr

无 leu

无 thr

thr+ leu+ 3%

thr+ azithr+ azir 0%

leu+ azir 50%

leu+ thr+ 2%

加加 aziazi

(4) 中间位点法 P1 供体菌： supC+ trpA+ pyrF+ ↓ 受体菌： supC- trpA- pyrF- ↓

转导子 （ 1 ） supC+ trpA+ pyrF+ 36（双交换） （ 2） supC+ trpA+ pyrF- 114（双交换） （ 3） supC+ trpA- pyrF+ 0（四交换） （ 4） supC+ trpA- pyrF- 453（双交换）

基因顺序是 : supC trpA pyrF

如何用共转导率判断基因间的顺序？supC trpA （ 36+114） /（ 36+114+453） = 0.25

trpA pyrF 36/605 = 0.06

supC pyrF 36/605 = 0.06

为什么？环形染色体

3 3 共转率与图距共转率与图距

关系公式 : d( 图距 )=L(1-√x)L：转导 DNA的平均长度 (近似噬菌体基因组大

小 )X: 两个基因的共转导频率

3

( 二 )稳定转导与流产转导 稳定转导：指外基因子重组到受体菌基因组中获得能稳定遗

传的转导子。 流产转导：指外基因子未重组到受体菌中的不能稳定转导。

（三）局限性转导（三）局限性转导 1 概念：只能转移细菌染色体特定部分基因的转导 . 2 局限性转导的过程和机制 因为噬菌体只能在细菌染色体的特定位点上整合，当解离

时只能捕获整合位点两侧的细菌基因，因此转导噬菌体只能是受体菌获得特定的供体菌的基因。

3 低频转导与高频转导

3.1 低频转导：溶源性细菌中原噬菌体异常解离形成转导噬菌体（ λdgal 或 λdbio）是缺陷噬菌体，感染 gal-或bio-受体菌转导子频率很低，且转导子还不能产生噬菌体颗粒，这种转导叫低频转导

噬菌体 ↓感染 裂解 供体菌→→→转导噬菌体→→→非溶源 → → 溶源性细菌(溶源菌 ) (10-6) 性细菌 （转导子） 裂解→→→ 没有噬菌体颗粒

3.2 高频转导：指双重溶源转导子 (双重溶源细菌 ) 产生转导噬菌体和正常噬菌体混合物介导转导，频率高称为高频转导。原因就是功能互补了。

噬菌体 ↓感染 裂解 供体菌→→→转导噬菌体→→非溶源 →→ 双重溶源性细菌(溶源菌 ) (10-6) 性细菌 （转导子） 裂解→→→ 噬菌体颗粒（ λdgal ， λ） [高频转导 ]

10-6

解离、感染→50% 转导噬菌体子