7 A细菌和噬菌体的遗传和重组

第七章细菌和噬菌体的遗传重组第一节基因和产物的符号细菌:表型野生型Gal＋，突变型Gal－或Gal；基因型野生型gal＋，突变型gal－或gal人类：表型野生型TK+，突变型TK－基因型TK+，突变型TK－产物TK动物：表型野生型Tk+，突变型Tk－基因型Tk+，突变型Tk－产物TK第二节细菌转化•在细菌中遗传物质有三种转移的形式:转化（transformation）,转染(transfection)接合（conjugation）,性导(sexduction)转导（transduction）•共同特点是：（1）单方向转移；（2）产生部分二倍体（partialdiploid）；（3）基因只有整合到环状染色体上才能稳定地遗传。•接合（conjugation）是DNA从细胞到细胞直接转移。•转化（transformation）细胞从周围介质中吸收裸露的DNA。•转染(transfection)对裸露的病毒基因组DNA/RNA的吸收。（在动物细胞中，从周围介质中吸收任何裸露DNA都称为转染。在酵母和植物细胞中导入裸露的DNA可以称为转染或转化)•转导（transduction）通过病毒颗粒介导将染色体或质粒DNA转移到细胞中。普遍性转导:宿主DNA片断可能取代病毒基因组被包装在噬菌粒中(1)载体为P1,P22噬菌体;(2)经错误包装宿主DNA片断和同源重组；(3)转移任何片断。特异性转导:宿主DNA共价地加入到病毒基因组中(1)载体为λ噬菌体;(2)经特异位点整合或同源重组;(3)转移特定的基因.第三节细菌的接合一、E.coli接合的发现1946年莱德伯格(Lederberg,J.)和塔特姆(Tatum)发现细菌的接合（conjugation）。细菌接合是指通过细胞的直接接触，遗传信息从供体单向转移到受体的过程。塔特姆（1909～1975）莱德伯格（1925～）两大难题：•⑴a＋b－×a－b＋→a＋b＋(10-7）和回复突变频率相近，难以区别。•(2)E.coli杂交产生重组频率为10－7，筛查重组子的工作量太大。解决的方法：(1)使用多重突变型（multipleauxotrophs）(2)是采用基本培养基和选择培养基A品系：met－bio－thi＋leu＋thr＋（thi：硫胺素B1）B品系：met＋bio＋thi－leu－thrAA+BB洗涤基本培养基met＋bio＋thi＋leu＋thr＋质疑：⑴细菌的杂交实验获得的重组子可能是转化的结果。⑵培养基中含有某些代谢产物，混合后这些产物互相补充了对方的不足而得以在基本培养基上生长。二、单向转移与F因子1952年海斯（W.Hayes）大剂量链霉素A品系无影响大剂量链霉素B品系阻止了重组•提出异宗配合（heterothallic）•意外的发现：A(strs)♂放置冰箱内一年B(strs)♀×A(strs)“♂”不育诱变分离A(strr)“♂”×A(strs)♂B(strs)♀×A(strr)♂可育图8-5海斯发现的意外情况和实验F＋(strs)丢失F＋F－(strs)×F－(strs)诱变F－(strr)×F＋(strs)不育F－(strs)×F＋(strs)可育图8-6意外发现和实验结果的解释三.致育因子（fertilityfactor，F）（1）有F因子的细菌称为F＋，细菌增殖时可把F因子传递给后代。（2）没有F因子的细菌称为F－，F＋细菌经吖啶橙处理而丢失，成为F－。F因子一经丢失，细胞中便不再出现；（3）F＋可以和F－杂交，而不能和F＋杂交；（4）F＋×F－杂交后代常为F＋，但无重组体。（5）F＋×F－杂交可以10－7频率获得重组体后代。但后代皆为F－。四.高频重组(Highfrequencerecombination,Hfr)1951年Cavalli发现用氮芥处理F＋然后将处理后的F＋×F－1954年Hayes也分离了Hfr品系，发现：(1)Hfr使重组能力增加，但无传递F因子的能力，Hfr×F－F－(2)Hfr只能将供体基因组的一部分传给受体，Hayes的解释是Hfr的F因子发生了永久性改变。F＋×F－重组子此称为Hfr10－4五.Hfr和F因子的关系1.F因子的结构(1)重组区；(2)复制区:2个复制起点；(3)接合转移区：33kbF因子(F-factor)转重移IS3δ组IS3区区OIS2POriTOriV复制区调节区基因转移TraYDNA切口和解旋TraI性伞毛表面排斥通路？OriTTraMJYALEBPVRCWUNtrbCDEtraFtrbBtraHGSTDI/ZfinP图8-9因子tra区和接合有关的基因traJ调节traM,traY-I打开。finP是traJ的反义RNA，由finO激活。traA编码伞毛蛋白亚基、性散毛聚合蛋白。TraS-T编码表面排斥蛋白。TraY/I切开oriT。表8-3F因子与转移功能有关的基因及功能基因基因产物的功能treM衣壳蛋白，可能涉及对受体F-细胞的识别traJ是treM和tra操纵子转录的正调控因子finP是traJ的反向转录调节物traY内切酶，在oriT附近产生缺口traA编码性伞毛蛋白traL,E,K,B,V,C,W性伞毛的装配和修饰trbC,traU,F,H,G性伞毛的装配和交配接合物的稳定traN同上traS,T表面排斥阻止和F＋接合traD是F＋的内膜蛋白。接合时涉及DNA转运，可能是孔道部分。traI解旋酶性质的复制蛋白，可切开OriT的nic位点。2.结合的过程：(1)F纤毛(Fpili)的合成,由纤毛素(pilin)蛋白构成，接合管仅使细胞初步接触；(2)转移启动转移起始区(transferorigin,OriT),滚环复制；(3)单链转移，复制，或重组。3.F因子的整合特点(1)F有多个整合位点，主要在IS3处；(2)E.cili染色体上有20个以上的整合位点；(3)双向整合，(4)整合通过a.IS3等同源重组；b.转座