细菌和病毒的遗传1

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1、第七章细菌和病毒的遗传第一节细菌和病毒的结构第二节细菌的遗传分析第三节噬菌体的遗传分析第一节细菌和病毒的结构细菌和病毒的结构及其遗传特点，使它们成为遗传学研究的好材料。转化试验、一个基因一种酶假说、基因的精细结构、基因表达的调控、基因工程等遗传学的重大发现和技术发展都与细菌和病毒有关。一、细菌的结构单细胞生物，大小不一，一般长1-2μm，宽0.5μm，为一层或多层膜或细胞壁所包围。部分细菌还有某些特殊的结构，如鞭毛、伞毛、荚膜等。细菌的细胞核没有核膜，其中的染色体是一个很长的共价闭合环状双链DNA分子，长度从250-3500μm不等，一般不与蛋白质结合。多数细菌细

2、胞在细胞核外还有一个或多个能自主复制的小型环状DNA。这些DNA分子对细菌的生长并非必需，但可赋予细菌某些特性，如抗药性、抗盐性、抗噬菌体侵染等。这些小分子DNA称为质粒（plasmid）。细菌能在成分十分简单的培养基上生长，这种培养基叫基本培养基。细菌在这种培养基上能合成生长所必须的各种有机物。单一细胞经过分裂而增殖，大致20分钟繁殖一代，逐渐形成肉眼可见的菌落。二、病毒的结构病毒为非细胞结构，没有自身的代谢机能，不能独立地生长和繁殖，必须寄生在活细胞中，利用活细胞的营养物质合成新的病毒后代。繁殖迅速，每小时可增殖百倍。病毒个体微小，形态多样，结构简单，仅含一种

3、核酸（DNA或RNA）和一个蛋白质外壳。依其遗传物质的性质，可以分单链DNA、单链RNA、双链DNA和双链RNA病毒等四种类型。按照它们所感染的细胞类型可分为感染细菌、真菌及藻类的菌类病毒，以及感染动植物的动物病毒和植物病毒。遗传学研究中应用最广泛的是感染细菌的病毒，又称为噬菌体(bacteriophage)。依其与宿主细胞的相互关系，可以分为烈性噬菌体(virulentphage)和温和噬菌体(temperatephage)两大类型。1．世代周期短：大肠杆菌(E.Coli)20分钟可繁殖一代。2．便于管理和生化分析：个体小，一般在1μm至几μm之间(1μm=1/

4、1000mm)，操作管理方便。3．便于研究基因突变：裸露的DNA分子(有的病毒为RNA分子)，易受环境条件的影响而发生突变；单倍体生物，不存在显性掩盖隐性问题，突变均能表现出来。三、细菌和病毒在遗传学研究的优越性4．便于研究基因的作用：影印培养，易检出营养缺陷型突变，有利于从生化角度来研究基因的作用。5．便于基因重组研究：细菌具有转化、转导和接合作用，利用这些特性可以进行精密的遗传学分析6.便于研究基因结构、功能及调控机制：细菌和病毒的遗传物质简单，基因定位、结构分析及其分离易于进行，基因的表达调控也适于用生理生化的方法进行深入的研究。7.便于进行遗传操作：染色体

5、结构简单，没有组蛋白和其它蛋白的结合，更宜于进行遗传工程的操作。四、细菌和病毒的研究方法1．单细胞分离菌液→稀释→涂布在固体培基→单个细胞分离→形成肉眼可见菌落。细菌的研究方法：2．影印法测定变异采用影印法测定细菌是否发生变异以及发生何种变异。细菌变异主要有形态特征变异和生理特性变异。形态特征变异：菌落大小、形状、颜色生理特性变异：（1）营养缺陷型：丧失合成某种营养物质的能力，在基本培养基上不能生长。原养型（野生型）：能够在基本培养基上生长。（2）抗性突变：抗药性和抗感染型。细菌的影印培养方法（Lederberg,1952）病毒的研究方法：1.获得变异亚硝酸、羟胺

6、、乙基黄酸乙酯（EES）等化学药剂诱导发生变异。常见变异：寄主范围变异：野生型（h＋）：感染B菌株，产生半透明斑；突变型（h）：感染B和B/2菌株，产生透明斑。噬菌斑突变：野生型（r＋）：产生正常斑，小而边缘模糊；突变型（r）：产生突变斑，大而边缘清晰。所以：h+r感染B菌株产生半透明大斑；hr+感染B和B/2菌株，产生透明小斑。2．杂交试验双重感染分析子代噬菌体中重组型的频率。1.转化（transformation）：裸露的非病毒的DNA导入细菌细胞的过程。2.转染（transfection）：裸露的病毒（噬菌体）DNA导入细菌的过程。是一种特殊的转化形式。3.

7、转导（transduction）：以噬菌体为媒介将细菌的DNA从供体菌转移到受体菌的过程。4.接合（conjugation）：细菌通过细胞之间的直接接触的方式传递遗传物质的过程。一、细菌遗传物质的转移形式第二节细菌的遗传分析通过接合作用，部分供体基因组DNA转移到受体菌中通过接合作用，质粒转移到受体菌中1.单方向转移2.都产生部分二倍体3.转入的基因只有整合到环状染色体上才能稳定遗传二、细菌遗传物质转移的共同特点三、细菌的转化（transformation）1.转化的发现1928年F.Griffith首先发现。1944年O.Avery研究小组证实引起转化的因子是细

8、菌的DNA