细菌基因转移和基因重组.ppt

第六章微生物基因转移基因重组：是指来自两种不同亲本的DNA分子在同一生物体内经过交换作用产生新的重组DNA分子的现象。细菌遗传重组的自然机制包括第一节接合（Conjugation）接合是指DNA从活的供体细胞转移至受体细胞的过程。

输出遗传物质的个体称为供体（donor），又称为“雄性”。接受外源遗传物质的个体称为受体（receptor），又称为雌性1946年，Leaderberg和Tatum发现E.coli可以通过结合交换遗传物质。选用两个不同营养缺陷型（auxotroph）的E.coli菌株，A和B。
A菌株，met－bio－，需要在基本培养基上补充甲硫氨酸（met）和生物素（bio）才能生长；
B菌株，thr－leu－，需要在基本培养基上补充苏氨酸（thr）和亮氨酸（leu）才能生长。
采用多营养缺陷型是为了防止回复突变干扰试验结果。U型管试验(见图）说明：两个菌株间的直接接触是原养型细菌出现的必要条件，这就排除了转化的可能。
1952年，Hages通过实验证明，在结合过程中，遗传物质的转移是单向的。
在结合过程中，到底是什么东西由雄体输入了雌体呢？Gram-positive:stickysurfacemolecules

Gram-negative（阴性菌）:sexpilus（性菌毛）F因子的特征F小环与主染色体大环之间发生一次交换就可以插入到宿主染色体中。
F因子整合到E.coli染色体上以后，该菌株就成为高频重组株（Highfrequencerecombination），以Hfr表示。MechanismofDNAtransferduringconjugationinGram-negativebacteria12oriT：originoftransfer14154.DNArecircularization,complementarystrandsynthesis,andvegetativereplicationintherecipient.质粒介导的染色体DNA的转移1819Hfr细胞的转移F+品系称为低频重组（lowfrequencyrecombination，Lfr)：F因子转移频率很高，但两者染色体之间重组频率很低，大约是每百万个细胞发生一次重组。
Hfr品系称为高频重组（highfrequencyrecombination，Hfr）：因为Hfr细胞与F-细胞接合后可以将供体染色体的一部分或全部传递给受体F-，当供体和受体的等位基因带有不同标记时，在她们之间就可以发生重组，重组频率可达到0.01以上。当处于游离状态时，细菌为F＋，当整合到宿主染色体上时即为Hfr品系。所以经吖啶橙处理不会丢失F因子。
Hfr和F－细胞接触时OriT活化，进行滚环复制。开始时，缺刻蛋白识别并结合在OriT区，切开单链，以另一条链为模板，在3′-OH上从头合成。5′端沿箭头方向延伸，将宿主的DNA移到受体中。

由于整合后控制合成性伞毛的基因位于DNA环的末端,一般尚未进入受体细胞前，接合管就已经断裂，使转移中断，故Hfr杂交的后代不能获得合成性伞毛的基因，故不能产生性伞毛而呈F－的性状。第四节中断杂交与重组作图二、中断杂交作图
中断杂交实验结果
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OazTilacgal

E.coli中断杂交作图
基因距离以分钟为单位
同一个Hfr菌株的转移的起始点在以及转移顺序在不同实验中都是相同的。但一个F+品系可产生许多Hfr品系，这是因为F因子在细菌染色体上有许多插入位点而且其插入取向不同而形成的。用这些不同Hfr菌株进行中断杂交实验，则它们的转移起点、基因转移顺序以及转移方向都不相同。（P153图6-9）中断杂交实验和基因定位思考题：三、细菌重组的特点
Hfr细胞和F-细胞之间的接合管常会自发断裂，进入的Hfr染色体也随之断裂，一般说很少有整条Hfr染色体转入F-细胞的，因此：
（一）F-细胞得到的只是F因子的一部分，F因子其余部分依赖于整条Hfr染色体的转移，这样Hfr×F-杂交中选出的大多数重组子仍为F-。
（二）F-受体细胞只接受部分的供体染色体，这样的细胞就称为部分二倍体（partialdiploid)或称为半合子(merozygote)。供体与受体的重组是内基因子（F-染色体DNA）与外基因子（Hfr部分染色体DNA）的同源部分配对、交换，产生重组子。其中单交换产生的是不平衡的部分二倍体线性染色体，而双交换产生的是有活性的环状重组子和片段。细菌重组的特点
可见：原核类中的交换并不像真核生物那样在两整套基因组间进行，而是在一完整的基因组（F-内基因子）与一不完整的基因组（Hfr外基因子）间进行，即在部分二倍体间进行。因此，在细菌的重组中有下列两个特点：
1、只有偶数次交换才能产生平衡的重组子
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