1. 第 10 章 细菌和病毒的遗传

2. 遗传学的发展与研究材料密切相关： 性状遗传 植物（豌豆） 细胞遗传 果蝇 分子遗传 细菌和病毒 遗传学从细胞水平发展到分子水平的另一 个重要原因是对基因的化学和物理结构的 深入了解。

3. 第 1 节 细菌和病毒

4. 真核生物 (eukaryote) 原核生物 (prokaryote) 原核细胞： 没有核膜和明确的核结构，没有细胞器， 不进行有丝分裂和减数分裂，只通过简单 的裂殖方式增殖。 遗传物质简单

5. 一、细菌（ Bacteria ） 细菌是单细胞原核生物 是地球上生物量最大的一类生物，占据了 地球上大部分的生物干重。

6. 大肠杆菌 E.coli

7. E.Coli 的拟核

8. 细菌的繁殖非常快 在适宜的条件下，每 20 分钟繁殖一代 一个细胞繁殖 n 代，就有 2 n-1 +1 个细胞。 一昼夜 24 小时， 72 代， 2 71 +1 ＝ 2.36×10 21

9. 细菌遗传研究的方法 ： 基本培养基（ minimal medium ） 完全培养基（ complete medium ）

10. 细菌的表现型： 菌落形态 颜色、大小、边缘状态等 营养需求 野生型（ prototroph ） 营养缺陷型（ auxotroph ） 对药物、噬菌体和其他因素的反应 青霉素（ penicillin ）： pen s pen r

11. 细菌的平板培养

12. 细菌的稀释培养及菌落

13. 影印培养法

14. 二、病毒 virus 病毒按寄主可分为： 动物病毒，植物病毒，细菌病毒。 病毒按遗传物质可分： RNA 病毒， DNA 病毒。

15. 噬菌体 bacteriophage ， phage 细菌病毒 是研究得比较清楚的病毒。 噬菌体侵染细菌后在均匀生长的细菌培养 板上形成噬菌斑（ plaque ）。 根据噬菌斑的形态和生长特点可以鉴别不 同的噬菌体。

16. 噬菌体的分类 按其在宿主细胞中的生活方式分为： 温和噬菌体 烈性噬菌体

17. T 4 噬菌体形态

18. T 4 phage 的结构模式

19. 烈性噬菌体 virulent phage

20. 温和噬菌体（ temperate phage ）  具有溶原性（ lisogeny ）的生活周期。  侵入细菌以后，细菌细胞并不马上裂解。

21. λ 噬菌体（ λ phage ） 侵入细菌后，细菌并不裂解 λ 噬菌体的 DNA 通过交换整合到细菌染色体 上。 随着细菌 DNA 一起复制。

22. 溶原性细菌（ lysogenic bacterium ）。  被溶原性噬菌体感染了的细菌。  整合在寄主染色体中的噬菌体 DNA 称为原 噬菌体（ prophage ）。

23. 溶源周期 → 裂解周期：  原噬菌体通过诱导（ induction ）可转变为 烈性噬菌体，进入裂解周期。  诱导方式： UV 、温度改变、与非溶原性细 菌接合等。  诱导使阻遏物失活，噬菌体的基因表达， 进入裂解周期。

24. P 1 噬菌体 P 1 phage  感染 E.coli 以后，不整合到细菌 DNA 上， 而是独立存在于寄主细胞内。  不影响宿主细胞的正常代谢  P 1 DNA 自主复制，并分配到宿主的子细 胞中去，而且可以多于一个拷贝。  受 P 1 噬菌体感染的细菌也可以因诱导而进 入裂解周期。

25. 三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性 ①世代周期短 ②易于管理和进行生物化学分析 ③遗传物质比较简单 ④是单倍体，便于研究基因的突变 ⑤便于遗传操作 ⑥可用作研究高等生物的简单模型。

26. 四、细菌和病毒的拟有性过程  真核生物有性生殖的本质：遗传物质的交流与重组。  细菌和病毒不能进行有性生殖。  细菌和病毒的遗传物质也可以传递。  这种遗传物质的传递，被称之为拟有性过程。  拟有性过程指的是细菌或病毒获取外源遗传物质的 方式。

27. 拟有性过程：  当不同的病毒颗粒同时感染一个细菌时，他们在 细菌体内可以交换遗传物质，形成重组体。  细菌获取外源遗传物质有 4 种方式： 转化（ transformation ） 接合（ conjugation ） 性导（ sexduction ） 转导（ transduction ）

28. 第 2 节 噬菌体的遗传分析

29. 混合感染（ mixed infection ）： 两个基因型不同的噬菌体同时感染一个宿 主细胞，又称为双重感染（ double infection ）。 共同生存在同一个宿主细胞中的两个噬菌 体 DNA 也可以发生交换，产生基因重组。

30. T 2 phage 的重组作图  一个正常的 T 2 phage 产生的噬菌斑小而边缘 模糊，记为 r ＋ ；  突变体 r - 产生的噬菌斑大而边缘清晰。  r - T 2 噬菌体是速溶（ rapid lysis ）突变体。

31. T 2 phage 的重组作图  正常的 T 2 噬菌体能感染 E.coli B 株， h ＋ 。  突变型 E.coli B 株能抗 T 2 的感染，记为 B/2 株。  h ＋ 的突变型 h - 又能克服 B/2 株的抗性，既能侵 染 B 株又能侵染 B/2 株。

32. T 2 phage 和 E.coli 的关系 BB/2 h+h+ 能感染不能感染 h-h- 能感染

33. T 2 基因重组试验：  h - 和 h ＋ 噬菌体均能感染 E.coli B 株。  用基因型为 r ＋ h - 和 r - h ＋ 的两种 T 2 噬菌体同 时感染 E.coli B 株（双重感染）。  将双重感染后释放出来的子代噬菌体接种 在同时长有 B 株和 B/2 株的培养板上，记录 噬菌斑的数目和形态。

34. T 2 plaques

35. h ＋ r － 42 半透明，大 h － r ＋ 34 透明，小 h － r － 12 透明，大 h ＋ r ＋ 12 半透明，小 亲本型 重组型  重组率（ Rf ）＝ 24 ％＝ 24cM

36. T 2 phage 重组试验结果

37. 根据上表结果可以分别作出 3 个连锁图

38. 有四种可能的排列顺序

39. 思考题： 你能否确定这 4 个基因座的关系？还缺什么条 件？怎么解决 ?

40. λ 噬菌体的基因重组与作图  Kaiser(1955) ， λ 噬菌体的重组作图。  用 UV 照射获得了 5 个 λphage 的突变型： s 型，噬菌斑较小， mi 型，噬菌斑特别小， c 型，噬菌斑完全清晰， co 1 型，噬菌斑中间模糊，四周清晰， co 2 型，噬菌斑的中部较 co 1 型更为浓密。

41. λ 噬菌体 s co 1 mi × ＋ ＋ ＋的杂交结果及分析作图

42. λ 噬菌体 s co 1 mi 基因连锁图

43. 第 3 节 细菌的遗传分析 细菌与细菌之间的遗传物质的交流（拟有性 过程）有四种不同的方式：  转化（ transformation ）  结合（ cojugation ）  性导（ sexduction ）  转导（ transduction ）

44. 一、转化（ transformation ） 细菌通过细胞膜摄取周围环境中 DNA 片段， 并通过重组将其整合到自身 Chr 中的过程。

45. 转化示意图转化示意图

47. 转化示意图

48. trp 2 + his 2 + tyr 1 + （供体） ×trp 2 - his 2 - tyr 1 - （受体） 的转化类型及重组率计算

49. 根据上表计算结果绘制的连锁图

50. 二、接合 conjugation 在原核生物中，两个细胞在相互接触过程 中，遗传物质从一个个体转移到另一个个 体的现象称为结合。

51. 细菌的接合试验细菌的接合试验

53. 细菌接合的电镜照片

54. F 因子  A 菌株之所以能成为供体，是因为它含有 一个性因子（ sex factor ），又称致育因子 （ fertility factor ），简称 F 因子。  附加体：

55. 质粒质粒

56. 相关概念：  F  F ＋  F －  Hfr ： High frequency recombination  F′

57. F′ 因子的形成

58. 接合过程示意图接合过程示意图

59. 接合过程示意图

60. Hfr 菌 株 的 形 成 及 其 基 因 转 移

62. 部分二倍体：  当 Hfr 菌的部分染色体进入 F － 细胞后， F － 细胞中就成为部分二倍体（ partial diploid ） 或部分合子（ merozygote ）。  新转入的 DNA 片断称为供体外基因子 （ exogenote ），而受体的染色体称为受体 内基因子（ endogenote ）。

63. 部分二倍体及其交换

64. 中断杂交试验  Hfr 中的 DNA 向 F － 转移时，是从酶切端点 开始直线式进行的。  因此可以用于基因作图。

65. 中断杂交试验： Hfr ： str s thr + leu + azi s tonA s galb + lac + F － ： str r thr - leu - azi r tonA r galb － lac － str r 对链霉素有抗性 azi r 对叠氮化合物有抗性 tonA r 对 T 1 噬菌体有抗性 thr + leu + galb + lac + 对苏氨酸、亮氨酸、半 乳糖和乳糖为原养型

66. 中断杂交后，接合后体中各个性状出现的频率

67. 大肠杆菌 Hfr str s thr + leu + azi s tonA s galb + lac + × F - str r thr - leu - azi r tonA r galb - lac - 的结果

68. 根据中断杂交试验绘制的连锁图

69. 用中断杂交试验确定的几个 Hfr 菌株的基因顺序

70. F 因子插入的位置及方向

72. 重组作图 a 重组体的基因型是 lac ＋ ade ＋ b 重组体的基因型是 lac － ade ＋

73. 大肠杆菌染色体图大肠杆菌染色体图

74. 三、性导  性导（ sexduction ）： 以 F′ 因子为媒介，将供体细胞的部分遗传物 质导入受体细胞形成部分二倍体。  并发性导（ co － sexduction ）： 两个相邻的基因，同处于一个 F′ 因子上被转 移，称为并发性导。

75. 性导过程示意图性导过程示意图

76. 四、转导 transduction  以噬菌体为媒介，将细菌的小片段染色体 或基因从一个细菌细胞转移到另一个细菌 细胞的过程。

77. 转导颗粒 transducing particle  将宿主 DNA 片断包装在蛋白质外壳内的假 噬菌体。

78. 普遍性转导

79. 普遍性转导普遍性转导

81. 共转导（ cotransduction ）  两个基因被包装在一个转导颗粒中转导。

82. 以 E.coli 的 P 1 噬菌体进行下列转导： 供体 thr ＋ leu ＋ azi r 受体 thr － leu － azi s 先用 P 1 噬菌体感染供体菌株，再用来自供 体的新一代 P 1 噬菌体感染受体菌株。 然后检测受体菌基因型。

83. 检测结果： 选择标记 非选择标记 1 leu + 50% azi r ， 2% thr + 2 thr + 3% leu + ， 0 ％ azi r 3 thr + leu + 0% azi r

85. 转导颗粒与染色体之间通过四次交换 形成转导体，这种转导体的频率最低

86. 作业： 7 、 8 、 10