二接合conjugation课件.ppt

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1、二接合conjugation课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望接合接合两个亲本细胞通过直接接触来转移遗传物质的基两个亲本细胞通过直接接触来转移遗传物质的基因重组方式。因重组方式。通过接合而获得新性状的受体细胞就是通过接合而获得新性状的受体细胞就是接合接合子（子（conjugant）1946年用年用E.coli的两个营养缺陷型所作的实验：的两个营养缺陷型所作的实验：Met+bio+thr+leu+Met-bio-thr+leu+Met+bio+th

2、r-leu-Met.bio.thr.leu-混合培养离心洗涤后1、接合及其发现、接合及其发现ABAB-过滤器U型管实验：型管实验：接合：接合：供体与受体供体与受体细胞直胞直接接触，借性菌毛接接触，借性菌毛传递DNA，在受体，在受体细胞中胞中发生交生交换、整合，使之、整合，使之获得供体菌的得供体菌的遗传性状的性状的现象，称象，称为接合。通接合。通过接合而接合而获得新性状的受得新性状的受体体细胞就称接合子。胞就称接合子。F因子的存在方式因子的存在方式根据根据F因子在因子在E.coli中的有无，及与染色体的关系，中的有无，及与染色体的关系，可将可将E.coli分为四种类型：分为四种类型：F（“雌性雌

3、性”）菌株：）菌株：细胞中不含有细胞中不含有F因子，因子，细胞表面不具有有性纤毛。细胞表面不具有有性纤毛。可可以以通通过过与与F+、F或或Hfr菌菌株株接接合合而而接接受受供供体体菌菌的的F因因子子、F因因子子或或Hfr菌菌株株的的部部分分或或全全部部遗遗传传信信息息，相相应应地可以转变成地可以转变成F+菌株、菌株、F菌株或重组子。菌株或重组子。据据估估计计，从从自自然然界界分分离离到到的的2000株株E.coli中中约约有有30%是是F菌株。菌株。F+（“雄性雄性”）菌株：）菌株：细胞内含有（细胞内含有（14个）游离的个）游离的F因子，因子，细胞表面存在与细胞表面存在与F因子数目相当的性菌毛

4、。因子数目相当的性菌毛。与与F 相相接接触触时时，可可通通过过性性菌菌毛毛将将F因因子子转转移移到到F 细细胞胞中中，使使之之也也变变成成F+菌菌株株。F因因子子以以很很高高的的频频率率传传递递，但但含含F因因子子的的宿宿主主细细胞胞的的染染色色体体DNA一一般般并并不不被转移。被转移。F+F F+F Hfr（高频重组，（高频重组，high frequency recombination）菌株：）菌株：含有与染色体特定位点整合的含有与染色体特定位点整合的F因子。因子。因因该该菌菌株株与与F 接接合合后后的的重重组组频频率率比比F+菌菌株株高高几几百百倍倍而而得名。得名。Hfr菌菌株株与与F菌菌

5、株株接接合合时时，Hfr染染色色体体双双链链中中的的一一条条单单链链在在F因因子子处处发发生生断断裂裂，F因因子子位位于于线线状状单单链链DNA的的两两端端，整整段段单单链链线线状状染染色色体体从从5端端开开始始等等速速进进入入F细细胞胞，在在没没有有外外界界干干扰扰的的情情况况下下，全全部部转转移移过过程程的的完完成成需需要要约约120分分钟钟。由由于于种种种种原原因因DNA转转移移过过程程常常会会发发生生中中断断，所所以以越越是是前前端端的的基基因因进进入入F 细细胞胞的的机机会会越越大大。F因因子子位位于于线线状状DNA的的末末端端，进进入入受受体体细细胞胞的的机机会会最最小小，故故这这

6、种种接接合合引引起起转转性性的的频频率率最最低低，但但可可以以出出现现各各种种重重组子。组子。Hfr F H fr+F （在大多数情况下）（在大多数情况下）Hfr F H fr+Hfr （在极少数情况下）（在极少数情况下）F菌株：菌株：细细胞胞中中含含有有游游离离的的、带带小小段段染染色色体体基基因因的的环环状状F因因子子，可可与与F 菌株接合，使其成为菌株接合，使其成为F菌株。菌株。F菌菌株株的的形形成成：由由Hfr菌菌株株中中的的F因因子子在在不不正正常常切切离离而而脱脱离离核核染染色色体体组组时时所所形形成成，并并因因此此造造成成细细胞胞染染色色体体发发生生缺缺失失，F因因子子也缺失一段

7、也缺失一段DNA.由由Hfr异常释放所生成的异常释放所生成的F菌株，称为菌株，称为初生初生F菌株菌株；由由F 接受外来接受外来F因子所产生的因子所产生的F叫作叫作次生次生F细胞细胞；F因因子子转转导导F-mediated transduction:利利用用F菌菌株株与与F接接合合可可将将供供体体染染色色体体DNA传传入入F 菌菌株株，从从而而使使F 既既获获得得供供体体菌菌的的若若干干遗遗传传特特性性，又又可可获获得得F因因子子。这这种种接接合合方方式式叫叫做做F因因子子转转导导,又又称称性性导导sexduction.因因为为F因因子子可可在在细细菌菌的的染染色色体体多多位位点整合，所以点整合

8、，所以F因子转导可实现不同基因的转移和重组。因子转导可实现不同基因的转移和重组。F F F+FF因子转导（因子转导（F-duction）：）：通过通过F菌株与与菌株与与F菌株间的接合，就可以使后者转变成菌株间的接合，就可以使后者转变成F菌株，为菌株，为次次生生F菌株菌株。它是一个。它是一个部分双倍体部分双倍体，具有一个不完整的，具有一个不完整的F因子，缺少部因子，缺少部分基因，仍可进行与分基因，仍可进行与F菌株间的接合。菌株间的接合。由由F因子来传递供体基因的方式，称为因子来传递供体基因的方式，称为F因子转导、性导因子转导、性导（sexduction）或）或F因子媒介的转导（因子媒介的转导（F

9、-mediated transduction）。）。图：初生F菌株和次生F菌株的由来接合的一般过程：接合的一般过程：接合时接合时F+细胞与细胞与F 细胞相遇，性菌毛与细胞相遇，性菌毛与F 细胞表面发生吸细胞表面发生吸附而形成接合管；附而形成接合管；F+细胞内，细胞内，F因子的一条因子的一条DNA单链在特定的位点上发生断裂；单链在特定的位点上发生断裂；断裂后的单链逐步解开，同时以另一条留存的环状单链做断裂后的单链逐步解开，同时以另一条留存的环状单链做模板，通过模板的滚动，一方面把解开的单链以模板，通过模板的滚动，一方面把解开的单链以5为先导通为先导通过性菌毛推入过性菌毛推入F 细胞中，另一方面，

10、在供体细胞内以滚动细胞中，另一方面，在供体细胞内以滚动的环状模板重新合成一条互补的环状单链，以取代传递到的环状模板重新合成一条互补的环状单链，以取代传递到F 细胞中的那条单链。这种细胞中的那条单链。这种DNA复制机制称为复制机制称为滚环模型滚环模型（rolling circle model）；）；在在F 细胞中，以外来的供体细胞中，以外来的供体DNA线状单链为模板合成一条线状单链为模板合成一条互补单链，并随之恢复成环状双链互补单链，并随之恢复成环状双链F因子。因子。至此，原来的至此，原来的F 菌株变成了菌株变成了F+菌株。原来的供体仍为菌株。原来的供体仍为F+菌菌株。株。接合中断试验与染色体图

11、：接合中断试验与染色体图：Hfr菌菌株株与与F 菌菌株株接接合合与与F+菌菌株株相相似似，区区别别在在于于F因因子子被被分分隔隔在在核核染染色色体体组组两两端端，F因因子子的的头头先先进进入入受受体体细细胞胞，然然后后是是核核染染色色体体组组，只只有有核核染染色色体体组组完完全全进进入入受受体体细细胞胞之之后后，F因子的尾才能进入受体菌细胞，完成因子的尾才能进入受体菌细胞，完成DNA的传递。的传递。Hfr菌菌株株与与F 菌菌株株的的接接合合随随时时都都可可能能被被中中断断，所所以以极极少少出出现转性的结果，而是形成各种各样的重组子。现转性的结果，而是形成各种各样的重组子。接接合合中中断断试试验

12、验：由由Wollman和和Jacob首首创创（1955），首首先先认识了原核微生物染色体的环状特性。认识了原核微生物染色体的环状特性。原原理理：接接合合试试验验的的DNA转转移移过过程程存存在在着着严严格格的的顺顺序序性性，在在接接合合进进行行中中采采用用定定时时人人为为中中断断的的方方法法，可可以以获获得得呈呈现现不不同同数数量量 Hfr 性性状状的的 F 接接合合子子，据据此此，可可以以选选定定几几种种有有特特定定整整合合位位点点的的 Hfr 菌菌株株，使使之之与与F菌菌株株进进行行接接合合，并并在在不不同同时时间间使使其其中中断断，最最后后，根根据据F中中出出现现Hfr菌菌株株中中各各种种形形状状的的时时间间顺顺序序（分分钟钟），可可以以绘绘出出较较为为完完整整的的环环状状染染色色体体图图（chromosome map）。到到1983年年E.coli染色体上已定位染色体上已定位1027个基因。个基因。接合中断试验接合中断试验HfrHfr中中F F因子的整合、断裂和转移因子的整合、断裂和转移abcde