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1、-Try-his+Try+his-Try+his+混合培养AB三、转导三、转导（transduction）J.Lederberg等（等（1952）在）在Salmonella typhimurium（鼠（鼠伤寒沙门氏菌）中发现的。伤寒沙门氏菌）中发现的。1.转导及其发现转导及其发现AB-Try+his+Try-his+Try+his-定义：定义：以温和以温和噬菌体噬菌体为媒介，将供体媒介，将供体细胞的胞的DNA片段携片段携带到受体到受体细胞中，通胞中，通过交交换与整合，从而与整合，从而使后者使后者获得前者部分得前者部分遗传性状的性状的现象，称象，称为转导。获得新得新遗传性状的受体性状的受体细胞，
2、称胞，称转导子。子。2.转导的种类转导的种类 完全普遍转导完全普遍转导 普遍转导普遍转导 流产普遍转导流产普遍转导 转导转导 低频转导低频转导 局限转导局限转导 高频转导高频转导过程：过程：供体菌供体菌 正常噬菌体正常噬菌体+完全缺陷噬菌体完全缺陷噬菌体 少量裂解物少量裂解物+大量受体菌大量受体菌 遗传稳定的转导子遗传稳定的转导子（1）普遍性转导（普遍性转导（generalized transduction）定定义义：通通过过完完全全缺缺陷陷噬噬菌菌体体对对供供体体菌菌任任何何DNADNA小小片片段段的的“误误包包”而而实实现现其其遗遗传传性性状状传传递递至至受受体体菌菌的的转转导导现现象象，
3、称称为为普遍性转导普遍性转导。完完全全(普普遍遍性性)转转导导：complete complete transductiontransduction。19521952年年发发现现，在在Salmonella Salmonella typhimuriumtyphimurium中中存存在在转转导导现现象象。在它的完全普遍性转导实验中：在它的完全普遍性转导实验中：v以其野生型菌株作为供体菌以其野生型菌株作为供体菌v营养缺陷型菌株作为受体菌营养缺陷型菌株作为受体菌vP22P22噬噬菌菌体体作作为为转转导导媒媒介介，对对供供体体菌菌是是烈烈性性噬噬菌菌体体，对对受体菌是温和噬菌体受体菌是温和噬菌体裂解裂解
4、完全普遍转导完全普遍转导（1）普遍性转导（普遍性转导（generalized transduction）过程：过程：vP22在供体菌内增殖时，宿主的核染色体组断裂，待噬菌在供体菌内增殖时，宿主的核染色体组断裂，待噬菌体成熟与包装之际，极少数（体成熟与包装之际，极少数（10 6 10 8）噬菌体的衣）噬菌体的衣壳将与噬菌体头部核心大小相似的一段供体壳将与噬菌体头部核心大小相似的一段供体DNA片段误片段误包入其中，形成了一个完全不含噬菌体自身包入其中，形成了一个完全不含噬菌体自身DNA的缺陷的缺陷噬菌体。噬菌体。v供体菌裂解时，如把少量裂解物与大量受体菌群体相混，供体菌裂解时，如把少量裂解物与大量
5、受体菌群体相混，使其使其感染复数（感染复数（m.o.i）1，这种完全缺陷噬菌体就会将这种完全缺陷噬菌体就会将这一外源这一外源DNA片段导入受体细胞内。片段导入受体细胞内。v在这种情况下，由于一个受体细胞只感染了一个完全缺陷在这种情况下，由于一个受体细胞只感染了一个完全缺陷噬菌体，故受体细胞不会发生往常的溶原化，也不显示其噬菌体，故受体细胞不会发生往常的溶原化，也不显示其免疫性，更不会裂解和产生正常的噬菌体；而由于导入的免疫性，更不会裂解和产生正常的噬菌体；而由于导入的外源外源DNA片段可与受体细胞核染色体组上的同源区段配片段可与受体细胞核染色体组上的同源区段配对，在通过双交换而整合到受体菌染色
6、体组中，所以使后对，在通过双交换而整合到受体菌染色体组中，所以使后者成为一个者成为一个遗传性状稳定的转导子。遗传性状稳定的转导子。感染复数（感染复数（m.o.i，multiplicity of infection）:感感染染复复数数由由于于每每一一宿宿主主细细胞胞表表面面的的特特异异性性受受体体有有限限，因因此此所所能能吸吸附附的的噬噬菌菌体体数数目目也也有有一一个个限限量量。每每一一敏敏感感细细胞胞所能吸附的噬菌体的数量所能吸附的噬菌体的数量,一般很大，可达一般很大，可达250360。由由于于超超的的外外源源噬噬菌菌体体吸吸附附而而引引起起的的、不不能能产产生生子子代代噬噬菌菌体体的裂解，称
7、为的裂解，称为自外裂解（自外裂解（lysis from without）。噬菌体裂解第一个宿主时可能有三种情况：噬菌体裂解第一个宿主时可能有三种情况：1 1）包入的完全是噬菌体的）包入的完全是噬菌体的DNADNA（正常噬菌体正常噬菌体）2 2）包入的完全是细菌）包入的完全是细菌DNADNA（完全缺陷噬菌体完全缺陷噬菌体）3 3）部分带有噬菌体基因的）部分带有噬菌体基因的DNADNA（部分缺陷噬菌部分缺陷噬菌体体）转导分别是由后两种噬菌体参与进行的。转导分别是由后两种噬菌体参与进行的。噬菌体裂解第一个宿主噬菌体裂解第一个宿主一个稳定的转导子的形成一个稳定的转导子的形成1.第一次交换2.第二次交换
8、3.交换完成，外源DNA掺入染色体组中流产普遍性转导（流产普遍性转导（abortive transduction）概念：概念：受体菌经转导获得的供体受体菌经转导获得的供体DNA片段在受体菌中不发生片段在受体菌中不发生配对、交换和整合，也不迅速消失，而只是进行转录和转译配对、交换和整合，也不迅速消失，而只是进行转录和转译（性状表达），这种现象就称为（性状表达），这种现象就称为流产转导流产转导。现象：现象：发生流产转导的细胞在其进行细胞分裂后，只能将这发生流产转导的细胞在其进行细胞分裂后，只能将这段外源段外源DNA分配给一个子细胞，而另一子细胞仅获得供体基分配给一个子细胞，而另一子细胞仅获得供体基
9、因的产物因的产物酶，在表型上表现出轻微的供体菌特征，每经酶，在表型上表现出轻微的供体菌特征，每经过一次分裂，就受到一次稀释，过一次分裂，就受到一次稀释，所以，能在选所以，能在选择性培养基平择性培养基平板上形成微小板上形成微小菌落就是流产菌落就是流产转导的特点。转导的特点。2.局限性转导局限性转导定义定义：通过：通过部分缺陷的温和噬菌体部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并获得表达的转导现象。因携带到受体菌中，并获得表达的转导现象。特点特点：v噬菌体对供体菌和受体菌都是温和噬菌体噬菌体对供体菌和受体菌都是温和噬菌体v只能转导供体菌的个别特定基因（一般为噬
10、菌体整合只能转导供体菌的个别特定基因（一般为噬菌体整合位点两侧的基因）位点两侧的基因）v该特定基因由该特定基因由部分缺陷的噬菌体部分缺陷的噬菌体携带携带v缺陷噬菌体使由于其在形成过程中所发生的低频率缺陷噬菌体使由于其在形成过程中所发生的低频率（约（约10 5）“误切误切”，或由于，或由于双重溶源菌双重溶源菌的裂解而形的裂解而形成（约形成成（约形成50%缺陷噬菌体）缺陷噬菌体）分类分类：低频转导与高频转导：低频转导与高频转导转导的过程转导的过程该该溶溶源源菌菌被被诱诱导导裂裂解解时时，有有极极少少数数（10 5）的的 前前 噬噬 菌菌 体体（prophage）发发生生不不正正常常切切离离（abn
11、ormal excesion），其其结结果果会会将将插插入入位位点点两两侧侧之之一一的的少少数数宿宿主主基基因因（如如 前前噬噬菌菌体体的的两两侧侧分分别别为为发发酵酵半半乳乳糖糖的的gal基基因因或或合合成成生生物物素素的的bio基基因因）连连接接到到噬噬菌菌体体DNA上上（而而噬噬菌菌体体也也将将相相应应的的一一段段DNA遗遗留留在在宿宿主主的的染染色色体体组组上上），通通过过衣衣壳壳的的“误误包包”，就就形形成成了了一一种种特特殊殊的的噬噬菌菌体体缺缺 陷陷 噬噬 菌菌 体体（defective phage）。它它们们没没有有将将宿宿主主溶溶源源化化的的能能力力，而而是是使使宿宿主主成成
12、为为一一个个局局限限转转导导子子，对对 噬噬菌菌体体没没有有免免疫性。疫性。温温和和噬噬菌菌体体感感染染受受体体菌菌后后，其其DNA会会开开环环，以以线线状状形形式式整整合合到到宿宿主主染染色色体体的的特特定定位点上，从而使宿主细胞发生溶源化，并获得对相同温和噬菌体的免疫性。位点上，从而使宿主细胞发生溶源化，并获得对相同温和噬菌体的免疫性。v一般的转导现象中，从宿主染色体上切离时发生不一般的转导现象中，从宿主染色体上切离时发生不正常切离的频率极低，故这种裂解物中的部分缺陷正常切离的频率极低，故这种裂解物中的部分缺陷噬菌体的比例是极低的（噬菌体的比例是极低的（10 4 10 6）。把这种裂）。把
13、这种裂解物称为解物称为LFT（低频转导）裂解物低频转导）裂解物。v用用LFT裂解物以裂解物以低低 m.o.i（感染复数）感染复数）感染宿主，感染宿主，就可获得极少量的局限转导子，即低频转导就可获得极少量的局限转导子，即低频转导。低频转导（低频转导（LFT，low frequency transduction）E.coli K12()gal+(供体菌供体菌)(大量大量)+dgal+（10-5）E.coliK12Sgal-(受体菌受体菌)E.coliK12Sgal-/dgal+E.coliK12Sgal-/dgal+/12Sgal-/dgal+/（双重容源菌供体）（双重容源菌供体）(50%)+dg
14、al+（50%）12Sgal-(受体菌受体菌)12Sgal-/dgal+（转导子）转导子）（双重容源（双重容源转导子）转导子）高频转导和低频转导图解高频转导和低频转导图解低频转导高频转导U.V.U.V.双重容源菌双重容源菌【E.coliK12(/dg)】转导噬菌体（转导噬菌体（dg）+辅助噬菌体（辅助噬菌体（）转导子菌落转导子菌落噬菌斑噬菌斑U.V.附附当当用用LFT裂裂解解物物以以高高m.o.i 感感染染E.coli gal（不不发发酵酵半半乳乳糖糖的的营营养养缺缺陷陷型型）菌菌株株时时，凡凡是是感感染染有有dgal噬噬菌菌体体任任一一细细胞胞，几几乎乎都都同同时时感感染染有有正正常常的的
15、噬噬菌菌体体。这这时时 与与dgal同同时时整整合合在在一一个个受受体体菌菌的的核核染染色色体体组组上上，从从而而使使它它成成为为一一个个双双重重溶溶源源菌菌（double lysogen）。当当双双重重溶溶源源菌菌被被紫紫外外线线等等诱诱导导时时，其其中中的的正正正正常常常常 噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体的的的的基基基基因因因因可可可可补补补补偿偿偿偿 dgaldgal缺缺缺缺失失失失的的的的部部部部分分分分基基基基因因因因功功功功能能能能，因因而而两两种种噬噬菌菌体体就就同同时时获获得得复复制制的的机机会会。所所以以在在双双重重溶溶源源菌菌中中的的正正常常 噬噬菌菌体体被被称称为为助助体体（或
16、或辅辅助助）噬菌体（噬菌体（helper phage）。双双重重溶溶源源菌菌的的裂裂解解物物中中含含有有等等量量的的 和和dgal粒粒子子，称称为为HFT（高频转导）裂解物。（高频转导）裂解物。用用HFT裂裂解解物物以以低低 m.o.I 感感染染另另一一个个E.coli gal（不不发发酵酵半半乳乳糖糖的的营营养养缺缺陷陷型型）受受体体菌菌，就就可可以以高高频频率率地地把把它它转转化为能发酵半乳糖的化为能发酵半乳糖的E.coli gal+转导子。是为转导子。是为高频转导高频转导2.2 高频转导（高频转导（HFT，high frequency transduction）比较项目比较项目普遍性转导
17、普遍性转导局限性转导局限性转导转导的基因转导的基因供体染色体或染色供体染色体或染色体外的任何基因体外的任何基因供体染色体上与原噬菌体紧供体染色体上与原噬菌体紧密连锁的少数几个个别基因密连锁的少数几个个别基因噬菌体寄生噬菌体寄生的位置的位置不结合在寄主染色不结合在寄主染色体特定位置上体特定位置上结合在寄主染色体特定位置结合在寄主染色体特定位置上上获得转导噬获得转导噬菌体的方法菌体的方法通过敏感菌的裂解通过敏感菌的裂解或容源菌的诱导或容源菌的诱导紫外线诱导容源菌紫外线诱导容源菌转导子的区转导子的区别别一般稳定，非溶原一般稳定，非溶原性（不表现出任何性（不表现出任何噬菌体的性状，包噬菌体的性状，包括
18、免疫性）括免疫性）一般不稳定，呈缺陷溶原性一般不稳定，呈缺陷溶原性（对同源噬菌体具有免疫性，（对同源噬菌体具有免疫性，但不表现出其它噬菌体的性但不表现出其它噬菌体的性状）状）普遍性转导和局限性转导的比较普遍性转导和局限性转导的比较3.3.溶源转变溶源转变概念：当温和噬菌体感染宿主而使其发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到概念：当温和噬菌体感染宿主而使其发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到宿主的核基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象，称为溶宿主的核基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象，称为溶源转变。源转变。性质：表面上与转导相似，而本质上不同于转导。性质：表面上与转导相似
19、，而本质上不同于转导。区别：区别：当宿主丧失其原噬菌体时，通过溶源转变而获得的新性状也当宿主丧失其原噬菌体时，通过溶源转变而获得的新性状也随之消失随之消失温和噬菌体不携带来自供体菌的外源基因，是噬菌体自身基温和噬菌体不携带来自供体菌的外源基因，是噬菌体自身基因使宿主获得新性状因使宿主获得新性状温和噬菌体使完整的，不是缺陷的温和噬菌体使完整的，不是缺陷的获得新性状的是溶源化的宿主细胞，不是转导子获得新性状的是溶源化的宿主细胞，不是转导子典型实例典型实例Corynebacterium diphtheriae（白喉棒杆菌）：白喉毒（白喉棒杆菌）：白喉毒素素/温和噬菌体温和噬菌体Clostridium botulinum（肉毒梭菌）：（肉毒梭菌）：C型或型或D型肉毒毒型肉毒毒素素Salmonella anatum（鸭沙门氏菌）：细胞表面多糖（鸭沙门氏菌）：细胞表面多糖/E15噬菌体噬菌体Streptomyces erythreus（红霉素链霉菌）：合霉素合（红霉素链霉菌）：合霉素合成和气生菌丝形成成和气生菌丝形成/P4温和噬菌体温和噬菌体