微生物第五章課件

1、 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 第二節(jié)第二節(jié) 微生物的變異微生物的變異 與遺傳重組與遺傳重組 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、與之相關(guān)的幾個(gè)概念一、與之相關(guān)的幾個(gè)概念 二、二、微生物遺傳的特點(diǎn)微生物遺傳的特點(diǎn) |遺傳遺傳(heredity或或inhertiance)和和 變異變異(Variation)是生物體最本質(zhì)是生物體最本質(zhì) 的屬性之一。的屬性之一。 一、與之相關(guān)的幾個(gè)概念一、與之相關(guān)的幾個(gè)概念 1、遺傳遺傳( (heredity) ) 生物的上一生物的上一 代將自己的遺傳因子傳遞給下代將自己的遺傳因子傳遞給下 一代的行為或功能，具有極其一代的行為或功能，具有極其 穩(wěn)定的特性。穩(wěn)定的特性。 2

2、2、基因基因（gene）是一切具有自主復(fù)制能）是一切具有自主復(fù)制能 力的遺傳功能單位，核酸鏈上具有一力的遺傳功能單位，核酸鏈上具有一 定核酸數(shù)量和排列順序，貯存遺傳信定核酸數(shù)量和排列順序，貯存遺傳信 息的核酸片段，能控制特定生化反應(yīng)息的核酸片段，能控制特定生化反應(yīng) 的的最小遺傳單元最小遺傳單元。eg.某種蛋白的合成某種蛋白的合成 是由一段特定的是由一段特定的DNA堿基序列決定的，堿基序列決定的， 這就構(gòu)成一個(gè)基因。各個(gè)基因在細(xì)胞這就構(gòu)成一個(gè)基因。各個(gè)基因在細(xì)胞 中不是單獨(dú)存在的，而是有序地排列中不是單獨(dú)存在的，而是有序地排列 在一些遺傳成分上，如染色體和質(zhì)粒。在一些遺傳成分上，如染色體和質(zhì)粒。

3、 3、基因組基因組（genome）是一種生物）是一種生物 全套基因的總稱，包含了形成子全套基因的總稱，包含了形成子 代的全部遺傳信息。代的全部遺傳信息。 4 4、染色體染色體是生物的主要遺傳成分，是生物的主要遺傳成分， 基因在其上有序排列（但不是一基因在其上有序排列（但不是一 個(gè)個(gè)連續(xù)排列）個(gè)個(gè)連續(xù)排列） 。 5、遺傳型遺傳型(genotype)是某一生物所含是某一生物所含 有的遺傳信息有的遺傳信息,即即DNA中正確的核苷中正確的核苷 酸序列。生物體通過這個(gè)核苷酸序列酸序列。生物體通過這個(gè)核苷酸序列 控制蛋白質(zhì)或控制蛋白質(zhì)或RNA的合成，一旦功的合成，一旦功 能性蛋白質(zhì)合成，可調(diào)控基因表達(dá)。能

4、性蛋白質(zhì)合成，可調(diào)控基因表達(dá)。 遺傳型是一種內(nèi)在可能性或潛力，其遺傳型是一種內(nèi)在可能性或潛力，其 實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)上所負(fù)載的特定遺傳實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)上所負(fù)載的特定遺傳 信息。具有某遺傳型的生物只有在適信息。具有某遺傳型的生物只有在適 當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下通過自身的代謝和發(fā)當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下通過自身的代謝和發(fā) 育，才能將它具體化，即產(chǎn)生表型。育，才能將它具體化，即產(chǎn)生表型。 6、表型表型(phenotype) 某一生物體所具有的一切某一生物體所具有的一切 外表特征及內(nèi)在特性的總和，外表特征及內(nèi)在特性的總和， 是遺傳型在合適環(huán)境條件下的是遺傳型在合適環(huán)境條件下的 具體體現(xiàn)。是一種現(xiàn)實(shí)性。具體體現(xiàn)。是一種現(xiàn)實(shí)性。

5、 表型 發(fā)育 代謝 遺傳型環(huán)境條件 7、 變異（變異（VariationVariation） 是生物體是生物體 在某種外因或內(nèi)因作用下引起在某種外因或內(nèi)因作用下引起 的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，亦即的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，亦即遺遺 傳型的改變傳型的改變。特點(diǎn)特點(diǎn)：幾率極低：幾率極低 (一般為一般為10-510-6)；性狀變化幅；性狀變化幅 度大；變化后的新性狀是穩(wěn)定度大；變化后的新性狀是穩(wěn)定 的、可遺傳的。的、可遺傳的。 8 8、飾變、飾變(modification)(modification) 指不涉指不涉 及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，只發(fā)生在及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，只發(fā)生在 轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯

6、水平上的表型變化。 特點(diǎn)特點(diǎn)：每一個(gè)體都發(fā)生同樣的變：每一個(gè)體都發(fā)生同樣的變 化化;性狀變化的幅度??；因遺傳性狀變化的幅度??；因遺傳 物質(zhì)不變故飾變是不遺傳的。物質(zhì)不變故飾變是不遺傳的。 例子例子：粘質(zhì)沙雷氏菌：粘質(zhì)沙雷氏菌(Serratia marcescens)在在 25下培養(yǎng)時(shí)會(huì)下培養(yǎng)時(shí)會(huì) 產(chǎn)生深紅色的靈桿菌素，在產(chǎn)生深紅色的靈桿菌素，在37 時(shí)不產(chǎn)生色素。時(shí)不產(chǎn)生色素。 9、野生型、野生型：從自然界分離獲得的：從自然界分離獲得的 菌株。菌株。 10、突變型、突變型（或突變體）：野生型（或突變體）：野生型 菌株發(fā)生了基因突變，且變化了的堿菌株發(fā)生了基因突變，且變化了的堿 基在復(fù)制后穩(wěn)定地

7、存在于子代中，則基在復(fù)制后穩(wěn)定地存在于子代中，則 成為突變型。成為突變型。 11、營養(yǎng)缺陷型、營養(yǎng)缺陷型：需要某種生長因：需要某種生長因 子（如氨基酸或維生素）的突變體。子（如氨基酸或維生素）的突變體。 12、原養(yǎng)型、原養(yǎng)型：恢復(fù)到原來的表現(xiàn)后：恢復(fù)到原來的表現(xiàn)后 稱為原養(yǎng)型。稱為原養(yǎng)型。 二、微生物遺傳的特點(diǎn)二、微生物遺傳的特點(diǎn) 1、微生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是核酸；、微生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是核酸； 真核：真核：DNA，原核：，原核：DNA或或RNA。 2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： 遺傳具有高度的穩(wěn)定性遺傳具有高度的穩(wěn)定性-保守性；保守性； 遺傳的穩(wěn)定性是相對的，變異是絕遺傳的穩(wěn)定性是相對的，變異是絕 對的。

8、對的。 易于變異，易于自然選擇或人工易于變異，易于自然選擇或人工 培養(yǎng)。培養(yǎng)。 便于建立純系，或長久保存大量便于建立純系，或長久保存大量 品系。品系。 3 3、染色體外的遺傳成分、染色體外的遺傳成分 質(zhì)粒：原核微生物的染色體外的質(zhì)粒：原核微生物的染色體外的 遺傳成分是質(zhì)粒；遺傳成分是質(zhì)粒； 真核微生物的主要是在線粒體、葉真核微生物的主要是在線粒體、葉 綠體等細(xì)胞器上（細(xì)胞器基因組）。綠體等細(xì)胞器上（細(xì)胞器基因組）。 轉(zhuǎn)座因子：具有在染色體上不同部轉(zhuǎn)座因子：具有在染色體上不同部 位間移動(dòng)能力的遺傳成分，原核和位間移動(dòng)能力的遺傳成分，原核和 真核細(xì)胞都有，在遺傳變異中起重真核細(xì)胞都有，在遺傳變異中

9、起重 要作用?，F(xiàn)已知有三類可轉(zhuǎn)移的因要作用?，F(xiàn)已知有三類可轉(zhuǎn)移的因 子：插入序列、轉(zhuǎn)座子和某些病毒子：插入序列、轉(zhuǎn)座子和某些病毒 插入序列插入序列是一類分子量很小的遺傳是一類分子量很小的遺傳 成分，成分，大小一般為大小一般為750-1500bp,750-1500bp,其其 編碼容量只有編碼容量只有1-2種多肽，可以調(diào)種多肽，可以調(diào) 節(jié)自身的轉(zhuǎn)座，一般沒有表型標(biāo)節(jié)自身的轉(zhuǎn)座，一般沒有表型標(biāo) 記。記。 轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座因子（transposon,TNtransposon,TN）是能夠）是能夠 插入染色體或質(zhì)粒不同位點(diǎn)的一插入染色體或質(zhì)粒不同位點(diǎn)的一 般般DNADNA序列，一般大小為幾序列，一般大小為幾

10、kbkb。在。在 原核、真核微生物中都有。原核、真核微生物中都有。 此外，此外，DNADNA或或RNARNA病毒也可以看成是病毒也可以看成是 一類染色體外遺傳成分，它們不一類染色體外遺傳成分，它們不 但控制自身的復(fù)制，而且在微生但控制自身的復(fù)制，而且在微生 物細(xì)胞之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。物細(xì)胞之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。 一、基因突變一、基因突變 （一）基因突變的機(jī)制（一）基因突變的機(jī)制 （二）自發(fā)突變和誘變（二）自發(fā)突變和誘變 （三）突變株篩選技術(shù)（三）突變株篩選技術(shù) 二、二、微生物的基因重組與雜交微生物的基因重組與雜交 （一）原核生物的基因重組方式（一）原核生物的基因重組方式 （二）（二）真核微生物的基因重組方式

11、真核微生物的基因重組方式 （三）（三）原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合 （四）（四）基因轉(zhuǎn)座基因轉(zhuǎn)座 三、微生物的育種三、微生物的育種 F基因突變的機(jī)制基因突變的機(jī)制 1、基因突變基因突變(gene mutation) 一個(gè)基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)或一個(gè)基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)或DNA序列序列 的任何改變，改變一對或少數(shù)幾對的任何改變，改變一對或少數(shù)幾對 堿基的缺失、插入或置換，而導(dǎo)致堿基的缺失、插入或置換，而導(dǎo)致 的遺傳變化稱為基因突變。的遺傳變化稱為基因突變。 |DNA序列范圍的改變從單個(gè)堿序列范圍的改變從單個(gè)堿 基改變通常稱為基改變通常稱為點(diǎn)突變點(diǎn)突變(point mutations)，到基因組大范圍的，到基因組大范圍

12、的 重排，有時(shí)稱為重排，有時(shí)稱為多位點(diǎn)突變多位點(diǎn)突變， 其中包括其中包括DNA鏈上短的一段序鏈上短的一段序 列或長的一段序列改變，從而列或長的一段序列改變，從而 影響許多基因。影響許多基因。 |多位點(diǎn)突變可以是堿基序列的多位點(diǎn)突變可以是堿基序列的 缺失、插入、倒位、置換缺失、插入、倒位、置換( (包括包括 易位易位) )和重復(fù)以及在基因組中發(fā)和重復(fù)以及在基因組中發(fā) 生重組或轉(zhuǎn)座的結(jié)果。生重組或轉(zhuǎn)座的結(jié)果。 2、點(diǎn)突變、點(diǎn)突變 |點(diǎn)突變中由一個(gè)嘌呤變?yōu)榱硪粋€(gè)嘌點(diǎn)突變中由一個(gè)嘌呤變?yōu)榱硪粋€(gè)嘌 呤呤(AG)或一個(gè)嘧啶變?yōu)榱硪粋€(gè)嘧或一個(gè)嘧啶變?yōu)榱硪粋€(gè)嘧 啶啶(CT)稱為稱為轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(transitio

13、n)，嘌，嘌 呤變?yōu)猷奏ず袜奏ぷ優(yōu)猷堰史Q為呤變?yōu)猷奏ず袜奏ぷ優(yōu)猷堰史Q為顛顛 換換(transversions)。遺傳型上一個(gè)。遺傳型上一個(gè) 堿基的改變在表型上的效應(yīng)取決于堿基的改變在表型上的效應(yīng)取決于 突變的性質(zhì)和在基因組點(diǎn)突變發(fā)生突變的性質(zhì)和在基因組點(diǎn)突變發(fā)生 的位置，有四種點(diǎn)突變類型：的位置，有四種點(diǎn)突變類型： 1）同義突變同義突變(same-sense mutations) 由于基因密碼的冗余由于基因密碼的冗余性性；同樣；同樣 的氨基酸插入蛋白質(zhì)，結(jié)果表型上的氨基酸插入蛋白質(zhì)，結(jié)果表型上 沒有看出變化。沒有看出變化。 2）錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變(mis-sense mutations) 指不同

14、的氨基酸插入蛋白質(zhì)的多指不同的氨基酸插入蛋白質(zhì)的多 肽鏈中，多肽鏈相應(yīng)氨基酸改變的肽鏈中，多肽鏈相應(yīng)氨基酸改變的 結(jié)果視蛋白質(zhì)的基本部分或非基本結(jié)果視蛋白質(zhì)的基本部分或非基本 部分改變而定。前者蛋白質(zhì)功能改部分改變而定。前者蛋白質(zhì)功能改 變或喪失，后者表型上沒有觀察到變或喪失，后者表型上沒有觀察到 變化。變化。 3）無義突變無義突變(nonsense mutations) 是指堿基序列改變?yōu)榘被峤K是指堿基序列改變?yōu)榘被峤K 止密碼子止密碼子(UAA，UAG，UGA)。 蛋白質(zhì)合成超前停止，導(dǎo)致一蛋白質(zhì)合成超前停止，導(dǎo)致一 個(gè)截短的蛋白質(zhì)產(chǎn)生。個(gè)截短的蛋白質(zhì)產(chǎn)生。 4）移碼突變移碼突變(fra

15、meshift mutations)是是 DNA序列上缺失或插入序列上缺失或插入12個(gè)核個(gè)核 苷酸，引起從該突變點(diǎn)后翻譯苷酸，引起從該突變點(diǎn)后翻譯 閱讀框移位和變成一個(gè)完全改閱讀框移位和變成一個(gè)完全改 變的氨基酸序列。變的氨基酸序列。 1.自發(fā)突變自發(fā)突變: 自發(fā)突變是指由內(nèi)因引起的變異，如自發(fā)突變是指由內(nèi)因引起的變異，如DNA 復(fù)制和修復(fù)中的錯(cuò)誤。在自然條件下發(fā)生復(fù)制和修復(fù)中的錯(cuò)誤。在自然條件下發(fā)生 的 。 是 常 規(guī) 選 種 的 依 據(jù) 。的 。 是 常 規(guī) 選 種 的 依 據(jù) 。 人為施加誘因：物理的（如紫外線和人為施加誘因：物理的（如紫外線和 其它射線）和化學(xué)（許多化學(xué)誘變劑其它射線）

16、和化學(xué)（許多化學(xué)誘變劑 是作用于是作用于DNA本身及其復(fù)制的過程）本身及其復(fù)制的過程） 的因素，而發(fā)生的突變。是誘變育種的因素，而發(fā)生的突變。是誘變育種 的依據(jù)。的依據(jù)。 F突變株篩選突變株篩選 1 1、根據(jù)突變株類型分離、根據(jù)突變株類型分離 鑒定和分離鑒定和分離突變株時(shí)，突變株時(shí)， 根據(jù)突變株基因的特殊性質(zhì)，根據(jù)突變株基因的特殊性質(zhì)， 一般分成一般分成三類三類： 1）有毒化合物抗性突變株）有毒化合物抗性突變株 |如如對抗生素或?qū)κ删w侵染的抗對抗生素或?qū)κ删w侵染的抗 性性。這些突變株能通過在有毒藥。這些突變株能通過在有毒藥 劑或噬菌體存在下生長來選擇。劑或噬菌體存在下生長來選擇。 只有抗性

17、突變株才生長。只有抗性突變株才生長。 2）營養(yǎng)缺陷型突變株）營養(yǎng)缺陷型突變株 |突變株突變株不能合成不能合成生長所必需的生長所必需的 基本化合物如一個(gè)氨基酸或維基本化合物如一個(gè)氨基酸或維 生素。這些突變株不能直接分生素。這些突變株不能直接分 離，但能通過離，但能通過影印培養(yǎng)法影印培養(yǎng)法 (replica plating)篩選。篩選。 3）不能利用）不能利用特殊底物特殊底物如乳如乳 糖和麥芽糖生長的突變株，糖和麥芽糖生長的突變株， 可以通過可以通過影印培養(yǎng)法影印培養(yǎng)法鑒別。鑒別。 2、影印培養(yǎng)法、影印培養(yǎng)法 |用于用于篩選大量特殊突變菌落的一個(gè)篩選大量特殊突變菌落的一個(gè) 方法方法。細(xì)菌鋪制成平板

18、，在所含營。細(xì)菌鋪制成平板，在所含營 養(yǎng)成分的培養(yǎng)基上親本和突變株均養(yǎng)成分的培養(yǎng)基上親本和突變株均 能生長，采用一個(gè)稀釋度使單個(gè)菌能生長，采用一個(gè)稀釋度使單個(gè)菌 落能在平板上看到；培養(yǎng)后，用一落能在平板上看到；培養(yǎng)后，用一 個(gè)個(gè)無菌的絲絨布無菌的絲絨布包裹的圓柱章的包裹的圓柱章的圓圓 墊轉(zhuǎn)移墊轉(zhuǎn)移上述菌落至可以檢出突變株上述菌落至可以檢出突變株 的培養(yǎng)基平板上。的培養(yǎng)基平板上。 |培養(yǎng)基的性質(zhì)根據(jù)突變株的需求，培養(yǎng)基的性質(zhì)根據(jù)突變株的需求， 在在營養(yǎng)缺陷型突變株?duì)I養(yǎng)缺陷型突變株的情況下，可的情況下，可 以在有特殊生長因子和沒有特殊生以在有特殊生長因子和沒有特殊生 長因子的平板上影印法轉(zhuǎn)移菌落，

19、長因子的平板上影印法轉(zhuǎn)移菌落， 不能合成那種生長因子的突變菌株，不能合成那種生長因子的突變菌株， 在基本培養(yǎng)基上不能生長，但能在在基本培養(yǎng)基上不能生長，但能在 加入已知生長因子的基本培養(yǎng)基上加入已知生長因子的基本培養(yǎng)基上 生長生長(加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基)，突變株菌落通，突變株菌落通 過在基本培養(yǎng)基不能生長來鑒別，過在基本培養(yǎng)基不能生長來鑒別， 可以從能生長的補(bǔ)充培養(yǎng)基平板上可以從能生長的補(bǔ)充培養(yǎng)基平板上 選出和純化。選出和純化。 重組重組（遺傳重組）：是指使兩個(gè)獨(dú)立（遺傳重組）：是指使兩個(gè)獨(dú)立 的基因組中的遺傳成分匯合在一個(gè)的基因組中的遺傳成分匯合在一個(gè) 生物細(xì)胞中，以產(chǎn)生基因的新組合，生物細(xì)

20、胞中，以產(chǎn)生基因的新組合， 可以是一個(gè)完整基因或一組基因，可以是一個(gè)完整基因或一組基因， 有時(shí)甚至是整個(gè)染色體在不同生物有時(shí)甚至是整個(gè)染色體在不同生物 之間的重組。之間的重組。 雜交：雜交：是通過不同性細(xì)胞的結(jié)合，實(shí)是通過不同性細(xì)胞的結(jié)合，實(shí) 現(xiàn)基因重組的方式?，F(xiàn)基因重組的方式。 &原核生物的基因重組方式原核生物的基因重組方式 一、轉(zhuǎn)一、轉(zhuǎn) 化化 二、轉(zhuǎn)二、轉(zhuǎn) 導(dǎo)導(dǎo) 三、三、F質(zhì)粒與接合質(zhì)粒與接合 F轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化（化（Transformation） 1、轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化是從周圍培養(yǎng)基吸收游離的轉(zhuǎn)化是從周圍培養(yǎng)基吸收游離的 DNA片段，整合到自己染色體基因片段，整合到自己染色體基因 組的結(jié)果。許多細(xì)菌

21、如芽孢桿菌屬、組的結(jié)果。許多細(xì)菌如芽孢桿菌屬、 鏈球菌屬、奈瑟氏球菌屬和嗜血菌鏈球菌屬、奈瑟氏球菌屬和嗜血菌 屬屬(嗜血桿菌屬嗜血桿菌屬Haemophilus)能夠自能夠自 然發(fā)生轉(zhuǎn)化作用。然發(fā)生轉(zhuǎn)化作用。 單鏈DNA進(jìn)入細(xì)胞 與受體DNA的 同源部份配對 供體DNA與受體DNA形 成共價(jià)鍵，交換下一小 段單鏈?zhǔn)荏wDNA 2、感受態(tài)、感受態(tài) (compentence) |細(xì)胞吸收細(xì)胞吸收DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)化的能力進(jìn)行轉(zhuǎn)化的能力取決取決 于細(xì)胞所處的特殊生理狀態(tài)，即細(xì)于細(xì)胞所處的特殊生理狀態(tài)，即細(xì) 菌細(xì)胞的感受態(tài)。菌細(xì)胞的感受態(tài)。 |感受態(tài)與細(xì)胞表面存在感受態(tài)與細(xì)胞表面存在DNA的受體的受體 有關(guān)。其

22、它細(xì)菌，如大腸桿菌，在有關(guān)。其它細(xì)菌，如大腸桿菌，在 冷的條件下通過冷的條件下通過化學(xué)方法處理化學(xué)方法處理，可，可 以誘導(dǎo)建立感受態(tài)。以誘導(dǎo)建立感受態(tài)。 F轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 導(dǎo)導(dǎo) (Transduction) 利用噬菌體為媒介，將供體菌的利用噬菌體為媒介，將供體菌的 部份轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)的現(xiàn)象。絕大多部份轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)的現(xiàn)象。絕大多 數(shù)細(xì)菌均有噬菌體，轉(zhuǎn)導(dǎo)作用較普遍。數(shù)細(xì)菌均有噬菌體，轉(zhuǎn)導(dǎo)作用較普遍。 可分為可分為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 和和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。 1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)是當(dāng)噬菌體裝配時(shí)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)是當(dāng)噬菌體裝配時(shí)偶然偶然 出現(xiàn)的錯(cuò)誤出現(xiàn)的錯(cuò)誤，是替代噬菌體，是替代噬菌體DNA

23、包包 裝了一段與噬菌體裝了一段與噬菌體DNA長度大致相長度大致相 等的細(xì)菌等的細(xì)菌DNA。這種。這種“誤包誤包”的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 導(dǎo)噬菌體，能侵染新的宿主導(dǎo)噬菌體，能侵染新的宿主(受體受體)， 并注入此段并注入此段DNA。 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體包括許多溫和噬普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體包括許多溫和噬 菌體和某些烈性噬菌體。菌體和某些烈性噬菌體。 在受體菌中的可能存在狀況在受體菌中的可能存在狀況： 若攜帶的是細(xì)菌染色體若攜帶的是細(xì)菌染色體DNA，可能與，可能與 受體細(xì)胞內(nèi)染色體通過遺傳重組，整受體細(xì)胞內(nèi)染色體通過遺傳重組，整 合到受體菌染色體上；合到受體菌染色體上； 若攜帶的是質(zhì)粒若攜帶的是質(zhì)粒DNA，可能會(huì)在受體，可

24、能會(huì)在受體 細(xì)胞中自我復(fù)制而穩(wěn)定保留下來；細(xì)胞中自我復(fù)制而穩(wěn)定保留下來； 若攜帶含轉(zhuǎn)座子的若攜帶含轉(zhuǎn)座子的DNA片段，可能整片段，可能整 合到受體細(xì)胞染色體或質(zhì)粒上。合到受體細(xì)胞染色體或質(zhì)粒上。 2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 以某些以某些溶源性噬菌體溶源性噬菌體為媒介，只為媒介，只 能使供體的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因轉(zhuǎn)能使供體的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因轉(zhuǎn) 移到受體的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。移到受體的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。 通常當(dāng)一個(gè)噬菌體被誘導(dǎo)后，以非通常當(dāng)一個(gè)噬菌體被誘導(dǎo)后，以非 常常精確精確的方式從染色體上切離形成的方式從染色體上切離形成 一個(gè)完全的噬菌體基因組。極少數(shù)一個(gè)完全的噬菌體基因組。極少數(shù) 的原噬菌體發(fā)生的原噬菌體發(fā)生

25、不精確不精確的切離的切離(誤誤 切切)，鄰近噬菌體位點(diǎn)鄰近噬菌體位點(diǎn)上的一小段染上的一小段染 色體被切離，而一小段噬菌體的色體被切離，而一小段噬菌體的 DNA遺留在染色體上。遺留在染色體上。 gal bio galbio galbio gal bio bio gal 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 原噬菌體原噬菌體 1F質(zhì)粒與接合質(zhì)粒與接合 |質(zhì)粒的類型 1、致育因子(fertility factor, F因子) 又稱又稱F質(zhì)粒質(zhì)粒，一種與大腸桿菌的類似，一種與大腸桿菌的類似 有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的 質(zhì)粒。質(zhì)粒。 攜帶攜帶F F質(zhì)粒的菌株稱為質(zhì)粒的菌株稱為F+ +菌

26、株菌株（相當(dāng)（相當(dāng) 于雄性），于雄性），F(xiàn) F質(zhì)粒的菌株稱為質(zhì)粒的菌株稱為F F- -菌株菌株 ( (相當(dāng)于雌性相當(dāng)于雌性) )。 F F質(zhì)粒整合到宿主細(xì)胞染色體上的質(zhì)粒整合到宿主細(xì)胞染色體上的 菌株稱為菌株稱為高頻重組菌株高頻重組菌株, 簡稱簡稱Hfr) |由于由于F因子能以因子能以游離狀態(tài)游離狀態(tài)(F+ +) 和以和以與染色體相結(jié)合與染色體相結(jié)合的狀態(tài)的狀態(tài) (Hfr)存在于細(xì)胞中，所以又存在于細(xì)胞中，所以又 稱之為稱之為附加體附加體(episome)。 |F質(zhì)粒在大腸桿菌的質(zhì)粒在大腸桿菌的接合作用接合作用 (conjugation)中起中起主要作用主要作用。 |當(dāng)當(dāng)Hfr菌株上的菌株上的

27、F因子通過因子通過重重 組組回復(fù)成回復(fù)成自主狀態(tài)自主狀態(tài)時(shí)，有時(shí)時(shí)，有時(shí) 可將其相鄰的染色體基因一可將其相鄰的染色體基因一 起切割下來，而成為起切割下來，而成為攜帶某攜帶某 一染色體基因一染色體基因的的F因子等。因因子等。因 此將這些攜帶不同基因的此將這些攜帶不同基因的F因因 子統(tǒng)稱為子統(tǒng)稱為F，帶有這些，帶有這些F因子因子 的菌株也常用的菌株也常用F表示。表示。 HfrF F+Hfr F因子在細(xì)胞內(nèi)存在的因子在細(xì)胞內(nèi)存在的4種狀態(tài)種狀態(tài) F2、接合、接合 (conjugation) 接合是同通過接合是同通過質(zhì)粒質(zhì)粒使遺傳物質(zhì)使遺傳物質(zhì) 在兩個(gè)細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移的機(jī)制。一在兩個(gè)細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移的機(jī)制

28、。一 個(gè)含有接合質(zhì)粒個(gè)含有接合質(zhì)粒(F+)的細(xì)胞與不含有的細(xì)胞與不含有 接合質(zhì)粒接合質(zhì)粒(F-)的細(xì)胞借助于細(xì)胞表面的細(xì)胞借助于細(xì)胞表面 的的F-性菌毛形成交配個(gè)體。性菌毛性菌毛形成交配個(gè)體。性菌毛 收縮，拉兩個(gè)細(xì)胞接觸，從含有質(zhì)收縮，拉兩個(gè)細(xì)胞接觸，從含有質(zhì) 粒的細(xì)胞粒的細(xì)胞(供體供體)DNA轉(zhuǎn)移到受體。轉(zhuǎn)移到受體。 Electron Micrograph of Escherichia coli with a Conjugation Pilus F+F- F+F- F+F+F+F+ F+ x F- DNA轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移形式形式 |轉(zhuǎn)移的起始點(diǎn)在質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的起始點(diǎn)在質(zhì)粒DNADNA一條鏈的一一條鏈的一

29、 個(gè)缺口位點(diǎn)稱作個(gè)缺口位點(diǎn)稱作oriT上，上，DNADNA以單鏈以單鏈 形式轉(zhuǎn)移，通過形式轉(zhuǎn)移，通過滾環(huán)模型滾環(huán)模型形式復(fù)制。形式復(fù)制。 完整鏈作為完整鏈作為DNADNA合成的模板，而缺口合成的模板，而缺口 鏈被替代和轉(zhuǎn)移進(jìn)人受體細(xì)胞。一鏈被替代和轉(zhuǎn)移進(jìn)人受體細(xì)胞。一 旦受體細(xì)胞中互補(bǔ)的旦受體細(xì)胞中互補(bǔ)的DNADNA鏈合成，形鏈合成，形 成新的成新的F F因子。因子。 Hfr x F- &真核生物基因重組真核生物基因重組 絲狀真菌基因重組主要是準(zhǔn)性生殖。絲狀真菌基因重組主要是準(zhǔn)性生殖。 1、準(zhǔn)性生殖、準(zhǔn)性生殖(parasexual reproduction) 指指不經(jīng)過減數(shù)分裂不經(jīng)過減數(shù)分裂就

30、能導(dǎo)致基因就能導(dǎo)致基因 重組的生殖過程。真菌菌絲通過相互重組的生殖過程。真菌菌絲通過相互 接觸時(shí)，通過菌絲間的連接，細(xì)胞核接觸時(shí)，通過菌絲間的連接，細(xì)胞核 可混合在一起而形成異核體可混合在一起而形成異核體(具有二種具有二種 或二種以上不同基因型的核細(xì)胞或二種以上不同基因型的核細(xì)胞)，并，并 可以百萬分之一的概率發(fā)生核融合而可以百萬分之一的概率發(fā)生核融合而 形成二倍體（或雜合二倍體）。形成二倍體（或雜合二倍體）。 2、有性雜交、有性雜交：一般指不同遺傳：一般指不同遺傳 型兩性細(xì)胞間發(fā)生的接合和隨型兩性細(xì)胞間發(fā)生的接合和隨 之進(jìn)行的染色體重組，進(jìn)而產(chǎn)之進(jìn)行的染色體重組，進(jìn)而產(chǎn) 生新遺傳后代的一種育

31、種技術(shù)。生新遺傳后代的一種育種技術(shù)。 凡能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌、凡能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌、 霉菌和蕈菌原則上都可應(yīng)用有霉菌和蕈菌原則上都可應(yīng)用有 性雜交方法進(jìn)行育種。性雜交方法進(jìn)行育種。 3、線粒體遺傳、線粒體遺傳 基因不同線粒體基因不同線粒體DNADNA之間也能夠之間也能夠 進(jìn)行基因重組。進(jìn)行基因重組。 （三）原生質(zhì)體融合（三）原生質(zhì)體融合：通過人為：通過人為 的方法，使遺傳性狀不同的兩的方法，使遺傳性狀不同的兩 個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)進(jìn)行融合，借個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)進(jìn)行融合，借 以獲得兼有雙親遺傳性狀的穩(wěn)以獲得兼有雙親遺傳性狀的穩(wěn) 定重組子（融合子）的過程。定重組子（融合子）的過程。 適用對象適用對象：

32、原核、真核細(xì)胞均行，：原核、真核細(xì)胞均行， 但若有細(xì)胞壁的先應(yīng)去壁。但若有細(xì)胞壁的先應(yīng)去壁。 （四）基因轉(zhuǎn)座（四）基因轉(zhuǎn)座：轉(zhuǎn)座因子在特異轉(zhuǎn)：轉(zhuǎn)座因子在特異轉(zhuǎn) 座酶的作用下進(jìn)行的基因重組現(xiàn)象。座酶的作用下進(jìn)行的基因重組現(xiàn)象。 （適用于原核和真核微生物）（適用于原核和真核微生物） 保守型保守型：轉(zhuǎn)座因子首先從染色體：轉(zhuǎn)座因子首先從染色體 上割裂出來，然后轉(zhuǎn)到染色體的另上割裂出來，然后轉(zhuǎn)到染色體的另 一位點(diǎn)上，仍然只有一個(gè)拷貝。一位點(diǎn)上，仍然只有一個(gè)拷貝。 復(fù)制型復(fù)制型：轉(zhuǎn)座因子先復(fù)制一個(gè)拷：轉(zhuǎn)座因子先復(fù)制一個(gè)拷 貝，新拷貝插入到其它位點(diǎn)，于是貝，新拷貝插入到其它位點(diǎn)，于是 染色體上出現(xiàn)該轉(zhuǎn)座因子的兩個(gè)拷染色體上出現(xiàn)該轉(zhuǎn)座因子的兩個(gè)拷 貝。貝。 &微生物的育種微生物的育種 |目的目的是為了要人為使是為了要人為使某種微生某種微生 物的代謝產(chǎn)物過量積累物的代謝產(chǎn)物過量積累，把生，把生 物合成的代謝途徑朝人們所希物合成的代謝途徑朝人們所希 望的方向加以引導(dǎo)，或者望的方向加以引導(dǎo)，或者使細(xì)使細(xì) 胞內(nèi)發(fā)生基因的重新組合優(yōu)化胞內(nèi)發(fā)生基因的重新組合優(yōu)化 遺傳性狀遺傳性狀，實(shí)現(xiàn)人為控制微生，實(shí)現(xiàn)人為控制微生 物，獲得我們所需要的高產(chǎn)、物，獲得我們所需要的高產(chǎn)、 優(yōu)質(zhì)和低耗的