微生物學：第七章 微生物的遺傳變異和育種

1、第七章第七章 微生物的遺傳變異和育種微生物的遺傳變異和育種1、遺傳：指上一代生物如何將自身的一整套遺傳基、遺傳：指上一代生物如何將自身的一整套遺傳基因穩(wěn)定地傳遞給下一代的行為或功能。因穩(wěn)定地傳遞給下一代的行為或功能。2、遺傳型：即基因型，指某一生物個體所含有的全、遺傳型：即基因型，指某一生物個體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。3、表型：指某一生物體所具有的一切外表特征和內、表型：指某一生物體所具有的一切外表特征和內在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境條件下通過在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境條件下通過代謝和發(fā)育而得到的具體體現(xiàn)。代謝和發(fā)育而得到

2、的具體體現(xiàn)。4、變異：指生物體在某種外因或內因的作用下所引、變異：指生物體在某種外因或內因的作用下所引起的遺傳物質結構或數(shù)量的改變，即遺傳型的改變。起的遺傳物質結構或數(shù)量的改變，即遺傳型的改變。5、飾變：指外表的修飾性改變，即一種不涉及遺傳、飾變：指外表的修飾性改變，即一種不涉及遺傳物質結構改變而只發(fā)生在物質結構改變而只發(fā)生在轉錄、轉譯水平上的表型轉錄、轉譯水平上的表型變化。變化。 微生物的遺傳和變異的特點：微生物的遺傳和變異的特點：、微生物的代謝作用旺盛，有極高的繁殖速度；生活史、微生物的代謝作用旺盛，有極高的繁殖速度；生活史周轉快；環(huán)境因素可在短期內重復影響其生長和繁殖，易周轉快；環(huán)境因素

3、可在短期內重復影響其生長和繁殖，易發(fā)生變異，又能迅速產生大量后代，有利于自然選擇和人發(fā)生變異，又能迅速產生大量后代，有利于自然選擇和人工選擇。工選擇。、微生物細胞體積小，面積大，與外界環(huán)境能直接接觸。、微生物細胞體積小，面積大，與外界環(huán)境能直接接觸。當環(huán)境條件變化劇烈時，大多數(shù)個體易死亡而淘汰，個別當環(huán)境條件變化劇烈時，大多數(shù)個體易死亡而淘汰，個別細胞則發(fā)生變異而適應新環(huán)境。細胞則發(fā)生變異而適應新環(huán)境。、大多數(shù)微生物均進行無性繁殖，而且營養(yǎng)體多為單倍、大多數(shù)微生物均進行無性繁殖，而且營養(yǎng)體多為單倍體，因而便于建立純系及長期保存大量品系。如果一旦發(fā)體，因而便于建立純系及長期保存大量品系。如果一旦

4、發(fā)生變異，也能夠迅速在性狀上反映出來。生變異，也能夠迅速在性狀上反映出來。第一節(jié)第一節(jié) 遺傳變異的物質基礎遺傳變異的物質基礎第二節(jié)第二節(jié) 基因突變和誘變育種基因突變和誘變育種 第三節(jié)第三節(jié) 基因重組和雜交育種基因重組和雜交育種第四節(jié)第四節(jié) 基因工程基因工程第五節(jié)第五節(jié) 菌種的衰退、復壯和保藏菌種的衰退、復壯和保藏第一節(jié)第一節(jié) 遺傳變異的物質基礎遺傳變異的物質基礎一、證明遺傳物質基礎的三個經(jīng)典實驗一、證明遺傳物質基礎的三個經(jīng)典實驗 1 1、經(jīng)典轉化實驗、經(jīng)典轉化實驗研究對象：肺炎鏈球菌研究對象：肺炎鏈球菌S S型和型和R R型。型。動物實驗動物實驗 細菌培養(yǎng)試驗細菌培養(yǎng)試驗 S S型菌的無細胞抽

5、提液試驗型菌的無細胞抽提液試驗 長出大量長出大量R R菌和少量菌和少量S S菌菌離體轉化實驗離體轉化實驗1)1)從活的從活的S S菌中抽提各種細胞成分（菌中抽提各種細胞成分（DNA,DNA,蛋白質，莢蛋白質，莢膜多糖等）；膜多糖等）；2)2)對各組分進行轉化實驗：對各組分進行轉化實驗：2、噬菌體感染實驗、噬菌體感染實驗研究對象：噬菌體研究對象：噬菌體過程：過程： 3、植物病毒的重建實驗、植物病毒的重建實驗研究對象：研究對象：TMV AND HRV 過程：過程： （一）核酸存在的七個水平（一）核酸存在的七個水平細胞水平：存在于細胞核或核質體，單核或多核細胞水平：存在于細胞核或核質體，單核或多核細

6、胞核水平細胞核水平: 原核與真核生物的細胞核結構不同，核外原核與真核生物的細胞核結構不同，核外DNA染色體水平染色體水平: 倍性倍性(真核真核)和染色體數(shù)和染色體數(shù)核酸水平：核酸水平：DNA或或RNA，復合或裸露，雙鏈或單鏈，復合或裸露，雙鏈或單鏈基因水平：具自主復制能力的遺傳功能單位，長度與信息量，基因水平：具自主復制能力的遺傳功能單位，長度與信息量，轉錄轉錄翻譯翻譯密碼子水平：信息單位，起始和終止密碼子水平：信息單位，起始和終止,核苷酸水平：突變或交換單位，四種堿基核苷酸水平：突變或交換單位，四種堿基二、遺傳物質在細胞內的存在部位和方式二、遺傳物質在細胞內的存在部位和方式（二）原核生物（二

7、）原核生物的質粒的質粒定義：定義：是一類小型閉合環(huán)狀核外雙螺旋是一類小型閉合環(huán)狀核外雙螺旋DNADNA分子，能獨立于細胞核進分子，能獨立于細胞核進行自主復制，上面攜帶有數(shù)個到數(shù)十個甚至上百個基因。行自主復制，上面攜帶有數(shù)個到數(shù)十個甚至上百個基因。性質：性質：可以在細胞質中獨立于染色體之外獨立存在（游離態(tài)），也可以可以在細胞質中獨立于染色體之外獨立存在（游離態(tài)），也可以通過交換摻入染色體上，通過交換摻入染色體上，以附加體的形式存在；以附加體的形式存在；質粒是一質粒是一種復制子種復制子，根據(jù)自我復制能力的不同，可把質粒復制的，根據(jù)自我復制能力的不同，可把質粒復制的控制形式分為嚴緊型和松弛型兩種，控

8、制形式分為嚴緊型和松弛型兩種，嚴緊型質粒嚴緊型質粒的復制受細胞核的復制受細胞核控制，與染色體控制，與染色體DNADNA復制相伴隨復制相伴隨, ,一般一個寄主細胞內只有少數(shù)幾一般一個寄主細胞內只有少數(shù)幾個拷貝；個拷貝；松弛型質粒松弛型質粒的復制不受細胞核控制，在染色體的復制不受細胞核控制，在染色體DNADNA復制停復制停止的情況下仍可以進行復制，在細胞內的數(shù)量可以達到止的情況下仍可以進行復制，在細胞內的數(shù)量可以達到10-20010-200個個或更多?；蚋?。可以通過轉化、轉導或接合作用而由一個細菌細可以通過轉化、轉導或接合作用而由一個細菌細胞轉移到另一個菌細胞中，使兩個細胞都成為帶有胞轉移到另一

9、個菌細胞中，使兩個細胞都成為帶有質粒的細胞；質粒轉移時，它可以單獨轉移，也可質粒的細胞；質粒轉移時，它可以單獨轉移，也可以攜帶著染色體（片段）一起進行轉移，所以它可以攜帶著染色體（片段）一起進行轉移，所以它可成為基因工程的載體。成為基因工程的載體。功能多樣化功能多樣化功能：進行細胞間接合，并帶有一些基因，如產生功能：進行細胞間接合，并帶有一些基因，如產生毒素、抗藥性、固氮、產生酶類、降解功能等。毒素、抗藥性、固氮、產生酶類、降解功能等。重組：在質粒之間、質粒與染色體之間菌可發(fā)生。重組：在質粒之間、質粒與染色體之間菌可發(fā)生。存在范圍：很多細菌存在范圍：很多細菌制備：包括增殖、裂解細胞、分離質粒與

10、染色體和制備：包括增殖、裂解細胞、分離質粒與染色體和蛋白質等成分、去除蛋白質等成分、去除RNARNA和蛋白質等步驟。和蛋白質等步驟。鑒定：電鏡觀察、電泳、密度梯度離心、限制性酶鑒定：電鏡觀察、電泳、密度梯度離心、限制性酶切圖譜等方法切圖譜等方法典型質粒簡介典型質粒簡介 1)F因子 (fertility factor)：又稱致育因子或性因子。功能：決定細菌的性別，同時還具有轉移能力。 tra轉移區(qū)：與質粒轉移和性菌毛合成有關。轉座因子：可整合到宿主染色體的一定部位，導致基因重組。2)R因子因子(resistance factor)：又稱又稱R質粒質粒 結構：結構：由兩個相連的DNA片段組成RTF

11、和r決定因子。 RTF功能：RTF即抗性轉移因子。含調節(jié)DNA復制和拷貝數(shù)的基因以及轉移基因，具有轉移功能。r決定因子功能：r決定因子即抗性決定因子。無轉移功能，含各種抗性因子。作用：作用： 引起致病菌對多種抗生素的抗性，對傳染病的防治造成危害；R質?？捎米鼍旰Y選時的選擇性標記或改造成外源基因的克隆載體。 3)Col因子因子(colicinogenic factors): 即產大腸桿菌素因子。即產大腸桿菌素因子。4)Ti質粒質粒(tumor inducing plasmid)： 即誘癌質粒。是植物遺傳工程的主要載體。即誘癌質粒。是植物遺傳工程的主要載體。5)巨大質粒巨大質粒(mega 質粒質

12、粒)： 發(fā)現(xiàn)于根瘤菌屬中，上面有一系列固氮基因。發(fā)現(xiàn)于根瘤菌屬中，上面有一系列固氮基因。 第二節(jié)第二節(jié) 基因突變和誘變育種基因突變和誘變育種一、基因突變 簡稱突變，指細胞內（或病毒粒內）遺傳物質的分子結構或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化。（一）類型1、根據(jù)表型劃分 選擇性突變選擇性突變具有選擇性標記，可通過某種環(huán)境條件使它們得到優(yōu)勢生長，從而取代原始菌株。非選擇性突變非選擇性突變無選擇性標記，而只有一些性狀的數(shù)量差別，如菌落大小、顏色深淺、代謝物產量等。(1) (1) 營養(yǎng)缺陷型：營養(yǎng)缺陷型：某一野生型菌株由于發(fā)生基因突變而喪失合成一種或幾種生長因子的能力，因而無法在基本培養(yǎng)基上正常生長繁殖的變異

13、類型，稱為營養(yǎng)缺陷型。它們可在加有某生長因子的基本培養(yǎng)基平板上選出。(2) (2) 抗性突變型：抗性突變型：由于基因突變而使原始菌株產生了對某種化學藥物或致死物理因子抗性的變異類型。它們可在加有相應藥物或用相應物理因子處理的培養(yǎng)基平板上選出。 (3) (3) 條件致死突變型：條件致死突變型：某菌株或病毒經(jīng)基因突變后，在某種條件下可正常地生長、繁殖并實現(xiàn)其表型，而在另一種條件下卻無法生長、繁殖的突變類型，稱為條件致死突變型。TsTs突變株突變株( (溫度敏感突變株溫度敏感突變株) )：是一類典型的條件致死突變株，指可在某一溫度下生長而在另一溫度下不生長的突變株。(4) (4) 形態(tài)突變型：形態(tài)突

14、變型：指由于突變而產生的個體或菌落形態(tài)所發(fā)生改變。(5) (5) 抗原突變型：抗原突變型： 指由于基因突變而引起的抗原結構發(fā)生突變的變異類型 。(6) (6) 產量突變型：產量突變型：通過基因突變而獲得的在有用代謝產物產量上明顯有別于原始菌株的突變株，稱為產量突變型。若產量高于原始菌株者，稱為正變株，反之則稱負變株。 （二）突變率（二）突變率1、概念：指某一個細胞（或病毒粒）每一個世代中發(fā)生、概念：指某一個細胞（或病毒粒）每一個世代中發(fā)生某一性狀突變的概率。也是突變在每個細胞生存的單位生某一性狀突變的概率。也是突變在每個細胞生存的單位生物學時間（世代）內發(fā)生的概率。物學時間（世代）內發(fā)生的概率

15、。 2、測定：、測定： 應用選擇培養(yǎng)法來直接測定突變率應用選擇培養(yǎng)法來直接測定突變率 。（三）基因突變的特點（三）基因突變的特點1、自發(fā)性：各種性狀的突變，可以在沒有人為的誘變因素處理下自發(fā)地產生。2、不對應性：指突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應關系。3、稀有性：自發(fā)突變雖可隨時發(fā)生，但其突變率卻是極低和穩(wěn)定的。4、獨立性：突變的發(fā)生一般是獨立的，某一基因的突變率不受它種基因突變率的影響。5、可誘變性：自發(fā)突變的頻率可因誘變劑的影響而大為提高。6、穩(wěn)定性：基因突變后的新性狀是穩(wěn)定的。7、可逆性：由原始的野生型基因變異為突變型基因的過程，稱為正向突變，相反的過程則稱為回復突變或回變。任何

16、性狀都可發(fā)生正向突變，也都可發(fā)生回復突變。 （四）基因突變的自發(fā)性和不對應性的證明（四）基因突變的自發(fā)性和不對應性的證明 突變是通過適應而產突變是通過適應而產生的，突變的原因與生的，突變的原因與性狀間是相對應的。性狀間是相對應的。 突變是自發(fā)的，突變是自發(fā)的，與環(huán)境是不相與環(huán)境是不相對應的。對應的。 PK1、變量實驗、變量實驗（1）實驗內容：）實驗內容： E.coli對于對于phageT1的抗性變異波動實驗。的抗性變異波動實驗。（2）原理：）原理： 通過小試管中抗性細菌數(shù)的波動情況證明細菌抗通過小試管中抗性細菌數(shù)的波動情況證明細菌抗性的來歷。如果抗藥性的出現(xiàn)是由于細菌對于藥物所性的來歷。如果抗

17、藥性的出現(xiàn)是由于細菌對于藥物所發(fā)生的適應性的反應，那么分裝在許多小試管中的樣發(fā)生的適應性的反應，那么分裝在許多小試管中的樣品將出現(xiàn)大致相等數(shù)目的細菌；如果抗藥性的出現(xiàn)是品將出現(xiàn)大致相等數(shù)目的細菌；如果抗藥性的出現(xiàn)是由于基因突變，由于突變在時間上的隨機性，不同試由于基因突變，由于突變在時間上的隨機性，不同試管中的抗性細菌數(shù)將會表現(xiàn)高度波動。管中的抗性細菌數(shù)將會表現(xiàn)高度波動。 （3）結果：）結果： 從來自同一個培養(yǎng)物的大試管取樣測定的抗性菌落數(shù)從來自同一個培養(yǎng)物的大試管取樣測定的抗性菌落數(shù)比較接近，而來自不同培養(yǎng)物比較接近，而來自不同培養(yǎng)物(20支小試管支小試管)的樣品的抗性的樣品的抗性菌落數(shù)的數(shù)

18、值卻相差很大。菌落數(shù)的數(shù)值卻相差很大。（4）結論：）結論： E.coli抗噬菌體性狀的突變，不是由環(huán)境因素抗噬菌體性狀的突變，不是由環(huán)境因素噬噬菌體誘導出來的，而是在它接觸到噬菌體前，在某一次細菌體誘導出來的，而是在它接觸到噬菌體前，在某一次細胞分裂過程中隨機地自發(fā)產生的。這種自發(fā)突變發(fā)生得越胞分裂過程中隨機地自發(fā)產生的。這種自發(fā)突變發(fā)生得越早，則抗性菌落出現(xiàn)得越多，反之則越少。噬菌體在這里早，則抗性菌落出現(xiàn)得越多，反之則越少。噬菌體在這里僅起著淘汰原始的未突變的敏感菌和甄別抗噬菌體突變型僅起著淘汰原始的未突變的敏感菌和甄別抗噬菌體突變型的作用。的作用。 2、涂布實驗、涂布實驗（1）實驗內容：

19、）實驗內容：（2）實驗原理：）實驗原理： 若抗性是在接觸噬菌體以后產生的，那么噴噬菌體以若抗性是在接觸噬菌體以后產生的，那么噴噬菌體以前的重新涂布無非使細菌所處的位置發(fā)生改變，而不會因前的重新涂布無非使細菌所處的位置發(fā)生改變，而不會因為涂布大大地改變細菌對于噬菌體的反應，因此兩組培養(yǎng)為涂布大大地改變細菌對于噬菌體的反應，因此兩組培養(yǎng)皿上出現(xiàn)的抗性菌落數(shù)應相等；若抗性發(fā)生在接觸噬菌體皿上出現(xiàn)的抗性菌落數(shù)應相等；若抗性發(fā)生在接觸噬菌體以前，那么在噴上噬菌體以前某些菌落中的抗性突變型細以前，那么在噴上噬菌體以前某些菌落中的抗性突變型細菌已經(jīng)分裂若干次，在不經(jīng)重新涂布的培養(yǎng)皿上形成一個菌已經(jīng)分裂若干次

20、，在不經(jīng)重新涂布的培養(yǎng)皿上形成一個菌落，在重新涂布的培養(yǎng)皿上出現(xiàn)若干菌落。菌落，在重新涂布的培養(yǎng)皿上出現(xiàn)若干菌落。（3）結果：重新涂布的培養(yǎng)皿上出現(xiàn)的抗性菌落多于未）結果：重新涂布的培養(yǎng)皿上出現(xiàn)的抗性菌落多于未經(jīng)重新涂布的。經(jīng)重新涂布的。（4）結論：抗性突變的發(fā)生在接觸噬菌體之前。）結論：抗性突變的發(fā)生在接觸噬菌體之前。 3 3、影印培養(yǎng)實驗、影印培養(yǎng)實驗（1 1）實驗內容：）實驗內容：（2）實驗原理：）實驗原理： 通過蓋印章的方式，在未接觸抗性因素的條件下篩選通過蓋印章的方式，在未接觸抗性因素的條件下篩選出的抗性突變株。由于實驗過程中沒有接觸過抗性因素，出的抗性突變株。由于實驗過程中沒有接觸

21、過抗性因素，所以直接證明了基因突變的自發(fā)性。所以直接證明了基因突變的自發(fā)性。（3）結果：得到越來越多的抗性菌落，最終甚至可以得）結果：得到越來越多的抗性菌落，最終甚至可以得到純的抗性菌株細胞群。到純的抗性菌株細胞群。（4）結論：基因突變的自發(fā)性。）結論：基因突變的自發(fā)性。 （五）突變機制（五）突變機制1、誘發(fā)突變的機制、誘發(fā)突變的機制（1）點突變：即狹義的基因突變，指）點突變：即狹義的基因突變，指DNA的單個堿基發(fā)生替的單個堿基發(fā)生替換所引起的突變。換所引起的突變。1）堿基置換：一對堿基被另一對堿基所置換。）堿基置換：一對堿基被另一對堿基所置換。轉換：即轉換：即DNA鏈中的一個嘌呤被另一個嘌呤

22、或是一個嘧啶被鏈中的一個嘌呤被另一個嘌呤或是一個嘧啶被另一個嘧啶所置換另一個嘧啶所置換顛換：即顛換：即DNA鏈中的一個嘌呤被另一個嘧啶或是一個嘧啶被鏈中的一個嘌呤被另一個嘧啶或是一個嘧啶被另一個嘌呤所置換。另一個嘌呤所置換。 2) 移碼突變：移碼突變： 指指DNA分子中的一個或少數(shù)幾個核苷酸的增添分子中的一個或少數(shù)幾個核苷酸的增添(插入插入)或缺或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉錄和轉譯錯誤的失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉錄和轉譯錯誤的一類突變。由移碼突變所產生的突變株，稱為移碼突變株。一類突變。由移碼突變所產生的突變株，稱為移碼突變株。a. 由于在由于在DNA分子的編碼區(qū)

23、插入或缺失非分子的編碼區(qū)插入或缺失非3的整數(shù)倍個的整數(shù)倍個(1個、個、2個或個或4個個)核苷酸而導致閱讀框架位移，導致翻譯出來的蛋白質核苷酸而導致閱讀框架位移，導致翻譯出來的蛋白質的氨基酸序列與野生型完全不同。的氨基酸序列與野生型完全不同。 b. 如果插入或缺失的堿基正好是如果插入或缺失的堿基正好是3個或其整倍數(shù)，那么在翻譯個或其整倍數(shù)，那么在翻譯出的多肽上可能是多一個、幾個或少一個、幾個氨基酸，而不出的多肽上可能是多一個、幾個或少一個、幾個氨基酸，而不完全打亂整個氨基酸序列。完全打亂整個氨基酸序列。 （2）染色體畸變）染色體畸變 指染色體的結構和數(shù)目的改變。是指染色體的結構和數(shù)目的改變。是D

24、NA分子大范圍的分子大范圍的損傷。損傷。1）染色體結構變異）染色體結構變異缺失缺失 指染色體丟失了一個片段，使之位于這個片段上的基指染色體丟失了一個片段，使之位于這個片段上的基因也隨之丟失。因也隨之丟失。重復：重復： 一個染色體上某一片段出現(xiàn)兩份或兩份以上，使位于一個染色體上某一片段出現(xiàn)兩份或兩份以上，使位于這些片段上的基因多了一份或幾份。這些片段上的基因多了一份或幾份。 缺失和重復都起因于染色體上基因數(shù)目的變化。缺失和重復都起因于染色體上基因數(shù)目的變化。倒位倒位 在同一染色體上某一個片段作在同一染色體上某一個片段作180的顛倒，造成染色的顛倒，造成染色體上基因順序的重排。如果顛倒的片段包括著

25、絲粒在內的體上基因順序的重排。如果顛倒的片段包括著絲粒在內的倒位稱為臂間倒位，不包括著絲粒的倒位稱為臂內倒位。倒位稱為臂間倒位，不包括著絲粒的倒位稱為臂內倒位。易位易位 一個染色體臂的一段移接到另一非同源染色體的臂上一個染色體臂的一段移接到另一非同源染色體的臂上的結構變異。的結構變異。 最常見的是相互易位，非同源染色體間相互交換染色最常見的是相互易位，非同源染色體間相互交換染色體片段，造成染色體間基因的重排。體片段，造成染色體間基因的重排。 倒位和易位都起因于染色體上基因排列位置的變化。倒位和易位都起因于染色體上基因排列位置的變化。 2 2 自發(fā)突變：無人為因素下的低頻率（約自發(fā)突變：無人為因

26、素下的低頻率（約10109 9 10106 6）（1 1）背景輻射）背景輻射 （2 2）有害產物積累）有害產物積累 （3 3）堿基錯配）堿基錯配: :其中其中（六）紫外線對（六）紫外線對DNA的損傷及機體對損傷的損傷及機體對損傷DNA的修復的修復紫外線作用：同鏈紫外線作用：同鏈DNA的相鄰的相鄰T間形成共價間形成共價T二聚體，阻二聚體，阻礙堿基間正常配對，從而引起突變或死亡。礙堿基間正常配對，從而引起突變或死亡。 (1) 光復活光復活(2) 切除修復切除修復(3) 重組修復重組修復(4) SOS修復修復 （1）光復活作用把經(jīng)紫外線照射后的微生物立即暴露于可見光下時，可明顯降低其死亡率的現(xiàn)象，稱

27、為光復活作用。光復活機理：經(jīng)紫外線照射所形成的帶有胸腺嘧啶二聚體的DNA分子，在黑暗中與光激活酶（photoreactivating enzyme）結合，形成的復合物暴露在可見光（300-500nm）下時，此酶會因獲得光能而發(fā)生解離，從而使二聚體重新分解成單體。由于在一般的微生物中都存在著光復活作用，所以在進行紫外線誘變育種時，只能在紅光下進行照射及處理照射后的菌液。（2） 暗修復作用暗修復作用又稱切除修復（excision repair），是細胞內的主要修復系統(tǒng)，用于修復被誘變劑（包括紫外線、烷化劑、X射線和射線等）損傷后的DNA的機制。全部修復過程由四種酶完成，即內切核酸酶在胸腺嘧啶二聚體

28、的5一側切開一個3- OH和5-P的單鏈缺口；外切核酸酶從5-P至3-OH方向切除二聚體，并擴大 缺口；DNA聚合酶修補缺口連接酶連接裂口1、由核酸內切酶切開二聚體、由核酸內切酶切開二聚體的的5末端，形成末端，形成3-OH和和5-P的單鏈缺口的單鏈缺口2、核酸外切酶從、核酸外切酶從5-P到到3-OH方向切除二聚體，并擴大方向切除二聚體，并擴大缺口。缺口。3、DNA聚合酶以另一條互補聚合酶以另一條互補鏈為模板，從原有鏈上暴露的鏈為模板，從原有鏈上暴露的3-OH端起合成缺失片段。端起合成缺失片段。4、連接酶將新合成的、連接酶將新合成的3-OH與原有的與原有的5-P相連接。相連接。二、突變與育種二、

29、突變與育種菌種工作包括三方面：選種、育種、復壯和保藏。菌種工作包括三方面：選種、育種、復壯和保藏。選種選種從自然界和生產中選擇符合需要菌種。從自然界和生產中選擇符合需要菌種。育種育種進一步提高已有菌種某種性能，使更符合要求。進一步提高已有菌種某種性能，使更符合要求。 選育新菌種可從幾方面著手：選育新菌種可從幾方面著手：1）從原有菌株入手進行各種遺傳改造工作。）從原有菌株入手進行各種遺傳改造工作。2）根據(jù)文獻資料報導的微生物種屬，向國內外菌種保）根據(jù)文獻資料報導的微生物種屬，向國內外菌種保藏機構索取同種或同屬菌株，從中尋求符合要求者。藏機構索取同種或同屬菌株，從中尋求符合要求者。3）根據(jù)所需菌種

30、特性、嗜好或工藝要求，從特定的生）根據(jù)所需菌種特性、嗜好或工藝要求，從特定的生態(tài)環(huán)境中以特定方法重新分離自然菌株。態(tài)環(huán)境中以特定方法重新分離自然菌株。（一）自發(fā)突變與育種（一）自發(fā)突變與育種1、生產育種、生產育種 在利用微生物進行大生產的過程中由于微生物會以在利用微生物進行大生產的過程中由于微生物會以10-6左左右的突變率進行自發(fā)突變，從而分離出生產性狀優(yōu)于原菌株右的突變率進行自發(fā)突變，從而分離出生產性狀優(yōu)于原菌株的優(yōu)良菌株。的優(yōu)良菌株。 2、定向育種、定向育種 用某一特定環(huán)境長期處理某一微生物群體，同時不斷地用某一特定環(huán)境長期處理某一微生物群體，同時不斷地進行移種傳代，以達到積累和選擇合適的

31、自發(fā)突變體的一種進行移種傳代，以達到積累和選擇合適的自發(fā)突變體的一種古老育種方法。古老育種方法。 （二）誘變育種（二）誘變育種 利用物理或化學誘變劑處理均勻分散的微生物細胞群，利用物理或化學誘變劑處理均勻分散的微生物細胞群，促進其突變率大幅度提高，然后設法采用簡便、快速、高效促進其突變率大幅度提高，然后設法采用簡便、快速、高效的篩選方法，從中挑選少數(shù)符合目的的突變株，以供生產科的篩選方法，從中挑選少數(shù)符合目的的突變株，以供生產科研之用。研之用。 基本步驟：基本步驟：原種原種 （出發(fā)菌株）（出發(fā)菌株） 純化純化斜面斜面同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)離心洗滌離心洗滌振蕩打散振蕩打散過濾過濾菌懸液菌懸液誘變處理誘

32、變處理 平板分離平板分離 斜面斜面 （活菌計數(shù)）（活菌計數(shù)） （計數(shù)）（計數(shù)） （變異率）（變異率） 斜面斜面 斜面斜面 保藏及擴大試驗保藏及擴大試驗（初篩）（初篩） （復篩）（復篩） （再復篩）（再復篩） 誘變育種基本步驟誘變育種基本步驟1、出發(fā)菌株的選擇、出發(fā)菌株的選擇(1) 對出發(fā)菌株的要求對出發(fā)菌株的要求 生長快，營養(yǎng)要求粗放，發(fā)育早，產孢子多，對誘變生長快，營養(yǎng)要求粗放，發(fā)育早，產孢子多，對誘變劑敏感性高，已能積累少量產品或前體物的菌株。劑敏感性高，已能積累少量產品或前體物的菌株。(2) 出發(fā)菌株的選擇出發(fā)菌株的選擇1) 選取自然界新分離的野生型菌株，它們對誘變因素敏感，選取自然界新

33、分離的野生型菌株，它們對誘變因素敏感，容易發(fā)生變異；容易發(fā)生變異；2) 選取生產中由于自發(fā)突變或長期在生產條件下馴化而篩選取生產中由于自發(fā)突變或長期在生產條件下馴化而篩選得到的菌株，與野生型菌株較相象，容易達到較好的誘選得到的菌株，與野生型菌株較相象，容易達到較好的誘變效果；變效果；3) 選取每次誘變處理都有一定提高的菌株，往往多次誘變選取每次誘變處理都有一定提高的菌株，往往多次誘變可能效果迭加，積累更多的提高?？赡苄Ч樱e累更多的提高。 2、出發(fā)菌株的純化、出發(fā)菌株的純化(1) 目的：獲得遺傳性狀基本一致的，并且穩(wěn)定的變種。目的：獲得遺傳性狀基本一致的，并且穩(wěn)定的變種。(2) 原因：遺傳

34、背景復雜的菌種誘變后負變率將增加；誘原因：遺傳背景復雜的菌種誘變后負變率將增加；誘變史長的菌株，采用強烈誘變劑處理，又不進行純化分離，變史長的菌株，采用強烈誘變劑處理，又不進行純化分離，誘變效果差。誘變效果差。 (3) 純種分離方法：常用劃線分離法和稀釋分離法。純種分離方法：常用劃線分離法和稀釋分離法。 3、同步培養(yǎng)（前培養(yǎng)）、同步培養(yǎng)（前培養(yǎng)）(1)目的：獲得生理狀態(tài)一致的培養(yǎng)物。目的：獲得生理狀態(tài)一致的培養(yǎng)物。(2) 原因：突變率高，重現(xiàn)性也好。原因：突變率高，重現(xiàn)性也好。(3) 方法：方法：1) 細菌一般要求培養(yǎng)至對數(shù)生長期；細菌一般要求培養(yǎng)至對數(shù)生長期； 2) 霉菌處理使用分生孢子，應

35、該將分生孢子在液體培養(yǎng)基霉菌處理使用分生孢子，應該將分生孢子在液體培養(yǎng)基中短時間培養(yǎng)，使孢子孵化，處于活化狀態(tài)，并恰好未形成中短時間培養(yǎng)，使孢子孵化，處于活化狀態(tài)，并恰好未形成菌絲體。菌絲體。 4 4、單細胞、單細胞( (或單孢子或單孢子) )懸液的制備懸液的制備(1) (1) 目的：獲得單細胞目的：獲得單細胞( (或單孢子或單孢子) ) 、均勻的懸液。、均勻的懸液。(2) (2) 原因：一方面分散狀態(tài)的細胞可以均勻地接觸誘變劑，還可減少原因：一方面分散狀態(tài)的細胞可以均勻地接觸誘變劑，還可減少分離現(xiàn)象發(fā)生。另一方面又可避免長出不純菌落。分離現(xiàn)象發(fā)生。另一方面又可避免長出不純菌落。(3) (3)

36、 方法：方法：1) 1) 菌齡：對數(shù)期細胞、剛成熟的孢子或活化的孢子菌齡：對數(shù)期細胞、剛成熟的孢子或活化的孢子 。2) 2) 菌懸液濃度：一般真菌孢子或酵母菌細胞懸浮液的濃度為菌懸液濃度：一般真菌孢子或酵母菌細胞懸浮液的濃度為10106 6個個/ /mLmL、放線菌或細菌的濃度為放線菌或細菌的濃度為10108 8個個mLmL左右。左右。 3) 3) 菌懸液的配制方法：菌懸液的配制方法： 離心洗滌前培養(yǎng)物，用冷生理鹽水或緩沖液制備菌懸液，放離心洗滌前培養(yǎng)物，用冷生理鹽水或緩沖液制備菌懸液，放在盛有玻璃珠的三角瓶內振蕩在盛有玻璃珠的三角瓶內振蕩1010minmin，令其分散，用無菌脫脂棉或濾紙令其

37、分散，用無菌脫脂棉或濾紙過濾。通過菌體計數(shù)，調整菌懸液的濃度供誘變處理。過濾。通過菌體計數(shù)，調整菌懸液的濃度供誘變處理。 5、誘變處理、誘變處理 (1) 誘變劑種類的選擇誘變劑種類的選擇 常用誘變劑有兩大類：物理誘變劑和化學誘變劑。常用誘變劑有兩大類：物理誘變劑和化學誘變劑。 常用的物理誘變劑：常用的物理誘變劑： 紫外線、紫外線、x射線、射線、射線射線(如如Co60等等)、等離子、快中子、等離子、快中子、射線、射線、射線、超聲波等。射線、超聲波等。常用的化學誘變劑：常用的化學誘變劑： 堿基類似物、烷化劑、羥胺、吖定類化合物等。堿基類似物、烷化劑、羥胺、吖定類化合物等。 (2) 最適誘變劑量的選

38、擇最適誘變劑量的選擇1) 誘變劑劑量的表示方式誘變劑劑量的表示方式a.UV的劑量指強度與作用時間的乘積。的劑量指強度與作用時間的乘積。b.化學誘變劑常以在一定外界條件下誘變劑的濃度和作用化學誘變劑常以在一定外界條件下誘變劑的濃度和作用時間的乘積來表示。時間的乘積來表示。c.在育種實踐中，常以殺菌率來作誘變劑的相對劑量。在育種實踐中，常以殺菌率來作誘變劑的相對劑量。 2) 最適誘變劑量的確定最適誘變劑量的確定a.確定依據(jù)確定依據(jù) 誘變的最適劑量，應該使所希望得到的突變株在存活群體中占有誘變的最適劑量，應該使所希望得到的突變株在存活群體中占有最大的比例。最大的比例。 b. 確定方法確定方法 通過比

39、較劑量通過比較劑量存活率曲線和劑量存活率曲線和劑量誘變率曲線，找到某誘變劑誘變率曲線，找到某誘變劑的劑量的劑量存活率存活率誘變率三者的最佳結合點，即為誘變劑的最適劑量。誘變率三者的最佳結合點，即為誘變劑的最適劑量。 劑量劑量存活率曲線存活率曲線 以誘變劑的劑量為橫坐標，以細胞存活率的對數(shù)值為縱坐標繪制以誘變劑的劑量為橫坐標，以細胞存活率的對數(shù)值為縱坐標繪制的曲線。的曲線。 劑量劑量誘變率曲線誘變率曲線 以誘變劑的劑量為橫坐標，以誘變后獲得的突變細胞數(shù)為縱坐標以誘變劑的劑量為橫坐標，以誘變后獲得的突變細胞數(shù)為縱坐標繪制的曲線。繪制的曲線。 c.紫外誘變的方法紫外誘變的方法紫外燈應先預熱紫外燈應先

40、預熱2030min 將將10m1菌懸液放在直徑為菌懸液放在直徑為9cm的培養(yǎng)皿中，液層厚度約為的培養(yǎng)皿中，液層厚度約為2mm，啟動磁力攪拌器，使用啟動磁力攪拌器，使用15w功率紫外燈管，照射距離功率紫外燈管，照射距離為為30cm左右，照射時間以幾秒至數(shù)十分鐘為宜，具芽孢的菌左右，照射時間以幾秒至數(shù)十分鐘為宜，具芽孢的菌株需處理株需處理10min左右。左右。設計一個照射不同時間梯度的實驗，根據(jù)不同時間照射的設計一個照射不同時間梯度的實驗，根據(jù)不同時間照射的死亡率，作出照射時間與死亡率的曲線，這樣就可以選擇適死亡率，作出照射時間與死亡率的曲線，這樣就可以選擇適當?shù)恼丈鋭┝?。當?shù)恼丈鋭┝俊?實驗中避

41、免光復活現(xiàn)象：實驗中避免光復活現(xiàn)象： 實驗時，為了避免光復活現(xiàn)象，處理過程應在暗室的紅實驗時，為了避免光復活現(xiàn)象，處理過程應在暗室的紅光下操作，處理完畢后，將盛菌懸液的器皿用黑布包起來培光下操作，處理完畢后，將盛菌懸液的器皿用黑布包起來培養(yǎng)，然后再進行分離篩選。養(yǎng)，然后再進行分離篩選。 (3)誘變劑的處理方式誘變劑的處理方式1) 單因子處理單因子處理 采用單一誘變劑處理出發(fā)菌株。采用單一誘變劑處理出發(fā)菌株。 2) 復合因子處理復合因子處理 指兩種以上誘變因子共同誘發(fā)菌體突變。指兩種以上誘變因子共同誘發(fā)菌體突變。 兩種或多種誘變劑先后使用。兩種或多種誘變劑先后使用。 同一種誘變劑的重復使用。同一

42、種誘變劑的重復使用。 兩種或多種誘變劑的同時使用。兩種或多種誘變劑的同時使用。 (4)誘變劑的處理方法誘變劑的處理方法 1) 直接處理方法直接處理方法 將菌懸液用物理、化學因子處理，然后涂平板分離突變株。將菌懸液用物理、化學因子處理，然后涂平板分離突變株。 2) 生長過程處理生長過程處理 適用于誘變作用強的而殺菌率較低的誘變劑，或在分裂過適用于誘變作用強的而殺菌率較低的誘變劑，或在分裂過程中只對程中只對DNA起作用的誘變劑，如起作用的誘變劑，如NTG、LiCl、秋水仙堿等。秋水仙堿等。 將誘變劑加入培養(yǎng)基涂平板。將誘變劑加入培養(yǎng)基涂平板。 先把培養(yǎng)基制成平板，將一定濃度的誘變劑和菌體加入平板。

43、先把培養(yǎng)基制成平板，將一定濃度的誘變劑和菌體加入平板。 搖瓶振蕩培養(yǎng)處理搖瓶振蕩培養(yǎng)處理Ames實驗實驗 利用細菌營養(yǎng)缺陷型的回復突變檢出環(huán)境或食品中是利用細菌營養(yǎng)缺陷型的回復突變檢出環(huán)境或食品中是否存在化學致癌劑的一種簡便有效方法。否存在化學致癌劑的一種簡便有效方法。1、誘變的生物化學統(tǒng)一性、誘變的生物化學統(tǒng)一性 任何能改變核酸結構的因素，都可引起核酸生物學功任何能改變核酸結構的因素，都可引起核酸生物學功能的改變能的改變 2、篩選簡單模型研究高等生物的突變（癌癥）、篩選簡單模型研究高等生物的突變（癌癥）(1) 化學物質對核酸結構的改變和對生物的三致作用化學物質對核酸結構的改變和對生物的三致作

44、用(2) 致突變因素，一般都有致突致癌致畸效應（三致作致突變因素，一般都有致突致癌致畸效應（三致作用），反之亦然用），反之亦然(3) 對原核生物有效的因素，則對非細胞生物和真核生物對原核生物有效的因素，則對非細胞生物和真核生物也有效也有效(4) 能引起易鑒出的選擇性突變的因素，也能引起難以檢能引起易鑒出的選擇性突變的因素，也能引起難以檢出的非選擇性突變出的非選擇性突變(5) 凡能引起負變的因素，也可引起正變凡能引起負變的因素，也可引起正變(6) 凡能引起回復突變的因素，一般也能引起正向突變凡能引起回復突變的因素，一般也能引起正向突變3、Ames實驗原理：實驗原理： 根據(jù)誘變劑的共性原則，即：化

45、學試劑對細菌的誘變率根據(jù)誘變劑的共性原則，即：化學試劑對細菌的誘變率與其對動物的致癌性成正比，利用細菌營養(yǎng)缺陷型的回復突與其對動物的致癌性成正比，利用細菌營養(yǎng)缺陷型的回復突變來檢測食品或環(huán)境中是否存在致癌劑。鼠傷寒沙門氏菌的變來檢測食品或環(huán)境中是否存在致癌劑。鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸缺陷型組氨酸缺陷型(his-)菌株在基本培養(yǎng)基菌株在基本培養(yǎng)基-的平板上不能生長，的平板上不能生長，如發(fā)生回復突變則能生長。如發(fā)生回復突變則能生長。4、方法、方法第三節(jié)第三節(jié) 基因重組和雜交育種基因重組和雜交育種 基因重組：凡把兩個不同性狀個體內的遺傳基因轉移到起，基因重組：凡把兩個不同性狀個體內的遺傳基因轉移到起，

46、經(jīng)過經(jīng)過遺傳遺傳分子間的重新組合，形成新遺傳型個體的方式，稱分子間的重新組合，形成新遺傳型個體的方式，稱為基因重組或遺傳重組。為基因重組或遺傳重組。 雜交：兩個性狀不同的菌株或變種之間進行細胞結合，遺傳雜交：兩個性狀不同的菌株或變種之間進行細胞結合，遺傳物質交換重新組合成新的性狀。物質交換重新組合成新的性狀。 一、原核生物的基因重組一、原核生物的基因重組特點：（特點：（1 1）片段性）片段性 （2 2）單向性）單向性 （3 3）轉移機制獨特而多樣）轉移機制獨特而多樣 （一）轉化（一）轉化1 1、定義、定義 受體菌直接吸收了來自供體菌的受體菌直接吸收了來自供體菌的DNADNA片段，通過交片段，通

47、過交換，把它組合到自己的基因組中，從而獲得供體菌部換，把它組合到自己的基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的現(xiàn)象。轉化后的受體菌，稱轉化子，供分遺傳性狀的現(xiàn)象。轉化后的受體菌，稱轉化子，供體菌的體菌的DNADNA片段稱為轉化因子。片段稱為轉化因子。 2 2、感受態(tài)、感受態(tài)（1 1）定義）定義 感受態(tài)即受體菌最易接收外源感受態(tài)即受體菌最易接收外源DNADNA片段并實現(xiàn)片段并實現(xiàn)轉化的生理狀態(tài)。轉化的生理狀態(tài)。（2 2）特點）特點1 1）表示細胞具有攝取外源）表示細胞具有攝取外源DNADNA的能力；的能力；2 2）自然轉化的感受態(tài)細胞受）自然轉化的感受態(tài)細胞受感受態(tài)因子感受態(tài)因子調節(jié)調節(jié)； 是調節(jié)

48、感受態(tài)的一類特異蛋白，它可以催化外來是調節(jié)感受態(tài)的一類特異蛋白，它可以催化外來DNADNA片段片段的吸收或降解細胞表面某種成分，讓細胞表面的的吸收或降解細胞表面某種成分，讓細胞表面的DNADNA受體顯露受體顯露出來。它包括三種主要成分：與膜相關的出來。它包括三種主要成分：與膜相關的DNADNA結合蛋白、細胞結合蛋白、細胞壁自溶素和幾種核酸酶。壁自溶素和幾種核酸酶。 3)3)是細胞群體在某個生長階段的一種特性，大多與生是細胞群體在某個生長階段的一種特性，大多與生長周期有關長周期有關 。4)4)是反映細胞個體之間遺傳信息交流的一種程度。是反映細胞個體之間遺傳信息交流的一種程度。 3 3、轉化機制、

49、轉化機制（1 1）轉化發(fā)生的條件）轉化發(fā)生的條件1) 1) 受體細胞處于感受態(tài)。受體細胞處于感受態(tài)。2) 2) 受體細胞吸附的轉化因子，必須是雙鏈的受體細胞吸附的轉化因子，必須是雙鏈的DNADNA，且且DNADNA分子的相對分子質量不小于分子的相對分子質量不小于3 310105 5 。 轉化不需兩個細胞直接接觸轉化不需兩個細胞直接接觸（2 2）轉化的過程）轉化的過程1)1)感受態(tài)的出現(xiàn)感受態(tài)的出現(xiàn) 2)2)DNADNA的結合與進入的結合與進入G G+ +G G- -3) 3) DNADNA的整合（重組）的整合（重組） 進入細胞的外源進入細胞的外源DNADNA通過同源重組以置通過同源重組以置換的

50、方式整合進受體換的方式整合進受體染色體染色體DNADNA，經(jīng)復制和經(jīng)復制和細胞分裂后形成重組細胞分裂后形成重組體。體。 （3 3）影響轉化效率的因素：）影響轉化效率的因素：1) 1) 受體細胞的感受態(tài)受體細胞的感受態(tài)決定轉化因子能否被吸收決定轉化因子能否被吸收進入受體細胞；進入受體細胞；2) 2) 受體細胞的限制酶系統(tǒng)和其他核酸酶受體細胞的限制酶系統(tǒng)和其他核酸酶決定轉決定轉化因子在整合前是否被分解；化因子在整合前是否被分解；3) 3) 受體和供體染色體的同源性受體和供體染色體的同源性決定轉化因子的決定轉化因子的整合。整合。 4 4、轉染、轉染(1)(1)定義：把噬菌體或其他病毒定義：把噬菌體或

51、其他病毒DNADNA（RNARNA）提取出來，提取出來，用它去感染感受態(tài)的宿主細胞，并產生正常噬菌體或用它去感染感受態(tài)的宿主細胞，并產生正常噬菌體或病毒后代。病毒后代。(2)(2)轉染和轉化：作為轉染的病毒核酸，并不是作為供轉染和轉化：作為轉染的病毒核酸，并不是作為供體基因的功能，被感染的宿主也決不是能形成轉化子體基因的功能，被感染的宿主也決不是能形成轉化子的受體菌。的受體菌。（二）轉導（二）轉導1、定義：、定義： 通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞的小片通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞的小片段段DNA攜帶到受體細胞中，通過交換與整合，使攜帶到受體細胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性

52、狀的現(xiàn)象，稱為轉導。后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉導。由轉導作用而獲得部分新性狀的重組細胞，稱為由轉導作用而獲得部分新性狀的重組細胞，稱為轉導子。轉導子。 2、轉導過程（種類）、轉導過程（種類）(1) 普遍轉導普遍轉導1）定義：通過極少數(shù)完全缺陷噬菌體對供體菌基因組）定義：通過極少數(shù)完全缺陷噬菌體對供體菌基因組上任何小片段上任何小片段DNA進行進行“誤包誤包”，而將其遺傳性狀傳，而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象，稱為普遍轉導。遞給受體菌的現(xiàn)象，稱為普遍轉導。 2 2）普遍轉導中外源）普遍轉導中外源DNADNA的三種后果的三種后果進入受體的外源進入受體的外源DNADNA通過與細胞染色體的

53、重組交換而通過與細胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉導子形成穩(wěn)定的轉導子完全普遍轉導。完全普遍轉導。 流產轉導流產轉導 外源外源DNADNA被降解，轉導失敗，在選擇平板上無菌落被降解，轉導失敗，在選擇平板上無菌落形成形成 進入受體的外源進入受體的外源DNADNA通過與細胞染色體的重組交通過與細胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉導子換而形成穩(wěn)定的轉導子完全普遍轉導。完全普遍轉導。a. a. 定義：定義： 經(jīng)轉導而獲得了供體菌經(jīng)轉導而獲得了供體菌DNADNA片段的受體菌，導片段的受體菌，導入的外源入的外源DNADNA若與受體細胞核染色體組上的同源區(qū)若與受體細胞核染色體組上的同源區(qū)段配對，再經(jīng)過雙交換而

54、整合到染色體組上，從而段配對，再經(jīng)過雙交換而整合到染色體組上，從而使后者成為一個遺傳性狀穩(wěn)定的重組體的現(xiàn)象稱為使后者成為一個遺傳性狀穩(wěn)定的重組體的現(xiàn)象稱為完全普遍轉導。形成的轉導子稱為普遍轉導子。完全普遍轉導。形成的轉導子稱為普遍轉導子。 流產轉導流產轉導 a. 定義：定義： 經(jīng)轉導而獲得了供體菌經(jīng)轉導而獲得了供體菌DNA片段的受體菌，如果片段的受體菌，如果外源外源DNA在其內既不進行交換、整合和復制，也不在其內既不進行交換、整合和復制，也不迅速消失，而僅進行轉錄、轉譯和性狀表達，這種現(xiàn)迅速消失，而僅進行轉錄、轉譯和性狀表達，這種現(xiàn)象就稱流產轉導。象就稱流產轉導。 b. 過程過程 (2) 局限

55、轉導局限轉導1）定義：指通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定）定義：指通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因攜帶到受體菌中，并與后者的基因組整合、重組，形成轉基因攜帶到受體菌中，并與后者的基因組整合、重組，形成轉導子的現(xiàn)象。導子的現(xiàn)象。2）特點）特點 只能轉導供體菌的個別特定基因；只能轉導供體菌的個別特定基因； 該特定基因由部分缺陷的噬菌體攜帶；該特定基因由部分缺陷的噬菌體攜帶； 缺陷噬菌體是由于其在形成過程中所發(fā)生的低頻率缺陷噬菌體是由于其在形成過程中所發(fā)生的低頻率 “誤誤切切”，或由于雙重溶源菌的裂解而形成；，或由于雙重溶源菌的裂解而形成；局限轉導噬菌體的產生要通過局限轉導噬

56、菌體的產生要通過UV等因素對溶源菌的誘導并等因素對溶源菌的誘導并引起裂解后才產生。引起裂解后才產生。 3 3）局限轉導類型：）局限轉導類型：a.a. 低頻轉導：低頻轉導： 指通過一般溶源菌釋放的噬菌體所進行的轉導，指通過一般溶源菌釋放的噬菌體所進行的轉導，因其只能形成極少數(shù)（因其只能形成極少數(shù)（1010-4-4-10-10-6-6）轉導子，故稱低）轉導子，故稱低頻轉導。頻轉導。b.b. 高頻轉導：高頻轉導： 指通過雙重溶源菌所產生的裂解物所進行的轉指通過雙重溶源菌所產生的裂解物所進行的轉導，因其含有等量的正常噬菌體和缺陷噬菌體，導，因其含有等量的正常噬菌體和缺陷噬菌體，具有高頻率的轉導功能，故

57、稱高頻轉導。具有高頻率的轉導功能，故稱高頻轉導。（3 3）局限性轉導與普遍性轉導的主要區(qū)別：）局限性轉導與普遍性轉導的主要區(qū)別：1 1）局限性轉導中，被轉導的基因共價地與噬菌體）局限性轉導中，被轉導的基因共價地與噬菌體DNADNA連接，與噬菌體連接，與噬菌體DNADNA一起進行復制、包裝以及被一起進行復制、包裝以及被導入受體細胞中。而完全轉導包裝的可能全部是宿導入受體細胞中。而完全轉導包裝的可能全部是宿主菌的基因；主菌的基因； 2 2）局限性轉導顆粒攜帶特定的染色體片段并將固）局限性轉導顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個別基因導入受體，故稱為局限性轉導。定的個別基因導入受體，故稱為局限性轉導

58、。3、轉導和溶源轉變、轉導和溶源轉變（1）溶源轉變：當正常的溫和噬菌體感染其宿主而）溶源轉變：當正常的溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時，因噬菌體的基因整合到宿主的使其發(fā)生溶源化時，因噬菌體的基因整合到宿主的核基因組上，而使后者獲得了除免疫性以外的新性核基因組上，而使后者獲得了除免疫性以外的新性狀的現(xiàn)象，稱為溶源轉變。狀的現(xiàn)象，稱為溶源轉變。（2）溶源轉變與轉導有著本質的不同。）溶源轉變與轉導有著本質的不同。首先，這種溫和噬菌體并不攜帶任何來自供體菌的首先，這種溫和噬菌體并不攜帶任何來自供體菌的外源基因，使宿主帶來新性狀的正是噬菌體本身的外源基因，使宿主帶來新性狀的正是噬菌體本身的基因；基

59、因；其次，這種溫和噬菌體是完整的，而不是缺陷的；其次，這種溫和噬菌體是完整的，而不是缺陷的；第三，獲得新性狀的是溶源化的宿主細胞，而不是第三，獲得新性狀的是溶源化的宿主細胞，而不是什么轉導子；什么轉導子；第四，獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時消失。第四，獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時消失。 1946年，Joshua Lederberg等認為細菌的轉化有些與高等動物、植物的接合相類似。因此他們設計了一個實驗來觀察細菌是否存在接合現(xiàn)象。 中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致。 1） F+F-雜交理化因子的處理可將理化因子的處理可將F F因子消除而使因子消除而使F F+

60、+菌株變成菌株變成F F- -菌株菌株Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上，因此高頻重組菌株。2 2）HfrHfr F F- -Hfr菌株仍然保持著F+細胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一樣與F-細胞進行接合。所不同的是，當OriT序列被缺刻螺旋酶識別而產生缺口后，F(xiàn)因子的先導區(qū)(leading region)結合著染色體DNA向受體細胞轉移。F因子除先導區(qū)以外，其余絕大部分是處于轉移染色體的末端，由于轉移過程常被中斷，因此F因子不易轉入受體細胞中。HfrF-雜交后的受體細胞(或接合子)大多數(shù)仍然是F-。大腸桿菌基因組很大（），其遺傳圖譜須用多株F因子整合在不同位置的Hfr菌才能完成3 3）