Chapter 7 heredity and variation

1、第七章第七章 微生物的遺傳變異微生物的遺傳變異 和育種和育種 微生物遺傳物質(zhì)的存在方式微生物遺傳物質(zhì)的存在方式 基因突變和誘變育種基因突變和誘變育種 基因重組和雜交育種基因重組和雜交育種 菌種的衰退、復(fù)壯和保藏菌種的衰退、復(fù)壯和保藏遺傳：遺傳：是指發(fā)生在親子間即上下代間的關(guān)系，上一代生物是指發(fā)生在親子間即上下代間的關(guān)系，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，它具有極其穩(wěn)定的特性?；蚬δ埽哂袠O其穩(wěn)定的特性。 基基 本本 概概 念念遺傳型遺傳型（genotype）：又稱基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部基因的）：又

2、稱基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部基因的總和；總和；-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)載的特定遺傳信息。傳信息。表型表型（phenotype）：）：指生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和指生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和; 是一種現(xiàn)實(shí)存在，是具一定遺傳型的生物在一定條件下所表現(xiàn)出的具體性狀。是一種現(xiàn)實(shí)存在，是具一定遺傳型的生物在一定條件下所表現(xiàn)出的具體性狀。變異變異 (variation):生物體在外因或內(nèi)因的作用下，遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生物體在外因或內(nèi)因的作用下，遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生改變。生改變。

3、特點(diǎn)特點(diǎn): a.在群體中出現(xiàn)幾率極低，（一般為在群體中出現(xiàn)幾率極低，（一般為10-610-10） b.性狀變化的幅度大；性狀變化的幅度大； c. 變化后形成的新性狀是穩(wěn)定的，可遺傳的。變化后形成的新性狀是穩(wěn)定的，可遺傳的。飾變飾變（modification）：指不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)：指不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。特點(diǎn)是：特點(diǎn)是： a.幾乎整個(gè)群體中的每一個(gè)個(gè)體都發(fā)生同樣的變化；幾乎整個(gè)群體中的每一個(gè)個(gè)體都發(fā)生同樣的變化； b.性狀變化的幅度??；性狀變化的幅度小； c.因遺傳物質(zhì)不變，故飾變是不遺傳的。引起飾變的因素消失因遺

4、傳物質(zhì)不變，故飾變是不遺傳的。引起飾變的因素消失 后，表型即可恢復(fù)。后，表型即可恢復(fù)?；颍寒a(chǎn)生一條多肽鏈或功能基因：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必須的全部核苷酸序列。所必須的全部核苷酸序列?；蚪M：存在于生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)中的全部基因的總稱。基因組：存在于生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)中的全部基因的總稱。 第一節(jié)第一節(jié) 微生物遺傳物質(zhì)的存在方式微生物遺傳物質(zhì)的存在方式1 原核微生物的遺傳物質(zhì)原核微生物的遺傳物質(zhì) 原核微生物只有原始的無核膜包裹的呈松散狀態(tài)的核原核微生物只有原始的無核膜包裹的呈松散狀態(tài)的核 區(qū)，其中的區(qū)，其中的 DNADNA呈環(huán)狀雙鏈結(jié)構(gòu)，不與任何蛋白結(jié)合，是主呈環(huán)狀雙鏈結(jié)構(gòu)，不與任何蛋白

5、結(jié)合，是主要遺傳物質(zhì)要遺傳物質(zhì)。 質(zhì)粒質(zhì)粒是染色體外能夠獨(dú)立復(fù)制的遺傳物質(zhì)。是染色體外能夠獨(dú)立復(fù)制的遺傳物質(zhì)。染色體倍數(shù)：染色體倍數(shù)：同一細(xì)胞中相同染色體的套數(shù)。同一細(xì)胞中相同染色體的套數(shù)。單倍體：單倍體：一個(gè)細(xì)胞只有一套染色體。一個(gè)細(xì)胞只有一套染色體。雙倍體：雙倍體：一個(gè)細(xì)胞含有兩套功能相同的染色體。一個(gè)細(xì)胞含有兩套功能相同的染色體。原核生物基因特點(diǎn)：原核生物基因特點(diǎn)：細(xì)菌的基因一般是連續(xù)排列的，細(xì)菌基因組中沒細(xì)菌的基因一般是連續(xù)排列的，細(xì)菌基因組中沒有與真核生物的有與真核生物的內(nèi)含子內(nèi)含子或連接或連接DNA相似的相似的“無無”功能序列。功能序列。結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)由調(diào)節(jié)基因調(diào)控，一個(gè)或幾個(gè)相關(guān)

6、結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)由調(diào)節(jié)基因調(diào)控，一個(gè)或幾個(gè)相關(guān)的基因組成操縱子。的基因組成操縱子。原核生物基因調(diào)控系統(tǒng)原核生物基因調(diào)控系統(tǒng)操縱子操縱子調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因2 真核微生物的遺傳物質(zhì)真核微生物的遺傳物質(zhì) 真核微生物細(xì)胞具有核膜包裹，并與細(xì)胞質(zhì)分隔開的細(xì)胞真核微生物細(xì)胞具有核膜包裹，并與細(xì)胞質(zhì)分隔開的細(xì)胞核，其遺傳物質(zhì)為多條線狀雙鏈核，其遺傳物質(zhì)為多條線狀雙鏈DNADNA，主要以染色質(zhì)的形式，主要以染色質(zhì)的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)。存在于細(xì)胞核內(nèi)。真核生物的染色體：真核生物的染色體：染色質(zhì)：染色質(zhì)：是一條由線狀是一條由線狀DNADNA雙鏈和雙鏈和5 5種組蛋白組成的串

7、珠狀絲，種組蛋白組成的串珠狀絲，直徑直徑10nm10nm。串珠呈圓盤狀，稱核?；蚝诵◇w，核小體的核心。串珠呈圓盤狀，稱核?；蚝诵◇w，核小體的核心是由是由4 4種組蛋白（種組蛋白（H2AH2A、H2BH2B、H3H3和和H4H4）各兩個(gè)分子構(gòu)成的扁）各兩個(gè)分子構(gòu)成的扁球狀球狀8 8聚體。聚體。 DNADNA雙螺旋依次在每個(gè)組蛋白雙螺旋依次在每個(gè)組蛋白8 8聚體分子的表面聚體分子的表面盤繞約盤繞約1.751.75圈，其長度相當(dāng)于圈，其長度相當(dāng)于140140個(gè)堿基對(duì)。組蛋白個(gè)堿基對(duì)。組蛋白8 8聚體與聚體與其表面上盤繞的其表面上盤繞的DNADNA分子共同構(gòu)成核小體。分子共同構(gòu)成核小體。在相鄰的兩個(gè)核

8、小體之間，在相鄰的兩個(gè)核小體之間，有長約有長約50506060個(gè)堿基對(duì)的個(gè)堿基對(duì)的DNADNA連接線。在相鄰的連接連接線。在相鄰的連接線之間結(jié)合著一個(gè)第線之間結(jié)合著一個(gè)第5 5種組種組蛋白（蛋白（H1H1）的分子。密集）的分子。密集成串的核小體形成了核質(zhì)成串的核小體形成了核質(zhì)中的中的100100埃左右的纖維，這埃左右的纖維，這就是染色體的就是染色體的“一級(jí)結(jié)一級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)”。在這里，。在這里，DNADNA分子大分子大約被壓縮了約被壓縮了7 7倍倍。根據(jù)真核生物細(xì)胞中的染色體組數(shù)目，分為單倍體（根據(jù)真核生物細(xì)胞中的染色體組數(shù)目，分為單倍體（n n）、）、二倍體（二倍體（2 2n n）和多倍體等幾種不

9、同的類型。）和多倍體等幾種不同的類型。染色體染色體的一級(jí)結(jié)構(gòu)經(jīng)螺旋化形成中空的線狀體，稱為的一級(jí)結(jié)構(gòu)經(jīng)螺旋化形成中空的線狀體，稱為螺線體螺線體或或核絲，這是染色體的核絲，這是染色體的“二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)”，螺線體（二級(jí)結(jié)構(gòu)）再進(jìn)，螺線體（二級(jí)結(jié)構(gòu)）再進(jìn)一步螺旋化，形成直徑為一步螺旋化，形成直徑為0.40.4的筒狀體，稱為的筒狀體，稱為超螺旋體。超螺旋體。這這就是染色體的就是染色體的“三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)”。超螺旋體進(jìn)一步折疊盤繞后，形。超螺旋體進(jìn)一步折疊盤繞后，形成成染色單體染色單體染色體的染色體的“四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)”。從染色體的一級(jí)結(jié)構(gòu)。從染色體的一級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)，到四級(jí)結(jié)構(gòu)，DNADNA分子一

10、共被壓縮了分子一共被壓縮了7 740405=84005=8400倍。倍。 染色體在細(xì)胞分裂之前才形成。在細(xì)胞的代謝期或間期，染色染色體在細(xì)胞分裂之前才形成。在細(xì)胞的代謝期或間期，染色體分散成一級(jí)結(jié)構(gòu)或伸展開的體分散成一級(jí)結(jié)構(gòu)或伸展開的DNADNA分子，組成細(xì)胞核內(nèi)的染色分子，組成細(xì)胞核內(nèi)的染色質(zhì)或核質(zhì)。質(zhì)或核質(zhì)。真核生物的部分遺傳物質(zhì)還存在于染色體以外的真核生物的部分遺傳物質(zhì)還存在于染色體以外的細(xì)胞器（如細(xì)胞器（如線粒體和葉綠體）之中線粒體和葉綠體）之中，它們也能獨(dú)立復(fù)制，并隨細(xì)胞分裂而，它們也能獨(dú)立復(fù)制，并隨細(xì)胞分裂而傳代。傳代。線粒體數(shù)量在每一細(xì)胞內(nèi)不等，在體積上可占到細(xì)胞的線粒體數(shù)量在每

11、一細(xì)胞內(nèi)不等，在體積上可占到細(xì)胞的1/41/4。在線粒體基質(zhì)中含有無組蛋白結(jié)合的環(huán)狀雙鏈在線粒體基質(zhì)中含有無組蛋白結(jié)合的環(huán)狀雙鏈DNADNA。葉綠體僅存在于高等植物和藻類細(xì)胞中，含有自己的環(huán)狀雙鏈葉綠體僅存在于高等植物和藻類細(xì)胞中，含有自己的環(huán)狀雙鏈DNADNA，無組蛋白結(jié)合。，無組蛋白結(jié)合。真核生物基因特點(diǎn)：真核生物基因特點(diǎn)：與原核生物基因比較，真核生物基因無操縱子結(jié)構(gòu)，存在與原核生物基因比較，真核生物基因無操縱子結(jié)構(gòu)，存在大量不編碼序列和重復(fù)序列，轉(zhuǎn)錄與翻譯在細(xì)胞中有空間大量不編碼序列和重復(fù)序列，轉(zhuǎn)錄與翻譯在細(xì)胞中有空間分隔，基因被許多無編碼功能的內(nèi)含子分隔，使編碼序列分隔，基因被許多無編

12、碼功能的內(nèi)含子分隔，使編碼序列變成不連續(xù)的外顯子狀態(tài)。變成不連續(xù)的外顯子狀態(tài)。典型真核生物基因結(jié)構(gòu)圖典型真核生物基因結(jié)構(gòu)圖：3 原核生物的質(zhì)粒原核生物的質(zhì)粒質(zhì)粒：游離于染色體之外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)質(zhì)粒：游離于染色體之外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)閉合環(huán)狀的雙鏈閉合環(huán)狀的雙鏈DNADNA分子。分子。質(zhì)粒所攜帶的某些基因賦予細(xì)菌等原核生物某些特殊功能，質(zhì)粒所攜帶的某些基因賦予細(xì)菌等原核生物某些特殊功能，如抗藥性、降解能力、產(chǎn)毒素、產(chǎn)特殊酶能力等。消除質(zhì)如抗藥性、降解能力、產(chǎn)毒素、產(chǎn)特殊酶能力等。消除質(zhì)粒不影響宿主細(xì)胞的生存。粒不影響宿主細(xì)胞的生存。嚴(yán)緊型復(fù)制控制：嚴(yán)緊型復(fù)制控制：復(fù)制受與

13、染色體復(fù)制有關(guān)的系統(tǒng)控制。復(fù)制受與染色體復(fù)制有關(guān)的系統(tǒng)控制。質(zhì)粒在一定的細(xì)胞周期中進(jìn)行復(fù)制，染色體不復(fù)制，質(zhì)粒質(zhì)粒在一定的細(xì)胞周期中進(jìn)行復(fù)制，染色體不復(fù)制，質(zhì)粒也停止復(fù)制。也停止復(fù)制。松弛型復(fù)制控制：松弛型復(fù)制控制：在整個(gè)細(xì)胞周期中，可以隨時(shí)復(fù)制，甚在整個(gè)細(xì)胞周期中，可以隨時(shí)復(fù)制，甚至當(dāng)染色體復(fù)制已經(jīng)停止，質(zhì)粒仍能繼續(xù)復(fù)制。至當(dāng)染色體復(fù)制已經(jīng)停止，質(zhì)粒仍能繼續(xù)復(fù)制。附加體附加體: :某些質(zhì)粒既可整合進(jìn)宿主染色體，又可與染色體脫某些質(zhì)粒既可整合進(jìn)宿主染色體，又可與染色體脫離，稱之離，稱之 。質(zhì)粒復(fù)制控制的類型，有時(shí)是依宿主細(xì)胞而異質(zhì)粒復(fù)制控制的類型，有時(shí)是依宿主細(xì)胞而異1、理化因子消除n丫淀橙、

14、丫淀橙、EB、利福平、絲裂霉素、利福平、絲裂霉素C、亞硝基胍、高溫、紫外、亞硝基胍、高溫、紫外線線n消除作用不是藥物對(duì)質(zhì)粒消除作用不是藥物對(duì)質(zhì)粒DNA的破壞，而是對(duì)的破壞，而是對(duì)DNA 復(fù)制的復(fù)制的抑制抑制n質(zhì)粒消除常自發(fā)地發(fā)生質(zhì)粒消除常自發(fā)地發(fā)生質(zhì)粒的消除質(zhì)粒的消除2、生物學(xué)方法生物學(xué)方法 溶菌酶破壁，溶菌酶破壁，原生質(zhì)體形成和再生原生質(zhì)體形成和再生質(zhì)粒的分離與鑒定質(zhì)粒的分離與鑒定 分離一般包括細(xì)胞的裂解、蛋白質(zhì)和分離一般包括細(xì)胞的裂解、蛋白質(zhì)和RNARNA的去除以及設(shè)的去除以及設(shè)法使質(zhì)粒法使質(zhì)粒DNADNA與染色體與染色體DNADNA相分離等步驟。相分離等步驟。 用瓊脂糖或聚丙酰胺凝膠電泳

15、鑒定用瓊脂糖或聚丙酰胺凝膠電泳鑒定幾種典型質(zhì)粒幾種典型質(zhì)粒F因子（因子（fertility factor）：又稱致育因子或性因子，相當(dāng)于：又稱致育因子或性因子，相當(dāng)于核染色體核染色體DNA2%的環(huán)狀雙鏈的環(huán)狀雙鏈DNA，足以編碼，足以編碼94個(gè)中等大小個(gè)中等大小多肽，其中多肽，其中1/3基因（基因（tra區(qū)）與接合作用有關(guān)。存在于腸細(xì)菌區(qū)）與接合作用有關(guān)。存在于腸細(xì)菌屬、假單胞菌屬、嗜血桿菌、奈瑟氏球菌、鏈球菌等細(xì)菌中，屬、假單胞菌屬、嗜血桿菌、奈瑟氏球菌、鏈球菌等細(xì)菌中，決定性別。決定性別。 R R因子（因子（resistence factorresistence factor）: : R

16、R因子由相連的兩個(gè)因子由相連的兩個(gè)DNADNA片段片段組成，即抗性轉(zhuǎn)移因子和抗性決定子組成，即抗性轉(zhuǎn)移因子和抗性決定子. .抗性轉(zhuǎn)移因子主要含調(diào)抗性轉(zhuǎn)移因子主要含調(diào)節(jié)節(jié)DNADNA復(fù)制和拷貝數(shù)的基因以及轉(zhuǎn)移基因，具有轉(zhuǎn)移功能；抗復(fù)制和拷貝數(shù)的基因以及轉(zhuǎn)移基因，具有轉(zhuǎn)移功能；抗性決定子無轉(zhuǎn)移功能，其上含有各種抗性基因，如抗青霉素、性決定子無轉(zhuǎn)移功能，其上含有各種抗性基因，如抗青霉素、氯霉素、鏈霉素和磺胺等基因。氯霉素、鏈霉素和磺胺等基因。 Col質(zhì)粒：質(zhì)粒：又稱大腸桿菌素質(zhì)粒。又稱大腸桿菌素質(zhì)粒。大腸桿菌素大腸桿菌素是由是由E.coli的的某些菌株所分泌的細(xì)菌素，能通過抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯某些菌

17、株所分泌的細(xì)菌素，能通過抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯或能量代謝等而專一地殺死其它腸道細(xì)菌。其分子量約或能量代謝等而專一地殺死其它腸道細(xì)菌。其分子量約41048104Dalton。大腸桿菌素都是由。大腸桿菌素都是由Col因子編碼的。因子編碼的。凡帶凡帶Col因子的菌株，由于質(zhì)粒本身因子的菌株，由于質(zhì)粒本身編碼一種免疫蛋白編碼一種免疫蛋白，從，從而對(duì)大腸桿菌素有免疫作用，不受其傷害。而對(duì)大腸桿菌素有免疫作用，不受其傷害。降解性質(zhì)粒：降解性質(zhì)粒：只在假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。降解性質(zhì)粒可為一系只在假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。降解性質(zhì)粒可為一系列能降解復(fù)雜有機(jī)物的酶編碼，從而能利用一般細(xì)菌所難以分列能降解復(fù)雜有機(jī)物的酶編碼，從

18、而能利用一般細(xì)菌所難以分解的物質(zhì)做碳源。這些質(zhì)粒以其所分解的底物命名，例如有分解的物質(zhì)做碳源。這些質(zhì)粒以其所分解的底物命名，例如有分解解CAMCAM（樟腦）質(zhì)粒，（樟腦）質(zhì)粒，XYLXYL（二甲苯）質(zhì)粒，（二甲苯）質(zhì)粒，SALSAL（水楊酸）質(zhì)（水楊酸）質(zhì)粒，粒，MDLMDL（扁桃酸）質(zhì)粒，（扁桃酸）質(zhì)粒，NAPNAP（奈）質(zhì)粒和（奈）質(zhì)粒和TOLTOL（甲苯）質(zhì)（甲苯）質(zhì)粒等。粒等。 Ti質(zhì)粒：質(zhì)粒：即誘癌質(zhì)粒。存在于根癌土壤桿菌中即誘癌質(zhì)粒。存在于根癌土壤桿菌中,可引起可引起許多雙子葉植物的根癌。當(dāng)細(xì)菌侵入植物細(xì)胞中后，在許多雙子葉植物的根癌。當(dāng)細(xì)菌侵入植物細(xì)胞中后，在其細(xì)胞中溶解，把細(xì)菌

19、的其細(xì)胞中溶解，把細(xì)菌的DNA釋放到植物細(xì)胞中。這時(shí)，釋放到植物細(xì)胞中。這時(shí)，含有復(fù)制基因的含有復(fù)制基因的Ti質(zhì)粒的小片段與植物細(xì)胞中的核染色質(zhì)粒的小片段與植物細(xì)胞中的核染色體發(fā)生整合，破壞控制細(xì)胞分裂的激素調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而體發(fā)生整合，破壞控制細(xì)胞分裂的激素調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而使它轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞。使它轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞。巨大質(zhì)粒（巨大質(zhì)粒（mega質(zhì)粒）：質(zhì)粒）：是近年來在是近年來在Rhizobium（根瘤（根瘤菌屬）中發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒，分子量為菌屬）中發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒，分子量為200300106 Dalton，比一般質(zhì)粒大幾十倍到幾百倍，故稱巨大質(zhì)粒，其上有一比一般質(zhì)粒大幾十倍到幾百倍，故稱巨大質(zhì)粒，其上有一系

20、列固氮基因系列固氮基因。遺傳密碼遺傳密碼：指：指DNADNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序順序. .密碼子（密碼子（codon）：由：由3個(gè)核苷酸順序決定，負(fù)載遺傳信息個(gè)核苷酸順序決定，負(fù)載遺傳信息 的基本單位。的基本單位。起始密碼子起始密碼子：AUG，甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸。，甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸。終止密碼子終止密碼子：UAA、UGA、UAG。 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 基因突變基因突變基因突變：基因突變：泛指細(xì)胞內(nèi)（病毒粒子內(nèi)）遺傳物質(zhì)的分子結(jié)泛指細(xì)胞內(nèi)（病毒粒子內(nèi)）遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化，可

21、自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。狹義的突變專指基因突變（點(diǎn)突變），廣義的突變則包括狹義的突變專指基因突變（點(diǎn)突變），廣義的突變則包括基因突變和染色體畸變?；蛲蛔兒腿旧w畸變。野生型菌株（野生型）：野生型菌株（野生型）：指從自然界分離到的菌株。指從自然界分離到的菌株。突變株（突變體，突變型）：突變株（突變體，突變型）：野生型經(jīng)突變后形成的帶有新野生型經(jīng)突變后形成的帶有新性狀的菌株。性狀的菌株?；九囵B(yǎng)基基本培養(yǎng)基(MM)(MM)：滿足野生型菌株生長最低營養(yǎng)要求的合成滿足野生型菌株生長最低營養(yǎng)要求的合成培養(yǎng)基。培養(yǎng)基。1 突變類型突變類型形態(tài)突變型（株）形態(tài)突變

22、型（株）產(chǎn)量突變型（株）產(chǎn)量突變型（株）抗原突變型（株）抗原突變型（株）突變株的表型突變株的表型條件致死突變（株）條件致死突變（株）抗性突變（株）抗性突變（株）營養(yǎng)缺陷型（株）營養(yǎng)缺陷型（株）非選擇性突變株非選擇性突變株選擇性突變株選擇性突變株?duì)I養(yǎng)缺陷型：營養(yǎng)缺陷型：野生型菌株由于突變而喪失合成一種或幾種生長因子的能力，野生型菌株由于突變而喪失合成一種或幾種生長因子的能力，而無法在基本培養(yǎng)基上生長的變異類型。主要有氨基酸而無法在基本培養(yǎng)基上生長的變異類型。主要有氨基酸缺陷型缺陷型、維生素、維生素缺陷型缺陷型、嘌呤嘧啶缺陷型。嘌呤嘧啶缺陷型。 表示：表示： 基因：基因：his+，his - ；

23、表表 型：型：His + ，His 完全培養(yǎng)基：完全培養(yǎng)基：滿足滿足各種各種營缺型菌株生長營養(yǎng)要求的天然或半組合培養(yǎng)基。營缺型菌株生長營養(yǎng)要求的天然或半組合培養(yǎng)基?？剐酝蛔冃停嚎剐酝蛔冃停阂吧途暧捎谕蛔兌a(chǎn)了對(duì)某些化學(xué)藥物或致死物理因子或野生型菌株由于突變而產(chǎn)了對(duì)某些化學(xué)藥物或致死物理因子或噬菌體具有抗性的變異類型。包括抗藥突變型、抗噬菌體、抗輻射、抗高溫噬菌體具有抗性的變異類型。包括抗藥突變型、抗噬菌體、抗輻射、抗高溫等突變型。等突變型。表示：表示：基基 因：因： str r、str s； tet r、tet s；表表 型：型：Strr ， Strs條件致死突變型：條件致死突變型：某些菌

24、株或病毒經(jīng)基因突變后，在某種條件可生長并實(shí)某些菌株或病毒經(jīng)基因突變后，在某種條件可生長并實(shí)現(xiàn)表型，而在另一條件卻無法生長繁殖的突變類型?，F(xiàn)表型，而在另一條件卻無法生長繁殖的突變類型。(如溫度敏感突變株：如溫度敏感突變株：Ts）形態(tài)突變株形態(tài)突變株:由突變引起的個(gè)體或菌落形態(tài)的變異，一般屬非選擇性突變。由突變引起的個(gè)體或菌落形態(tài)的變異，一般屬非選擇性突變?？乖蛔冎昕乖蛔冎?由于基因突變引起的細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生的變異類型，包括細(xì)胞由于基因突變引起的細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生的變異類型，包括細(xì)胞壁缺陷變異（壁缺陷變異（L型細(xì)菌等）、莢膜或鞭毛成分的變異等，一般屬非選擇性突型細(xì)菌等）、莢膜或鞭毛成分的變異等，

25、一般屬非選擇性突變。變。產(chǎn)量突變株產(chǎn)量突變株:通過基因突變而產(chǎn)生的在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株通過基因突變而產(chǎn)生的在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株的突變株。有正變株、負(fù)變株的突變株。有正變株、負(fù)變株2 突變率突變率突變率：某一細(xì)胞（或病毒粒）在每一世代中發(fā)生某一性突變率：某一細(xì)胞（或病毒粒）在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率。狀突變的幾率。3 基因突變的特點(diǎn)基因突變的特點(diǎn)自發(fā)性、不對(duì)應(yīng)性、稀有性、獨(dú)立性、可誘變性、穩(wěn)定自發(fā)性、不對(duì)應(yīng)性、稀有性、獨(dú)立性、可誘變性、穩(wěn)定性、可逆性性、可逆性4 基因突變自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)證明基因突變自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)證明變量試驗(yàn)、涂布試驗(yàn)、影印平板培

26、養(yǎng)法變量試驗(yàn)、涂布試驗(yàn)、影印平板培養(yǎng)法5 基因突變及其機(jī)制基因突變及其機(jī)制5.1 誘發(fā)突變誘發(fā)突變5.1.1 堿基置換：堿基置換：DNA鏈上一對(duì)堿基為另一對(duì)堿基所取代叫堿基置換。鏈上一對(duì)堿基為另一對(duì)堿基所取代叫堿基置換。是染色體的微小損傷，只涉及一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基所置換，屬于典型的是染色體的微小損傷，只涉及一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基所置換，屬于典型的點(diǎn)突變。點(diǎn)突變?？煞譃榭煞譃檗D(zhuǎn)換和顛換轉(zhuǎn)換和顛換兩個(gè)亞類。兩個(gè)亞類。直接引起置換的誘變劑直接引起置換的誘變劑:直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)間接引起置換的誘變劑間接引起置換的誘變劑:通過活細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入到通過活細(xì)胞的代謝活

27、動(dòng)摻入到DNA分子中而引起突變。分子中而引起突變。誘變劑：誘變劑： 通過人為的方法，利用物理、化學(xué)或生物因素顯著提高基因自發(fā)突通過人為的方法，利用物理、化學(xué)或生物因素顯著提高基因自發(fā)突變頻率的手段。凡具有誘變效應(yīng)的任何因素，都稱誘變劑。變頻率的手段。凡具有誘變效應(yīng)的任何因素，都稱誘變劑。 Different kinds of point mutation5.1.2 移碼突變移碼突變使使DNA序列中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸發(fā)生增添（插入）或序列中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸發(fā)生增添（插入）或缺失，從而使此后的全部遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變，并缺失，從而使此后的全部遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變，并進(jìn)一步引起

28、轉(zhuǎn)錄和翻譯錯(cuò)誤的一類突變。由移碼突變產(chǎn)生的進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)錄和翻譯錯(cuò)誤的一類突變。由移碼突變產(chǎn)生的突變株稱為移碼突變株。突變株稱為移碼突變株。移碼突變只屬于移碼突變只屬于DNA分子的微小損傷，也是一種點(diǎn)突變，其分子的微小損傷，也是一種點(diǎn)突變，其結(jié)果只涉及有關(guān)基因中突變點(diǎn)后面的遺傳密碼閱讀框架發(fā)生結(jié)果只涉及有關(guān)基因中突變點(diǎn)后面的遺傳密碼閱讀框架發(fā)生錯(cuò)誤，并不影響突變點(diǎn)后其他基因的正常讀碼。錯(cuò)誤，并不影響突變點(diǎn)后其他基因的正常讀碼。丫啶類染料可引起移碼突變丫啶類染料可引起移碼突變5.1.3染色體畸變?nèi)旧w畸變 某些強(qiáng)烈理化因子，如電離輻射（某些強(qiáng)烈理化因子，如電離輻射（X射線等）和烷化基、射線等）和烷

29、化基、亞硝酸等，除引起點(diǎn)突變外，還會(huì)引起亞硝酸等，除引起點(diǎn)突變外，還會(huì)引起DNA分子的大損傷，分子的大損傷，即染色體畸變，包括染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、插入、易即染色體畸變，包括染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、插入、易位、倒位以及染色體數(shù)目的變化。位、倒位以及染色體數(shù)目的變化。轉(zhuǎn)座：轉(zhuǎn)座：DNA序列通過非同源重組的方式，從染色體某一部位序列通過非同源重組的方式，從染色體某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體上另一部位或其它染色體上某一部位的現(xiàn)轉(zhuǎn)移到同一染色體上另一部位或其它染色體上某一部位的現(xiàn)象。象。轉(zhuǎn)座因子：轉(zhuǎn)座因子：具有轉(zhuǎn)座作用的一段具有轉(zhuǎn)座作用的一段DNA序列。包括原核生物中序列。包括原核生物中的插入序列、

30、轉(zhuǎn)座子和的插入序列、轉(zhuǎn)座子和E.coli的的Mu噬菌體等轉(zhuǎn)座噬菌體或跳噬菌體等轉(zhuǎn)座噬菌體或跳躍基因。躍基因。轉(zhuǎn)座因子的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)座因子的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)移之前先進(jìn)行復(fù)制，可將新形成的拷貝以非同源轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)移之前先進(jìn)行復(fù)制，可將新形成的拷貝以非同源重組的方式轉(zhuǎn)移到新部位上，而供體位點(diǎn)上的轉(zhuǎn)座子一般不重組的方式轉(zhuǎn)移到新部位上，而供體位點(diǎn)上的轉(zhuǎn)座子一般不因發(fā)生轉(zhuǎn)座而丟失；因發(fā)生轉(zhuǎn)座而丟失；轉(zhuǎn)座子兩端各有一段一定長度的末端重復(fù)序列；轉(zhuǎn)座子兩端各有一段一定長度的末端重復(fù)序列；每個(gè)轉(zhuǎn)座子帶有一個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)座有特異功能的轉(zhuǎn)座酶基因。每個(gè)轉(zhuǎn)座子帶有一個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)座有特異功能的轉(zhuǎn)座酶基因。5.2 自發(fā)突變自發(fā)突變指生物體在無

31、人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率突變。指生物體在無人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率突變。6 紫外線對(duì)紫外線對(duì)DNA的損傷和修復(fù)的損傷和修復(fù)紫外線對(duì)紫外線對(duì)DNA的損傷是通過使的損傷是通過使DNA中的中的相鄰嘧啶堿基形成二聚體。相鄰嘧啶堿基形成二聚體。相相鄰嘧啶形成二聚體后，造成局部鄰嘧啶形成二聚體后，造成局部DNA分子無法配對(duì)，引起微生物的死分子無法配對(duì)，引起微生物的死亡或突變。亡或突變。微生物具有多種修復(fù)受損微生物具有多種修復(fù)受損DNA的作用：的作用：光復(fù)活作用光復(fù)活作用依賴可見光和光解酶依賴可見光和光解酶切除修復(fù)切除修復(fù)不依賴可見光，但需要內(nèi)切核酸酶、外切核酸酶、不依賴可見光，但需要內(nèi)切核酸酶、外切核

32、酸酶、DNA聚聚合酶和連接酶四種酶。合酶和連接酶四種酶。背景輻射和環(huán)境因素背景輻射和環(huán)境因素自身有害代謝產(chǎn)物自身有害代謝產(chǎn)物DNA復(fù)制堿基錯(cuò)配復(fù)制堿基錯(cuò)配 突變與育種突變與育種1自發(fā)突變與育種自發(fā)突變與育種1.1 1.1 從生產(chǎn)中育種從生產(chǎn)中育種1.21.2 定向培育優(yōu)良菌株定向培育優(yōu)良菌株定向培育：利用微生物的自發(fā)突變，并采用特定的選擇條定向培育：利用微生物的自發(fā)突變，并采用特定的選擇條 件，通過對(duì)件，通過對(duì) 微生物群體不斷移植以選育出優(yōu)良菌株。微生物群體不斷移植以選育出優(yōu)良菌株。2 誘變育種誘變育種主要環(huán)節(jié)：誘變和篩選主要環(huán)節(jié)：誘變和篩選2.1誘變育種的基本環(huán)節(jié)誘變育種的基本環(huán)節(jié)p214利

33、用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，在促進(jìn)利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，在促進(jìn)其突變率顯著提高的基礎(chǔ)上，采用簡便、快速和高效的篩選方法，其突變率顯著提高的基礎(chǔ)上，采用簡便、快速和高效的篩選方法，從中挑選出少數(shù)符合目的的突變株。從中挑選出少數(shù)符合目的的突變株。誘變隨機(jī)，篩選定向誘變隨機(jī)，篩選定向2.2 誘變育種的原則誘變育種的原則 選擇簡便有效的誘變劑選擇簡便有效的誘變劑 挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株 處理單細(xì)胞或單孢子懸液處理單細(xì)胞或單孢子懸液 選擇最適的誘變劑量選擇最適的誘變劑量劑量存活率曲線、劑量存活率曲線、 劑量誘變率曲線劑量誘變率曲線 充分利

34、用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng) 利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo) 設(shè)計(jì)高效篩選方案設(shè)計(jì)高效篩選方案 創(chuàng)造新型篩選方法創(chuàng)造新型篩選方法2.3 三類突變株的篩選方法三類突變株的篩選方法產(chǎn)量突變株的篩選產(chǎn)量突變株的篩選抗藥性突變株的篩選抗藥性突變株的篩選營養(yǎng)缺陷突變株的篩選營養(yǎng)缺陷突變株的篩選與篩選營養(yǎng)缺陷突變株有關(guān)的與篩選營養(yǎng)缺陷突變株有關(guān)的3類培養(yǎng)基：類培養(yǎng)基：基本培養(yǎng)基（基本培養(yǎng)基（MM，符號(hào)為，符號(hào)為-）完全培養(yǎng)基（完全培養(yǎng)基（CM，符號(hào)為，符號(hào)為+）補(bǔ)充培養(yǎng)基（補(bǔ)充培養(yǎng)基（SM，符號(hào)為，符號(hào)為A或或B等）等）與營養(yǎng)缺陷突變株有關(guān)的

35、與營養(yǎng)缺陷突變株有關(guān)的3類遺傳型個(gè)體：類遺傳型個(gè)體：野生型野生型原養(yǎng)型原養(yǎng)型營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型的篩選方法：營養(yǎng)缺陷型的篩選方法：誘變處理誘變處理淘汰野生型：抗生素法、菌絲過濾法淘汰野生型：抗生素法、菌絲過濾法檢出缺陷型：夾層培養(yǎng)法、限量補(bǔ)充培養(yǎng)法、逐檢出缺陷型：夾層培養(yǎng)法、限量補(bǔ)充培養(yǎng)法、逐 個(gè)檢出法、影印平板法個(gè)檢出法、影印平板法鑒定缺陷型：生長譜法鑒定缺陷型：生長譜法 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：兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑基因重組：兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過程。轉(zhuǎn)移到一起，形成新的

36、穩(wěn)定基因組的過程。 基因基因重組是在重組是在核酸分子核酸分子水平上的一個(gè)概念，而雜交是在水平上的一個(gè)概念，而雜交是在細(xì)細(xì)胞水平上胞水平上進(jìn)行的，但其中包含了核酸分子水平上的重組。進(jìn)行的，但其中包含了核酸分子水平上的重組?；蛑亟M是雜交育種的理論基礎(chǔ)?；蛑亟M是雜交育種的理論基礎(chǔ)。雜交：雜交：兩個(gè)性狀不同的菌株之間進(jìn)行細(xì)胞結(jié)合，遺傳物兩個(gè)性狀不同的菌株之間進(jìn)行細(xì)胞結(jié)合，遺傳物質(zhì)交換，重新組合成新的遺傳型個(gè)體的方式。質(zhì)交換，重新組合成新的遺傳型個(gè)體的方式。一、原核生物的基因重組一、原核生物的基因重組（一）轉(zhuǎn)化（一）轉(zhuǎn)化受體菌直接吸收供體菌的受體菌直接吸收供體菌的DNADNA片段而獲得后者部分遺傳性

37、狀的現(xiàn)象。片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)化子：轉(zhuǎn)化子：通過轉(zhuǎn)化方式而形成的雜種后代。通過轉(zhuǎn)化方式而形成的雜種后代。感受態(tài)：感受態(tài)：受體細(xì)胞最易接受外源受體細(xì)胞最易接受外源DNADNA片段并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。片段并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。受受遺傳控制，表現(xiàn)差別很大遺傳控制，表現(xiàn)差別很大（表現(xiàn)在感受態(tài)出現(xiàn)的時(shí)間、所占比例及維持時(shí)間）。（表現(xiàn)在感受態(tài)出現(xiàn)的時(shí)間、所占比例及維持時(shí)間）。感受態(tài)因子：感受態(tài)因子：調(diào)節(jié)感受態(tài)的一類特異蛋白，包括調(diào)節(jié)感受態(tài)的一類特異蛋白，包括膜相關(guān)膜相關(guān)DNADNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素和幾種核酸酶壁自溶素和幾種核酸酶。轉(zhuǎn)化因子：轉(zhuǎn)化因子：本質(zhì)是

38、離體的本質(zhì)是離體的DNADNA片段。包括片段。包括dsDNA、ssDNA、plasmid. .轉(zhuǎn)染：轉(zhuǎn)染：指真核細(xì)胞由于外源指真核細(xì)胞由于外源DNADNA摻入而獲得新的遺傳標(biāo)志的過程。常規(guī)轉(zhuǎn)染技術(shù)可摻入而獲得新的遺傳標(biāo)志的過程。常規(guī)轉(zhuǎn)染技術(shù)可分為瞬時(shí)轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染（永久轉(zhuǎn)染）兩大類分為瞬時(shí)轉(zhuǎn)染和穩(wěn)定轉(zhuǎn)染（永久轉(zhuǎn)染）兩大類。轉(zhuǎn)化過程：轉(zhuǎn)化過程：供體菌的供體菌的DNADNA片段與感受態(tài)受體菌細(xì)胞表面的膜連片段與感受態(tài)受體菌細(xì)胞表面的膜連DNADNA結(jié)合結(jié)合蛋白相結(jié)合，其中一條鏈被核酸酶水解，另一條進(jìn)入細(xì)胞。蛋白相結(jié)合，其中一條鏈被核酸酶水解，另一條進(jìn)入細(xì)胞。進(jìn)入受體細(xì)胞的進(jìn)入受體細(xì)胞的DNADNA

39、單鏈與受體菌染色體組上同源區(qū)段配對(duì)，單鏈與受體菌染色體組上同源區(qū)段配對(duì)，而受體菌染色體組的相應(yīng)單鏈片段被切除，并被進(jìn)入受體細(xì)而受體菌染色體組的相應(yīng)單鏈片段被切除，并被進(jìn)入受體細(xì)胞的單鏈胞的單鏈DNADNA所取代，隨后修復(fù)合成，連接成部分雜合雙鏈；所取代，隨后修復(fù)合成，連接成部分雜合雙鏈； 然后受體菌染色體進(jìn)行復(fù)制，其中雜合區(qū)段也跟著得到復(fù)然后受體菌染色體進(jìn)行復(fù)制，其中雜合區(qū)段也跟著得到復(fù)制。制。當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，此染色體發(fā)生分離，形成一個(gè)轉(zhuǎn)化子和一當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，此染色體發(fā)生分離，形成一個(gè)轉(zhuǎn)化子和一個(gè)仍保持受體菌原來基因型的子代；個(gè)仍保持受體菌原來基因型的子代；Binding of free DNA

40、 by a membrane-bound DNA binding protein. (b) Passage of one of the two strands into the cell while nuclease activity degrades the other strand. (c) The single strand in the cell is bound by specific proteins, and recombination with homologous regions of the bacterial chromosome mediated by RecA pro

41、tein occurs.The introduction of DNA into cells by mixing the DNA and the cellTransformed cellThe mechanism of bacterial transformation（二）（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的小片段通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的小片段DNADNA攜帶到受體攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的細(xì)胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。轉(zhuǎn)導(dǎo)子：由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得部分新性狀的重組細(xì)胞。轉(zhuǎn)導(dǎo)子：由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得部分新性狀的重

42、組細(xì)胞。1 1 普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)種類：種類： 普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)、局限轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)、局限轉(zhuǎn)導(dǎo)通過通過完全缺陷噬菌體完全缺陷噬菌體對(duì)供體菌對(duì)供體菌任何任何DNADNA小片段小片段的的“誤包誤包”，而，而實(shí)現(xiàn)其遺傳性狀傳遞至受體菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象，稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)其遺傳性狀傳遞至受體菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象，稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。 （1 1）完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)）完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)（2 2）流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)）流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體為什么轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體為什么“錯(cuò)錯(cuò)”將宿主的將宿主的DNADNA包裹進(jìn)去包裹進(jìn)去? ?噬菌體的噬菌體的DNADNA包裝酶也能識(shí)別染色體包裝酶也能識(shí)別染色體DNADNA上類似上類似pacpac的位點(diǎn)并進(jìn)行切割，以的位點(diǎn)并進(jìn)行切

43、割，以“headful”headful”的包裝機(jī)制包裝進(jìn)的包裝機(jī)制包裝進(jìn)P22P22噬菌體外殼，形成只含宿主噬菌體外殼，形成只含宿主DNADNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體顆粒（假噬菌體）。噬菌體顆粒（假噬菌體）。因?yàn)槿旧w上的因?yàn)槿旧w上的pacpac與與P22 DNAP22 DNA的的pacpac序列不完全相同，利用效率較低，這序列不完全相同，利用效率較低，這種種“錯(cuò)裝錯(cuò)裝”機(jī)率一般僅約機(jī)率一般僅約1010-6-6-10-10-8-8。 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本要求：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本要求： 形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，但必須形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，但必須具有能偶爾

44、識(shí)別宿主具有能偶爾識(shí)別宿主DNADNA的包裝機(jī)制并在宿主基因組完全降解的包裝機(jī)制并在宿主基因組完全降解以前進(jìn)行包裝。以前進(jìn)行包裝。（1 1）完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)）完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 通過重組，供體基因整合到受體細(xì)胞的染色體上，從而使受體細(xì)通過重組，供體基因整合到受體細(xì)胞的染色體上，從而使受體細(xì)胞獲得供體菌的遺傳性狀，產(chǎn)生變異，形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，這種胞獲得供體菌的遺傳性狀，產(chǎn)生變異，形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)。 （2 2）流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)）流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 在普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)中，有時(shí)轉(zhuǎn)導(dǎo)來的供體在普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)中，有時(shí)轉(zhuǎn)導(dǎo)來的供體DNADNA不一定都能整合到受體不一定都能整合到受體染色體上

45、，產(chǎn)生穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子，更多的則是轉(zhuǎn)導(dǎo)來的供體染色體上，產(chǎn)生穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子，更多的則是轉(zhuǎn)導(dǎo)來的供體DNADNA不能不能整合到受體染色體，也不能復(fù)制，僅表現(xiàn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯和性整合到受體染色體，也不能復(fù)制，僅表現(xiàn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯和性狀表達(dá)，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)。狀表達(dá)，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)。1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)DNADNA不能復(fù)制，因此群體中僅一個(gè)細(xì)胞含有不能復(fù)制，因此群體中僅一個(gè)細(xì)胞含有DNADNA， 而其它細(xì)胞只能得到其基因而其它細(xì)胞只能得到其基因產(chǎn)物，形成微小菌落。產(chǎn)物，形成微小菌落。2 局限轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 只局限于傳遞供體菌核染色體上的個(gè)別特定基因，一般為噬只局限于傳遞供體菌核染色體上的個(gè)別特

46、定基因，一般為噬菌體整合位點(diǎn)兩側(cè)的基因；菌體整合位點(diǎn)兩側(cè)的基因；該特定基因由部分缺陷的溫和噬菌體攜帶；該特定基因由部分缺陷的溫和噬菌體攜帶；缺陷噬菌體的形成方式是由于它在脫離宿主核染色體過程中，發(fā)生低缺陷噬菌體的形成方式是由于它在脫離宿主核染色體過程中，發(fā)生低頻率（頻率（10105 5）的誤切或由于雙重溶源菌的裂解而形成；）的誤切或由于雙重溶源菌的裂解而形成；局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的產(chǎn)生要通過局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的產(chǎn)生要通過UVUV等因素的誘導(dǎo)并引起裂解后才產(chǎn)生。等因素的誘導(dǎo)并引起裂解后才產(chǎn)生。指通過指通過部分缺陷的溫和噬菌體部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的把供體菌的少數(shù)特定基因少數(shù)特定基因攜帶到受體菌攜帶到

47、受體菌中，并獲得表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。中，并獲得表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。 The DNA of lambda is inserted into the host DNA at the site adjacent to the galactose genes On induction, Under rare conditions, the phage genome is excised incorrectly A portion of host DNA is exchanged for phage DNA, called lambda dgal ( dgal means defective galactose

48、“ )Phage synthesis is completedCell lyses and releases defective phage capable of transducing galactose genesSpecialized Transduction （1）低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)指通過一般溶源菌釋放的噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，其只能形成指通過一般溶源菌釋放的噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，其只能形成極少數(shù)轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。極少數(shù)轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。（2）高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物的產(chǎn)生：在局限轉(zhuǎn)導(dǎo)中，若對(duì)雙重溶源菌進(jìn)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物的產(chǎn)生：在局限轉(zhuǎn)導(dǎo)中，若對(duì)雙重溶源菌進(jìn)行誘導(dǎo)，就會(huì)產(chǎn)生含行誘導(dǎo)

49、，就會(huì)產(chǎn)生含50%50%左右的局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)左右的局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物。用這種裂解物轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌，可獲得高達(dá)裂解物。用這種裂解物轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌，可獲得高達(dá)50%50%左右的左右的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)即為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)導(dǎo)子，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)即為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。雙重溶源菌：同時(shí)感染有正常噬菌體和缺陷噬菌體的受體菌。雙重溶源菌：同時(shí)感染有正常噬菌體和缺陷噬菌體的受體菌。3 溶源轉(zhuǎn)變?nèi)茉崔D(zhuǎn)變當(dāng)正常的溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時(shí)，因噬當(dāng)正常的溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時(shí)，因噬菌體基因整合到宿主的核基因組上，使宿主獲得了除免疫性菌體基因整合到宿主的核基因組上，使宿主獲得了除免疫性以外的新遺傳

50、性狀的現(xiàn)象。以外的新遺傳性狀的現(xiàn)象。與局限轉(zhuǎn)導(dǎo)的不同點(diǎn)與局限轉(zhuǎn)導(dǎo)的不同點(diǎn)： 溶源轉(zhuǎn)變的噬菌體是一種不攜帶任何外源基因的正常噬菌體。溶源轉(zhuǎn)變的噬菌體是一種不攜帶任何外源基因的正常噬菌體。 是噬菌體的基因而不是供體菌的基因提供了宿主的新性狀是噬菌體的基因而不是供體菌的基因提供了宿主的新性狀 新性狀是宿主細(xì)胞溶源化時(shí)的表型，而不是遺傳重組形成新性狀是宿主細(xì)胞溶源化時(shí)的表型，而不是遺傳重組形成 的穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子的穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子 獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時(shí)消失。獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時(shí)消失。（三）接合（三）接合供體菌通過其性菌毛與受體菌相接觸，前者傳遞不同長度的單鏈供體菌通過其性菌毛與受體菌相接觸

51、，前者傳遞不同長度的單鏈DNADNA給后者，并在后者細(xì)胞中進(jìn)行雙鏈化或進(jìn)一步與核染色體發(fā)給后者，并在后者細(xì)胞中進(jìn)行雙鏈化或進(jìn)一步與核染色體發(fā)生交換、整合，從而使后者獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為生交換、整合，從而使后者獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。接合。通過接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞，就是通過接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞，就是接合子接合子。 在細(xì)菌和放線菌中都存在著接合現(xiàn)象。在細(xì)菌和放線菌中都存在著接合現(xiàn)象。 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93F-F+HrfF 大腸桿

52、菌的大腸桿菌的4種接合型菌株種接合型菌株Direct contact between two conjugating bacteria is first made via a pilus. The cells are then drawn together for the actual transfer of DNA. Note the F-specific bacteriophages on the pilus Bacterial conjugation (mating) is a process of genetic transfer that involves cell-to-cell

53、contact. conjugationMechanism of DNA Transfer During Conjugation A mechanism of DNA synthesis in certain bacteriophages, called rolling circle replication, was presented here to explains DNA transfer during conjugation . if the DNA of the donor is labeled, some labeled DNA is transferred to the reci

54、pient but only a single labeled strand is transferred. Therefore, at the end of the process, both donor and recipient possess completely formed plasmids. (1) Transformation, which involves donor DNA free in the environment(2) Transduction, in which the donor DNA transfer is mediated by a virus(3) Co

55、njugation, in which the transfer involves cell-to-cell contact and a conjugative plasmid in the donor cell Three main processes of genetic recombination in prokaryotes fragments of homologous DNA from a donor chromosome are transferred to a recipient cell ConjugationTransformationTransduction（四）原生質(zhì)體

56、融合（四）原生質(zhì)體融合通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，借以獲得兼有雙親遺傳性狀的穩(wěn)定重組子的過進(jìn)行融合，借以獲得兼有雙親遺傳性狀的穩(wěn)定重組子的過程，稱為原生質(zhì)體融合。程，稱為原生質(zhì)體融合。由此法獲得的重組子，稱為融合子。由此法獲得的重組子，稱為融合子。原生質(zhì)體融合的操作示意圖原生質(zhì)體融合的操作示意圖二、真核微生物的基因重組二、真核微生物的基因重組（一）有性雜交（一）有性雜交雜交是指在細(xì)胞水平上進(jìn)行的遺傳重組方式。雜交是指在細(xì)胞水平上進(jìn)行的遺傳重組方式。有性雜交：一般指不同遺傳型的兩性細(xì)胞間發(fā)生的接合和隨有性雜交：一般

57、指不同遺傳型的兩性細(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)生新遺傳型后代的一種育種技之進(jìn)行的染色體重組，進(jìn)而產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術(shù)。術(shù)。單倍體細(xì)胞單倍體細(xì)胞釀酒酵母的有性雜交育種操作要點(diǎn)：釀酒酵母的有性雜交育種操作要點(diǎn)：產(chǎn)生子囊產(chǎn)生子囊子囊孢子子囊孢子雙倍體雜交子代雙倍體雜交子代（二）準(zhǔn)性雜交（二）準(zhǔn)性雜交1 準(zhǔn)性生殖：是一種在同種而不同菌株的體細(xì)胞間發(fā)生的融準(zhǔn)性生殖：是一種在同種而不同菌株的體細(xì)胞間發(fā)生的融合，可不借減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子。合，可不借減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子。換言之，準(zhǔn)性生殖是在自然條件下，真核微生物體細(xì)胞間的換言之，準(zhǔn)性生殖是

58、在自然條件下，真核微生物體細(xì)胞間的一種自發(fā)性的原生質(zhì)體融合現(xiàn)象。一種自發(fā)性的原生質(zhì)體融合現(xiàn)象。2準(zhǔn)性生殖過程準(zhǔn)性生殖過程菌絲聯(lián)結(jié)菌絲聯(lián)結(jié)核核 融融 合合體細(xì)胞交換和單倍體化體細(xì)胞交換和單倍體化異異 核核 體體菌絲聯(lián)結(jié)：菌絲聯(lián)結(jié)：發(fā)生于一些形態(tài)上沒有區(qū)別、但在遺傳型上卻有差別的同種發(fā)生于一些形態(tài)上沒有區(qū)別、但在遺傳型上卻有差別的同種不同菌株的體細(xì)胞間。發(fā)生菌絲聯(lián)結(jié)的頻率是極低的。不同菌株的體細(xì)胞間。發(fā)生菌絲聯(lián)結(jié)的頻率是極低的。形成異核體：形成異核體：兩個(gè)遺傳型有差異的體細(xì)胞經(jīng)菌絲聯(lián)結(jié)后，先發(fā)生質(zhì)配，兩個(gè)遺傳型有差異的體細(xì)胞經(jīng)菌絲聯(lián)結(jié)后，先發(fā)生質(zhì)配，使兩個(gè)單倍體核集中到同一細(xì)胞中，于是形成了雙相的

59、異核體。異核體使兩個(gè)單倍體核集中到同一細(xì)胞中，于是形成了雙相的異核體。異核體能獨(dú)立生活。能獨(dú)立生活。核融合（核配）：核融合（核配）：在異核體中的兩個(gè)細(xì)胞核在某種條件下，低頻率地產(chǎn)在異核體中的兩個(gè)細(xì)胞核在某種條件下，低頻率地產(chǎn)生雙倍體雜合子核的現(xiàn)象。生雙倍體雜合子核的現(xiàn)象。體細(xì)胞交換和單倍體化：體細(xì)胞交換和單倍體化：體細(xì)胞交換指體細(xì)胞中染色體間的交換，也稱體細(xì)胞交換指體細(xì)胞中染色體間的交換，也稱有絲分裂交換。上述雙倍體雜合子的遺傳性狀極不穩(wěn)定，在其進(jìn)行有絲有絲分裂交換。上述雙倍體雜合子的遺傳性狀極不穩(wěn)定，在其進(jìn)行有絲分裂過程中，其中極少數(shù)的染色體發(fā)生交換和單倍體化，從而形成了極分裂過程中，其中極

60、少數(shù)的染色體發(fā)生交換和單倍體化，從而形成了極個(gè)別的具有新性狀的單倍體雜合子。個(gè)別的具有新性狀的單倍體雜合子。3 準(zhǔn)性雜交育種準(zhǔn)性雜交育種選擇親本選擇親本移單菌落移單菌落驗(yàn)穩(wěn)定性驗(yàn)穩(wěn)定性強(qiáng)制異和強(qiáng)制異和促進(jìn)變異促進(jìn)變異準(zhǔn)性雜交育種準(zhǔn)性雜交育種選擇親本：選擇親本：以來自不同菌株的合適的營養(yǎng)缺陷型為親本以來自不同菌株的合適的營養(yǎng)缺陷型為親本強(qiáng)制異合：強(qiáng)制異合：將兩菌親株的分生孢子混合涂將兩菌親株的分生孢子混合涂基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基-平板，并做各單平板，并做各單親本對(duì)照，親本對(duì)照， -平板上長出的菌落是異核體或雜合二倍體平板上長出的菌落是異核體或雜合二倍體移單菌落：移單菌落：純化菌落，并將純化后的菌落