第七章微生物遺傳和變異1

1、 第六章第六章 微生物的遺傳和變異微生物的遺傳和變異 遺傳和變異是一切生物最本質(zhì)的屬性。遺傳和變異是一切生物最本質(zhì)的屬性。 微生物的遺傳：微生物的遺傳：微生物將其生長(zhǎng)發(fā)育所需要的微生物將其生長(zhǎng)發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)類型和環(huán)境條件，以及對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)和外界營(yíng)養(yǎng)類型和環(huán)境條件，以及對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)和外界環(huán)境條件產(chǎn)生一定反應(yīng)，或出現(xiàn)的一定性狀傳環(huán)境條件產(chǎn)生一定反應(yīng)，或出現(xiàn)的一定性狀傳給后代，并相對(duì)穩(wěn)定地一代一代傳下去。給后代，并相對(duì)穩(wěn)定地一代一代傳下去。 遺傳（保守性）遺傳（保守性） 微生物的變異：微生物的變異：當(dāng)微生物從它適應(yīng)的環(huán)境遷移當(dāng)微生物從它適應(yīng)的環(huán)境遷移到不適應(yīng)的環(huán)境后，微生物改變自己對(duì)營(yíng)養(yǎng)和到不適應(yīng)的環(huán)

2、境后，微生物改變自己對(duì)營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件的要求，在新的生活條件下產(chǎn)生適應(yīng)環(huán)境條件的要求，在新的生活條件下產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境的酶，從而適應(yīng)新環(huán)境并生長(zhǎng)良好。新環(huán)境的酶，從而適應(yīng)新環(huán)境并生長(zhǎng)良好。 基因型：基因型：生物體所含有的全部遺傳因子所生物體所含有的全部遺傳因子所攜帶的遺傳信息。攜帶的遺傳信息。 表型：表型：某一生物體所具有的一切外表特征某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)和內(nèi)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)育而得到的具體體境條件下通過代謝和發(fā)育而得到的具體體現(xiàn)?，F(xiàn)。 飾變：飾變：指外表的修飾性改變，它不涉及遺指外表的修飾性改變，它不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)

3、改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水傳物質(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。平上的表型變化。遺傳和變異是一切生物存在和進(jìn)化的基遺傳和變異是一切生物存在和進(jìn)化的基本要素。本要素。遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的；遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的；遺傳中有變異，變異中有遺傳。遺傳中有變異，變異中有遺傳。 對(duì)于育種的意義對(duì)于育種的意義 在污水和有機(jī)固體廢物生物處理過程中，可利用在污水和有機(jī)固體廢物生物處理過程中，可利用自然條件或物理、化學(xué)因素來促進(jìn)微生物變異，自然條件或物理、化學(xué)因素來促進(jìn)微生物變異，使它符合生產(chǎn)實(shí)戰(zhàn)的需要。使它符合生產(chǎn)實(shí)戰(zhàn)的需要。 在工業(yè)廢水生物處理過程中，用含有某些污染物在工業(yè)廢水生物處理

4、過程中，用含有某些污染物的工業(yè)廢水篩選、培養(yǎng)來自處理其他廢水的菌種，的工業(yè)廢水篩選、培養(yǎng)來自處理其他廢水的菌種，使它們適應(yīng)該種工業(yè)廢水并有效降解其中污染物使它們適應(yīng)該種工業(yè)廢水并有效降解其中污染物能力的方法叫能力的方法叫馴化。馴化。 第一節(jié)第一節(jié) 微生物的遺傳微生物的遺傳 一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 1、三個(gè)經(jīng)典試驗(yàn)、三個(gè)經(jīng)典試驗(yàn) （1）轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)CAI Griffith(1928) 用肺炎鏈球菌用肺炎鏈球菌 S型和型和R型菌型菌株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)株進(jìn)行實(shí)驗(yàn) Avery等人的實(shí)驗(yàn)（等人的實(shí)驗(yàn)（1944） （2） 噬菌體感染實(shí)驗(yàn)噬菌體感染實(shí)驗(yàn) Hershey 和和Chase

5、(1952) （3）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)CAI Fraenkel-Conrat (1956) 2 2、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在形式、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在形式 除部分病毒的遺傳物質(zhì)是除部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNARNA外，其余生外，其余生物均為物均為DNADNA。 按其在細(xì)胞中的存在形式可分為染色體按其在細(xì)胞中的存在形式可分為染色體 DNADNA和染色體外和染色體外DNADNA。 原核微生物的原核微生物的DNADNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒不與蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒有核膜，而是由一條有核膜，而是由一條DNADNA細(xì)絲構(gòu)成的環(huán)狀細(xì)絲構(gòu)成的環(huán)狀染色體，拉直時(shí)比細(xì)胞長(zhǎng)許多倍，它在細(xì)染色體，拉直時(shí)比

6、細(xì)胞長(zhǎng)許多倍，它在細(xì)胞的中央，高度折疊形成具有空間結(jié)構(gòu)的胞的中央，高度折疊形成具有空間結(jié)構(gòu)的核區(qū)。原核微生物核區(qū)。原核微生物DNADNA的負(fù)電荷被的負(fù)電荷被MgMg2+2+和有和有機(jī)堿中和。機(jī)堿中和。 真核生物的真核生物的DNADNA與組蛋白結(jié)合在一起形成核與組蛋白結(jié)合在一起形成核染色體，染色體呈絲狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞內(nèi)所有染色體，染色體呈絲狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞內(nèi)所有染色體由核膜包裹構(gòu)成真正的細(xì)胞核。染色體由核膜包裹構(gòu)成真正的細(xì)胞核。 3 3、基因和遺傳信息的傳遞、基因和遺傳信息的傳遞（1 1）基因）基因 基因基因是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的最小遺傳功能單位，為一條有特定核的

7、最小遺傳功能單位，為一條有特定核苷酸排列序列的核酸片段。苷酸排列序列的核酸片段。原核生物基因包括：原核生物基因包括： 操縱子與其調(diào)節(jié)基因操縱子與其調(diào)節(jié)基因 操縱子包括：操縱子包括： 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 操縱基因操縱基因 啟動(dòng)基因啟動(dòng)基因 結(jié)構(gòu)基因：決定蛋白質(zhì)合成中氨基酸的排列順序結(jié)構(gòu)基因：決定蛋白質(zhì)合成中氨基酸的排列順序操縱基因：控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄（執(zhí)行操縱基因：控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄（執(zhí)行offoff功能）功能）啟動(dòng)基因：是啟動(dòng)基因：是DNADNA聚合酶的結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄的啟聚合酶的結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)部位（執(zhí)行動(dòng)部位（執(zhí)行onon功能）功能）調(diào)節(jié)基因：轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白的調(diào)節(jié)基因：轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白的mRNA

8、mRNA，轉(zhuǎn)譯阻遏蛋白，轉(zhuǎn)譯阻遏蛋白，后者與操縱基因結(jié)合控制結(jié)構(gòu)基因是否轉(zhuǎn)錄蛋后者與操縱基因結(jié)合控制結(jié)構(gòu)基因是否轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)。白質(zhì)。 每個(gè)基因約每個(gè)基因約100010001500bp1500bp，分子量約，分子量約6 610105 5，每個(gè)細(xì)菌約具有，每個(gè)細(xì)菌約具有5000 5000 1000010000個(gè)基因。基因控制遺傳性狀，任何一個(gè)個(gè)基因。基因控制遺傳性狀，任何一個(gè)遺傳性狀的表現(xiàn)都是在基因控制下的個(gè)遺傳性狀的表現(xiàn)都是在基因控制下的個(gè)體發(fā)育的結(jié)果。體發(fā)育的結(jié)果。 （2 2）遺傳信息的傳遞）遺傳信息的傳遞 遺傳信息的傳遞可概括為遺傳信息的傳遞可概括為3 3個(gè)步驟：個(gè)步驟： 將攜帶遺傳信息的將攜

9、帶遺傳信息的DNADNA復(fù)制；復(fù)制； 將將DNADNA攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNARNA上；上； 將將RNARNA獲得的信息翻譯成蛋白質(zhì)。獲得的信息翻譯成蛋白質(zhì)。 某些某些RNARNA病毒，侵入宿主后，通過反轉(zhuǎn)錄酶的作病毒，侵入宿主后，通過反轉(zhuǎn)錄酶的作用，由用，由RNA RNA 反轉(zhuǎn)錄為反轉(zhuǎn)錄為DNADNA。這種。這種DNADNA的復(fù)制和遺的復(fù)制和遺傳信息傳遞的基本規(guī)則，稱為分子遺傳學(xué)中的傳信息傳遞的基本規(guī)則，稱為分子遺傳學(xué)中的中心法則。中心法則。中心法則中心法則 二、二、DNADNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制的結(jié)構(gòu)與復(fù)制 1 1、 DNA DNA 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) DNADNA由兩條多核苷酸

10、組成的鏈配對(duì)而成，兩條由兩條多核苷酸組成的鏈配對(duì)而成，兩條鏈彼此互補(bǔ)，排列方向相反，以右手螺旋的方鏈彼此互補(bǔ)，排列方向相反，以右手螺旋的方式圍繞一根主軸而互相盤繞，形成具有一定空式圍繞一根主軸而互相盤繞，形成具有一定空間距離的雙螺旋結(jié)構(gòu)間距離的雙螺旋結(jié)構(gòu) 。 四種堿基四種堿基A A（腺嘌呤）、（腺嘌呤）、T T（胸腺嘧啶）、（胸腺嘧啶）、G G（鳥嘌呤）、（鳥嘌呤）、C C（胞嘧啶）相互配對(duì)。（胞嘧啶）相互配對(duì)。 A-TA-T，G-CG-C互相間通過氫鍵連接。互相間通過氫鍵連接。 1953年的克里克（年的克里克（Francis Crick,1916-2004)（右）和沃森（右）和沃森(Jame

11、s Watson，1928-)在實(shí)驗(yàn)室里，他們兩人因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室里，他們兩人因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了DNA的分子結(jié)的分子結(jié)構(gòu)，而在構(gòu)，而在1962年與威爾金斯一起獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。年與威爾金斯一起獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 核苷酸核苷酸 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 四種堿基的結(jié)構(gòu)四種堿基的結(jié)構(gòu) DNA分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)A與與T、G與與C的配對(duì)（依靠氫鍵連接）的配對(duì)（依靠氫鍵連接） 2 2、DNADNA的復(fù)制的復(fù)制CAICAI 半保留復(fù)制：半保留復(fù)制：首先首先DNADNA雙螺旋分子在解旋酶雙螺旋分子在解旋酶的作用下，兩條多核苷酸鏈之間的氫鍵斷裂，的作用下，兩條多核苷酸鏈之間的氫鍵斷裂，分離成兩條單鏈，然后各自以原

12、有的多核苷分離成兩條單鏈，然后各自以原有的多核苷酸鏈為模板，根據(jù)堿基配對(duì)原則合成新的互酸鏈為模板，根據(jù)堿基配對(duì)原則合成新的互補(bǔ)鏈，這樣形成的兩個(gè)子代補(bǔ)鏈，這樣形成的兩個(gè)子代DNADNA分子與原來分子與原來的的DNADNA分子完全相同，故稱之為復(fù)制。又因分子完全相同，故稱之為復(fù)制。又因子代子代DNADNA分子的雙鏈一條來自親代，另一條分子的雙鏈一條來自親代，另一條是新合成的，故稱為半保留復(fù)制。是新合成的，故稱為半保留復(fù)制。 DNA的復(fù)制的復(fù)制 DNADNA是雙鏈分子，但作為基因則只有一是雙鏈分子，但作為基因則只有一條鏈為蛋白質(zhì)編碼（意義鏈），另一條鏈為蛋白質(zhì)編碼（意義鏈），另一條只是使條只是使D

13、NADNA分子處于穩(wěn)定狀態(tài)的互補(bǔ)分子處于穩(wěn)定狀態(tài)的互補(bǔ)鏈，稱為反義鏈。鏈，稱為反義鏈。 原核微生物原核微生物DNADNA的復(fù)制從一個(gè)位點(diǎn)開始，的復(fù)制從一個(gè)位點(diǎn)開始，快速生長(zhǎng)的微生物在同一時(shí)間里有多個(gè)快速生長(zhǎng)的微生物在同一時(shí)間里有多個(gè)復(fù)制點(diǎn)。復(fù)制點(diǎn)。 真核微生物真核微生物DNADNA的復(fù)制同時(shí)在各染色體的復(fù)制同時(shí)在各染色體中進(jìn)行，在每個(gè)染色體中多位點(diǎn)上的中進(jìn)行，在每個(gè)染色體中多位點(diǎn)上的DNADNA復(fù)制同時(shí)進(jìn)行。復(fù)制同時(shí)進(jìn)行。 三、三、DNA的復(fù)性與變性的復(fù)性與變性 1、DNA變性變性 當(dāng)天然雙鏈當(dāng)天然雙鏈DNA分子在熱、酸或堿等因素作分子在熱、酸或堿等因素作用下，氫鍵被破壞，成為不規(guī)則的卷曲單鏈

14、，用下，氫鍵被破壞，成為不規(guī)則的卷曲單鏈，稱為稱為DNA變性。變性。 DNA變性時(shí)，雙螺旋松解，堿基暴露，變性時(shí)，雙螺旋松解，堿基暴露，OD260值增加（增色效應(yīng)）。值增加（增色效應(yīng)）。 DNA的變性作用發(fā)生在一個(gè)很窄的溫度范圍的變性作用發(fā)生在一個(gè)很窄的溫度范圍內(nèi)，通常把光吸收增值一半時(shí)的溫度稱為該內(nèi)，通常把光吸收增值一半時(shí)的溫度稱為該DNA的熔點(diǎn)或熔解溫度，用的熔點(diǎn)或熔解溫度，用Tm表示。表示。 2、DNA的復(fù)性的復(fù)性 變性變性DNA溶液經(jīng)適當(dāng)處理后重新形成天然溶液經(jīng)適當(dāng)處理后重新形成天然DNA的過程叫的過程叫復(fù)性。復(fù)性。 DNADNA復(fù)性時(shí)，單鏈復(fù)性時(shí)，單鏈DNADNA重新恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，

15、重新恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)， ODOD260260值減?。p色效應(yīng)）。值減小（減色效應(yīng)）。 雜交：雜交：在在DNADNA復(fù)性過程中，將不同的復(fù)性過程中，將不同的DNADNA單鏈單鏈分子放在同一溶液中，或?qū)⒎肿臃旁谕蝗芤褐?，或?qū)NADNA和和RNARNA分子放分子放在一起，雙鏈分子的再形成既可以發(fā)生在序在一起，雙鏈分子的再形成既可以發(fā)生在序列完全互補(bǔ)的核酸分子間，也可發(fā)生在堿基列完全互補(bǔ)的核酸分子間，也可發(fā)生在堿基序列部分互補(bǔ)的不同的序列部分互補(bǔ)的不同的DNADNA之間或之間或DNADNA與與RNARNA之間。之間。 固相雜交：用硝酸纖維素濾膜固相雜交：用硝酸纖維素濾膜 四、四、RNARNA及其作用

16、及其作用 RNARNA（核糖核酸）和（核糖核酸）和DNADNA很相似，不同的很相似，不同的是以核糖代替脫氧核糖，以尿嘧啶是以核糖代替脫氧核糖，以尿嘧啶(U)(U)代代替胸腺嘧啶替胸腺嘧啶(T)(T)。因此因此RNA鏈中的堿基配鏈中的堿基配對(duì)為對(duì)為A-U、U-A、G-C、C-G。 RNARNA有四種有四種:tRNA:tRNA、rRNArRNA、mRNAmRNA和反義和反義RNARNA，它們均由它們均由DNADNA轉(zhuǎn)錄而成。分別在蛋白質(zhì)合轉(zhuǎn)錄而成。分別在蛋白質(zhì)合成過程中擔(dān)任不同的角色。成過程中擔(dān)任不同的角色。RNARNA來自來自DNADNA，通過轉(zhuǎn)錄過程生成，通過轉(zhuǎn)錄過程生成，RNARNA上的上的

17、堿基序列是由堿基序列是由DNADNA所決定的。所決定的。mRNA叫信使叫信使 RNA，作為多聚核苷酸的，作為多聚核苷酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)，其上帶有指導(dǎo)氨基酸的信息一級(jí)結(jié)構(gòu)，其上帶有指導(dǎo)氨基酸的信息密碼密碼（三聯(lián)密碼子三聯(lián)密碼子），它翻譯氨基酸，它翻譯氨基酸，具轉(zhuǎn)遞遺傳信息的功能。具轉(zhuǎn)遞遺傳信息的功能。tRNA叫轉(zhuǎn)移叫轉(zhuǎn)移RNA，其上有和，其上有和mRNA 互補(bǔ)互補(bǔ)的反密碼子，能識(shí)別氨基酸及識(shí)別的反密碼子，能識(shí)別氨基酸及識(shí)別mRNA上的密碼子，在上的密碼子，在tRNA-氨基酸合氨基酸合成酶的作用下傳遞氨基酸。成酶的作用下傳遞氨基酸。反義反義RNA起調(diào)節(jié)作用，決定起調(diào)節(jié)作用，決定mRNA翻譯合翻譯合成速度

18、。成速度。rRNA（核糖體（核糖體RNA），和蛋白質(zhì)結(jié)合成），和蛋白質(zhì)結(jié)合成的核糖體，為合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。的核糖體，為合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。由由mRNA、tRNA、反義、反義 RNA和和rRNA協(xié)協(xié)作作, ,合成蛋白質(zhì)。合成蛋白質(zhì)。 遺傳密碼遺傳密碼 遺傳密碼是遺傳密碼是 存在于存在于mRNA鏈上由鏈上由3個(gè)核苷酸組個(gè)核苷酸組成，代表一個(gè)氨基酸的核苷酸序列，即三聯(lián)密成，代表一個(gè)氨基酸的核苷酸序列，即三聯(lián)密碼子。碼子。 五、微生物生長(zhǎng)與蛋白質(zhì)合成五、微生物生長(zhǎng)與蛋白質(zhì)合成 微生物生長(zhǎng)的主要活動(dòng)是蛋白質(zhì)的合成，微生物生長(zhǎng)的主要活動(dòng)是蛋白質(zhì)的合成，同化的碳和消耗的能量有同化的碳和消耗的能量有4/54/5

19、9/109/10直接直接或間接與蛋白質(zhì)合成有關(guān)?；蜷g接與蛋白質(zhì)合成有關(guān)。 蛋白質(zhì)合成（翻譯）在核糖體上進(jìn)行，蛋白質(zhì)合成（翻譯）在核糖體上進(jìn)行，與與RNARNA的復(fù)制（合成）及的復(fù)制（合成）及DNADNA的復(fù)制（合的復(fù)制（合成）有關(guān)。成）有關(guān)。 蛋白質(zhì)合成過程：蛋白質(zhì)合成過程： DNADNA復(fù)制：相應(yīng)的復(fù)制：相應(yīng)的DNADNA鏈進(jìn)行自我復(fù)制；鏈進(jìn)行自我復(fù)制； 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA：由：由DNADNA轉(zhuǎn)錄成轉(zhuǎn)錄成mRNAmRNA，同時(shí)，同時(shí) 也轉(zhuǎn)也轉(zhuǎn)錄成其他幾種錄成其他幾種RNARNA； 翻譯：由翻譯：由tRNAtRNA完成；完成； 蛋白質(zhì)合成：合成多肽，最終生成具有特蛋白質(zhì)合成：合成多肽，最

20、終生成具有特定功能的蛋白質(zhì)。定功能的蛋白質(zhì)。n儲(chǔ)存于DNA的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞到mRNA上，后者結(jié)構(gòu)基因區(qū)每三聯(lián)堿基（密碼）代表一種氨基酸，因此密碼的排列順序決定了蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)乃至高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物合成即翻譯。核酸和蛋白質(zhì)的合成核酸和蛋白質(zhì)的合成 六、微生物的細(xì)胞分裂六、微生物的細(xì)胞分裂 由于由于DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，兩者增加，復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，兩者增加，最后導(dǎo)致微生物細(xì)胞的分裂。微生物將最后導(dǎo)致微生物細(xì)胞的分裂。微生物將成倍增加的核物質(zhì)和蛋白質(zhì)均等地分配成倍增加的核物質(zhì)和蛋白質(zhì)均等地分配給兩個(gè)子細(xì)胞，在細(xì)胞中部形成橫隔膜，給兩個(gè)子細(xì)胞，在細(xì)胞中部形成橫隔膜，最終分裂成兩個(gè)細(xì)胞。最

21、終分裂成兩個(gè)細(xì)胞。 第二節(jié)第二節(jié) 微生物的變異微生物的變異 微生物子代的表型特征與其親代的表微生物子代的表型特征與其親代的表型特征發(fā)生較大差異，這種差異是由型特征發(fā)生較大差異，這種差異是由于子代的基因發(fā)生了突變所引起的，于子代的基因發(fā)生了突變所引起的，即即遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)DNA（RNA病毒和噬菌體病毒和噬菌體的的RNA）中的核苷酸序列發(fā)生了一種）中的核苷酸序列發(fā)生了一種穩(wěn)定的和可遺傳的變化。穩(wěn)定的和可遺傳的變化。 一、基因突變、基因突變 基因突變：基因突變：點(diǎn)突變，點(diǎn)突變，由于由于DNA（RNA病毒病毒和噬菌體的和噬菌體的RNA）鏈上的一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)）鏈上的一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)堿基被另一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)

22、堿基對(duì)取代發(fā)生堿基被另一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)堿基對(duì)取代發(fā)生改變的突變類型。改變的突變類型。如有莢膜、菌落光滑型如有莢膜、菌落光滑型的細(xì)菌變?yōu)闊o莢菌落粗糙型的細(xì)菌。的細(xì)菌變?yōu)闊o莢菌落粗糙型的細(xì)菌?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)：基因突變的特點(diǎn)：1 1、自發(fā)性，自發(fā)性，基因突變可自發(fā)產(chǎn)生；基因突變可自發(fā)產(chǎn)生；2 2、不對(duì)應(yīng)性，不對(duì)應(yīng)性，指突變性狀（如抗青霉素）與指突變性狀（如抗青霉素）與 引起突變的原因無直接對(duì)應(yīng)關(guān)系；引起突變的原因無直接對(duì)應(yīng)關(guān)系；3 3、稀有性，稀有性，通常自發(fā)突變的幾率在通常自發(fā)突變的幾率在1010-6-61010-9-9間；間；4 4、獨(dú)立性，獨(dú)立性，某基因的突變率不受它種基因突變某基因的突變率不受

23、它種基因突變率的影響；率的影響；5 5、可誘變性，可誘變性，自發(fā)突變的頻率可因誘變劑自發(fā)突變的頻率可因誘變劑的影響而大為提高（提高的影響而大為提高（提高101010105 5倍）；倍）；6 6、穩(wěn)定性，穩(wěn)定性，基因突變后的新遺傳性狀是穩(wěn)基因突變后的新遺傳性狀是穩(wěn)定的；定的；7 7、可逆性，可逆性，野生型菌株某一性狀可發(fā)生正野生型菌株某一性狀可發(fā)生正向突變，也可發(fā)生相反的回復(fù)突變。向突變，也可發(fā)生相反的回復(fù)突變。二、突變的類型二、突變的類型CAICAI1 1、自發(fā)突變、自發(fā)突變 自發(fā)突變：指生物體在無人工干預(yù)下自然自發(fā)突變：指生物體在無人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率的突變。發(fā)生的低頻率的突變。 自發(fā)

24、突變的原因：自發(fā)突變的原因：（1 1）多因素低劑量的誘變效應(yīng)）多因素低劑量的誘變效應(yīng)（2 2）互變異構(gòu)效應(yīng)和環(huán)出效應(yīng)）互變異構(gòu)效應(yīng)和環(huán)出效應(yīng) 2、誘發(fā)突變、誘發(fā)突變 誘變：誘變：指通過認(rèn)為的方法，利用物理、化指通過認(rèn)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)突變頻率學(xué)或生物因素顯著提高基因自發(fā)突變頻率的手段。的手段。 誘變劑：誘變劑：具有誘變效應(yīng)的任何因素，都稱具有誘變效應(yīng)的任何因素，都稱誘變劑。誘變劑。 （1）物理誘變）物理誘變 利用物理因素引起基因突變稱利用物理因素引起基因突變稱物理誘變。物理誘變。 物理誘變因素有紫外輻射、物理誘變因素有紫外輻射、X-射線、射線、-射線、射線、快中

25、子、快中子、-射線和激光等。射線和激光等。 紫外輻射紫外輻射 紫外輻射的生物學(xué)效應(yīng)主要是引起紫外輻射的生物學(xué)效應(yīng)主要是引起DNA的的變化。變化。 DNA鏈上的堿基鏈上的堿基對(duì)紫外輻射很敏感，對(duì)紫外輻射很敏感，因?yàn)閴A基吸收的光波波長(zhǎng)和紫外輻射發(fā)射波因?yàn)閴A基吸收的光波波長(zhǎng)和紫外輻射發(fā)射波波長(zhǎng)非常接近。波長(zhǎng)非常接近。DNA強(qiáng)烈吸收紫輻射引起強(qiáng)烈吸收紫輻射引起DNA結(jié)構(gòu)變化。其變化形式是多方面的，結(jié)構(gòu)變化。其變化形式是多方面的，如如DNA鏈的斷裂，鏈的斷裂，DNA分子內(nèi)和分子間的分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)，胞嘧啶和鳥嘌呤的水合作用交聯(lián)，胞嘧啶和鳥嘌呤的水合作用胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體的形成二聚體的形成等。等。

26、 紫外輻射的誘變劑量和照射方法：紫外輻射的誘變劑量和照射方法： 一般在暗室用一般在暗室用15W的的UV燈，將燈，將5mL菌懸液菌懸液放在直徑放在直徑6cm的培養(yǎng)皿底中，置于距燈管的培養(yǎng)皿底中，置于距燈管30cm處直接照射，同時(shí)用電磁攪拌棒或其處直接照射，同時(shí)用電磁攪拌棒或其他方法均勻旋轉(zhuǎn)并攪動(dòng)懸液。選用照射時(shí)他方法均勻旋轉(zhuǎn)并攪動(dòng)懸液。選用照射時(shí)間或殺菌率作為相對(duì)劑量，照射時(shí)間間或殺菌率作為相對(duì)劑量，照射時(shí)間30s3min之間，殺菌率為之間，殺菌率為70%80%，甚至是甚至是30%70%的劑量。的劑量。 電離輻射電離輻射 X-射線、射線、-射線、射線、-射線等射線等 與與DNA分子分子碰撞時(shí)，會(huì)

27、將其全部或部分能量傳遞給原碰撞時(shí)，會(huì)將其全部或部分能量傳遞給原子而產(chǎn)生高能量的次級(jí)電子，通過電離作子而產(chǎn)生高能量的次級(jí)電子，通過電離作用，直接或間接改變用，直接或間接改變DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)。直的化學(xué)結(jié)構(gòu)。直接作用是使接作用是使DNA分子中的化學(xué)鍵斷裂；而分子中的化學(xué)鍵斷裂；而間接作用是從水或有機(jī)物中產(chǎn)生自由基，間接作用是從水或有機(jī)物中產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致導(dǎo)致DNA分子的損傷或缺失。分子的損傷或缺失。（2 2）化學(xué)誘變）化學(xué)誘變 利用化學(xué)物質(zhì)對(duì)微生物進(jìn)行誘變，引起基因利用化學(xué)物質(zhì)對(duì)微生物進(jìn)行誘變，引起基因突變或染色體畸變，稱為突變或染色體畸變，稱為化學(xué)誘變。化學(xué)誘變。 亞硝酸、硫酸二乙酯等可直接與核酸

28、的堿基亞硝酸、硫酸二乙酯等可直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起DNADNA復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)換而引起變異。換而引起變異。以亞硝酸為例以亞硝酸為例CAICAI圖圖7.5-77.5-7、3 3、4 4、5 5 5-5-溴尿嘧啶、溴尿嘧啶、2-2-氨基嘌呤等堿基類似物，通氨基嘌呤等堿基類似物，通過活細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻與到過活細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻與到DNA DNA 分子中引起變分子中引起變異。異。以以5-5-溴尿嘧啶為例溴尿嘧啶為例CAICAI圖圖7.5-67.5-6 移碼突變移碼突變 移碼突變：移碼突變：由于由于DNA序列中一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核序列中一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸發(fā)生

29、增添或缺失，從而使該處后面的全部遺苷酸發(fā)生增添或缺失，從而使該處后面的全部遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變，并進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)錄傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變，并進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯(cuò)誤的一類突變。和轉(zhuǎn)譯錯(cuò)誤的一類突變。 能引起移碼突變的因素是一些吖啶類染料。能引起移碼突變的因素是一些吖啶類染料。 圖圖7-11 CAI 誘變劑的復(fù)合處理常有一定的協(xié)同效誘變劑的復(fù)合處理常有一定的協(xié)同效應(yīng)，增強(qiáng)誘變效果。復(fù)合處理有兩應(yīng)，增強(qiáng)誘變效果。復(fù)合處理有兩種或多種誘變劑先后使用；同一誘種或多種誘變劑先后使用；同一誘變劑的重復(fù)使用；兩種或多種誘變變劑的重復(fù)使用；兩種或多種誘變劑同時(shí)使用。劑同時(shí)使用。 （3 3）DNADNA損

30、傷的修復(fù)損傷的修復(fù) 光復(fù)活作用光復(fù)活作用 胸腺嘧啶二聚體與光解酶結(jié)合（在黑暗胸腺嘧啶二聚體與光解酶結(jié)合（在黑暗下），可見光下光解酶激活，分解二聚體下），可見光下光解酶激活，分解二聚體成為單體。光解酶釋放，成為單體。光解酶釋放，DNADNA鏈修復(fù)。鏈修復(fù)。切除修復(fù)切除修復(fù)由四種酶參與的修復(fù)，不需可見光存在。由四種酶參與的修復(fù)，不需可見光存在。 重組修復(fù)重組修復(fù) 受損傷的受損傷的DNA復(fù)制后，經(jīng)染色體交換，使復(fù)制后，經(jīng)染色體交換，使子鏈上的空隙部分面對(duì)正常的單鏈，子鏈上的空隙部分面對(duì)正常的單鏈，DNA多聚酶和連接酶修復(fù)空隙部分成正常鏈。多聚酶和連接酶修復(fù)空隙部分成正常鏈。 SOSSOS修復(fù)修復(fù) 在

31、在DNADNA受到較大范圍的重大損傷時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生受到較大范圍的重大損傷時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種應(yīng)急反應(yīng)，使細(xì)胞內(nèi)所有的修復(fù)酶增的一種應(yīng)急反應(yīng)，使細(xì)胞內(nèi)所有的修復(fù)酶增加合成量，提高酶活性。或誘導(dǎo)產(chǎn)生新的修加合成量，提高酶活性。或誘導(dǎo)產(chǎn)生新的修復(fù)酶修復(fù)損傷的復(fù)酶修復(fù)損傷的DNADNA。 適應(yīng)性修復(fù)適應(yīng)性修復(fù) 細(xì)菌由于長(zhǎng)期接觸低劑量的誘變劑會(huì)產(chǎn)生修細(xì)菌由于長(zhǎng)期接觸低劑量的誘變劑會(huì)產(chǎn)生修復(fù)蛋白（酶），修復(fù)復(fù)蛋白（酶），修復(fù)DNA上因甲基化而遭受上因甲基化而遭受的損傷。將這種在適應(yīng)期間產(chǎn)生的修復(fù)蛋白的損傷。將這種在適應(yīng)期間產(chǎn)生的修復(fù)蛋白的修復(fù)作用稱為適應(yīng)性修復(fù)。的修復(fù)作用稱為適應(yīng)性修復(fù)。（4）定向培育和馴化）定向

32、培育和馴化 定向培育定向培育是一種利用微生物的自發(fā)突變，并是一種利用微生物的自發(fā)突變，并采用特定的選擇條件，通過對(duì)微生物群體不采用特定的選擇條件，通過對(duì)微生物群體不斷移植以選育出優(yōu)良菌株的古老方法。斷移植以選育出優(yōu)良菌株的古老方法。 環(huán)境工程中仍采用定向培育的方法培育菌種。環(huán)境工程中仍采用定向培育的方法培育菌種。 在廢水生物處理過程中，微生物的變異現(xiàn)象在廢水生物處理過程中，微生物的變異現(xiàn)象很多，有營(yíng)養(yǎng)要求的變異，對(duì)溫度、很多，有營(yíng)養(yǎng)要求的變異，對(duì)溫度、pH要求要求的變異，對(duì)毒物耐毒能力的變異，個(gè)體形態(tài)的變異，對(duì)毒物耐毒能力的變異，個(gè)體形態(tài)和菌落形態(tài)的變異及代謝途徑的變異。和菌落形態(tài)的變異及代謝

33、途徑的變異。 第三節(jié)第三節(jié) 基因重組基因重組 基因重組：基因重組：兩個(gè)不同性狀的個(gè)體細(xì)胞的兩個(gè)不同性狀的個(gè)體細(xì)胞的DNA融合，使基因重新組合，從而發(fā)生融合，使基因重新組合，從而發(fā)生遺傳變異，產(chǎn)生新品種的過程。遺傳變異，產(chǎn)生新品種的過程。 原核微生物基因重組的方式主要是轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)原核微生物基因重組的方式主要是轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合和原生質(zhì)體融合等。導(dǎo)、接合和原生質(zhì)體融合等。 一、轉(zhuǎn)化一、轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化：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DNA片段而獲得片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化。后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化。 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DNA

34、DNA片段，并片段，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。 感受態(tài)因子：感受態(tài)因子：調(diào)節(jié)感受態(tài)的特異蛋白，包括：調(diào)節(jié)感受態(tài)的特異蛋白，包括：膜相關(guān)膜相關(guān)DNADNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素、核酸酶結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素、核酸酶。轉(zhuǎn)化因子：離體轉(zhuǎn)化因子：離體DNADNA片段片段轉(zhuǎn)化過程：轉(zhuǎn)化過程： 二二 、轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)導(dǎo) 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過缺陷噬菌體的媒介，把供通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的體細(xì)胞的DNADNA片段攜帶到受體細(xì)胞中，片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，后者獲得前者部分通過交換與整合，后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象。遺傳性狀的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)- -U U型管試驗(yàn)型管試驗(yàn)

35、CAICAI 1、普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)、普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)：普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過完全缺陷噬菌體對(duì)供體通過完全缺陷噬菌體對(duì)供體菌基因組上的任何小片段菌基因組上的任何小片段DNADNA進(jìn)行誤包，進(jìn)行誤包，而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象。而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象。CAICAI 完全缺陷噬菌體：在完全缺陷噬菌體：在噬菌體內(nèi)只含有宿主噬菌體內(nèi)只含有宿主細(xì)胞的細(xì)胞的DNADNA 2、局限轉(zhuǎn)導(dǎo)、局限轉(zhuǎn)導(dǎo) 局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體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，形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子的現(xiàn)象。的基因組整合，形成轉(zhuǎn)導(dǎo)

36、子的現(xiàn)象。CAI 局限轉(zhuǎn)導(dǎo)的特點(diǎn)：局限轉(zhuǎn)導(dǎo)的特點(diǎn)：（1 1）只局限于轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌核染色體上的特）只局限于轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌核染色體上的特定基因（噬菌體整合位點(diǎn)兩側(cè)的基因）定基因（噬菌體整合位點(diǎn)兩側(cè)的基因）（2 2）溫和噬菌體攜帶轉(zhuǎn)導(dǎo)的特定基因片斷）溫和噬菌體攜帶轉(zhuǎn)導(dǎo)的特定基因片斷（3 3）缺陷噬菌體由脫離宿主細(xì)胞時(shí)）缺陷噬菌體由脫離宿主細(xì)胞時(shí)“誤切誤切”或或雙重溶源菌雙重溶源菌裂解形成。裂解形成。（4 4）局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體需通過紫外線對(duì)溶源）局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體需通過紫外線對(duì)溶源菌誘導(dǎo)產(chǎn)生。菌誘導(dǎo)產(chǎn)生。部分缺陷噬菌體：部分缺陷噬菌體：在在噬菌體內(nèi)同時(shí)含噬菌體內(nèi)同時(shí)含有宿主細(xì)胞的有宿主細(xì)胞的DNADNA和噬菌體和

37、噬菌體DNADNA局限轉(zhuǎn)導(dǎo)包括：低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)包括：低頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過一般溶源菌釋放缺陷通過一般溶源菌釋放缺陷噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，因其只能形成噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，因其只能形成極少數(shù)的轉(zhuǎn)導(dǎo)子（極少數(shù)的轉(zhuǎn)導(dǎo)子（1010-4-41010-6-6）而稱）而稱為低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。為低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。 低頻裂解物：含有極少數(shù)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬低頻裂解物：含有極少數(shù)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的裂解物菌體的裂解物 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 雙重溶源菌：雙重溶源菌：同時(shí)感染正常噬菌體和缺陷同時(shí)感染正常噬菌體和缺陷噬菌體的受體菌噬菌體的受體菌 誘導(dǎo)雙重溶源菌可產(chǎn)生誘導(dǎo)雙重溶源菌可產(chǎn)生50%50%的局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬的局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌

38、體，這樣的裂解物為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物，菌體，這樣的裂解物為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物，轉(zhuǎn)導(dǎo)受體細(xì)胞可獲得轉(zhuǎn)導(dǎo)受體細(xì)胞可獲得50%50%的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，稱為的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，稱為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。 三、三、 接合接合 CAICAI 接合：接合：通過通過供體菌和受體菌完整細(xì)胞間的直供體菌和受體菌完整細(xì)胞間的直接接觸，前者的部分接接觸，前者的部分DNADNA進(jìn)入后者細(xì)胞內(nèi)，并進(jìn)入后者細(xì)胞內(nèi)，并與其核染色體發(fā)生交換、整合，從而使后者與其核染色體發(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。獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象。接合的檢測(cè) F因子：因子：F因子是一種屬于附加體的質(zhì)粒，因子是一種屬于附加體的質(zhì)粒，也即它既可脫離核染色體

39、組而在細(xì)胞質(zhì)也即它既可脫離核染色體組而在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離存在，也可插入即整合在染色體內(nèi)游離存在，也可插入即整合在染色體組上；它既可經(jīng)接合作用而獲得，也可組上；它既可經(jīng)接合作用而獲得，也可通過吖啶類化合物、溴化乙錠等的處理，通過吖啶類化合物、溴化乙錠等的處理，使其使其DNA的復(fù)制受抑制后而從細(xì)胞中消的復(fù)制受抑制后而從細(xì)胞中消除；是合成性菌毛基因的載體，也是決除；是合成性菌毛基因的載體，也是決定細(xì)菌性別的物質(zhì)基礎(chǔ)。定細(xì)菌性別的物質(zhì)基礎(chǔ)。大腸桿菌的大腸桿菌的4 4種接合型菌株種接合型菌株n接合中斷法接合中斷法 性導(dǎo)性導(dǎo)：FF菌株帶有宿主基因信息，當(dāng)菌株帶有宿主基因信息，當(dāng)與與F F- -菌株結(jié)合時(shí)，可轉(zhuǎn)

40、導(dǎo)宿主部分遺傳菌株結(jié)合時(shí)，可轉(zhuǎn)導(dǎo)宿主部分遺傳基因，并且可以質(zhì)粒的形式表達(dá)?；?，并且可以質(zhì)粒的形式表達(dá)。 原核微生物體內(nèi)的質(zhì)粒除了原核微生物體內(nèi)的質(zhì)粒除了F質(zhì)粒，還有質(zhì)粒，還有R質(zhì)粒、質(zhì)粒、Col質(zhì)粒、降解性質(zhì)粒等。質(zhì)粒、降解性質(zhì)粒等。 降解性質(zhì)粒：降解性質(zhì)粒：攜帶有降解某些復(fù)雜有機(jī)物攜帶有降解某些復(fù)雜有機(jī)物的酶的基因，含有這類質(zhì)粒的細(xì)菌，特別的酶的基因，含有這類質(zhì)粒的細(xì)菌，特別是假單胞菌，能降解復(fù)雜的有機(jī)物，尤其是假單胞菌，能降解復(fù)雜的有機(jī)物，尤其是一些有毒的化合物，如芳香族化合物、是一些有毒的化合物，如芳香族化合物、農(nóng)藥、樟腦、辛烷等，該類質(zhì)粒一般按其農(nóng)藥、樟腦、辛烷等，該類質(zhì)粒一般按其降

41、解的底物來命名，如樟腦質(zhì)粒（降解的底物來命名，如樟腦質(zhì)粒（CAM）、）、辛烷質(zhì)粒（辛烷質(zhì)粒（OCT）等。）等。 質(zhì)粒具有如下質(zhì)粒具有如下特點(diǎn)特點(diǎn)：可以自發(fā)或用人工誘變的方法：可以自發(fā)或用人工誘變的方法去除；能自我復(fù)制，穩(wěn)定的遺傳；沒有質(zhì)粒的細(xì)菌去除；能自我復(fù)制，穩(wěn)定的遺傳；沒有質(zhì)粒的細(xì)菌不能自發(fā)的產(chǎn)生質(zhì)粒，但可以通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接不能自發(fā)的產(chǎn)生質(zhì)粒，但可以通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接合作用的轉(zhuǎn)移獲得質(zhì)粒；質(zhì)?？梢詳y帶供體細(xì)胞的合作用的轉(zhuǎn)移獲得質(zhì)粒；質(zhì)?？梢詳y帶供體細(xì)胞的DNA轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移。 質(zhì)粒的質(zhì)粒的功能功能：質(zhì)粒控制細(xì)菌的某一遺傳性狀；可以：質(zhì)?？刂萍?xì)菌的某一遺傳性狀；可以作為基因轉(zhuǎn)移的載體。作為基因

42、轉(zhuǎn)移的載體。 質(zhì)粒的這些特征可以用來培育優(yōu)良菌種，構(gòu)建一些質(zhì)粒的這些特征可以用來培育優(yōu)良菌種，構(gòu)建一些多功能的有機(jī)物降解高效菌種。多功能的有機(jī)物降解高效菌種。 質(zhì)粒育種：質(zhì)粒育種：將兩種多種微生物通過細(xì)胞接將兩種多種微生物通過細(xì)胞接合或細(xì)胞融合技術(shù)，使供體菌的質(zhì)粒轉(zhuǎn)移合或細(xì)胞融合技術(shù)，使供體菌的質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到受體菌體內(nèi)，使受體菌保留自身的功能到受體菌體內(nèi)，使受體菌保留自身的功能質(zhì)粒，同時(shí)獲得供體菌的功能質(zhì)粒，從而質(zhì)粒，同時(shí)獲得供體菌的功能質(zhì)粒，從而獲得了具有幾種功能質(zhì)粒的新品種。獲得了具有幾種功能質(zhì)粒的新品種。 舉例：舉例： 尼龍寡聚物在化工廠污水中難以被一般微生物尼龍寡聚物在化工廠污水中難以被一

43、般微生物降解，已發(fā)現(xiàn)黃桿菌屬、棒狀桿菌屬、和產(chǎn)堿降解，已發(fā)現(xiàn)黃桿菌屬、棒狀桿菌屬、和產(chǎn)堿桿菌屬具有分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒，但它們不桿菌屬具有分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒，但它們不易在污水中繁殖，而污水中普遍存在的大腸桿易在污水中繁殖，而污水中普遍存在的大腸桿菌又無分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒。岡田等人成功菌又無分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒。岡田等人成功地把分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒地把分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒pOAD基因移植到基因移植到大腸桿菌內(nèi)，使后者獲得了該基因的遺傳性狀。大腸桿菌內(nèi)，使后者獲得了該基因的遺傳性狀。 四、原生質(zhì)體融合四、原生質(zhì)體融合CAICAI 原生質(zhì)體融合：原生質(zhì)體融合：通過人為的方法，使遺傳通過人為的方法

44、，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，從而獲得兼有雙親性狀的穩(wěn)定重組合，從而獲得兼有雙親性狀的穩(wěn)定重組子的過程。子的過程。操作示意圖主要操作步驟：主要操作步驟：1 1、選擇兩株有特殊價(jià)值和選擇遺傳標(biāo)記的細(xì)胞、選擇兩株有特殊價(jià)值和選擇遺傳標(biāo)記的細(xì)胞置于高滲溶液中，加入脫壁酶（細(xì)菌、放線菌置于高滲溶液中，加入脫壁酶（細(xì)菌、放線菌用用溶菌酶，溶菌酶，真菌用真菌用蝸牛消化酶蝸牛消化酶）去壁。）去壁。2 2、所得原生質(zhì)體加、所得原生質(zhì)體加PEGPEG（聚乙二醇）或借助電場(chǎng)（聚乙二醇）或借助電場(chǎng)的作用促融，然后在高滲溶液中稀釋。的作用促融，然后在高滲溶液中稀釋。3

45、 3、將稀釋液涂在能促使細(xì)胞壁再生和進(jìn)行細(xì)胞、將稀釋液涂在能促使細(xì)胞壁再生和進(jìn)行細(xì)胞分裂的基本培養(yǎng)基上，待菌落生成。分裂的基本培養(yǎng)基上，待菌落生成。4 4、將生長(zhǎng)菌落的平板影印接種于各種選擇培養(yǎng)、將生長(zhǎng)菌落的平板影印接種于各種選擇培養(yǎng)基平板上，檢出融合子，測(cè)定其生物學(xué)性狀?；桨迳?，檢出融合子，測(cè)定其生物學(xué)性狀。 第四節(jié)第四節(jié) 基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 一、基因工程的基本過程一、基因工程的基本過程 基因工程：基因工程：是利用是利用DNA重組技術(shù)，在體外通過重組技術(shù)，在體外通過人工剪切和拼接等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改人工剪切和拼接等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造或重新組合

46、，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使重組造或重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使重組的基因在受體細(xì)胞中擴(kuò)增和表達(dá)，從而產(chǎn)生出的基因在受體細(xì)胞中擴(kuò)增和表達(dá)，從而產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。人類所需要的基因產(chǎn)物。 基因工程的基本操作：基因工程的基本操作：1 1、目的基因的分離、目的基因的分離主要方法：主要方法：從供體中提取從供體中提取通過逆轉(zhuǎn)錄酶由通過逆轉(zhuǎn)錄酶由mRNAmRNA合成合成cDNAcDNA化學(xué)合成化學(xué)合成 2 2、選擇優(yōu)良載體、選擇優(yōu)良載體載體條件：載體條件：（1 1）可自我復(fù)制）可自我復(fù)制（2 2）能在受體細(xì)胞內(nèi)大量增殖）能在受體細(xì)胞內(nèi)大量增殖（3 3）只有一個(gè)限制性內(nèi)切核酸酶切口）只有一個(gè)限制性內(nèi)切核酸酶切口（4 4）有選擇性標(biāo)記）有選擇性標(biāo)記（5 5）具有安全性具有安全性常用的載體：質(zhì)粒、常用的載體：質(zhì)粒、噬菌體以及動(dòng)植物病毒噬菌體以及動(dòng)植物病毒 3 3、目的基因與載體的體外重組、目的基因與載體的體外重組 同一種限制性內(nèi)切酶只在同樣的堿基處同一種限制性內(nèi)切酶只在同樣的堿基處切離，因此供體和載體的切離，因此供體和載體的DNADNA片段會(huì)有互片段會(huì)有互補(bǔ)的粘性末端，混合時(shí)很容易形成雙鏈。補(bǔ)的粘性末端，混合時(shí)很容易形成雙鏈。 限制性內(nèi)切酶：限制性內(nèi)切酶：指能識(shí)別雙鏈指能識(shí)別雙鏈DN