微生物學(xué)：第七章 微生物遺傳 第四、五節(jié)

1、二、真菌的基因重組（一）有性生殖性細胞間的接合和隨之發(fā)生的染色體重組，產(chǎn)生新型遺傳后代的方式. 子囊孢子1親本1 子囊1親本2 子囊2酶法 子囊孢子2 單倍體細胞1 單倍體細胞2平板培養(yǎng)收集、混合產(chǎn)孢培養(yǎng)基（二）準性生殖 (Parasexuality)真菌菌絲細胞中兩個遺傳物質(zhì)不同的細胞核, 形成的雜合二倍體在有絲分裂過程中發(fā)生染色體交換和單倍體化，形成遺傳物質(zhì)重組的單倍體過程.有性生殖: 通過減數(shù)分裂進行遺傳物質(zhì)重組和產(chǎn)生單倍體。準性生殖: 通過二倍體細胞核的有絲分裂交換進行遺傳物質(zhì)的重新組合，并通過產(chǎn)生非整倍體后不斷丟失染色體來實現(xiàn)單倍體化的。與有性生殖的主要區(qū)別: （P235頁）半知菌是

2、一類末發(fā)現(xiàn)有性生殖的真菌。其中有些是以準性生殖的形式起著類似一般有性生殖的作用。 菌絲連結(jié)形成異核體雜合二倍體的形成單倍體化準性生殖的過程1. 異核體含有不同類型細胞核的個體2. 形成雜合二倍體2個細胞核偶爾發(fā)生融合, 融合的機制不清, 發(fā)生的幾率小一些理化因子: 紫外、高溫等可提高核融合幾率4. 單倍體化有絲分裂過程中,偶爾發(fā)生染色體的非二等分裂, 產(chǎn)生非整倍體核,如 2n+1 與2n-1條染色體.非整倍體核不穩(wěn)定, 2n+1 條染色體細胞核會丟失1條染色體,恢復(fù)整倍體, 而2n-1條染色體將逐漸回復(fù)為含n條染色體, 實現(xiàn)單倍體化.3. 形成有絲分裂交聯(lián)雜合二倍體中, 同源染色體偶爾發(fā)生交聯(lián)

3、, 產(chǎn)生染色體重組 準性生殖過程中，每步發(fā)生的幾率都非常低！三、基因工程人為的方法將所需要的某一供體生物的DNA大分子提取出來。離體條件下, 工具酶切割，通過載體導(dǎo)入受體細胞中，獲得新物種的育種方法。(一) 微生物學(xué)與基因工程的關(guān)系1）克隆載體：質(zhì)粒、病毒、噬菌體；2）工具酶:絕大多數(shù)工具酶都是從不同微生物中分離和純化3）人工轉(zhuǎn)化方法(微生物自然轉(zhuǎn)化現(xiàn)象基礎(chǔ)上發(fā)展起來)4）基因克隆的重要宿主，5）基因產(chǎn)物的重要表達載體；6）理論基礎(chǔ)（主要來自對微生物的研究）；7）豐富而獨特的基因資源；微生物學(xué)不僅為基因工程提供了理論基礎(chǔ)，同時也提供了操作技術(shù)。“退火”, DNA連接酶連接(一) 基因工程主要過

4、程目的基因的獲得同一種 限制性內(nèi)切酶酶切質(zhì)粒 (環(huán)狀)帶有黏性末端帶有黏性末端 (半開環(huán)) 重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化E.coil感受態(tài)細菌CaCl2處理轉(zhuǎn)化子抗性篩選1) 從適當(dāng)供體細胞的DNA中PCR擴增 1、目的基因的獲得2) mRNA3) 化學(xué)方法合成特定功能的基因反轉(zhuǎn)錄酶 cDNA, 再PCR擴增 (RT-PCR)2、載體載體特點1)具有自我復(fù)制能力; 2) 可在宿主細胞內(nèi)大量復(fù)制;3) 最好只有一個限制性內(nèi)切酶位點;4)必須帶有一種選擇性遺傳標記質(zhì)粒載體: pUC系列, pET系列等 噬菌體載體: 已構(gòu)建400多個與之相關(guān)的載體, 兩端有一 12核苷酸的單鏈DNA黏性末端或 cos位點, dsD

5、NA柯斯質(zhì)粒載體: 改裝后的DNA, 含有順式作用元件M13噬菌體載體: 絲狀病毒,只感染雄性細菌, 不裂解細菌; ssDNA, 通過F因子編碼的性菌毛進入宿主細胞.真核細胞的克隆載體: SV40病毒人工染色體：酵母人工染色體，結(jié)構(gòu)上能模擬真正酵母染 色體的線狀DNA分子,大片段DNA可連接到Y(jié)AC載體”兩臂”噬菌粒載體:3、目的基因與載體DNA的體外重組目的基因與載體菌分別用相同的限制性酶酶切, 形成相同的黏性末端DNA連接酶將供體DNA與載體DNA連接，形成環(huán)狀重組載體 嵌合體（chimaora）重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化的方法 病毒DNA感染的方法 重組體引入宿主方法：常用的基因工程宿主1）大腸桿菌3

6、）釀酒酵母2）枯草芽孢桿菌特點：生長迅速、極易培養(yǎng)、能在廉價培養(yǎng)基中 生長，遺傳學(xué)及分子生物學(xué)背景十分清楚4）動物細胞第五節(jié) 微生物基因組學(xué)一、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)二、功能基因組學(xué)1. 功能基因鑒定與功能基因組學(xué)2. 轉(zhuǎn)錄組學(xué)3. 蛋白組學(xué)三、比較基因組學(xué)四、環(huán)境基因組學(xué)性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研都無法正常進行。影響微生物菌種穩(wěn)定性的因素：a）變異；b）污染；c）死亡；第六節(jié) 菌種的退化、復(fù)壯和保藏 一、菌種的衰退與復(fù)壯復(fù)壯（狹義）通過純種分離方法，從衰退的群體中找出少數(shù)尚未衰退個體,采取相應(yīng)的措施以達到恢復(fù)該細菌原有典型性狀的一種措施廣義：菌種尚未衰退前，有意識進行

7、純種分離和生產(chǎn)性能的測定，以期菌種的產(chǎn)生性能逐步提高。實質(zhì)：利用自發(fā)突變（正變）不斷進行選育的工作第六節(jié) 菌種的退化、復(fù)壯和保藏 1、盡量控制傳代的次數(shù) 2、創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件 3、利用不同類型的細胞進行接種傳代 4、采用有效的菌種保藏 衰退的防止衰退(degeneration)原有菌種的典型癥狀逐漸不典型的現(xiàn)象一、菌種的衰退與復(fù)壯一、菌種的衰退與復(fù)壯菌種保藏的基本要求：在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂二、菌種的保藏 中國微生物菌種保藏委員會（CCCCM） 美國典型菌種保藏中心（ATCC） 美國“北部地區(qū)研究實驗室”（NRRL） 荷蘭的霉菌中心保藏所（CBS） 英國國家典型菌種保藏所（NCT

8、C） 蘇聯(lián)的全蘇微生物保藏所（UCM） 日本的大阪發(fā)酵研究所（IFO）菌種保藏的機構(gòu)：由于微生物的多樣性，不同的微生物往往對不同的保藏方法有不同的適應(yīng)性，迄今為止尚沒有一種方法能被證明對所有的微生物均適宜。因此，在具體選擇保藏方法時必須對被保藏菌株的特性、保藏物的使用特點及現(xiàn)有條件等進行綜合考慮。對于一些比較重要的微生物菌株，則要盡可能多的采用各種不同的手段進行保藏，以免因某種方法的失敗而導(dǎo)致菌種的喪失。 二、菌種的保藏2、基本方法生活態(tài)休眠態(tài)培養(yǎng)基傳代培養(yǎng)寄主傳代培養(yǎng)冷凍干燥斜面、平板液氮、低溫冰箱沙土管、冷凍真空干燥1、原理 挑選典型菌種的優(yōu)良純種，用其休眠體。 創(chuàng)造合適休眠環(huán)境：干燥、低

9、溫、缺氧等。二、菌種的保藏 1）斜面保藏（5C下）：定期移植法. 缺點：傳代多、易變異。2）石蠟油封藏法（RT）石蠟：121C 濕熱2h、150C 170C 干燥滅菌 1h.油層高于斜面頂端1cm，垂直RT 或 4 C 515年 20年以上。 -50 C 、-70 C、 -196 C（液氮）(應(yīng)加保護劑：二甲椏楓、甘油; 脫脂牛奶, 血清白蛋白等)3）冷凍干燥保藏法二、菌種的保藏6）懸液保藏法 4）寄主保藏法與組織或培養(yǎng)基混合保藏。5）載體保藏法常用土壤。 主用于形成孢子的M。充分干燥，密封保存。二、菌種的保藏主要參考書： 1. Madigan, MT, JM Martinko, and J

10、Parker.2003. Brock Biology of Microbiology, 10th ed. Printice Hall, New Jersey. 2. Talaro, KP. 2005. Foundations in Microbiology, 5th ed. McGraw-Hill co. & High Education Press, Beijing. 3. Prescott, LM, JP Harley, and DA Klein. 2002. Microbiology, 5th ed. McGraw-Hill co. & High Education Press, Beijing. 4. Turner, PC, AG McLennan, AD Bates and MRH White. 1997. Instant Notes in Molecular Biolgy. Bios Scentific Publishers Limited, 2000. 5. Maloy, SR, JE Cronan J