微生物學(xué)：第七章 微生物遺傳第三、四節(jié)

1、 第三節(jié) 基因突變和誘變育種一、基因突變野生型菌株：從自然界分離獲得的菌株， 稱之為?；九囵B(yǎng)基：滿足野生型菌株生長(zhǎng)最低營(yíng) 養(yǎng)要求的合成培養(yǎng)基。（一）突變類型營(yíng)養(yǎng)缺陷型：野生型菌株由于突變而喪失 了 某種營(yíng)養(yǎng)合成能力，而無法在基本培 養(yǎng)基上生長(zhǎng)的變異類型。 表示：基 因：his+，his - ； 表 型：His + ，His -抗性突變型：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抗性 變異類型。表示：基 因： strr、strs； tetr、tets； 表 型：Str r ， Str s條件致死突變型：某些菌株或病毒經(jīng)基因 突變后，在某種條件可生長(zhǎng)并實(shí)現(xiàn)表型，而在另一條件卻無法生

2、長(zhǎng)繁殖的突變類型。 (如溫度敏感突變株：Ts）形態(tài)突變株抗原突變株產(chǎn)量突變株突變株類型劃分： -選擇性突變株：營(yíng)養(yǎng)缺陷型、抗性 突變型、條件致死突變型 -非選擇突變株：形態(tài)、抗原、產(chǎn)量 突變型（二）突變率及其撿出突變率：某一細(xì)胞在每一世代中發(fā)生突 變的幾率。常用單位群體中每一世代產(chǎn) 生的突變株的數(shù)目來表示。突變株的撿出及突變率的計(jì)算 撿出方法：1）選擇性突變株-營(yíng)養(yǎng)缺陷型 -抗藥性突變 2）回復(fù)突變(三）基因突變的特點(diǎn)1）非對(duì)應(yīng)性；2）自發(fā)性；3）稀有性； 4）獨(dú)立性；5）遺傳和回復(fù)性；6）可誘變性；如何證明基因突變的非對(duì)應(yīng)性和自發(fā)性？三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)變量實(shí)驗(yàn)、涂布實(shí)驗(yàn)、影印實(shí)驗(yàn)1) 變量實(shí)驗(yàn)2）

3、涂布實(shí)驗(yàn)3）平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)（四）基因突變及其機(jī)制1、誘發(fā)突變 (點(diǎn)突變, 畸變)1)點(diǎn)突變(1)堿基置換 -轉(zhuǎn)換 -顛換可能的突變型：錯(cuò)義突變無義突變同義突變 相關(guān)的誘變劑直接引起置換： 亞硝酸、亞硝基胍、羥胺、烷化劑 間接引起置換： 堿基類似物（5BU, 5-AU)(2）移碼突變 DNA序列中插入或缺失少數(shù)核苷酸，從而使該處后面遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變的突變。2）染色體畸變 DNA分子的大段損傷，包括缺失、重復(fù)、 插入、易位（轉(zhuǎn)座）和倒拉等。轉(zhuǎn)座：DNA分子通過非同源重組方式， 從染色體的某一部位轉(zhuǎn)移到另一部位的 現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)座因子：凡具有轉(zhuǎn)座作用的DNA序列 均稱之。 特點(diǎn)：-轉(zhuǎn)座作用-

4、末端重復(fù)序列-轉(zhuǎn)座酶基因轉(zhuǎn)座因子類型插入序列轉(zhuǎn)座子(或稱復(fù)合轉(zhuǎn)座子）轉(zhuǎn)座噬菌體 a）插入序列 (IS) b） 轉(zhuǎn)座子(Tn)轉(zhuǎn)座機(jī)理轉(zhuǎn)座子的遺傳效應(yīng)和生物學(xué)意義（復(fù)制型轉(zhuǎn)座）遺傳效應(yīng)1）插入突變2）DNA重排意義：進(jìn)化，獲得突變株，抗藥性 （五）紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)1損傷的機(jī)理： 形成胸腺嘧啶二聚體2、修復(fù)作用 1）光復(fù)活作用光解酶-二聚體復(fù)合物為光激活 2.暗修復(fù)作用： 二、 突變與育種（一）自發(fā)突變與育種(定向培育）（二）誘變育種1、基本原則（應(yīng)考慮的問題）1） 誘變劑的選擇 (有效性,安全性，簡(jiǎn)便性)誘變劑誘變效果測(cè)定（回復(fù)突變率的測(cè)定）-艾姆氏試 驗(yàn)(檢測(cè)三致物質(zhì)）2）出發(fā)菌株

5、3）誘變菌株的狀態(tài) -處理單胞（孢）懸液 -選擇單倍體或單核細(xì)胞4）劑量：低劑量； (表示方法)5）提高檢出效率 -利用形態(tài)特征 -鑒別培養(yǎng)基利用鑒別培養(yǎng)基檢出突變株 -蛋白酶高活性菌株的檢出 （酪蛋白為N源，加HgCl2觀察透明圈） -淀粉酶高活性菌株的檢出 （淀粉為C源，加I2液觀察透明圈） -有機(jī)酸高產(chǎn)菌株的檢出 （培養(yǎng)基加CaCO3觀察透明圈）6）設(shè)計(jì)高效的篩選方案 -初篩（數(shù)量、定性） -復(fù)篩（質(zhì)量、定量）7）創(chuàng)新性的篩選方法 2、營(yíng)缺型的篩選（1）三種培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基- :滿足野生型菌株生長(zhǎng) 最低營(yíng)養(yǎng)要求的組合培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基+ ：滿足所有營(yíng)缺型菌株 生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)要求的天然或半組合培

6、養(yǎng)基。補(bǔ)充培養(yǎng)基A，B ：滿足相應(yīng)營(yíng)缺型菌 株生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)要求的組合或半組合培養(yǎng)基。（2）三類遺傳型個(gè)體野生型：從自然界分離獲得的菌株不論 營(yíng)養(yǎng)狀況如何，均稱為。（A+B + ）營(yíng)缺型：野生型菌株經(jīng)誘變由于代謝障 礙，而必須添加某種物質(zhì)才能生長(zhǎng)的突變 株。 （A+B - ） （A-B + ） 原養(yǎng)型：營(yíng)缺型回復(fù)突變后的菌株。 （A+B + ） 基本基 完全基 補(bǔ)充基野生型 + + +營(yíng)缺型 + +原養(yǎng)型 + + +（3）篩選步驟 1）誘變 2）淘汰野生型：抗生素法、菌絲過濾法 3）檢出： 夾層培養(yǎng)法；限量補(bǔ)充法 逐個(gè)檢出法；影印平板法 （4）鑒定缺陷型(生長(zhǎng)譜法)1）制備基本培養(yǎng)基；2）加充分洗

7、滌菌懸液；3）加待測(cè)營(yíng)養(yǎng)物；4）觀察生長(zhǎng)。夾層培養(yǎng)法 定位（點(diǎn)）誘變第四節(jié) 基因重組 基因重組（遺傳重組）： 兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳物質(zhì)，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定的基因組過程。遺傳工程 -基因重組技術(shù) 經(jīng)典、同源、生物自然屬性、 體內(nèi) -DNA重組技術(shù)： 分子水平、同- 異源、體外一、原核生物的基因重組 （一）轉(zhuǎn)化 受體菌直接吸收供體菌游離的DNA 片段而獲得部分遺傳性狀的現(xiàn)象。1、轉(zhuǎn)化的基本條件（1）感受態(tài)： 受體菌最容易接受外源DNA 片段并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。 影響因素： -遺傳因素（感受態(tài)因子;種屬的特異性；） -外部因素（CAMP、聚乙二醇、二價(jià)陽 離子-低溫低滲

8、CaCl處理、培養(yǎng)條件） 轉(zhuǎn)化頻率：0.11%（很低），最高10%，質(zhì)粒 為良好的轉(zhuǎn)化因子。 濃度：10-5 ug/ml結(jié)構(gòu)：一般轉(zhuǎn)化因子都是線狀雙鏈DNA，少數(shù)為 線狀單鏈DNA。大?。好恳晦D(zhuǎn)化DNA片段分子量約 1107， 約占 染色體組0.3%，平均 15個(gè)基因。（2）轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子非交換2、轉(zhuǎn)化過程 1）酶解和吸收單鏈2）同源區(qū)配對(duì)、 整合3）復(fù)制4）形成轉(zhuǎn)化子5.轉(zhuǎn)染(Tranfection)提純的病毒DNA或RNA進(jìn)入宿主細(xì)胞并增殖出正常的病毒后代現(xiàn)象。-原核生物遺傳學(xué)慨念-不同于正常的噬菌體感染、也不同 于轉(zhuǎn)化（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)完全缺陷或部分缺陷噬菌體為媒介,使受體細(xì)胞獲得供體細(xì)胞部分

9、遺傳性狀的現(xiàn)象。1、普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 完全缺陷噬菌體對(duì)供體任何DNA小片段進(jìn)行“誤包”,而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象，包括完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)和流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)兩種類型。 完全轉(zhuǎn)導(dǎo) (形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子)感染復(fù)數(shù)：感染的噬菌體數(shù)/被感染細(xì)胞數(shù)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：(不形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子, 產(chǎn)生小菌落)經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)入受體菌的供體菌DNA片段，在受體菌內(nèi)不交換、整合、復(fù)制，也不迅速消失，僅進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯、性狀表達(dá)轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。 、局限轉(zhuǎn)導(dǎo) 部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌少數(shù)特定的基因攜帶到受體菌中并獲得表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。 A、低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)（）噬菌體感染）誘導(dǎo)裂解）不正常切離（低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物）（ dgal、 dbio）形成局限轉(zhuǎn)導(dǎo)子B、高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)（）1）概念低

10、頻轉(zhuǎn)導(dǎo)(LFT)裂解物：溶源噬菌體感染后， 帶少數(shù)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的細(xì)胞裂解物。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。 (來源：LFT裂解物以高的感染復(fù)數(shù)感染宿主)雙重溶源菌2）高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：在局限轉(zhuǎn)導(dǎo)中，用雙重溶源菌誘導(dǎo)后產(chǎn)生的高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌可獲得的高達(dá) 50% 的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，稱之。3）過程：1）雙重溶源菌2）誘導(dǎo)，獲得高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物3）高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物低m.o.i感染受體菌（3）溶源轉(zhuǎn)變 溫和噬菌體 感染宿主后，宿主通過溶源化而獲得免疫性以外新性狀的現(xiàn)象。白喉毒素：白喉?xiàng)U菌的-噬菌體帶有“TOX”基因（三）接合 接合：通過細(xì)胞間的直接接觸,由質(zhì)粒 介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象. 接合子：通過接合 而獲得新的遺傳 性狀的受體細(xì)胞。 存在方式:四種接合型菌株1、F - 2、 F+ 菌株Orit：起始子3、Hfr菌株：高頻重組菌株， F+整合在染色體上 成為附加體的狀態(tài)，若與F -接合，有很高的重組 頻率。1）細(xì)胞接觸2）Hfr斷裂、 轉(zhuǎn)移、復(fù)制3）接合中斷4）