細(xì)菌的遺傳變異

第1頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物是研究現(xiàn)代遺傳學(xué)和其它許多主要的生物學(xué)基本理論問題中最熱衷的研究對象。對微生物遺傳規(guī)律的深入研究，不僅促進(jìn)了現(xiàn)代分子生物學(xué)和生物工程學(xué)的發(fā)展，而且為育種工作提供了豐富的理論基礎(chǔ)，促使育種工作從不自覺到自覺、從低效到高效、從隨機(jī)到定向、從近緣雜交到遠(yuǎn)緣雜交的方向發(fā)展。研究微生物遺傳學(xué)的意義第2頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月一、遺傳與變異的概念遺傳和變異是生物體的最本質(zhì)的屬性之一。遺傳(heredity)：親代生物的性狀在子代得到表現(xiàn)；親代生物傳遞給子代一套實現(xiàn)與其相同形狀的遺傳信息。特點(diǎn)：具穩(wěn)定性。遺傳型（genotype）：又稱基因型，指某一生物個體所含有的全部基因的總和；------是一種內(nèi)在可能性或潛力。

遺傳型+環(huán)境條件表型表型（phenotype）：指生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和;------是一種現(xiàn)實存在，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。代謝發(fā)育概述第3頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月變異(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)生改變。變異的特點(diǎn)：a.在群體中以極低的幾率出現(xiàn)，（一般為10-6～10-10）；b.形狀變化的幅度大；c.變化后形成的新性狀是穩(wěn)定的，可遺傳的。例如：粘質(zhì)沙雷氏菌：在25℃下培養(yǎng)，產(chǎn)生深紅色的靈桿菌素；在37℃下培養(yǎng)，不產(chǎn)生色素；如果重新將溫度降到25℃，又恢復(fù)產(chǎn)色素的能力。第4頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長表現(xiàn)粘質(zhì)沙雷氏菌的菌落特征第5頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月二、遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)種質(zhì)連續(xù)理論：1883-1889年間Weissmann提出。認(rèn)為遺傳物質(zhì)是一種具有特定分子結(jié)構(gòu)的化合物?；?qū)W說：1933年摩爾根（ThomasHuntMorgan）發(fā)現(xiàn)了染色體，并證明基因在染色體上呈直線排列，提出了基因?qū)W說，使得遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的范圍縮小到染色體上。DNA是遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)的證明：利用微生物為實驗對象進(jìn)行的三個著名實驗的論證（肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗、噬菌體感染試驗、病毒的拆開與重建試驗），才使人們普遍接受核酸才是真正的遺傳物質(zhì)。第6頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)典試驗1.肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化試驗格里菲斯第7頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月①加S菌DNA②加S菌DNA及DNA酶以外的酶③加S菌的DNA和DNA酶④加S菌的RNA⑤加S菌的蛋白質(zhì)⑥加S菌的莢膜多糖活R菌長出S菌只有R菌

1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty從熱死S型S.pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗：只有S型細(xì)菌的DNA才能將S.pneumoniae的R型轉(zhuǎn)化為S型。且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說明S型菌株轉(zhuǎn)移給R型菌株的，是遺傳因子。第8頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月分離后的S型細(xì)胞物質(zhì)對R型細(xì)胞的轉(zhuǎn)化第9頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是雙鏈DNA病毒的遺傳物質(zhì)可以是單鏈的或雙鏈的DNA或RNA，即：ssDNA，dsDNA，ssRNA或dsRNA。第12頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳物質(zhì)的復(fù)制----雙鏈DNA的復(fù)制

（半保留復(fù)制）第13頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物的染色體第14頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月核外DNA的種類核外染色體真核生物的“質(zhì)粒”原核生物的質(zhì)粒 線粒體細(xì)胞質(zhì)基因 葉綠體（質(zhì)體） 中心體 動體共生生物： 卡巴顆粒酵母菌的2m質(zhì)粒F因子R因子Col質(zhì)粒Ti質(zhì)粒巨大質(zhì)粒降解性質(zhì)粒第15頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)粒

質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，多為環(huán)狀雙螺旋DNA分子。質(zhì)?？梢宰陨韽?fù)制，隨宿主菌分裂傳到子代菌體。在一定條件下，質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移，也可丟失。質(zhì)粒是自行復(fù)制單位，有的需與核質(zhì)染色體的復(fù)制同步，稱為嚴(yán)緊型復(fù)制。第16頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)粒編碼細(xì)菌各種重要的生物學(xué)性狀.

致育質(zhì)粒或F質(zhì)粒;編碼性菌毛毒力質(zhì)?；騐i質(zhì)粒：毒力因子

R質(zhì)粒：對抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性.一種質(zhì)粒可同時具有幾種編碼功能.第17頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)粒示意圖第18頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)菌的質(zhì)粒第19頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種代表性質(zhì)粒：1.F–因子（fertilityfactor）：又稱致育因子或性因子。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，決定性別。第20頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月最初發(fā)現(xiàn)于痢疾志賀氏菌（Shigelladysenteriae），后來發(fā)現(xiàn)還存在于Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和Staphylococcus中。“耐藥性”2.R因子（resistencefactor）第21頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月R100質(zhì)粒(89kb)可使宿主對下列藥物及重金屬具有抗性：汞（mercuricion，mer）四環(huán)素（tetracycline，tet）鏈霉素(Streptomycin,Str)、磺胺(Sulfonamide,Su)、氯霉素(Chlorampenicol,Cm)、夫西地酸（fusidicacid，fus）并且負(fù)責(zé)這些抗性的基因是成簇地存在于抗性質(zhì)粒上。第22頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)大腸桿菌素因子。大腸桿菌素是由E.coli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)譯或能量代謝等而專一地殺死其它腸道細(xì)菌。其分子量約4×104~8×104Dalton。大腸桿菌素都是由Col因子編碼的。凡帶Col因子的菌株，由于質(zhì)粒本身編碼一種免疫蛋白，從而對大腸桿菌素有免疫作用，不受其傷害。3.Col因子（colicinogenicfactor）第23頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月降解性質(zhì)粒只在假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。它們的降解性質(zhì)粒可為一系列能降解復(fù)雜物質(zhì)的酶編碼，從而能利用一般細(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CAM（樟腦）質(zhì)粒，XYL（二甲苯）質(zhì)粒，SAL（水楊酸）質(zhì)粒，MDL（扁桃酸）質(zhì)粒，，NAP（奈）質(zhì)粒和TOL（甲苯）質(zhì)粒等。4.降解性質(zhì)粒第24頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月即誘癌質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒長200kb，是一個大型質(zhì)粒。當(dāng)前，Ti質(zhì)粒已成為植物遺傳工程研究中的重要載體。一些具有重要性狀的外源基因可借DNA重組技術(shù)設(shè)法插入到Ti質(zhì)粒中，并進(jìn)一步使之整合到植物染色體上，以改變該植物的遺傳性，達(dá)到培育植物優(yōu)良品種的目的。5.Ti質(zhì)粒（tumorinducingplasmid）第25頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月是近年來在Rhizobium（根瘤菌屬）中發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒，分子量為200~300×106Dalton，比一般質(zhì)粒大幾十倍到幾百倍，故稱巨大質(zhì)粒，其上有一系列固氮基因。6.巨大質(zhì)粒（mega質(zhì)粒）第26頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異毒力變異耐藥性變異菌落變異生化特性變異第27頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月1.形態(tài)結(jié)構(gòu)變異3-6%食鹽

鼠疫桿菌────→多形態(tài)性(衰殘型)。

瓊脂培基

第28頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月形態(tài)結(jié)構(gòu)變異青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細(xì)菌──────→L型變異抗體或補(bǔ)體(部分或完全失去胞壁)

正常霍亂弧菌霍亂弧菌L型第29頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月形態(tài)結(jié)構(gòu)變異特殊結(jié)構(gòu)的變異

42-43℃

炭疽桿菌────→失去形成芽胞能力,毒性降低10-20天

變形桿菌（H）0.1%石炭酸（O）遷徙生長單個菌落鞭毛變異第30頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)通過易感動物和其他微生物共生或被溫和噬菌體感染。例如魏氏梭菌與八疊球菌共生時毒力變強(qiáng)，無毒的白喉棒狀桿菌被溫和β-噬菌體感染后產(chǎn)生白喉毒素，成為有毒細(xì)菌。增強(qiáng)毒力的方法2.毒力變異第31頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月毒力變異β棒狀噬菌體

白喉棒狀桿菌────→獲得白喉毒素第32頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月減弱毒力的方法

通過非易感動物例如：馬爾他強(qiáng)毒布氏桿菌連續(xù)通過雞育成弱毒株；豬丹毒苗GC42系將強(qiáng)毒株通過豚鼠傳370代后又通過雞傳42代育成弱毒。在較高溫度下培養(yǎng)。強(qiáng)毒炭疽——42.5℃下培養(yǎng)——弱毒在含有某些特殊化學(xué)物質(zhì)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。著名的卡介苗BCG第33頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月在含有抗血清，噬菌體或抗生素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。長期的人工培養(yǎng)。在特殊氣體條件下培養(yǎng)。如無莢膜炭疽芽胞苗是半強(qiáng)毒株在含50%血清的培養(yǎng)基上，在50%CO2的條件下選育的。通過基因工程的方法。去除毒力基因可獲得無毒力株。

第34頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月3.耐藥性變異細(xì)菌對某種抗菌藥物由敏感變成耐藥的變異稱為耐藥性變異。金黃色葡萄球菌耐青霉素的菌株已從1946年的14%上升至目前的80%。有些細(xì)菌還表現(xiàn)為同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性，甚至產(chǎn)生藥物依賴性。含鏈霉素培基

痢疾桿菌─────→依鏈株(耐藥菌株)

長期培養(yǎng)

第35頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月4.菌落變異光滑型→粗糙型變異

S型（smooth）菌落：光滑，濕潤，邊緣整齊。R型（rough）菌落：菌落表面粗糙，枯干，邊緣不整齊。一般來說，S→R毒力由強(qiáng)變?nèi)?，但炭疽桿菌，結(jié)核分支桿菌，正常菌落為R型→S型，毒力減弱第36頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月R菌落S菌落第37頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月D菌落的變異

當(dāng)細(xì)菌接觸某些化學(xué)物質(zhì)時如CuSO4,LiCl形成細(xì)小菌落叫D菌落。（dwarfclone,侏儒菌落）第38頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月5.生化特性變異糖代謝能力的變異營養(yǎng)成份的合成能力改變第39頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)細(xì)菌變異的機(jī)制一、基因突變（mutation）指生物體的表型突然發(fā)生的可遺傳的變化。染色體畸變點(diǎn)突變突變體（mutant）發(fā)生了突變的微生物細(xì)胞或菌株野生型（wildtype）從自然界分離到的任何微生物在其發(fā)生突變前的原始菌株第40頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)突變的特點(diǎn)不對應(yīng)性：突變的性狀與突變原因之間無直接的對應(yīng)關(guān)系。自發(fā)性：突變可以在沒有人為誘變因素處理下自發(fā)地產(chǎn)生。稀有性：突變率低且穩(wěn)定。獨(dú)立性：各種突變獨(dú)立發(fā)生，不會互相影響。可誘發(fā)性：誘變劑可提高突變率。穩(wěn)定性：變異性狀穩(wěn)定可遺傳?？赡嫘裕簭脑嫉囊吧突虻阶儺愔甑耐蛔兎Q為正向突 變（forwardmutation），從突變株回到野生型的過程則稱為回復(fù)突變或回變（backmutation或reversemutation）。第41頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)突變機(jī)制誘變劑（mutagen）：凡能提高突變率的任何理化因子，就稱為誘變劑.種類：誘變劑的種類很多，作用方式多樣。即使是同一種誘變劑，也常有幾種作用方式。誘發(fā)突變的機(jī)制第42頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基置換（substitution）定義：對DNA來說，堿基的置換屬于一種染色體的微小損傷（microlesion），它只涉及一對堿基被另一對堿基所置換。分類：轉(zhuǎn)換（transition），即DNA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；

顛換（transversion），即一個嘌呤被一個嘧啶,或是一個嘧啶被一個嘌呤所置換。對某一具體誘變劑來說，即可同時引起轉(zhuǎn)換與顛換，也可只具其中的一種功能。1.點(diǎn)突變(pointmutation)第43頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月亞硝酸可以使堿基發(fā)生氧化脫氨作用

HNO2胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）HNO2腺嘌呤（A）次黃嘌呤（H）HNO2鳥嘌呤（G）黃嘌呤（X）這些反應(yīng)及形成物均可在DNA復(fù)制中產(chǎn)生影響，主要是使堿基對發(fā)生轉(zhuǎn)換。堿基轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制——以亞硝酸為例第44頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月若干誘變劑的作用機(jī)制及誘變功能誘變因素在DNA上的初級效應(yīng)遺傳效應(yīng)堿基類似物摻入作用AT=GC雙向轉(zhuǎn)換羥胺與胞嘧啶起反應(yīng)GC→AT的轉(zhuǎn)換亞硝酸 A、G、C的氧化脫氨作用交聯(lián)AT=GC雙向轉(zhuǎn)換缺失烷化劑烷化堿基（主要是G）烷化磷酸基團(tuán)喪失烷化的嘌呤糖-磷酸骨架的斷裂AT=GC雙向轉(zhuǎn)換AT→TA的顛換GC→CG的顛換巨大損傷（缺失、重復(fù)、倒位、易位）丫啶類堿基之間相互作用雙鏈變形碼組移動（＋或－）紫外線嘧啶的水合物形成嘧啶的二聚體交聯(lián)GC→AT轉(zhuǎn)換碼組移動（＋或－）電離輻射堿基的羥基化核降解DNA降解 糖-磷酸骨架的斷裂喪失嘌呤AT=GC雙向轉(zhuǎn)換碼組移動（＋或－）巨大損傷（缺失、重復(fù)、倒位、易位）加熱C脫氨基CG→TA轉(zhuǎn)換Mu噬菌體結(jié)合到一個基因中間碼組移動 第45頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月移碼突變(frame-shiftmutation)指誘變劑使DNA分子中增加（插入）或缺失一個或少數(shù)幾個核苷酸，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯誤的一類突變。由移碼突變所產(chǎn)生的突變株，稱為移碼突變株（frame-shiftmutant）。與染色體畸變相比，移碼突變也只能算是DNA分子的微小損傷。第46頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月能誘發(fā)移碼突變的幾種代表性化合物引起移碼突變的誘變劑：主要是吖啶類染料，如吖啶黃、吖啶橙等等。這類化合物都是平面型的三環(huán)分子，它們的結(jié)構(gòu)與一個嘌呤—嘧啶對十分相似。第47頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月丫啶類化合物誘發(fā)的移碼突變及其回復(fù)突變圖示第48頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月2.染色體畸變（chromosomalaberration）某些理化因子，如X射線等的輻射及烷化劑、亞硝酸等，除了能引起點(diǎn)突變外，還可引起DNA的大損傷（macrolesion）包括：染色體結(jié)構(gòu)上的變化：缺失（deletion）重復(fù)（duplication）易位（translocation）倒位（inversion）染色體數(shù)目的變化第50頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月染色體結(jié)構(gòu)上的變化分為染色體內(nèi)畸變和染色體間畸變兩類。染色體內(nèi)畸變：只涉及一條染色體上的變化，如發(fā)生染色體的部分缺失或重復(fù)時，其結(jié)果可造成基因的減少或增加；如發(fā)生倒位或易位時，則可造成基因排列順序的改變，但數(shù)目卻不改變。倒位--------是指斷裂下來的一段染色體旋轉(zhuǎn)180后，重新插入到原來染色體的原位置上，從而使其基因順序與其它的基因順序相反；易位--------是指斷裂下來的一小段染色體再順向或逆向地插入到同一條染色體的其它部位上。染色體間畸變：指非同源染色體間的易位。第51頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月自發(fā)突變機(jī)制自發(fā)突變是指在沒有人工參與下生物體自然發(fā)生的突變。幾種自發(fā)突變的可能機(jī)制微生物自身有害代謝產(chǎn)物的誘變效應(yīng)過氧化氫是普遍存在于微生物體內(nèi)的一種代謝產(chǎn)物。它對Neurospora（脈孢菌）有誘變作用，這種作用可因同時加入過氧化氫酶而降低，如果在加入該酶的同時又加入酶抑制劑KCN，則又可提高突變率。這就說明，過氧化氫很可能是“自發(fā)突變”中一種內(nèi)源性誘變劑。在許多微生物的陳舊培養(yǎng)物中易出現(xiàn)自發(fā)突變株，可能也是同樣的原因。第52頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)出效應(yīng)即環(huán)狀突出效應(yīng)。有人提出，在DNA的復(fù)制過程中，如果其中某一單鏈上偶然產(chǎn)生一個小環(huán)，則會因其上的基因越過復(fù)制而發(fā)生遺傳缺失，從而造成自發(fā)突變。第53頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月二、基因重組定義：凡把兩個不同性狀個體內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過遺傳分子間的重新組合，形成新遺傳型個體的方式，稱為基因重組（generecombination）或遺傳重組。作用：重組可使生物體在未發(fā)生突變的情況下，也能產(chǎn)生新遺傳型的個體。第54頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月生長快、產(chǎn)量低生長慢、產(chǎn)量高基因重組生長快、產(chǎn)量高第55頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)菌的基因重組基因重組的方式轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導(dǎo)接合原生質(zhì)體融合第56頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：受體菌自然或在人工技術(shù)作用下直接攝取來自供體菌的游離DNA片段，并把它整合到自己的基因組中，而獲得部分新的遺傳性狀的基因轉(zhuǎn)移過程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的的受體菌稱為轉(zhuǎn)化子（transformant）。有關(guān)名詞：受體菌：recipient/receptor，轉(zhuǎn)化基因的接受者供體菌：donor，轉(zhuǎn)化基因的提供者轉(zhuǎn)化因子：來自供體菌的DNA片段轉(zhuǎn)化子：transformant，將轉(zhuǎn)化基因重組進(jìn)入自身染色體組的重組子(一)、轉(zhuǎn)化（transformation）1、轉(zhuǎn)化及其發(fā)現(xiàn)第57頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)化第58頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月

①受體細(xì)胞要處于感受態(tài).感受態(tài)：competence，受體細(xì)胞能從環(huán)境吸取外源DNA片段并實現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)②供體DNA片段（轉(zhuǎn)化因子）大小適宜，分子量一般為1×107

D左右③菌株間的親緣關(guān)系密切2、轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件

3、轉(zhuǎn)化的類型根據(jù)感受態(tài)建立的方式，可以分為：①自然遺傳轉(zhuǎn)化naturalgenetictransformation②人工轉(zhuǎn)化artificialtransformation第60頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月人工轉(zhuǎn)化人工轉(zhuǎn)化——是通過人為誘導(dǎo)的方法，使細(xì)胞具有攝取DNA的能力，或人工地將DNA導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)。

方法：①CaCl2處理細(xì)胞，使其成為能攝取外源DNA的感受態(tài)狀態(tài).②電穿孔法electroporation：用高壓脈沖電流擊破細(xì)胞膜，或擊成小孔，使各種大分子（包括DNA）能通過這些小孔進(jìn)入細(xì)胞。第61頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月可轉(zhuǎn)化的性狀莢膜多糖的合成專一性酶的合成專一性蛋白質(zhì)的合成抗藥性第62頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月混合培養(yǎng)(二)、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）J.Lederberg等（1952）在Salmonellatyphimurium中發(fā)現(xiàn)的。

1.轉(zhuǎn)導(dǎo)及其發(fā)現(xiàn)定義：以溫和噬菌體為媒介，將供體細(xì)胞的DNA片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞，稱轉(zhuǎn)導(dǎo)子。第63頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)導(dǎo)第64頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月溶原性轉(zhuǎn)換因前噬菌體基因插入寄主的基因組而使后者獲得一些新性狀的現(xiàn)象.第65頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)、接合

供體與受體細(xì)胞直接接觸，借性菌毛傳遞DNA，在受體細(xì)胞中發(fā)生交換、整合，使之獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。通過接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞就稱接合子。第66頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第67頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月(四)、原生質(zhì)體融合——protoplastfusion概念：通過人為方法，使遺傳性狀不同的兩細(xì)胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合，并進(jìn)而發(fā)生遺傳重組以產(chǎn)生同時帶有雙親性狀的遺傳性穩(wěn)定的融合子（fusant）的過程，稱為原生質(zhì)體融合。適用范圍：各種生物細(xì)胞都能進(jìn)行原生質(zhì)體融合，包括各種原核生物、真核微生物以及高等動植物和人體的不同細(xì)胞。意義：70年代后發(fā)展的一種育種新技術(shù)，繼轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合之后一種更有效的轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)的手段。原生質(zhì)體融合不僅能在不同菌株或種間進(jìn)行，還能做到屬間、科間甚至更遠(yuǎn)緣的微生物或高等生物細(xì)胞間的融合。發(fā)展點(diǎn)：有關(guān)原生質(zhì)體融合的遺傳機(jī)制，尚未研究清楚，目前還在探索中。第68頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月原生質(zhì)體融合的優(yōu)點(diǎn)：

可以提高重組率雙親可以少帶標(biāo)記或不帶標(biāo)記可進(jìn)行多親本融合有利于不同種間、屬間微生物的雜交通過原生質(zhì)體融合提高產(chǎn)量第69頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月原生質(zhì)體融合的主要步驟選擇親株 →→制備原生質(zhì)體→→原生質(zhì)體融合→→原生質(zhì)體再生 →→篩選優(yōu)良性狀的融合重組子第70頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月三、細(xì)菌遺傳變異的實際意義誘變育種在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用在測定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用在流行病學(xué)中的應(yīng)用在基因工程中的應(yīng)用第71頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月誘變育種：是用物理或化學(xué)的誘變劑使誘變對象內(nèi)的遺傳物質(zhì)（DNA）的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起性狀變異并通過篩選獲得符合要求的變異菌株的一種育種方法。

誘變育種具有極其重要的實踐意義。當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產(chǎn)部門所使用的高產(chǎn)菌株，幾乎毫無例外地都是通過誘變育種而明顯提高其生產(chǎn)性能的。1.誘變育種第72頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月誘變育種的基本過程選擇選擇合適的出發(fā)菌株↓制備待處理的菌懸液↓誘變處理↓篩選↓保藏和擴(kuò)大試驗第73頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.出發(fā)菌株的選擇

出發(fā)菌株———用來育種處理的起始菌株

◆出發(fā)菌株應(yīng)具備：

①對誘變劑的敏感性高；

②具有特定生產(chǎn)性狀的能力或潛力；

◆出發(fā)菌株的來源；

①自然界直接分離到的野生型菌株：

②歷經(jīng)生產(chǎn)考驗的菌株：

③已經(jīng)歷多次育種處理的菌株：第74頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月2.制備細(xì)胞懸液

要求：

①菌體處于對數(shù)生長期，并使細(xì)胞處于同步生長；

②細(xì)胞分散且為單細(xì)胞，以避免表型遲延現(xiàn)象（phenotypiclag）;

方法：

①玻璃珠打散10-15min;

②加０.3%吐溫80（表面活性劑）

③用無菌脫脂棉過濾。

制備：

物理誘變劑——生理鹽水（0.85%NaCl)

化學(xué)誘變劑——緩沖液

濃度：

細(xì)菌、放線菌108個/ml

霉菌、酵母菌106個/ml第75頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月表型遲延現(xiàn)象:指某一突變在DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂后，才在表型上顯示出來，造成不純的菌落。

3.誘變處理誘變劑的作用：①提高突變的頻率②擴(kuò)大產(chǎn)量變異的幅度③使產(chǎn)量變異朝著正突變或負(fù)突變移動劑量的表示法：不同種類和不同生長階段的微生物對誘變劑的敏感程度不同，所以在誘變處理前，一般應(yīng)預(yù)先作誘變劑用量對菌體死亡數(shù)量的致死曲線，選擇合適的處理劑量?！滤缆适亲詈玫恼T變劑相對劑量的表示方法。最適劑量的選擇：產(chǎn)量性狀的育種中多傾向于低劑量（致死率的70～80%）第76頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月誘變處理方式：

單一因子處理：復(fù)合因子處理：先后使用同時使用單一因子重復(fù)使用兩種以上因素第77頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月2.在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用形態(tài)、結(jié)構(gòu)、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的變異，使得診斷復(fù)雜化耐藥菌株日益增多，因此以藥敏實驗為指導(dǎo)減毒菌株和無毒株可制備成疫苗第78頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月3.在測定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用凡能誘導(dǎo)細(xì)菌發(fā)生突變的物質(zhì)都有可能是致癌物質(zhì)。第79頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月4.在流行病學(xué)中的應(yīng)用分子生物學(xué)分析方法已被用于流行病學(xué)調(diào)查質(zhì)粒指紋圖（PEP）對噬菌體的敏感性，對細(xì)菌素的敏感性第80頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月5.在基因工程中的應(yīng)用基因工程是根據(jù)遺傳變異中細(xì)菌可因基因轉(zhuǎn)移和重組而獲得新性狀的原理設(shè)計的切取目的基因——連接到載體上——轉(zhuǎn)移到工程菌內(nèi)，大量表達(dá)目的基因產(chǎn)物目前已大量生產(chǎn)胰島素、干擾素、多種生長激素、rIL-2等細(xì)胞因子和乙肝疫苗等生物制品第81頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月基因工程

1.基因工程總體策略 2.目標(biāo)基因的克隆與鑒定 3.宿主和載體 4.重組蛋白的生產(chǎn)第82頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月基因工程總體策略

基因工程指用人為的方法將所需要的某一供體生物的DNA提取出來，在適當(dāng)?shù)臈l件下用適當(dāng)?shù)拿盖懈詈?，把它與載體DNA分子連接起來形成具有自我復(fù)制能力的DNA分子——復(fù)制子，并將它轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)。第83頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月重組蛋白的生產(chǎn) 品種、菌株改良 遺傳基因分析第84頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物分類學(xué)(Taxonomy)

是一門按微生物類群的親緣關(guān)系把它們安排成條理清楚的各種分類單元或分類群（Taxon）的科學(xué)分類學(xué)的任務(wù)分類（Classification）：是指根據(jù)相似性或親緣關(guān)系，將一個有機(jī)體放在一個單元中。命名（Nomenclature）：是按照國際命名法規(guī)給予有機(jī)體一個科學(xué)的名稱鑒定（Identification）：是指確定一個新分離物是否歸屬于某個已命名的分類單元的過程。

第三節(jié)細(xì)菌的分類與命名第85頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月

命名的任務(wù)是為一個新發(fā)現(xiàn)的微生物確定一個新學(xué)名，亦即當(dāng)你詳細(xì)觀察和描述一個未知菌種后，經(jīng)過認(rèn)真查找現(xiàn)有的權(quán)威性分類鑒定手冊，發(fā)現(xiàn)這是一個以往還未記載過的新種，這時，就得按微生物的國際命名法規(guī)給以一個新的學(xué)名。第86頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月一、細(xì)菌在生物中分類地位目前公認(rèn)“四界分類系統(tǒng)”動物界植物界原核生物：細(xì)菌、放線菌、螺旋體、生物原生生物界霉形體、立克次氏體、衣原體真核生物：真菌、藻類、原蟲病毒界：病毒第87頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月二細(xì)菌的分類層次界（Kingdom）門（PhylumorDivision）綱（Class）目（Order）科（Family）屬（Genus）種（Species）種是最基本的分類單位。但分類單元之間科加入亞門、亞綱、亞目、亞科等次要分類單位。種以下又可分為亞種、變種、型、菌株等第88頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月1.種和屬的概念種(species)是細(xì)菌分類的基本單位。生物學(xué)性狀基本相同的細(xì)菌群體構(gòu)成一個菌種；同一菌種的各個細(xì)菌,雖性狀基本相同,但在某些方面仍有一定差異,差異較明顯的稱亞種(subspecies,subsp.)或變種(variety,var.),差異小的則為型(type)。性狀相近關(guān)系密切的若干菌種組成一個菌屬(genus)。第89頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月2.微生物亞種以下的變型分類亞種以下

生物變型——表示特殊的生化或生理特征血清變型——表示抗原結(jié)構(gòu)不同致病變型——表示某些寄主的專一致病性噬菌變型——表示對噬菌體的特異性反應(yīng)形態(tài)變型——表示特殊的形態(tài)特征第90頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月3.菌株對不同來源的同一菌種的細(xì)菌稱為該菌的不同菌株(strain)。具有某種細(xì)菌典型特征的菌株稱為該菌的標(biāo)準(zhǔn)菌株(standardstrain)或模式菌株(typestrain)第91頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第92頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月Corynebacteriumpekinenesenov.sp.AS1.299（北京棒桿菌AS1.299，新種）。

在新種發(fā)表前，其模式菌株的培養(yǎng)物就應(yīng)存放在一個永久性的菌種保藏機(jī)構(gòu)中，并允許人們能從中取得。第93頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月三、細(xì)菌的命名法拉丁文雙命名法屬名+種名(中文的命名次序適與拉丁文相反)

Staphylococcusaureus金黃色葡萄球菌；Escherichiacoli大腸埃希菌；Neisseriameningitidis腦膜炎奈瑟菌等

常見菌通用的俗名tuberclebacillus,結(jié)核桿菌;typhoidbacillus傷寒桿菌;泛指某一屬細(xì)菌,不特指其中某個菌種,則可在屬名后加sp.(單數(shù))或spp.(復(fù)數(shù))

如Salmonellasp.表示為沙門菌屬中的細(xì)菌第94頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月1.俗名與學(xué)名

每一種微生物都有一個自己的名字，名字有俗名（commonname）和學(xué)名（scientificname）兩種。俗名指普通的、通俗的、地區(qū)性的名字，具有簡明和大眾化的優(yōu)點(diǎn)，但往往涵義不夠確切，易于重復(fù)，使用范圍局限。第95頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月

例如“結(jié)核桿菌”（tuberclebacillus,俗名）用于表示Mycobacteriumtuberculosis（結(jié)核分枝桿菌，學(xué)名）；以此類推有：“綠膿桿菌”用于表示Pseudomonasaeruginosa

（銅綠假單胞菌），“白念菌”表示Candidaalbicans（白色假絲酵母），“金葡菌”表示Staphylococcusaureus（金黃色葡萄球菌）第96頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月

學(xué)名則指一個菌種的科學(xué)名稱，它是按照《國際細(xì)菌命名法規(guī)》命名的、國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)并通用的正式名字。第97頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月第98頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月有關(guān)學(xué)名的若干規(guī)定與常識：

①屬（或亞屬）名：是一個表示該種微生物主要特征的名詞或用作名詞的形容詞，單數(shù)，其第一個字母應(yīng)大寫。其詞源可來自拉丁詞、希臘詞或其他拉丁化的外來詞，也可以組合方式形成。第99頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月如

Bacilllus（芽抱桿菌屬）可寫成“B．”，Streptomyces（鏈霉菌屬）可縮寫成“S．”，

Pseudomonas（假單胞菌屬）可縮寫成“P．”，Aspergillus（曲霉屬）可寫成“A”等。如果有可能產(chǎn)生混淆，也可寫兩至三個字母，例如“Bac.”（Bacillus），“Ps．”（Pseudomonas）和“Pen．”（Penicillium

青霉屬）等。第100頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月②種的加詞：代表一個種的次要特征，同樣由拉丁詞、希臘詞或拉丁化的外來詞所組成。字首一律小寫（即使它是由某一人名衍化而來，首字母也不應(yīng)大寫）。它可以是一個形容詞或名詞。在出版物中，種的加詞與屬名一起均應(yīng)排成斜體。第101頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月在實際工作中，有時手頭篩選到一個有用的菌種，其屬名很易確定，但種名還未確定。在這種情況下，當(dāng)發(fā)表論文或進(jìn)行學(xué)術(shù)交流時，其種的加詞暫時可以用“SP．”（正體字）代替。例如“Bacillussp.”即表示一個尚未定出種名的芽孢桿菌，可譯為“一種芽孢桿菌”。同樣，“Bacillusspp·”（Spp·為species復(fù)數(shù)的簡寫）表示一批尚未定種名的芽孢桿菌，故可譯為“若干芽孢桿菌”。第102頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月③學(xué)名的發(fā)音：按規(guī)定，學(xué)名均應(yīng)按拉丁字母發(fā)音規(guī)則發(fā)音。事實上，英、美等國學(xué)者經(jīng)常按自己的文種來對學(xué)名發(fā)音，影響頗大，且已習(xí)慣成自然。第103頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月

變種（variety，var．）

變種是亞種(subsp.)的同義詞，因易引起混亂，故《國際細(xì)菌命名法規(guī)》（1975）已規(guī)定它在命名法中沒有地位，且不主張使用。

第104頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月型

在亞種以下的“型”（form）曾用于表示細(xì)菌菌株，但目前已廢除。目前尚在使用的是以“型”作后綴使用，例如生物變異型（biovar）、化學(xué)型（chemoform）等（見下表）。第105頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月在上述各菌株符號中，有的是隨意的，有的是研究機(jī)構(gòu)的名稱「如“BF”為“北紡”（北京紡織工業(yè)局科學(xué)研究所）的縮寫］，有的則是菌種保藏機(jī)構(gòu)的縮寫，如AS即代表AcademiaSinica（中國科學(xué)院），ATCC即代表AmericanTypeCultureCollection（美國模式菌種保藏中心）等等。第106頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月四微生物的分類技術(shù)水平微生物分類中使用的技術(shù)水平細(xì)胞形態(tài)水平細(xì)胞組分水平蛋白質(zhì)水平基因組水平第107頁，課件共118頁，創(chuàng)作于2023年2月五微生物的分類方法1.經(jīng)典分類鑒定法形態(tài)特征：個體群體生理生化特征：營養(yǎng)要求（碳源，氮源，生長因子）；代謝產(chǎn)物（種類，產(chǎn)量，