第七讲微生物的遗传与变异.ppt

1、第八章 微生物的遗传与变异,（1）个体的体制极其简单；（2）营养体一般都是单倍体；（3）易于在成分简单的组合培养基上大量生长繁殖；（4）繁殖速度快；（5）易于积累不同的中间代谢产物或终产物；（6）菌落形态特征的可见性和多样性；（7）环境条件对微生物群体中各个个体作用的直接性和均一性；（8）易于形成营养缺陷型；（9）各种微生物一般都有相应的病毒；（10 存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式；,微生物是遗传学研究的最好材料和对象,微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供

2、了丰富的理论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。,研究微生物遗传学的意义,遗传与变异的概念,遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。特点：具稳定性。遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；-是一种内在可能性或潜力。 遗传型 + 环境条件 表型表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和;-是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。,变异(var

3、iation):生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生改变。变异的特点：a.在群体中以极低的几率出现，（一般为10-610-10）；b.形状变化的幅度大； c. 变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。特点是：a.几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化；b.性状变化的幅度小；c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。,例如：粘质沙雷氏菌：在25下培养，产生深红色的灵杆菌素；在37下培养，不产生色素；如果重新将温度降到25，又恢复产色素的能力。,遗传与变

4、异的概念,表型饰变：,表型的差异只与环境有关特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为,Production of a red pigment (prodigiosin) by Serratia marcescens. From left to right: slant culture grown at 25C, slant culture grown at 37C, broth culture grown at 25C, broth culture grown at 37C.,遗传变异的物质基础-核酸微生物的遗传物质微生物遗传物质的复制基因突变与诱变育种基因重组与杂交菌种的衰退与保藏,遗

5、传变异的物质基础,种质连续理论：18831889年间Weissmann提出。认为遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物。基因学说：1933年摩尔根（Thomas Hunt Morgan）发现了染色体，并证明基因在染色体上呈直线排列，提出了基因学说，使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。但染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。20多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得多，一般仅由4种不同的核苷酸组成，它们通过排列核组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物遗传型的染色体和基因，起活性成分是蛋白质。DNA是遗传变异的物质基础的证明

6、：1944年以后，先后有利用微生物为实验对象进行的三个著名实验的论证（肺炎球菌的转化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验），才使人们普遍接受核酸才是真正的遗传物质。,转化实验噬菌体的感染实验植物病毒重建实验朊病毒的发现与思考,1928年，Griffith进行了以下几组实验：（1）动物实验对小鼠注射活RII菌或死SIII菌 小鼠存活对小鼠注射活SIII菌小鼠死亡对小鼠注射活RII菌和热死SIII菌 小鼠死亡抽取心血分离活的SIII菌,（一）经典转化实验（transformation）：F.Griffith，研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌）SIII型菌

7、株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性,Griffith转化试验示意,混合培养,RII型活菌,SIII型活菌,SIII型热死菌,RII型活菌,SIII型活菌,健康,健康,健康,健康,健康,健康,健康,病死,病死,病死,（2）细菌培养实验,（3）S型菌的无细胞抽提液试验,以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。,热死SIII菌不生长活 RII 菌长出RII菌热死SIII菌长出大量RII菌和10-6SIII菌,活R菌+S菌无细胞抽提液长出大量R

8、菌和少量S菌,+活RII菌,平皿培养,加S菌DNA加S菌DNA及DNA酶以外的酶加S菌的DNA和DNA酶加S菌的RNA加S菌的蛋白质加S菌的荚膜多糖,活R菌,长出S菌,只有R菌,1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty从热死S型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验：,只有S型细菌的DNA才能将S. pneumoniae的R型转化为S型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转移给R型菌株的，是遗传因子。,美国微生物学家赫尔希（ADHershey，1908）,植物病毒的重建实验,为了证明核酸是遗传物质，

9、H. Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。,选用TMV和霍氏车前花叶病毒（HRV），分别拆分取得各自的RNA和蛋白质，将两种RNA分别与对方的蛋白质外壳重建形成两种杂合病毒：,（1）RNA（TMV） 蛋白质（HRV）（2）RNA（HRV） 蛋白质（TMV）用两种杂合病毒感染寄主：（1）表现TMV的典型症状病分离到正常TMV粒子（2）表现HRV的典型

10、症状病分离到正常HRV粒子。上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。,MTV HRV,HRV MTV,朊病毒的发现和思考,朊病毒含有微量的核酸，仍未发现？朊病毒仅由蛋白质构成朊病毒的遗传物质为蛋白质？,人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等,羊搔痒症(scrapie),牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy),其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。,Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒（pr

11、oteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino。 -朊病毒,1997年，Stanley B. Prusiner荣获诺贝尔奖,1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？,2）蛋白质折叠与功能的关系，是否存在折叠密码？,DNARNA肽链蛋白质,原核生物的遗传物质真核生物的遗传物质病毒的遗传物质,染色体/类核/拟核/核质裸露的共价、闭合、环状的ds-DNA。质粒转座因子,原核生物的质粒,定义：是一类小型共价闭合环状核外DNA，能独立于细胞核进行自主复制。可以通过交换掺入细胞核成为附加体；可以从寄主

12、细胞中消除。 近年来也发现了线性双链DNA质粒和RNA质粒大小：2100106Da，含有数个到数十个甚至上百个基因。性质：质粒是一种复制子，分为严紧型和松弛型，严紧型质粒的复制受细胞核控制，一般一个寄主细胞内有23个；松弛型质粒的复制不受细胞核控制，在细胞内的数量可以达到10-15个。功能：进行细胞间接合并带有一些基因，如产生毒素、抗药性、降解功能等。重组：在质粒之间、质粒与染色体之间菌可发生。,原核生物的质粒,存在范围：很多细菌如E.coli、Shigella、S.aureus、Streptococcus lactis Agrobacterium tumefaciens et al。制备：包

13、括增殖、裂解细胞、分离质粒与染色体和蛋白质等成分、去除RNA和蛋白质等步骤。鉴定：电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶切图谱等方法。,质粒的结构特点通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb； （ 细菌质粒多在10kb以内）,质粒的类型,严谨型质粒(stringent plasmid)：复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数松弛型质粒(relaxed plasmid)：复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数,窄宿主范围质粒(narr

14、ow host range plasmid)（只能在一种特定的宿主细胞中复制）,广宿主范围质粒(broad host range plasmid)（可以在许多种细菌中复制）,质粒的基本特性：,1、质粒一般是闭合、环状、双链DNA（ccc dsDNA）分子；2、能自主复制；3、相容性或不相容性（incompatility）;4、质粒所携带的基因不是细胞生长所必需的，常赋予宿主细胞某些特性；5、质粒能从宿主细胞自发消除；6、质粒可以从一个细菌转移给另一个细菌。,质粒在基因工程中的应用质粒的优点：（1）体积小，易分离和操作（2）环状，稳定（3）独立复制（4）拷贝数多（5）存在标记位点，易筛选E. c

15、oli的pBR322质粒是一个常用的克隆载体,质粒的检测：,提取所有胞内DNA后电镜观察；,超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；,对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点， 如抗药性初步判断。,质粒的主要种类,质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效应,致育因子（Fertility factor，F因子）抗性因子（Resistance factor，R因子）产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）毒性质粒（virulence plasmid）代谢质粒（Metabolic plasmid）隐秘质粒（cryptic plasmid）,几种代表性质粒：,1.F-因子（fe

16、rtility factor）致育因子/性因子，62106Dalton，94.5kb，相当于核染色体DNA2%的环状双链DNA，足以编码94个中等大小多肽，其中1/3基因（tra区）与接合作用有关。存在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性别。,2.R（抗生素抗性和重金属抗性）因子（resistence factor）最初发现于痢疾志贺氏菌（Shigella dysenteriae），后来发现还存在于Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和Staphylococcus中。R因子由相连的两个DNA片段组成，即抗性转移因子（res

17、istence transfor factor， RTF ）和抗性决定因子（r-determinant），RTF控制质粒copy数及复制，抗性决定因子带有抗生素或重金属的抗性基因。R-因子在细胞内的copy数可从12个到几十个，分为严紧型和松弛型两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可达20003000个/细胞。,3、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）,细菌素结构基因、 涉及细菌素运输及发挥作用（processing）的蛋白质的基因、 赋予宿主对该细菌素具有“免疫力”的相关产物的基因,一般都位于质粒或转座子上，因此，细菌素可以杀死同种但不携带该质粒的菌株。

18、,3、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）,细菌素一般根据产生菌的种类进行命名：,大肠杆菌（E. coli）产生的细菌素为colicins（大肠杆菌素），而质粒被称为Col质粒。,由G+细菌产生的细菌素或与细菌素类似的因子与colicins有所不同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚至有商业价值，例如一种乳酸细菌产生的细菌素NisinA能强烈抑制某些G+细菌的生长，而被用于食品工业的保藏。,3.Col因子（colicinogenic factor）产大肠杆菌素因子。大肠杆菌素是一种由E.coli的某些菌株所分泌的细菌蛋白，具有通过抑制复制、转录、转译或能

19、量代谢等而专一地杀死不含Col因子的近缘的其它肠道细菌。凡带Col因子的菌株，由于质粒本身编码一种免疫蛋白，从而对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。有些G+细菌也产生细菌素，如用于食品保藏的NisinColE1研究得很多，并被广泛地用于重组DNA 的研究和用于体外复制系统上。,4.毒性质粒（virulence plasmid） 与致病菌的致病性有关。许多致病性是由所携带的质粒引起的。如产毒素大肠杆菌中肠毒素编码的质粒；苏云金芽胞杆菌编码内毒素的质粒等。,5.降解性（代谢）质粒如假单胞菌属中发现。它们的降解性质粒可为一系列能降解复杂物质的酶编码，从而能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。这些质粒

20、以其所分解的底物命名，例如有分解CAM（樟脑）质粒，XYL（二甲苯）质粒，SAL（水杨酸）质粒，MDL（扁桃酸）质粒，NAP（奈）质粒和TOL（甲苯）质粒等。,6.隐秘质粒不显示任何表型效应，只能通过物理的方法检测的质粒。如酵母菌的2um质粒。,40年代B. McClintock对玉米的遗传研究而发现染色体易位，打破了基因是固定在染色体DNA上的一些不可移动的核苷酸片段的说法。有些DNA片段不但可在染色体上移动，而且还可从一个染色体跳到另一个染色体，从一个质粒跳到另一个质粒或染色体，甚至还可从一个细胞转移到另一个细胞。在这些DNA顺序的跳跃过程中，往往导致DNA链的断裂或重接，从而产生重组交换

21、或使某些基因启动或关闭，结果导致突变的发生。这似乎就是自然界所固有的“基因工程”。目前已把在染色体组中或染色体组间能改变自身位置的一段DNA顺序称为转座因子（transposible element），也称作跳跃基因（jumping gene）或可移动基因（movable gene）。,转座因子,插入（IS）序列转座子(Tn)特殊病毒（Mu噬菌体）,定义：可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。,原核生物中的转座子类型,插入序列（IS，insertion sequence),分子量最小（仅0.71.4kb），只有引起转座的转座酶基因而不含其它基因，具有反向末端重复序列。已在染色体、F因子等

22、质粒上发现IS序列。E . coli的F因子和核染色体组上有一些相同的IS，通过这些同源序列间的重组，就可使 F因子插入到E . coli的核染色体组上，形成Hfr菌株。因IS在染色体组上插入的位置和方向的不同，其引起的突变效应也不同。IS被切离时引起的突变可以回复，如果因切离部位有误而带走IS以外的一部分DNA序列，就会在插入部位造成缺失，从而发生新的突变。,转座子（Tn，transposon),转座子又称转位子或易位子分子量居中（一般为225kb）。除了与转座作用有关的基因外，还含有抗性基因（对抗生素、某些毒物）、乳糖发酵基因等几个至十几个基因。从结构来看， Tn 有两种类型，即末端为反向

23、或顺向重复的IS，或末端为反向重复的序列。Tn虽能插到受体DNA分子的许多位点上，但并不完全是随机的，某些区域更易插入。,Mu噬菌体（即 mutator phage）,Mu噬菌体即 诱变噬菌体是E . coli的一种温和噬菌体。含有噬菌体生长繁殖和转座所必需的基因，其分子量最大（39kb），含有20多个基因，但并没有固定的整合位置。Mu噬菌体引起的转座可以引起插入突变，其中约有2%是营养缺陷型突变。,转座的遗传效应,插入突变；插入位置上出现新的基因，如抗药性基因等；促进发生染色体畸变，包括缺失和倒位等；基因的移动和重排；转座子可以从插入位置上消失；这一过程称为切离，精确切离可导致回复突变。,D

24、NA 核小体 螺旋管 超螺旋体 染色体 化学组成（1）核蛋白体 亚单位核小体（nucleosome） 核心颗粒核心DNA（约200bp），组蛋白8聚体（H2A，H2B，H3和H4各二分子） 连接DNA H1（组蛋白）在核心颗粒上，将DNA进出颗粒处连接起来。（2）组蛋白含较多的碱性AA（Arg，Lys）为碱性蛋白（3）染色质纤维状结构，也叫染色丝，由最基本的单位（核小体）成串排列而成，真核细胞的染色体在细胞生活周期中，大部分时间是以染色质的形式存在。,原核微生物（细菌，放线菌）一个染色体，一个复制起始点ori和终点，“”复制。 真核微生物 多条染色体，多个复制起始点，同时复制。 virus/p

25、hage（1）“”复制（2）“滚环复制”（“”复制）,突变（mutatuion） DNA或RNA中核苷酸序列发生了稳定可遗传的变化，微生物性状发生遗传性的变异。基因突变 DNA链上一对或少数几对碱基发生改变染色体畸变 DNA的大片段变化（插入，缺失，重复，易位等）自发突变和诱变,基因突变（gene mutation）简称突变，是变异的一种，指生物体内遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化。突变率常在10-810-9范围内。,基因突变的类型* 突变体和突变的表示方法基因突变的特点基因突变的分子机制,形态突变致死突变营养缺陷型抗性突变型抗原突变型,总结,形态突变型（morphologica

26、l mutant）,造成形态改变的突变型,特点：,非选择性突变突变株和野生型菌株均可生长，但可从形态特征上进行区分。,举例：,产蛋白酶缺陷突变株的筛选,菌落颜色变化,形成芽孢缺陷菌株,细胞水平上的形态突变，突变株的检出更加困难。,细胞形态鞭毛，芽孢，荚膜有无菌落形态大小，光滑和粗糙，颜色等，孢子颜色。,条件致死突变型（conditional lethal mutant）,在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。,常用的条件致死突变是温度敏感突变，用ts（temperature sensitive）表示，这类突变在高温下（如42）是致死的，但可以在低温（如25-30）下得到

27、这种突变。,特点：,负选择标记,这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因,营养缺陷型（auxotroph）,一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物（precursor）才能生长。,营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段,表型判断的标准：,在基本培养基上能否生长,特点：,在选择培养基（一般为基本培养基）上不生长,负选择标记,突变株不能通过选择平板直接获得,1）营养缺陷型（auxotroph）,影印平板（Replica plating）法是Lederberg夫妇在1952年建立,营养缺陷型的表

28、示方法：,基因型：,所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：hisC（组氨酸缺陷型，其中的大写字母C同一表型中不同基因的突变）,表型：,同上，但第一个字母大写，且不用斜体：HisC,在具体使用时多用hisC-和hisC+，分别表示缺陷型和野生型。,抗药性突变型（resistant mutant）,基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。,特点：,正选择标记（突变株可直接从抗性平板上获得-在加有相应抗生素的平板上，只有抗性突变能生长。所以很容易分离得到。）,表示方法：,所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上“r”表示strr 和 strs 分别表示对链霉素的抗性和敏感性,采用梯度

29、平板法筛选,（1）抗原成分（鞭毛，荚膜等）的变异 eg.L型细菌，cell wall缺陷导致抗原性改变。（2）毒力代谢途径（产物种类），产物产量等。,突变类型(根据表型)突变株的表型成因 检出方法营养缺陷型 因突变而丧失合成一 补充培养基（auxotroph） 种或几种生长因子的 能力不能在基本培养 基上生长突变株抗性突变型 因突变而产生了对某 药物培养基（resistant mutant） 种化学药物或致死 物理因子的抗性条件致死突变型 突变后在某种条件下 培养条件改变（conditional 可正常生长、繁殖并lethal mutant） 实现其表型，而在另 一条件下却无法生长 繁殖的突变

30、型,突变株的表型成因 检出方法形态突变型 因突变而产生的个体 形态Morphologycal 或菌落形态的非选择 （常用颜色变化） mutant 性变异抗原突变型 因突变而引起的抗原 借助于抗原antigenic 结构发生改变 抗体反应 mutant产量突变型 因突变而获得的在有 测定产量或 high producing 用代谢物产量上高于 其它mutant 原始菌株的突变株其它突变型：毒力、糖发酵能力、代谢产物等,自发性和不对应性稀少性诱发性独立性稳定可遗传性可逆性（回复突变）Ames test,1、不对应性,即突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。 例如，细菌在有青霉素的环境下，出

31、现了抗青霉素的突变体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较高的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。表面上看来，会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的诱变，才产生了相对应的突变性状。事实恰恰相反，这类性状都可通过自发的或其任何诱变因子诱发而行。这里的青霉素、紫外线或高仅是起着淘汰原有非突变型(敏感型)个体的作用。,2、自发性,各种性状的突变，可以在没有人为的诱变因素处理下自发地发生。 自发突变决不意味着这种突变是没有原因的，而只是说明人们对它们还没有很好认识而已。,3、稀有性,自发突变虽可随时发生，但突变的频率是较低和稳定的，一般在10-610-9间。所谓突变率，一般指每一细胞在每一世代

32、中发生某一性状突变的机率。例如，突变率为110-8者，就意味着当10 8个细胞群体分裂成210 8个细胞时，平均会形成一个突变体。,4、独立性,突变的发生一般是独立的，即在某一群体中，既可发生抗青霉素的突变型，也可发生抗链霉素或任何其他药物的抗药性，而且还可发生其他不属抗药性的任何突变。某一基因的突变，既不提高也不降低其他基因的突变率。,5、诱变性,通过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率，一般可提高10-10 5倍。不论是自发突变或诱发突变(诱变)得到的突变型，它们之间并无本质上的差别，因为诱变剂仅起着提高突变率的作用。,6、稳定性,由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，所以产生的新

33、性状也是稳定的、可遗传的。,7、可逆性,由原始的野生型基因变异为突变型基因的过程，称为正向突变，相反的过程则称为回复突变或回变。实验证明，任何性状既有正向突变，也可发生回复突变。,物理诱变化学诱变突变与育种,诱变因素（紫外线、X射线、射线等）诱变机制（以紫外线为例）辐射剂量辐射强度 x 时间影响辐射的因素光复活作用氧分压药物,化学诱变剂（碱基类似物、烷化剂、亚硝酸等）化学诱变机制直接置换（以亚硝酸为例）间接置换（以5溴尿嘧啶为例）移码突变染色体畸变使用化学诱变剂应注意的事项诱变剂的种类、剂量、pH和温度、终止反应等,自发突变与育种,从生产中选育 eg：从污染噬菌体的发酵液中有可能分离到抗噬菌体

34、的菌株定向培育优良菌种 eg：用农药长期处理土壤，有可能从污染了的土壤中分离到农药降解菌 特点：自发突变频率很低，培育新种的过程十分缓慢,诱变育种,原始菌种,纯化,斜面/肉汤培养,单孢子/单细胞悬液,诱变剂处理,平板分离,移至斜面,小试,中试,初筛,复筛,计算存活率,观察形态变异，挑单菌落,良种保藏,原菌种特性鉴定,出发菌株的选择单孢子悬液的制备确定合适的 剂量注意复合处理及其协同效应寻找和利用形态、生理和产量变异间的相关性，找出高产优质的菌株,第三节 基因重组与杂交,基因重组 两个不同个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子间的重新组合，形成新遗传型个体的方法， 称为基因重组（gene re

35、combinant）。 原核M的基因重组转化（transformation）转导（transduction）接合（conjugation）转化、转导、接合的比较真核M的基因重组基因工程与原生质体融合,受体菌接受供体菌裸露的DNA片段，从而获得供体菌部分遗传性状的现象。转化的条件转化的类型转化的过程特殊的转化转染,（1）供体DNA片段的大小 MW为106108，同源性（一般30%以上即认为同源性较高，如酶基因，启动子等）。（2）受体菌的生理状态 感受态受体菌能吸收裸露DNA片段的暂时性生理状态与菌的特异性，生长期及培养条件有关； Ca2+、Mg2+； 感受态因子（蛋白质），如链球菌，芽孢杆菌。,

36、自然转化；人工诱导（CaCl2）；原生质体转化(PEG)；电击,Binding of free DNA 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 regio

37、ns of the bacterial chromosome mediated by RecA protein occurs.,The introduction of DNA into cells by mixing the DNA and the cell,Transformed cell,提取噬菌体或病毒的DNA/RNA感染已具感受态的受体菌,产生正常的噬菌体或病毒后代同源性 两种核酸分子的核苷酸序列之间的相同程度。同源染色体 减数分裂中配对的染色体，各自来自父本，母本，其大小，形状，着丝点相同，包含有相同的基因序列。,以噬菌体为媒介，将供体菌的DNA片段携带到受体细胞，通过交换与整合，从

38、而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状。,普遍转导流产转导局限转导溶源转变,定义 完全缺陷噬菌体将DNA小片段从供体菌转移到受体菌.媒介烈性或温和噬菌体过程 供体菌遗传物质 （媒介） 受体菌 转化子,由phage带入的供体菌基因不交换，整合，复制，也不迅速消失；只进行转录，转译和性状表达 （eg.产酶等）,定义通过噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌并表达媒介部分缺失噬菌体（温和）过程 供体菌基因 （部分缺失噬菌体） 受体菌 举例： E.coli 的噬菌体，在其插入位点两侧为gal和bio基因，不正常切割时可包装入噬菌体外壳，形成缺陷噬菌体，再感染时形成局限性转导。,噬菌体自身的基因起作用，非

39、供体菌基因所为；噬菌体是完整的，非缺陷的； 非转导子，获得的性状可随噬菌体消失而消失。肉毒梭菌 （温和噬菌体） 溶源菌（产C型或D型肉毒毒素）白喉杆菌 （-温和噬菌体感染） 溶源菌（产白喉毒素）,通过供体菌与收体菌细胞之间的直接接触，遗传物质自供体菌转移入受体菌（原核微生物遗传物质转移方式，较广泛）。,F因子（F质粒/致育因子）R 因子（抗药质粒）,特征E.coli的三种不同的F+菌株接合过程,性状凡F+菌株，有14根性菌毛；特点F因子可游离与细胞内，也可插入或整合到染色体上；功能区自主复制和不相容性转移基因（tra）群区重组区,F+菌株Hfr菌株（Hfr, high frequency Recombination）F/菌株 带有细菌DNA片段的F因子游离（ F/菌株）,接合型抗药转移因子（RTF）抗药决定子（r-det）非接合型（只有r-det）,有性杂交准性生殖菌丝联结异核体的形成形成双倍体分离子的产生,菌种的衰退菌种衰退的防止菌种的复壮菌种的保藏,控制传代的次数创造良好的培养条件利用不同类型的细胞进行接种传代对菌种采用有效的保藏方法,纯种的分离通过寄主体进行复壮淘汰已衰退的个体,