微生物的遗传和育种

微生物的遗传和育种第一页，共一百四十页，2022年，8月28日遗传学的一些概念遗传(heredity)：上一代生物如何将自身的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的行为或功能。特点：具稳定性。

四个基本概念：1.遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所带的遗传信息。第二页，共一百四十页，2022年，8月28日2.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，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。

遗传型+环境条件======表型第三页，共一百四十页，2022年，8月28日3.变异(variation):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，亦即遗传型的改变。变异的特点：

a.群体一般为10-5～10-10；

b.性状变化的幅度大；

c.变化后形成的新性状是稳定的、可遗传的。第四页，共一百四十页，2022年，8月28日4.饰变（modification）：指外表的修饰性改变，是一种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：

a.几乎整个群体中的每一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。第五页，共一百四十页，2022年，8月28日4.饰变（modification）：例子：粘质沙雷氏菌（神灵色杆菌）粘质沙雷氏菌在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素,把菌落染成鲜血状，可是,当培养在37℃下时,群体中的所有个体都不产色素。如果重新降温至25℃,所有细胞产色素能力又可以恢复。宗教中称它为“神灵色杆菌”或“灵杆菌”饰变是与变异有着本质区别第六页，共一百四十页，2022年，8月28日第一节遗传变异的物质基础第七页，共一百四十页，2022年，8月28日一、3个经典实验证明核酸是遗传物质的实验。（一）转化实验研究材料：肺炎链球菌，小白鼠肺炎链球菌特点：S型——有荚膜，菌落表面光滑，属致病菌。致病性，人患肺炎，小白鼠患败血症而死亡。R型——无荚膜，菌落表面粗糙，属非致病菌第八页，共一百四十页，2022年，8月28日

1928年，英国微生物学家Griffith(格里费斯）做了肺炎链球菌的转化实验。实验说明了加热杀死的S型菌，在细胞内有一种具有遗传转化能力的物质，可进入R型菌细胞内，使R型菌获得表达荚膜的遗传特性。体内转化实验－DNA是遗传物质的证明第九页，共一百四十页，2022年，8月28日1944年Avery（艾费里）揭开了转化因子的化学本质。体外转化实验－DNA是遗传物质的证明超速离心脂类除去进入显示出DNA的优势第十页，共一百四十页，2022年，8月28日（二）噬菌体的侵染标记实验

1952年Hersey（侯喜）和Chase（蔡斯）的同位素标记大肠杆菌T2噬菌体进行侵染实验。实验方法材料：大肠杆菌，T2噬菌体培养基：32PO43-

和35SO42-的组合培养基。结果：制备出含32P-DNA核心的噬菌体制备出含35S-蛋白质外壳的噬菌体

第十一页，共一百四十页，2022年，8月28日离心32p85%35s75%离心第十二页，共一百四十页，2022年，8月28日（三）植物病毒的重建实验

烟草花叶病毒的感染和繁殖过程，证实RNA也是重要的遗传物质。1956年，法郎克-康勒特（H.Fraenkel-Conrat）分离RNA和protein，进行重组实验。实验材料：烟草花叶病毒（TMVA)与霍氏车前花叶病毒（HRV，TMVB）。5%RNA,95%Protein。

第十三页，共一百四十页，2022年，8月28日RNA杂合病毒实验苯酚苯酚HRVB烟草花叶病毒经弱碱、尿素、去垢剂等处理，可以将其蛋白外壳与RNA分开，重新将蛋白外壳与RNA混合，病毒粒子又会重建。第十四页，共一百四十页，2022年，8月28日二、遗传物质在细胞内的

存在部位和方式（一）核酸存在的七个水平细胞水平：存在于细胞核或核质体，单核或多核细胞核水平:原核与真核生物的细胞核结构不同，核基因组和核外染色体。染色体水平:染色体数和倍数(真核)，单倍体和双倍体核酸水平：核酸种类、核酸结构和DNA长度（单位bp、kb、Mb）。基因水平：具自主复制能力的最小遗传功能单位，核酸片断。长度与信息量，转录——翻译密码子水平： 信息单位,起始和终止,核苷酸水平： 突变或交换单位，四种碱基第十五页，共一百四十页，2022年，8月28日1.细胞水平细胞核或核区单核或多核第十六页，共一百四十页，2022年，8月28日2.细胞核水平核染色体=核基因组=核染色体组=基因组核外染色体=核外遗传因子第十七页，共一百四十页，2022年，8月28日3.染色体水平（1）染色体数不同生物的染色体数差别很大。书P193表7-1（2）染色体倍数定义：指同一细胞中相同染色体的套数。单倍体：一套染色体双倍体：两套功能相同的染色体第十八页，共一百四十页，2022年，8月28日

染色体的一般形态结构第十九页，共一百四十页，2022年，8月28日染色体组型第二十页，共一百四十页，2022年，8月28日4.核酸水平核酸种类

DNA或RNA核酸结构双链或单链双链DNA：环状、线状、超螺旋状（麻花状）DNA长度基因组的大小单位：bp（碱基对）、Kb（千碱基对）、Mb（兆碱基对）例如：p194表7-2第二十一页，共一百四十页，2022年，8月28日DNASupercoilingTopackagetheDNAintothecellrequiresthattheDNAbesupercoiled.Thereareover50supercoileddomainsintheE.colichromosome,theyarestabilizedbyassociationwiththestructuralproteins.第二十二页，共一百四十页，2022年，8月28日DNA分子形成环状，这种环呈超螺旋状它从致密的含蛋白质的结构中伸出（支架）E.coli：2.4×109Da，42000Kb（1300微米），闭合环状，约编码2000个基因。类核（nucleoid）。支架(scafford）50-100个DNA环组成，每200bp就有一个负超螺旋DNA这种高度折叠的结构使DNA分子长度压缩了千余倍。第二十三页，共一百四十页，2022年，8月28日5.基因水平基因：是生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。有众多基因构成了染色体。基因大小：1000-1500bp，分子质量6.7×105基因调控系统第二十四页，共一百四十页，2022年，8月28日（二）原核生物的质粒基因不仅存在在染色体上，还存在于细胞中的染色体外的遗传因子上核外染色体真核生物的“质粒”原核生物的质粒

线粒体细胞质基因 叶绿体（质体） 中心体 动体共生生物： 卡巴颗粒酵母菌的2m质粒F因子R因子Col质粒Ti质粒巨大质粒降解性质粒第二十五页，共一百四十页，2022年，8月28日1.质粒（plasmid）定义：一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。(1)质粒的分子结构通常以共价闭合环状(covalentlyclosedcircle，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）第二十六页，共一百四十页，2022年，8月28日质粒的检测

提取所有胞内DNA后电镜观察；第二十七页，共一百四十页，2022年，8月28日第二节基因突变和诱变育种第二十八页，共一百四十页，2022年，8月28日一、基因突变突变：指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。

狭义突变：基因突变—点突变广义突变：基因突变和染色体畸变自发突变的几率：10-6---10-9

野生菌株→突变→突变株第二十九页，共一百四十页，2022年，8月28日(一）基因突变类型选择性突变株：能用选择性培养基快速选择出来的突变株。非选择型突变：反之为---。营养缺陷型（株）抗性突变型（株）选择性突变株条件致死突变（株）形态突变型（株）抗原突变型（株）非选择型突变株产量突变型（株）第三十页，共一百四十页，2022年，8月28日营养缺陷型——某一野生型菌株因基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法再在基本培养基上生长繁殖的变异类型。必须在培养基中添加某种物质才能生长。抗性突变型——某一野生型菌株因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性的突变株。在加有相应药物或相应物理因子处理的培养基平板上选出。第三十一页，共一百四十页，2022年，8月28日3.条件致死突变型——突变后在某种条件下可正常生长、繁殖，而在另一条件下却无法生长、繁殖的突变型。大肠杆菌Ts突变株，37℃正常生长，42℃死亡；

T4噬菌体，在25℃可感染大肠杆菌，37℃不能感染。4.抗原突变型——因突变而引起的抗原结构发生改变。细胞壁缺陷变异（L型细菌），荚膜或鞭毛成分变异，病毒蛋白变异。第三十二页，共一百四十页，2022年，8月28日5.产量突变型：通过基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株。

正突变：产量显著高于原始菌株

负突变：反之6.形态突变株：指由突变引起的细胞形态的变异。第三十三页，共一百四十页，2022年，8月28日（二）突变率定义：每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。突变率为10–8是指该细胞在一亿次细胞分裂中，会发生一次突变。突变率也可以用每一单位群体在每一世代中产生突变株（mutant，即突变型）的数目来表示。突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数第三十四页，共一百四十页，2022年，8月28日（三）基因突变的特点7个共同特点以细菌的抗药性为例:自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。不对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。稀有性：突变率低且稳定。第三十五页，共一百四十页，2022年，8月28日（三）基因突变的特点独立性：各种突变独立发生，不会互相影响。可诱发性：诱变剂可提高突变率。稳定性：变异性状稳定可遗传可逆性：正向突变====回复突变从突变株回到野生型的过程则称为回复突变。第三十六页，共一百四十页，2022年，8月28日（四）基因突变的自发性和不对应性的实验证明1.变量试验又称波动试验或彷徨试验。

1943年，S.E.Luria和M.Delbrück根据统计学原理，设计了实验。材料：大肠杆菌、T1噬菌体（烈性噬菌体）方法：观察统计抗噬菌体的抗性菌株数量第三十七页，共一百四十页，2022年，8月28日结果：在50皿中，抗性菌落数相差较大，而另50皿中，抗性菌落数基本相同。结论：抗性的产生与环境无关。抗性在接触T1前的某次细胞分裂过程中就自发产生了。第三十八页，共一百四十页，2022年，8月28日2、涂布实验原理与变量试验相同，方法更为简便，且可计算突变率。第三十九页，共一百四十页，2022年，8月28日3、影印平板培养法1952年，J.Lederberg夫妇的论文《平板影印培养法和细菌突变株的间接选择》，更好地证明了微生物的抗药性是在未接触药物前自发地产生的，这一突变与相应药物环境毫不相干。

Lederberg（莱德伯格，美国生物学家、遗传学家，获1958年诺贝尔生理学-医学奖），1952年的实验。

第四十页，共一百四十页，2022年，8月28日S=青霉素敏感菌株R=青霉素抗性菌株第四十一页，共一百四十页，2022年，8月28日第四十二页，共一百四十页，2022年，8月28日实验分析在根本未接触过任何一点链霉素的情况下，就可以筛选到大量抗链霉素的突变株，充分说明了突变是自发产生的，链霉素只是起到了一种检出作用。平板影印培养不仅在微生物遗传理论的研究中有重要应用，而且在育种实践和其它研究中均有应用。第四十三页，共一百四十页，2022年，8月28日（五）基因突变及其机制自发突变诱发突变第四十四页，共一百四十页，2022年，8月28日第四十五页，共一百四十页，2022年，8月28日1.诱发突变碱基置换移码突变染色体畸变第四十六页，共一百四十页，2022年，8月28日基因突变（点突变）的诱变机制诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率的任何理化因子，就称为诱变剂种类：诱变剂的种类很多

1.化学诱变剂

2.物理诱变剂下面介绍代表性的诱变剂的作用机制。第四十七页，共一百四十页，2022年，8月28日（1）碱基置换（substitution）一对碱基被另一对碱基所置换。转换（transition），即DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换；颠换（transversion），即一个嘌呤被一个嘧啶,或是一个嘧啶被一个嘌呤所置换。……GGT…………CCA…………GAT…………CTA…………GTT…………CAA…………GAT…………CTA……转换置换第四十八页，共一百四十页，2022年，8月28日碱基置换后会出现下列几种情况(1)

错义突变一种氨基酸，变成另一种氨基酸；(2)

无义突变氨基酸的碱基置换后变成

UAG、UAA、UGA等终止密码子；第四十九页，共一百四十页，2022年，8月28日碱基置换后会出现下列几种情况(3)同义突变，碱基发生了置换，但由于遗传密码子的简并性，氨基酸不变。如密码子GCU置换成GCC后，它们都是丙氨酸的密码子；(4)

沉默突变，碱基置换造成多肽链中一个氨基酸的改变，但该氨基酸对蛋白质的结构和功能没有多大的影响，并没引起细胞表型变化。第五十页，共一百四十页，2022年，8月28日酪氨酸的密码子UAC

CACUAGUAUUCC（组氨酸）（终止密码子）（酪氨酸）丝氨酸）错误蛋白质不完整蛋白质相同蛋白质基本相同蛋白质

错义突变无义突变同义突变沉默突变第五十一页，共一百四十页，2022年，8月28日A直接引起置换的诱变剂

一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。例如：亚硝酸、羟胺和各种烷化剂作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而引起DNA复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发生变异。第五十二页，共一百四十页，2022年，8月28日配对原则:6位上是氨基的嘌呤------4位上是酮基的嘧啶6位上是酮基的嘌呤------4位上是氨基的嘧啶第五十三页，共一百四十页，2022年，8月28日第五十四页，共一百四十页，2022年，8月28日由亚硝酸引起的AT→GC的转换①腺嘌呤氧化脱氨后形成烯醇式次黄嘌呤（He）②He通过互变异构效应形成酮式次黄嘌呤（HK）③DNA复制时，HK与胞嘧啶（C）配对

④DNA第二次复制时，C与G正常配对，实现了转换。第五十五页，共一百四十页，2022年，8月28日AATTTHHHCCCG亚硝酸的作用AH第五十六页，共一百四十页，2022年，8月28日B间接引起置换的诱变剂这类诱变剂主要是一些碱基类似物这些化合物有5-溴尿嘧啶（5-BU），5-氟尿嘧啶(5-FU)、8-氮鸟嘌呤(8-NG)和2-氨基嘌呤（2-AP）等。它们与正常碱基的结构类似，在DNA复制时，它们可以被错误地掺入DNA，引起诱变效应，所以说它们引起碱基置换的作用是间接的。第五十七页，共一百四十页，2022年，8月28日5-溴尿嘧啶（5-BU）酮式的5-BU结构与胸腺嘧啶相似，烯醇式5-BU结构与胞嘧啶相似，

当把某一微生物在含5-BU的培养液中培养，DNA复制时，它可取代T。5-BU以酮式状态存在于DNA中，因而与A配对。

5-BU很容易进行酮式与烯醇式结构的互变异构，当DNA复制时，烯醇式5-BU不与A而与G配对，从而造成A：TG：C的转换，第五十八页，共一百四十页，2022年，8月28日第五十九页，共一百四十页，2022年，8月28日（2）移码突变移码突变是指由一种诱变剂引起DNA分子中的一个或少数几个核苷酸的插入或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和翻译错误的一类突变。第六十页，共一百四十页，2022年，8月28日第六十一页，共一百四十页，2022年，8月28日移码突变诱变剂吖啶类染料（原黄素、吖啶黄、吖啶橙等）和一系列称为ICR类的化合物（美国的肿瘤研究所合成而得名），都是移码突变的有效诱变剂第六十二页，共一百四十页，2022年，8月28日吖啶类化合物的诱变机制是一种平面型的三环分子，与嘌呤-嘧啶碱基对的结构十分相似，故能嵌入两个相邻的DNA碱基对之间，造成双螺旋的部分解开（0.34nm--，变成0.68nm），从而在DNA复制过程中，会使链中增添或缺失一个碱基，结果引起移码突变第六十三页，共一百四十页，2022年，8月28日第六十四页，共一百四十页，2022年，8月28日

(3)染色体畸变染色体畸变包括：缺失、重复、倒位、易位、转座。一般认为这是由于染色体单体发生断裂后，错误性愈合而造成的。第六十五页，共一百四十页，2022年，8月28日转座（易位）现象转座：DNA序列通过非同源重组的方式，从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位的现象。凡具有转座作用的一段DNA序列，称为转座因子。

转座因子包括：插入序列IS转座子Tn转座噬菌体Mu转座频率：10-5—10-7特点：转座因子---复制---非同源重组正向重复序列-----转座酶基因-----反向重复序列第六十六页，共一百四十页，2022年，8月28日转座因子的插入引起受体DNA上靶序列的复制转座酶切开转座因子靶序列插入第六十七页，共一百四十页，2022年，8月28日突变的DNA变化（置换）（缺失）（插入）（倒位）（相互易位）（置换）（缺失）（插入）第六十八页，共一百四十页，2022年，8月28日2、自发突变的机理大多数自发突变本质上也是诱发的，只不过它不是人为的，而是自然环境或细胞内环境诱发的。细胞外因素、细胞内因素、DNA分子内部因素第六十九页，共一百四十页，2022年，8月28日（1）细胞外的诱发因素自然环境或人工条件下的物理和化学因素自然环境中，宇宙间的短波辐射、宇宙线和紫外线等，多因素低剂量长期辐射的综合效应，将会引起生物的自发突变。自然环境中存在低剂量的金属离子、高分子化合物、生物碱药物、染料等都能成为引起生物突变的化学因素第七十页，共一百四十页，2022年，8月28日（2）细胞内的诱发因素细胞的代谢活动会产生一些诱变物质，如过氧化氢、咖啡碱和重氮丝氨酸等，它们是引起自发突变的内源诱变剂。许多微生物的陈旧培养物中易出现自发突变株，可能就是这类原因。第七十一页，共一百四十页，2022年，8月28日（3）DNA分子内部因素一般生理条件下，碱基互变平衡反应倾向于酮式或氨基式，DNA两条互补链之间总是以A:T和C:G碱基配对。但T偶尔也会以稀有的烯醇式形式出现，这样在DNA复制到达这一位置的瞬间，新合成链中T对应的不再是A，而是G；若碱基C以稀有的亚氨基形式出现，在DNA复制到达这一位置的瞬间，则它对应的不是G。据统计，碱基对发生自发突变的几率约为10–6-10–9。第七十二页，共一百四十页，2022年，8月28日（六）紫外线对DNA的损伤

及其修复紫外线的主要作用是使同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体。第七十三页，共一百四十页，2022年，8月28日第七十四页，共一百四十页，2022年，8月28日1、光复活作用（photoreactivation）经紫外线照射后的微生物立即暴露于可见光下时，可明显降低其死亡率的现象，称为光复活作用。对照：

8×106个/mlE.coliUV100个/ml试验：

8×106个/mlE.coliUV360-490nm可见光，30分2×106个/ml

第七十五页，共一百四十页，2022年，8月28日1、光复活作用（photoreactivation）经紫外线照射后形成的带有胸腺嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗下会被一种光激活酶即光裂合酶（photolyase）结合，当形成的复合物暴露在可见光（300-500nm）下时，此酶会因获得光能而发生解离，从而使二聚体重新分解成单体。光激活酶也从复合物中释放出来。每一E.coli细胞中约含有25个光激活酶分子。第七十六页，共一百四十页，2022年，8月28日1、光复活作用（photoreactivation）

由于一般的微生物中都存在着光复活作用，所以进行紫外线诱变育种时，只能在红光下照射及处理照射后的菌液。第七十七页，共一百四十页，2022年，8月28日2、暗修复作用（darkrepair）又称切除修复（excisionrepair）。是活细胞内一种用于修复被紫外线等诱变剂（包括烷化剂、X射线和γ射线等）损伤后的DNA的机制。这种修复作用与光无关。第七十八页，共一百四十页，2022年，8月28日二、突变与育种（一）自发突变与育种1、生产中育种

10-6突变率-----寻找正向突变菌株2、定向培育优良菌种卡介苗：牛型结核杆菌→13年→230代→卡介苗（减毒活菌疫苗）第七十九页，共一百四十页，2022年，8月28日（二）诱变育种诱变+筛选诱变是随机的；筛选是定向的目前发酵工业生产菌株都是经过突变改造过的。第八十页，共一百四十页，2022年，8月28日营养缺陷型(auxotroph)的筛选营养缺陷型——某一野生型菌株因基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法再在基本培养基上生长繁殖的变异类型。必须在培养基中添加某种物质才能生长。第八十一页，共一百四十页，2022年，8月28日A.有关的三类遗传型个体：

营养缺陷型突变株：必须在培养基内加入相应有机养分

野生型菌株：自然界分离到的任何微生物，在其发生营养缺陷突变前的原始菌株，为该微生物的野生型。

原养型菌株：指营养缺陷型突变菌株回复突变或重组后产生的菌株，与野生型的表型相同。第八十二页，共一百四十页，2022年，8月28日B.有关的三类培养基基本培养基（MM）[-]：凡是能满足野生型菌株营养要求的最低成分的合成培养基。完全培养基（CM）[+]：满足一切营养缺陷型菌株生长的天然或半合成培养基。补充培养基（SM）[x]：在MM中有针对性地加入一或几种营养成分以满足相应营养缺陷型菌株生长的合成培养基。第八十三页，共一百四十页，2022年，8月28日艾姆氏试验（Amestest）

对化学诱变剂做检测菌种：组氨酸营养缺陷型鼠伤寒沙门氏菌（his-）；原理：（his-）在基本培养基上不长；而发生回复突变则长。第八十四页，共一百四十页，2022年，8月28日

艾姆斯氏试验诱变诱导物

回复突变型

实验目的是利用营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂。第八十五页，共一百四十页，2022年，8月28日第三节基因重组和杂交育种一、原核生物的基因重组二、真核微生物的基因重组第八十六页，共一百四十页，2022年，8月28日一、原核生物的基因重组基因重组定义:凡把两个不同性状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式，称为基因重组（generecombination）或遗传重组。作用：重组可使生物体在未发生突变的情况下，也能产生新遗传型的个体。第八十七页，共一百四十页，2022年，8月28日重组与杂交的关系重组是分子水平上的一个概念，可以理解成是遗传物质分子水平上的杂交.而一般所说的杂交（hybridization）则是细胞水平上的一个概念。杂交中必然包含着重组，而重组则不限于杂交这一形式。第八十八页，共一百四十页，2022年，8月28日一、原核微生物的基因重组特点：片段性：仅一小段DNA单向性：供体→受体转移机制多样性：转化、转导、接合、原生质体融合第八十九页，共一百四十页，2022年，8月28日（一）转化受体菌直接吸收来自供体菌的游离DNA片段，并把它整合到自己的基因组中，而获得部分新的遗传性状的基因转移过程，称为转化。转化后的受体菌称为转化子（transformant）。来自供体菌的DNA片段称为转化因子第九十页，共一百四十页，2022年，8月28日转化的过程双链DNA分子与细胞表面感受位点（膜连DNA结合蛋白）进行可逆性结合。供体DNA片断被吸入受体细胞。侵入受体细胞的供体DNA转为单链，其中一条被降解。未被降解的一条链部分或整个与特异蛋白RecA结合，插入受体细胞的DNA中(插入部位染色体上的同源区段），形成一小段杂合DNA区段。杂合的DNA经复制可以形成亲代类型和重组类型的DNA,导致转化细胞的形成与表达。第九十一页，共一百四十页，2022年，8月28日第九十二页，共一百四十页，2022年，8月28日自然转化过程（野生型）营养缺陷型的His—组氨酸Trp—色氨酸降解第九十三页，共一百四十页，2022年，8月28日转染把噬菌体或其它病毒的DNA（或RNA）抽提出来，让它去感染感受态的宿主细胞，并进而产生正常的噬菌体或病毒的后代，这种现象称为转染（transfection）。

第九十四页，共一百四十页，2022年，8月28日（二）转导（Transduction）借助缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞中DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象，称转导。获得新遗传性状的受体细胞称为转导子（transductant）。转导过程不需要细胞接触，而是以噬菌体为载体什么是缺陷噬菌体？第九十五页，共一百四十页，2022年，8月28日转导主要分为：

完全普遍性转导普遍性转导

流产普遍性转导

低频局限性转导局限性转导

高频局限性转导第九十六页，共一百四十页，2022年，8月28日（1)

普遍性转导

（Generalizedtransduction）定义：由于完全缺陷型噬菌体携带了供体菌染色体片段，当它去感染受体菌时，使后者获得这部分遗传性状的现象称为普遍性转导第九十七页，共一百四十页，2022年，8月28日完全普遍转导证明实验

供体菌→野生型（鼠伤寒沙门氏菌

）受体菌→各种营养缺陷型完全缺陷型噬菌体----P22，感染复数<1特点：供体的任何基因都有可能进入受体细胞第九十八页，共一百四十页，2022年，8月28日A株菌:trp-his＋B株菌:

trp＋his-U型管实验烧结玻璃隔板第九十九页，共一百四十页，2022年，8月28日缺陷噬菌体第一百页，共一百四十页，2022年，8月28日流产普遍转导定义：经转导噬菌体的媒介而获得的供体菌DNA片段的受体菌，这段DNA片段在受体菌内不进行交换、整合和复制，也不消失，而进行转录，翻译和性状表达。结果：流产转导后，细胞分裂，外源DNA片段分配到一个子细胞中，另一个子细胞获得外源DNA片段转录，翻译而形成的少量酶。特征：微小菌落。第一百零一页，共一百四十页，2022年，8月28日流产转导示意图酶缺陷噬菌体DNA片段第一百零二页，共一百四十页，2022年，8月28日（2）局限性转导

Restrictedtransduction是指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中并获得表达的转导现象。第一百零三页，共一百四十页，2022年，8月28日（2）局限性转导

Restrictedtransduction条件：供体菌----大肠杆菌K12（λ）溶源菌（野生型）受体菌-----生物素营养缺陷型（Bio-）或不能发酵半乳糖营养缺陷型（gal-）部分缺陷温和性噬菌体----λd特点：只传递供体菌的少数特定基因第一百零四页，共一百四十页，2022年，8月28日正常噬菌体和转导半乳糖（gal）的缺陷型噬菌体(dg)的形成过程

第一百零五页，共一百四十页，2022年，8月28日发生误切频率10–4~10–6因此形成转导子的频率低条件：感染复数m.o.i<1①低频转导：定义：指通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的转导，因其只能形成极少数转导子，故称低频转导。低频转导裂解物的形成第一百零六页，共一百四十页，2022年，8月28日②高频转导

定义：在局限转导中，若对双重溶源菌进行诱导，就会产生含50%左右的局限转导噬菌体的高频转导裂解物，用这种裂解物去转导受体菌，就可获得高达50%的转导子。条件：当感染复数m.o.I>1

受体菌变为双重溶源菌

E.coliK12(/dg)UV

①转导噬菌体（

dg）50%

+②辅助噬菌体（

）50%再次侵染其他受体细胞

，m.o.I<1

侵染的50%受体菌变为转导子第一百零七页，共一百四十页，2022年，8月28日普遍性转导和限制性转导（低频）的区别？？？部分缺陷噬菌体缺陷噬菌体第一百零八页，共一百四十页，2022年，8月28日（3）溶源转变当温和噬菌体感染宿主而使其发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到宿主的核基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象，称为溶源转变。性质：表面上与转导相似，而本质上不同于转导。

第一百零九页，共一百四十页，2022年，8月28日（3）溶源转变区别：当宿主丧失其原噬菌体时，通过溶源转变而获得的新性状也随之消失温和噬菌体不携带来自供体菌的外源基因，是噬菌体自身基因使宿主获得新性状温和噬菌体是完整的，不是缺陷的获得新性状的是溶源化的宿主细胞，不是转导子第一百一十页，共一百四十页，2022年，8月28日白喉棒杆菌：白喉毒素/温和噬菌体肉毒梭菌：C型或D型肉毒毒素红霉素链霉菌：合霉素合成和气生菌丝形成-P4温和噬菌体

第一百一十一页，共一百四十页，2022年，8月28日（三）接合供体与受体细胞直接接触，借性菌毛传递DNA，在受体细胞中发生交换、整合，使之获得供体菌的遗传性状的现象，称为接合。通过接合而获得新性状的受体细胞就是接合子（conjugant）。第一百一十二页，共一百四十页，2022年，8月28日第一百一十三页，共一百四十页，2022年，8月28日1946年J.Lederberg等采用E.coli的两株营养缺陷型进行实验第一百一十四页，共一百四十页，2022年，8月28日细菌接合遗传物质的单方向转移A菌（生物素和甲硫氨酸营养缺陷型）:met-thr+leu+Bio-B菌（苏氨酸和亮氨酸营养缺陷型）:met+thr-leu-Bio+第一百一十五页，共一百四十页，2022年，8月28日细菌接合实验Davis的U型管实验Met：甲硫氨酸Bio：生物素Thr：苏氨酸Leu：亮氨酸Thi：胸腺嘧啶第一百一十六页，共一百四十页，2022年，8月28日大肠杆菌的接合第一百一十七页，共一百四十页，2022年，8月28日F质粒第一百一十八页，共一百四十页，2022年，8月28日大肠杆菌“接合”涉及到的菌株F+（雄性）菌株：含游离的F因子1-4个，有性菌毛1-4根Hfr（高频重组）菌株：含整合的F因子，有性菌毛，

Fˊ菌株：介于F+菌株与Hfr菌株之间，细胞中有游离的、带小段染色体基因的环状F因子

F–（雌性）菌株：没有F因子，无性菌毛第一百一十九页，共一百四十页，2022年，8月28日第一百二十页，共一百四十页，2022年，8月28日F因子特点F＋细菌可以把F因子传给后代。F＋细菌经吖啶橙处理F因子丢失，丢失后不在出现。F＋可以和F－杂交，而不能和F＋杂交。F＋和F－杂交后代皆为F＋，而且可以10－7频率获得重组体后代。第一百二十一页，共一百四十页，2022年，8月28日（1）F+与F-菌株的接合第一百二十二页，共一百四十页，2022年，8月28日（2）Hfr与F-的接合第一百二十三页，共一百四十页，2022年，8月28日（3）F菌株与F-菌株的接合色氨酸基因第一百二十四页，共一百四十页，2022年，8月28日F＋，Hfr，F的接合对照第一百二十五页，共一百四十页，2022年，8月28日细菌的遗传重组Transformation（转化）,Conjugation（接合）,Transduction（转导）（质粒）（噬菌体）第一百二十六页，共一百四十页，2022年，8月28日（四）原生质体融合原生质体融合是通过人工方法，使遗传性状不同的两个