遗传变异生工wz课件

第八章

微生物的遗传和变异遗传&变异——对立统一遗传（heredity）：相似——存在延续变异（variation）：差异——进化发展可遗传性变异：基因改变，基因型变异非遗传性变异：环境影响，表型变异§1遗传变异的物质基础核酸与基因基因(gene)：合成一种有功能的多肽链或RNA分子所必需的一段完整的核酸序列基因组(genome)：生物体遗传物质中的全部基因总称Griffith的转化实验1928年，英国科学家F.Griffith利用肺炎链球菌的R型和S型，以老鼠做实验，证实加热杀死的S型能促使R型转变成S型，称为转化(transformation)。1944年，美国科学家Avery对Griffith的研究做进一步的分析，从S型活细菌中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质，分别加入培养R型细菌的培养基中，结果只有加入DNA，R型细菌才能够转化，DNA的纯度越高，转化就越有效。

T2噬菌体的感染实验1952年，A.D.Herskey和M.ChaseT2噬菌体蛋白质含S无P，DNA中含P无S35S，32P放射性标记T2噬菌体后，侵染无标记E.coli

，搅拌，离心沉淀：细菌、32P；上清液：35S对沉淀分离到的细菌继续培养，上清液测到32PTMV病毒拆分重建实验1956年，F.Conrat以烟草花叶病毒TMV，霍氏车前草花叶病毒HRV混合重建二、微生物的遗传物质——核酸

（一）存在形式原核细胞型微生物——DNA大多CCC(covalentlycolsedcircular)dsDNA染色体、质粒、转座因子真核细胞型微生物——DNA大多L(linear)dsDNA染色体/质、转座因子非细胞型微生物——DNA/RNA多种形式基因组特殊情况：阮粒(prion)在哪里？三、质粒（plasmid）质粒：指独立于染色体外并能自主复制的遗传物质基本特性大多CCC(covalentlycolsedcircular)dsDNA自主复制（可游离也可整合入染色体）具相容性和不相容性（干扰近缘质粒）非细胞生长所必需，赋予细胞某些特性，如抗药性、致育性、重金属抗性等质粒可自行消失或人工驱除转移性，分接合型和非接合型代表性质粒F质粒——致育性R质粒——抗药性Col质粒——大肠杆菌素基因Ti质粒——对植物细胞诱癌巨大质粒——固氮降解性质粒——降解特殊碳源四、转座因子和转座转座因子：又称跳跃基因，细胞基因组中能够从一个位置转移到另一个位置的一段DNA序列转座：转座因子转移的过程普遍性：原核、真核中均有存在，有些噬菌体本身就是转座因子§2基因突变点突变碱基对置换基因突变移码突变新遗传型染色体畸变的出现转化有性杂交基因重组接合准性杂交转导原生质体融合原生质体融合转化变异的产生一、常用概念及表达方式基因(gene)和基因座位(genelocus)基因组(genome)表型(phenotype)和基因型(genotype)单倍体(haploid)和二倍体(diploid)三、基因突变分子机制自发突变诱变：化学或物理诱变剂诱发突变碱基对置换直接作用：HNO2诱变机制间接作用：5-溴尿嘧啶（5-BU）诱变机制移码突变：一个或几个核苷酸的增减染色体畸变：大段DNA损伤物理诱变：紫外线诱变机制（一）碱基对置换转换：T

C

↨

↨

颠换

A

GDNA的正常碱基对HNO2诱

变

机

制AHHCCUUA转换转换HNO2HNO2脱氨脱氨（二）移码突变吖啶类染料、溴乙啶BE：DNA分子嵌入剂（三）物理诱变：UV诱变主要机制：T-T形成（链间、链内）四、突变株的应用—营养缺陷型菌株Ames试验(补)快速测定法，即利用是否能引起鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型（hisˉ）菌株的回复突变来判断化学物质是否诱变剂和致癌剂注意有的致癌物的诱变性是被哺乳动物肝细胞中的羟化酶系统活化的，而细菌却没有这种酶系统，故加入鼠肝匀浆的酶系统能增加检测的灵敏度。§3基因转移与重组原核微生物：转化，接合，转导，原生质体融合真核微生物：有性杂交，准性杂交，原生质体融合，转化人工诱导转化Ca2+：CaCl2环腺苷酸(cAMP)热转化：先用冰预冷，再用42oC水浴热休克90sec左右，再冰浴后培养观察电转化二、接合(conjugation)性菌毛有F因子的菌株：有性菌毛没有F因子的菌株：无性菌毛F因子存在方式及相互关系F++F-→F++F+接合对分离性菌毛收缩搭桥从otiT开始滚环复制F质粒结构简图Hfr+F-Hfr接合中断试验接合结果F++F-→F++F+Hfr+F-→Hfr+F-大多数，高频重组

↘Hfr+Hfr极少数F’+F-→F’+F’三、转导（transduction）普遍性转导：完全缺陷噬菌体-供体菌任何DNA片断完全转导流产转导局限性转导：部分缺陷的温和噬菌体——供体菌少数特定基因低频转导高频转导普遍性转导装配，误包侵染复制裂解释放侵染新宿主菌形成转导子准备过程真正转导完全转导流产转导(generalizedtransduc-tion)局限转导(restric-tedtransdu-ction)供体菌溶源菌

UV等诱导

正常切离不正常切离(10-6)正常噬菌体()部分缺陷噬菌体（dgal/dbio）LFT裂解物

侵染受体菌

高感染复数低感染复数（m.o.i.）双重溶源菌(、dgal)局限转导子

诱导切离帮助dgal复制

HFT裂解物（等量、dgal）

低感染复数下侵染受体菌

局限转导子

温和噬菌体侵染（大量）（极少量）准备过程真正转导高频转导低频转导低频转导裂解物转导和溶源转变区别噬菌体受体菌结果携带供体菌基因否烈性/温和完整/缺陷基因新性状普遍转导是均可完全缺陷带有外源供体菌基因可稳定遗传局限转导是温和部分缺陷噬菌体转变否温和完整只带有噬菌体基因随噬菌体消失而消失四.原生质体融合

(protoplastfusion)优点：扩大了基因重组的范围，如光合细菌与酵母菌的融合方法：加入融合诱导剂（如聚乙二醇PEG）或施加特殊的物理刺激(如高压直流电脉冲)

基因工程主要流程课后复习题1、名词解释：基因，基因组，转座因子，质粒，基因突变，回复突变，野生型菌株，突变株，Ames实验，营养缺陷型突变株，基因重组，转化，接合，转导，普遍性转导，局限性转导质粒有何基本特性？什么