微生物的遗传变异与育种-课件

第七章微生物的遗传变异与育种1ppt课件第七章微生物的遗传变异与育种1ppt课件遗传和变异的几个概念:

遗传(heredity)生物的上一代将自己的遗传因子传递给下一代的行为或功能，具有极其稳定的特性。遗传型(genotype)某一生物所含有的遗传信息即DNA中正确的核苷酸序列。生物体通过这个核苷酸序列控制蛋白质或RNA的合成，一旦功能性蛋白质合成，可调控基因表达。表型(phenotype)某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是遗传型在合适环境条件下的具体体现。是一种现实性。2ppt课件遗传和变异的几个概念:

遗传(heredity)2pp精品资料精品资料你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”微生物的遗传变异与育种--ppt课件遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。5ppt课件遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传和变异的几个概念:

饰变(modification)指不涉及遗传物质结构改变，只发生在转录、转译水平上的表型变化。特点：每一个体都发生变化性状变化的幅度小；因遗传物质不变故饰变是不遗传的。粘质沙雷氏菌

(Serratiamarcescens)在25℃下培养时会产生深红色的灵杆菌素，在37℃时不产生色素。6ppt课件遗传和变异的几个概念:饰变(modification)指不遗传和变异的几个概念:变异（Variation）是生物体在某种外因或内因作用下引起的遗传物质结构改变，亦即遗传型的改变。特点：几率极低(一般为10-5~10-6)；性状变化幅度大；变化后的新性状是稳定的、可遗传的。7ppt课件遗传和变异的几个概念:变异（Variation）是生物体在某细菌变异变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。形态结构的变异毒力变异耐药性变异菌落变异8ppt课件细菌变异变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代一.形态结构的变异细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌L型。细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）芽胞（炭疽芽孢杆菌）鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生变异。9ppt课件一.形态结构的变异细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，形态结构变异3-6%食盐

鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型)。

琼脂培基

10ppt课件形态结构变异3-6%食盐

形态结构变异

青霉素、溶菌酶

正常形态细菌──────→L型变异抗体或补体

(部分或完全失去胞壁)

正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型11ppt课件形态结构变异青毒力变异(增强)无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了β-棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。

β棒状噬菌体

白喉棒状杆菌────→获得白喉毒素12ppt课件毒力变异(增强)无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；毒力变异(减弱)有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续穿230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。胆汁、甘油、马铃薯培养基

牛型结核杆菌────────→卡介苗

13年(230代)13ppt课件毒力变异(减弱)有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌耐药性变异细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年的14%上升至目前的80%。多重耐药性：有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，含链霉素培基

痢疾杆菌─────→依链株(耐药菌株)

长期培养

从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。14ppt课件耐药性变异细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。金黄色葡萄菌落变异细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称S—R变异。

在陈旧培养基中长期培养

光滑型菌落─────→粗糙型菌落

S

或在有免疫力的人体内

R15ppt课件菌落变异细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rR型菌落S型菌落16ppt课件R型菌落S型菌落16ppt课件突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异遗传性变异：非遗传性变异：17ppt课件突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称基因型变异。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。18ppt课件遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称基因型变异。第一节遗传变异的物质基础

一、遗传物质化学本质的确证二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式19ppt课件第一节遗传变异的物质基础一、三个经典实验F.Griffith的转化实验噬菌体感染实验

TMV重建实验结论：核酸是负荷遗传信息的物质基础20ppt课件一、三个经典实验20ppt课件㈠F.Griffith的转化实验1.动物实验加活R菌或死S菌小鼠（活）小鼠（活）加活S菌小鼠（死）

加活R菌和死S菌小鼠（死）抽血分离出活的S菌

21ppt课件㈠F.Griffith的转化实验抽血分离出活的S菌21ppback22ppt课件back22ppt课件

F.Griffith的转化实验说明：加热杀死的S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R型细胞并使R型细胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。23ppt课件F.Griffith的转化实验说明：加热杀死的S型细菌

2.细菌培养试验热死的S菌不生长活的R菌生长出R菌热死的S菌+活的R菌生长出S菌3.S型菌的无细胞抽提液实验

活的R型菌+S型菌无细胞抽提液长出大量的R型菌和少量的S型菌加活R菌和死S菌小鼠（死）注：R（Rough）、S（Smooth）24ppt课件2.细菌培养试验以上实验说明：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。25ppt课件以上实验说明：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。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菌的蛋白质⑥加S菌的荚膜多糖活R菌长出S菌只有R菌26ppt课件1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.M噬菌体感染实验用含-DNA的噬菌体作感染实验27ppt课件噬菌体感染实验27ppt课件

用含蛋白质的噬菌体作感染back28ppt课件用含蛋白质的噬菌体作感染back28ppt课TMV重建实验TMV重建实验示意图back29ppt课件TMV重建实验TMV重建实验示意图（一）核酸存在的七个水平及质粒细胞水平：存在于细胞核或核质体，单核或多核细胞核水平:原与真核生物的细胞核结构不同，核外DNA染色体水平:倍性(真核)和染色体数核酸水平：在原核中同染色体水平、存在部分二倍体 DNA或RNA，复合或裸露，双链或单链基因水平：具自主复制能力的遗传功能单位，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，四种碱基二．遗传物质在细胞内的存在部位和方式30ppt课件（一）核酸存在的七个水平及质粒二．遗传物质在细胞内的存在部位细菌遗传变异的物质基础染色体质粒转位因子31ppt课件细菌遗传变异的物质基础染色体31ppt课件细菌染色体细菌属于原核细胞型微生物,细菌染色体是环状双螺旋DNA，不含组蛋白,无核膜包围。32ppt课件细菌染色体细菌属于原核细胞型微生物,细菌染色体是环状双螺旋基因,是具有一定生物学功能的核苷酸序列，如编码结构蛋白、酶等功能。细菌基因的结构是连续的,无内含子。细菌染色体DNA的复制：大肠埃希菌已证明是双向复制

基因是一段DNA33ppt课件基因,是具有一定生物学功能的核苷酸序列，如编码结构蛋白、酶基因A基因BDNA转录基因A基因BmRNA翻译蛋白质A蛋白质B蛋白质原核生物34ppt课件基因A基因BDNA转录基因A基因BmRNA翻译蛋白质A蛋白质外显子1外显子2内含子1内含子2基因XDNA外显子1外显子2内含子1内含子2初始RNA转录物转录加工过程中内含子被切除外显子1外显子2成熟的mRNA细胞核转运到细胞质外外显子2外显子1mRNA翻译蛋白质X蛋白质细胞质真核生物35ppt课件外显子1外显子2内含子1内含子2基因XDNA外显子1外显子大肠杆菌基因4100个基因，4.7×106bp遗传信息的连续性功能相关的结构基因组成操纵子结构基因单拷贝及rRNA多拷贝基因的重复序列少而短36ppt课件大肠杆菌基因36ppt课件是游离于原核生物基因组以外、具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子（cccDNA）目前仅发现于原核微生物和真核微生物的酵母菌。质粒存在的三种形态麻花状的超螺旋结构

1.5～300kb，Mw106～8，相当于约1％核基因组线状质粒：天蓝色链霉菌、赫氏蜱疏螺旋体大小：约为2～100×106，上面携带有数个到数十个甚至上百个基因。质粒(plasmid)

37ppt课件是游离于原核生物基因组以外、具有独立复制能力的小型共价闭合环质粒的特征存在方式：可以在细胞质中独立于染色体之外独立存在（游离态），也可以通过交换掺入染色体上，以附加体（episome）的形式存在；38ppt课件质粒的特征存在方式：可以在细胞质中独立于染色体之外独立存在（质粒的特征复制能力：质粒是一种复制子（replicon），根据自我复制能力的不同，单拷贝或多拷贝。可把质粒复制的控制形式分为严紧型和松弛型两种，严紧型质粒的复制受细胞核控制，与染色体DNA复制相伴随,一般一个寄主细胞内只有少数几个（1～5）个拷贝；松弛型质粒的复制不受细胞核控制，在染色体DNA复制停止的情况下仍可以进行复制，在细胞内的数量可以达到10～200个或更多39ppt课件质粒的特征复制能力：质粒是一种复制子（replicon），根质粒的特征有转移性：可以通过转化、转导或接合作用而由一个细菌细胞转移到另一个菌细胞中，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；质粒转移时，它可以单独转移，也可以携带着染色体（片段）一起进行转移，所以它可成为基因工程的载体。编码产物赋予细菌某些性状特征对于细菌的生存并不是必要的可自行丢失与消除功能多样化40ppt课件质粒的特征有转移性：可以通过转化、转导或接合作用而由一个细菌质粒的特征可整合性

质粒可以与核染色体发生整合与脱离，如F因子，这种质粒称附加体

整合：指质粒或温和噬菌体、病毒、转化因子等小型非染色体DNA插入核基因组等大型DNA分子中的现象重组性

质粒与质粒之间、质粒与核染色体之间的基因重组41ppt课件质粒的特征可整合性

质粒可以与核染色体发生整合与脱离，如F因质粒的功能：进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功能等。存在范围：很多细菌如E.coli、Shigella、S.aureus、Streptococcuslactis、根癌土壤杆菌等质粒消除的因素：吖啶类染料、丝裂霉素C、紫外线、利福平、重金属离子、高温42ppt课件质粒的功能：进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生毒素、抗药质粒的分离与鉴定质粒分离的步骤细胞培养细胞裂解蛋白质和RNA的去除质粒DNA与染色体DNA分离：关键质粒的鉴定电镜琼脂糖凝胶电泳：确定分子量聚丙烯酰胺凝胶电泳密度梯度离心质粒的限制性酶切图谱43ppt课件质粒的分离与鉴定质粒分离的步骤43ppt课件质粒在基因工程中的应用质粒用于基因工程操作的优点体积小环状独立复制起始点拷贝数多选择性标记：抗性基因质粒的应用

克隆载体：能够完成外源DNA片段复制的DNA分子44ppt课件质粒在基因工程中的应用质粒用于基因工程操作的优点44ppt课质粒基因可编码多种重要的生物学性状1)致育质粒（F质粒）与有性生殖功能关联；2)耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。接合性耐药质粒（R质粒）非接合耐药性质粒；

3)毒力质粒（Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子；4)细菌素质粒编码细菌产生细菌素；5)代谢质粒编码产生相关的代谢酶。45ppt课件质粒基因可编码多种重要的生物学性状45ppt课件几种代表性质粒：致育因子或性因子—F因子（fertilityfactor）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。与有性生殖有关带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛存在于肠细菌属、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。46ppt课件几种代表性质粒：致育因子或性因子—F因子（fertility耐药性质粒—

R因子（resistencefactor）编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。R因子由相连的两个DNA片段组成，抗性转移因子（resistencetransforfactor，RTF）分子量约为11×106Dalton，控制质粒copy数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从几百万到100×106Dalton以上。其上带有其它抗生素的抗性基因。抗性决定R因子（r-determinant）R-因子在细胞内的copy数可从1~2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2000~3000个/细胞。最初发现于痢疾志贺氏菌（Shigelladysenteriae），后来发现还存在于Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和Staphylococcus中。47ppt课件耐药性质粒—

R因子（resistence毒力质粒（Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性的大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由ST质粒编码的。细菌粘附定植在肠粘膜表面是由K质粒决定的。48ppt课件毒力质粒（Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子。48pp

降解性质粒只在假单胞菌属中发现。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。这些质粒以其所分解的底物命名，例如分解CAM（樟脑）质粒，分解XYL（二甲苯）质粒，分解SAL（水杨酸）质粒，分解MDL（扁桃酸）质粒，分解NAP（奈）质粒分解TOL（甲苯）质粒等。降解性质粒的应用：污水处理与环境保护49ppt课件降解性质粒只在假单胞菌属中发现。它们的降解性质粒可为一系列细菌素质粒——Col因子（colicinogenicfactor）编码各种细菌产生的细菌素。Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素大肠杆菌素是由E.coli的某些菌株所分泌的细菌素，能通过抑制复制、转录、转译或能量代谢等而专一地杀死其它肠道细菌。其分子量约4~8×104D。大肠杆菌素都是由Col因子编码的。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。50ppt课件细菌素质粒——Col因子（colicinogenicfacmega质粒（巨大质粒）是近年来在Rhizobium（根瘤菌属）中发现的一种质粒，分子量为200~300×106Dalton，比一般质粒大几十倍到几百倍，故称巨大质粒，其上有一系列固氮基因。51ppt课件mega质粒（巨大质粒）是近年来在Rhizobium（根瘤菌Ti质粒（tumorinducingplasmid）诱癌质粒。存在于根癌土壤杆菌（Agrobacteriumtumefaciens）中,可引起许多双子叶植物的根癌Ti质粒长200kb，是一个大型质粒。当前，Ti质粒已成为植物遗传工程研究中的重要载体。一些具有重要性状的外源基因可借DNA重组技术设法插入到Ti质粒中，并进一步使之整合到植物染色体上，以改变该植物的遗传性，达到培育植物优良品种的目的。52ppt课件Ti质粒（tumorinducingplasmid）诱杀伤性质粒发现于真菌的酵母菌（yeast）和黑粉菌的致死颗粒（killerparticles），其性能如肠杆菌素质粒。但致死颗粒的基因组都为双链RNA，不是双链DNA，且有蛋白质外壳包围，尤如双链RNA病毒。53ppt课件杀伤性质粒发现于真菌的酵母菌（yeast）和黑粉菌的致死颗粒酵母菌中的2μm质粒和其他质粒存在于真核微生物酵母菌细胞核中,但独立于染色体内的长度为2μm并与组蛋白相结合的DNA质粒。酵母菌中还存在其他如编码细菌性纤维素酶的质粒。54ppt课件酵母菌中的2μm质粒和其他质粒存在于真核微生物酵母菌细胞核中转位因子

转位因子：是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。转位因子有三类：插入序列(IS)；转座子(Tn)；转座噬菌体或前噬菌体。55ppt课件转位因子

转位因子：是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一插入序列IS能在染色体上和质粒的许多位点上插入并改换位点，因此也称跳跃基因（jumpinggenes）。转座子是能够插入染色体或质粒不同位点的一般DNA序列，大小为几个kb，具有转座功能，即可移动至不同位点上去，本身也可复制。转座后在原来位置仍保留1份拷贝。转座子两末端的DNA碱基序列为反向重复序列。转座子上携带有编码某些细菌表型特征的基因，如抗卡那霉素和新霉素的基因，且本身也可自我复制。56ppt课件插入序列IS能在染色体上和质粒的许多位点上插入并改换第二节基因突变和诱变育种一、突变类型二、基因突变的规律三、基因突变的机制四、DNA损伤及其修复五、突变和育种57ppt课件第二节基因突变和诱变育种一、突变类型57ppt课件突变率每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。或每一单位群体在每一世代中产生突变株的数目。突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数突变率常为10－6~10－9一般突变是独立发生的。突变的基因不会影响其他基因的突变率。双重突变的概率是各个突变概率的乘积。58ppt课件突变率每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。58ppt突变菌株的检出由于突变的几率一般都极低，因此，必须采用检出选择性突变株的手段，尤其是采用检出营养缺陷型的恢复突变株（backmutant或reversemutant）或抗性突变株特别是抗药性突变株的方法来加以确定。59ppt课件突变菌株的检出由于突变的几率一般都极低，因此，必须采用检出选菌名 突变性状 突变率E.coli 抗T1噬菌体 3×10–8E.coli 抗T3噬菌体 1×10–7

E.coli 不发酵乳糖 1×10–10E.coli 抗紫外线 1×10–5Staphylococcusaureus 抗青霉素 1×10–7S.aureus 抗链霉素 1×10–9

Salmonellatyphi抗25

g/L链霉素 1×10–6

Bacillusmegaterium 抗异烟肼 5×10–5

若干细菌某一性状的自发突变率60ppt课件菌名 突变性状 突变率若干回复突变：细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。DNA的损伤修复：当细菌DNA受到损伤时，细胞会用有效的DNA修复系统进行细致的修复，使损伤降为最小。61ppt课件回复突变：细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经

营养缺陷型选择性突变株抗性突变型突变株条件致死突变型的表型形态突变型非选择性突变株抗原突变型产量突变型二、突变的类型62ppt课件

三、突变的规律1.不对应性2.自发性3.稀有性4.独立性5.诱变性6.稳定性7.可逆性正向突变：由野生型基因变异为突变型基因的过程回复突变：由突变型向野生型表型的转变

63ppt课件三、突变的规律63ppt课件四、基因突变的自发性和不对应性的证明两种观点突变是通过适应而发生的，即各种抗性是由其环境（指其中所含的抵抗对象）诱发出来的，突变的原因和突变的性状间是相对应的，并认为这就是“定向变异”，也有人称它为“驯化”或“驯养”。基因突变是自发的，且与环境是不相对的。由于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等多种因素错综在一起，所以难以探究问题的实质。64ppt课件四、基因突变的自发性和不对应性的证明两种观点64ppt课件1.变量实验（fluctuationtest

）

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65ppt课件1.变量实验（fluctuationtest）

又称波动2.Newcombe涂布实验66ppt课件2.Newcombe涂布实验66ppt课件3.平板影印培养实验（replicaplating）67ppt课件3.平板影印培养实验（replicaplating）67p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，而且在育种时间和其它研究中均有应用，值得很好地领会。68ppt课件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五、基因突变的机制1．诱变的机制

69ppt课件五、基因突变的机制1．诱变的机制69ppt课件1.诱变机制70ppt课件1.诱变机制70ppt课件诱变剂诱变剂（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，作用方式多样。即使是同一种诱变剂，也常有几种作用方式碱基置换（Substitution）移码突变（Frame-shiftMutation）染色体畸变（Chromosomalaberration）71ppt课件诱变剂诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率的任何理化因子碱基置换（substitution）

—染色体的微小损伤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。72ppt课件碱基置换（substitution）

—染色体的微小损伤一对导致置换的诱变剂直接引起置换的诱变剂：直接与核酸发生化学反应亚硝酸、亚硝基胍、硫酸二乙酯等间接引起置换的诱变剂：碱基类似物通过活细胞代谢活动掺入到DNA分子中5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤、2-氨基嘌呤、6-氯嘌呤等碱基类似物

73ppt课件导致置换的诱变剂直接引起置换的诱变剂：73ppt课件移码突变：DNA分子中增添（或缺失）一个或少数几个核苷酸，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变.诱变剂：吖啶类染料吖啶橙吖啶黄原黄素α-氨基吖啶ICR（InstituteofCancerResearch）类化合物74ppt课件移码突变：DNA分子中增添（或缺失）一个或少数几个核苷酸，从移码突变的图示75ppt课件移码突变的图示75ppt课件染色体畸变（chromosomalaberration）诱变剂引起染色体的大段损伤。缺失（Deletion）重复Duplication插入Insertion易位Translocation倒位Inversion染色体数目变化诱变剂：A、射线——UVB、亚硝酸、烷化剂76ppt课件染色体畸变（chromosomalaberration）诱2.自发突变（SpontaneousMutaion）没有人工干预条件下生物体自然发生的低频率突变自发突变的诱导因素背景辐射和环境因素：多因素低剂量的诱变效应微生物自身有害代谢产物的诱变效应：过氧化氢DNA复制过程碱基配对错误

碱基错配频率10-7～10-11/次复制，每个基因1000bp，自发突变频率为10-6，菌体浓度108CFU/ml互变异构效应：碱基发生了酮式至烯醇式的转变环出效应77ppt课件2.自发突变（SpontaneousMutaion）没有人环出效应：在DNA的复制过程中，如果其中某一单链上偶然产生一个小环，则会因在其上的基因越过复制而发生遗传缺失，从而造成自发突变。78ppt课件环出效应：在DNA的复制过程中，如果其中某一单链上偶然产生一DNA损伤及其修复DNA损伤类型很多，研究最多的是紫外线作用。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。二聚体的出现会减弱双链间氢键的作用，并引起双链结构发生扭曲变形，阻碍碱基间的正常配对，从而可能引起突变或死亡。在互补双链结构间形成嘧啶二聚体的机会少，但一旦形成会妨碍双链的解开因而影响DNA的复制和转录，并使细胞死亡。79ppt课件DNA损伤及其修复DNA损伤类型很多，研究最多的是紫外线作用紫外线的作用机制:1、紫外线可引起DNA链断裂2、可引起嘧啶发生水合作用，造成氢链的断裂。3、可引起DNA分子内或分子间交联4、引起胸腺嘧啶（T）之间形成二聚体(TT)，这是引起突变最主要的原因。80ppt课件紫外线的作用机制:80ppt课件81ppt课件81ppt课件DNA的修复1、光复活（Photoreactivation)2、切除修复(Excisionrepair)3、重组修复(Recombinationrepair)4、SOS修复82ppt课件DNA的修复1、光复活（Photoreactivation)光复活作用（photoreactivation）把经过紫外线照射后的微生物暴露于可见光时,出现突变效应和致死作用均下降的现象,称为光复活作用。这一现象最早是A.Kelner（1949）在Strepotomycesgriseus（灰色链霉菌）中发现的。后来，在许多微生物中都得到了证实。最明显的是在E.coli的实验中：对照：8×106个/mlE.coliU.V. 100个/mlE.coli试验：8×106个/mlE.coliU.V.360~490nm2×106个/mlE.coli

可见光，30分83ppt课件光复活作用（photoreactivation）把经过紫外线修复机制：在微生物细胞内存在光复活酶，此酶在黑暗中专一地识别胸腺嘧啶二聚体，并与之结合形成复合物，当给予可见光光照时，酶利用光能将二聚体解离，恢复原状，酶再释放出来。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。84ppt课件修复机制：在微生物细胞内存在光复活酶，此酶在黑暗中专一地识别暗修复作用（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。85ppt课件暗修复作用（darkrepair）又称切除修复（excis暗修复作用的过程1、由核酸内切酶切开二聚体的5’末端，形成3’-OH和5’-P的单链缺口2、核酸外切酶从5’-P到3’-OH方向切除二聚体，并扩大缺口。3、DNA聚合酶以另一条互补链为模板，从原有链上暴露的3’-OH端起合成缺失片段。4、连接酶将新合成的3’-OH与原有的5’-P相连接。86ppt课件暗修复作用的过程1、由核酸内切酶切开二聚体的5’末端，形成3重组修复：必须在DNA复制的情况下进行，所以又叫复制后修复。胸腺嘧啶二聚体不能被复制，不是在此位点阻塞，而是DNA聚合酶能跳过该损伤部位，沿着下面DNA的模板，恢复DNA继续合成。在新合成的DNA子链上二聚体对面留下一个缺口。87ppt课件重组修复：必须在DNA复制的情况下进行，所以又叫复制后修复。SOS修复SOS是紧急修复。细胞中有许多基因和操纵子受RecA蛋白协同调控和LexA蛋白阻遏转录。它涉及处理DNA损伤和称为SOS修复系统。

SOS是一组基因，它是DNA修复最重要最广泛的基因集团，通常称为DNA紧急修复基因（SOSDNArepairgene)。它们为DNA的损伤所诱导。88ppt课件SOS修复SOS是紧急修复。88ppt课件89ppt课件89ppt课件第三节诱变与育种自发突变与育种诱变育种90ppt课件第三节诱变与育种自发突变与育种90ppt课件微生物的育种目的:为了要人为地使某种微生物的代谢产物过量积累，把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，实现人为控制微生物，获得我们所需要的高产、优质和低耗的菌种。91ppt课件微生物的育种目的:为了要人为地使某种微生物的代谢产物过量积累一、自发突变与育种从生产中选育

生产中菌自发突变→及时选育出所需性状的菌

正突变株PlusMutant定向培育优良品种

用某特定环境长期处理某微生物群体，同时不断对其移种传代，以达到累积并选择合适的自发突变体的育种方法定向培育获得卡介苗

牛型结核杆菌→牛胆汁、甘油、马铃薯培养基上→移种230多代→显著减毒结核杆菌（卡介苗）92ppt课件一、自发突变与育种从生产中选育

生产中菌自发突变→及时选育出二、诱变育种BreedingbyInducedMutation指利用各种诱变剂处理微生物细胞，提高基因的随机突变频率，通过一定的筛选方法获得所需要的高产优质菌株。一般通过营养缺陷型突变株、抗阻遏和抗反馈突变型、抗性突变型（抗生素抗性突变株、条件抗性突变）来筛选。93ppt课件二、诱变育种BreedingbyInducedMuta诱变育种理化诱变剂→处理均匀、分散的微生物群体→提高突变率→巧妙筛选诱变：随机的过程筛选：定向的过程诱变育种的实践意义工业与实验室：代谢产物的高产突变株生产角度：提高代谢产物的产量，减少杂质，扩大品种，改进产品质量，简化生产工艺方法：简便易行，工作速度快，收效显著94ppt课件诱变育种理化诱变剂→处理均匀、分散的微生物群体→提高突变率→95ppt课件95ppt课件1．诱变育种的基本环节

以选育高产突变株为例

96ppt课件1．诱变育种的基本环节

以选育高产突变株为例

96ppt课诱变育种的步骤

出发菌株培养液单个细胞或孢子悬液诱变剂处理平板分离纯化，同步培养离心收集细胞、洗涤，制菌悬液，玻璃珠打散，过滤活菌计数，诱变预备试验存活细胞计数，计算致死率变异率计算

性能粗测性能精测

挑变异菌于斜面培养基上初筛

复筛菌种保藏及扩大试验菌种用于生产，并进行保藏97ppt课件诱变育种的步骤出发菌株纯化，同步培养离心收集细诱变育种工作中应考虑的几个原则选择简便有效的诱变剂选优良的出发菌株处理单孢子（或单细胞）悬液选用最适剂量利用复合处理的协同效应利用和创造形态，生理与产量间的相关指标设计或采用高效筛选方案或方法98ppt课件诱变育种工作中应考虑的几个原则选择简便有效的诱变剂98ppt

诱变育种中的几个注意事项1.出发菌株的选择：选择合适的出发菌株相当重要出发菌株———用来育种处理的起始菌株出发菌株应具备对诱变剂的敏感性高；具有特定生产性状的能力或潜力；出发菌株的来源自然界直接分离到的野生型菌株历经生产考验的菌株已经历多次育种处理的菌株

99ppt课件诱变育种中的几个注意事项1.出发菌株的选择：99ppt课件2.单孢子悬液在诱变育种中，所处理的细胞必须是单细胞、均匀的悬液状态。分散状态的细胞可以均匀地接触诱变剂，要求：菌体处于对数生长期，并使细胞处于同步生细胞分散且为单细胞，以避免表型迟延现象方法：玻璃珠打散10-15min;加０.3%吐温80（表面活性剂）用无菌脱脂棉过滤。

100ppt课件2.单孢子悬液在诱变育种中，所处理的细胞必须是单细胞、均匀的3.诱变剂的选择选择简便有效的诱变剂。物理诱变剂：X射线、γ射线、快中子、紫外线、α-射线、β-射线和超声波；化学诱变剂：种类较多，根据作用机制分3类：与一个或多个核酸碱基起化学变化，引起DNA复制时碱基配对的转换而发生变异如亚硝酸、硫酸二乙酯等；与DNA中碱基十分接近的类似物，掺入到DNA分子中而引起变异。如5-溴尿嘧啶；在DNA上减少或增加一、二个碱基，引起碱基突变点后全部密码转录、转译的错误，如吖啶类物质；101ppt课件3.诱变剂的选择选择简便有效的诱变剂。101ppt课件常用的物理和化学诱变剂紫外线15W紫外灯、照射距离30cm，无可见光的接种室或箱体中（只有红光），照射时间10-20秒～10-20min，小培养皿亚硝基胍－超诱变剂涂布平板上添加诱变剂颗粒或浸有诱变剂溶液的滤纸片102ppt课件常用的物理和化学诱变剂紫外线102ppt课件诱变剂的作用：提高突变的频率扩大产量变异的幅度使产量变异朝着正突变或负突变移动最适剂量的选择：产量性状的育种中多倾向于低剂量（致死率在70~80%）103ppt课件诱变剂的作用：103ppt课件

4.选择合适的诱变剂量由于诱变剂常常是用来提高突变率，突变率往往随剂量的增高而提高，正突变较多出现在偏低的剂量中，负突变则较多出现在偏高的剂量中，所以要选择最适的剂量在育种工作中，常采用杀菌率表示杀菌的剂量。杀菌率的计算是取同样量的被处理菌体和未被处理的菌体分别在完全培养基上进行培养，检测各自的生长的菌落：104ppt课件4.选择合适的诱变剂量由于诱变剂常常是用来提高突变率，突变

剂量的表示法：不同种类和不同生长阶段的微生物对诱变剂的敏感程度不同，所以在诱变处理前，一般应预先作诱变剂用量对菌体死亡数量的致死曲线，选择合适的处理剂量。不同诱变剂剂量的表达方式不同致死率是最好的诱变剂相对剂量的表示方法UV剂量=强度×作用时间化学杀菌剂的剂量：在一定的外界条件下，诱变剂的浓度与作用时间常用杀菌率作各种诱变剂的相对剂量105ppt课件剂量的表示法：不同种类和不同生长阶段的微生物对诱变剂的敏感诱变过程中的两条重要曲线剂量存活率曲线

以诱变剂的剂量为横坐标、以细胞存活数的对数值为纵坐标绘制的曲线剂量诱变率曲线

以诱变剂的剂量为横坐标，以诱变后获得的突变细胞数为纵坐标绘制的曲线106ppt课件诱变过程中的两条重要曲线剂量存活率曲线

以诱变剂的剂量为横坐艾姆斯试验（Amestest）利用细菌营养缺陷型的回复突变检出环境或食品中是否存在化学致癌剂的一种简便有效方法Strainusedinamestest：DNA修复酶缺陷型Salmonellatyphimurium

his－E.colitry－λ噬菌体的诱导作用原理

his-在基本培养基上不长；而发生回复突变则长应用

检测食品、饮料、药物和饮水和环境中的致癌物质

快速、准确、费用低107ppt课件艾姆斯试验（Amestest）利用细菌营养缺陷型的回复突变艾姆斯试验方法示意图108ppt课件艾姆斯试验方法示意图108ppt课件菌种筛选筛选是最为艰难的也是最为重要的步骤.实际工作中，为了提高筛选效率，往往将筛选工作分为初筛和复筛两步进行。初筛的目的：删去明确不符合要求的大部分菌株，把生产性状类似的菌株尽量保留下来，使优良性状的菌株不至于漏网初筛工作以量为主，测定的精确性还在其次；初筛手段应尽可能快速、简单。复筛的目的：确认符合要求的菌株；复筛以质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。109ppt课件菌种筛选筛选是最为艰难的也是最为重要的步骤.109ppt课件新型筛选方法产量突变株：初筛：摇瓶、平板（快速、简便、直观）平皿快速检测法变色圈法透明圈法生长圈法抑菌圈法梯度平板法复筛：对产量突变株作生产性能的精确测定摇瓶、台式自动发酵罐110ppt课件新型筛选方法产量突变株：110ppt课件三类突变株的筛选方法

一、产量突变株的筛选春日霉素生产菌的筛选——琼脂块培养法111ppt课件三类突变株的筛选方法

一、产量突变株的筛选111ppt课件抗药性突变株的筛选用梯度平板法筛选抗代谢拮抗物突变株作为生产菌种（结构类似物抗性变异株）作为菌株的遗传标记112ppt课件抗药性突变株的筛选用梯度平板法筛选抗代谢拮抗物突变株112p营养缺陷型突变株(auxotroph)的筛选

相关培养基基本培养基[-]完全培养基补充培养基三类遗传型野生型[A+B+]营养缺陷型型[A+B-]原养型[A+B+][+][A]或[B]113ppt课件营养缺陷型突变株(auxotroph)的筛选相关培养基基本与突变株的筛选相关的几个概念野生型：从自然界分离到的任何微生物在其发生营养缺陷型突变前的原始菌株。lys+;bio+

可在MM上生长，如：[A+B+]营养缺陷型：野生型菌株经诱变处理后，由于发生了丧失某种酶合成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长。

lys-

，bio-只能在CM或相应的SM上生长。如：[A+B-]

原养型：指营养缺陷型突变菌株经回复或重组后产生的菌株。其营养要求在表现型上与野生型相同114ppt课件与突变株的筛选相关的几个概念野生型：从自然界分离到的任何微生

2.与筛选有关的三种培养基①基本培养基（MM）：仅能满足某种微生物的野生型菌株生长需要的最低成分组合培养基用[-]表示。②完全培养基（CM）：凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基。用[+]表示。③补充培养基（SM）：凡可满足相应的营养缺陷型菌株生长需要的组合培养基。在MM上添加有某一微生物营养缺陷型所不能合成的代谢物即构成SM，用[A]或[B]表示。补充培养基=基本培养基+缺陷的代谢物

115ppt课件2.与筛选有关的三种培养基115ppt课件3.营养缺陷型的筛选步骤营养缺陷型的鉴定

诱变处理营养缺陷型的浓缩营养缺陷型的检出116ppt课件3.营养缺陷型的筛选步骤营养缺陷型的鉴定诱变处理营养缺营养缺陷型的筛选步骤1.诱变剂的处理（略）2.淘汰野生型：（又称浓缩）a.抗生素法：青霉素法；适合于细菌；制霉菌素法，适用于真菌。原理：青霉素、制霉菌素等抗生素作用于生长着的微生物细胞，对休止态细胞无作用。方法：将菌培养在含抗生素的MM基中117ppt课件营养缺陷型的筛选步骤1.诱变剂的处理（略）117ppt课件b.菌丝过滤法：适用于丝状生长的真菌或放线菌原理：基本培养基上只有发育成菌丝；auxo孢子可通过滤膜，野生型菌丝不能通过。118ppt课件b.菌丝过滤法：118ppt课件3.营养缺陷型的检出同一培养皿上有夹层培养法限量补充培养法不同的培养皿上有逐个检出法影印接种法119ppt课件3.营养缺陷型的检出同一培养皿上有119ppt课件

影印培养法完全培养基基本培养基abc120ppt课件影印

基本培养基完全培养基夹层培养法及其结果中间一层含菌121ppt课件基本培养基完全培养基夹层4.鉴定缺陷型生长谱法（Auxanography）

在混有供试菌的平板表面点加微量营养物，视某营养物的周围是否长菌来确定该供试菌的营养要求的一种快速直观的方法。操作过程营养缺陷型细胞培养制备菌种悬液平板倾注，区域划分添加营养物质粉末培养观察类似方法可以测定双重或多重营养缺陷型122ppt课件4.鉴定缺陷型生长谱法（Auxanography）

在混有供123ppt课件123ppt课件5.缺陷型的应用作为菌株的遗传标记：进行基因工程、诱变育种研究代谢过程时用作亲本标记；作为生产菌种：氨基酸、核苷酸等生产菌种；作为氨基酸、维生素、碱基的测定菌株124ppt课件5.缺陷型的应用作为菌株的遗传标记：进行基因工程、诱变育种1第四节基因重组

GeneticRecombination原核微生物的基因重组真核微生物的基因重组125ppt课件第四节基因重组

GeneticRecombinati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，形成新遗传个体的方式。基因重组的方式原核微生物：转化、转导、接合和原生质体融合。真核微生物：有性杂交、准性杂交基因重组可使生物体在未发生突变的情况下，也能产生新的遗传型的个体126ppt课件基因重组定义：凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经一、原核微生物的基因重组原核生物的基因重组的类型转化（transformation）转导（transduction）接合(conjugation)原生质体融合（ProtoplastFusion)127ppt课件一、原核微生物的基因重组原核生物的基因重组的类型127ppt（一）转化（transformation）定义：受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，经过交换，把它整合到自己的基因中而获得部分新的遗传性状的现象，称为转化。转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜血杆菌等中被证实。128ppt课件（一）转化（transformation）定义：受体菌直接目前为止，已发现能发生转化作用的菌属主要有：Streptococcuspneumoniae、Haemophilus（嗜血杆菌属）、Bacillus、Neisseria（奈瑟氏球菌属）、Rhizobium（根瘤菌属）、Staphylococcus、Pseudomonas和Xanthomonas中多见。在若干放线菌和蓝细菌以及Saccharomycescerevisiae、Neurosporacrassa（粗糙脉胞菌）和Aspergillusniger中，也有转化现象。129ppt课件目前为止，已发现能发生转化作用的菌属主要有：129ppt课件有关名词：受体菌：recipient/receptor，转化基因的接受者供体菌：donor，转化基因的提供者转化因子：来自供体菌的DNA片段转化子：transformant，将转化基因重组进入自身染色体组的重组子130ppt课件有关名词：130ppt课件转化的条件1.菌株2.菌株间的亲缘关系。

3.受体菌所处的状态（即感受态）

4.感受态的出现与菌株的遗传特性、培养条件有关。

5.供体细胞的DNA片段的分子量一般在107。131ppt课件转化的条件1.菌株131ppt课件转化转化因子（transformingprinciple）在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子，分子量小于107，最多不超过10~20个基因。感受态（competence）受体细胞最容易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因子。细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附DNA的受体.影响感受态出现的因素培养时间：生长的对数期、稳定期群体比例和维持时间外界环境因子：cAMP（提高1万倍）和Ca2+感受态因子：膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素、核酸酶132ppt课件转化转化因子（transformingprinciple转化的类型：根据感受态建立的方式，可以分为：自然遗传转化naturalgenetictransformation人工转化artificialtransformation133ppt课件转化的类型：根据感受态建立的方式，可以分为：133ppt课件转化的过程

①受体细胞出现感受态②吸收ssDNA③掺入DNA形成复合物④受体菌染色体复制，杂合区也跟着复制，细胞分裂134ppt课件转化的过程

①受体细胞出现感受态134ppt课件参与转化的基因供体只是游离的DNA分子，整个转化过程不需要细胞间的直接接触。转化的频率：很低，仅有0.1~1%135ppt课件参与转化的基因供体只是游离的DNA分子，转化过程示意图136ppt课件转化过程示意图136ppt课件转化示意图137ppt课件转化示意图137ppt课件人工转化——是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力，或人工地将DNA导入细胞内。方法：①CaCl2处理细胞，使其成为能摄取外源DNA的感受态状态.②电穿孔法electroporation：用高压脉冲电流击破细胞膜，或击成小孔，使各种大分子（包括DNA）能通过这些小孔进入细胞。138ppt课件人工转化——是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力转染（transfection）定义：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）。与转化的区别：病毒或噬菌体并非遗传基因的供体菌中间不发生任何遗传因子的交换或整合最后不产生具有杂种性质的转化子139ppt课件转染（transfection）定义：139ppt课件（二）转导（transduction）1.转导及其发现J.Lederberg等（1952）在Salmonellatyphimurium（鼠伤寒沙门氏菌）中发现的。注：LA2与LA22是两株不同的氨基酸缺陷型，LA22是溶源菌，其中含有前噬菌体PLT22。ULA22LA2滤器Try-his+Try+his-140ppt课件（二）转导（transduction）1.转导及其发现ULA是利用温和性噬菌体作媒介，将供体细胞的DNA的小片段（部分DNA）传递给另一受体细胞，通过交换与整合，从而使受体菌的遗传性状发生改变的现象。141ppt课件是利用温和性噬菌体作媒介，将供体细胞的DNA的141ppt课存在范围：除Salmonellatyphimurium（鼠伤寒沙门氏菌）外，其它原核微生物中如E.coli、Bacillus、Proteus、Pseudomonas、Shigella、Staphylococcus、Vibrio和Rhizobium等属中都曾发现转导现象。142ppt课件存在范围：除Salmonellatyphimurium（转导的类型

完全普遍转导普遍转导流产普遍转导

低频转导局限转导高频转导溶原转变143ppt课件转导的类型143ppt课件转导144ppt课件转导144ppt课件普遍性转导CompleteTranduction通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行不精确的“误切”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象。145ppt课件普遍性转导CompleteTranduction通过极少数噬菌体裂解第一个宿主时可能有三种情况：1）包入的完全是噬菌体的DNA（正常噬菌体）2）包入的完全是细菌DNA（完全缺陷噬菌体）3）部分带有噬菌体基因的DNA（部分缺陷噬菌体）转导分别是由后两种噬菌体参与进行的。146ppt课件噬菌体裂解第一个宿主时可能有三种情况：146ppt课件供体菌裂解时，如把少量裂解物与大量受体菌群体相混，使其感染复数（m.o.i）<1，这种完全缺陷噬菌体就会将这一外源DNA片段导入受体细胞内由于一个受体细胞只感染了一个完全缺陷噬菌体，故受体细胞不会发生往常的溶原化，也不显示其免疫性，更不会裂解和产生正常的噬菌体；导入的外源DNA片段可与受体细胞核染色体组上的同源区段配对，在通过双交换而整合到受体菌染色体组中，所以使后者成为一个遗传性状稳定的转导子。147ppt课件供体菌裂解时，如把少量裂解物与大量受体菌群体相混，使其感染复感染复数：由于每一宿主细胞表面的特异性受体有限，因此所能吸附的噬菌体数目也有一个限量。每一敏感细胞所能吸附的噬菌体的数量,m.o.i一般很大，可达250~360。由于超m.o.i的外源噬菌体吸附而引起的、不能产生子代噬菌体的裂解，称为自外裂解（lysisfromwithout）。148ppt课件感染复数：由于每一宿主细胞表面的特异性受体有限，因此所能吸附

流产转导AbortiveTransduction

在经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌内，外源DNA既不进行交换、整合和复制，也不迅速消失，而仅表现为稳定的转录、转译和性状表达149ppt课件流产转导AbortiveTransduction

在局限转导（Specialized/restrictedTranduction）

通过部分缺陷的温和噬菌体将供体少量特定基因带入受体菌实现的，并与后者的基因组整合、重组，宿主细胞成为一个局限转导子而不是溶源菌局限转导的类型根据出现频率的高低低频局限转导高频局限转导150ppt课件局限转导（Specialized/restrictedT

低频率转导LFT裂解物的形成151ppt课件低频率转导LFT裂解物的形成151p局限性转导152ppt课件局限性转导152ppt课件特点：噬菌体对供体菌和受体菌都是温和噬菌体只能转导供体菌的个别特定基因（一般为噬菌体整合位点两侧的基因）该特定基因由部分缺陷的噬菌体携带缺陷噬菌体使由于其在形成过程中所发生的低频率（约10–

5）“误切”，或由于双重溶源菌的裂解而形成（约形成50%缺陷噬菌体）153ppt课件特点：噬菌体对供体菌和受体菌都是温和噬菌体153ppt课件普遍性转导和局限性转导的比较比较项目普遍性转导局限性转导转导的基因供体染色体或染色体外的任何基因供体染色体上与原噬菌体紧密连锁的少数几个个别基因噬菌体寄生的位置不结合在寄主染色体特定位置上结合在寄主染色体特定位置上获得转导噬菌体的方法通过敏感菌的裂解或容源菌的诱导紫外线诱导容源菌转导子的区别一般稳定，非溶原性（不表现出任何噬菌体的性状，包括免疫性）

一般不稳定，呈缺陷溶原性（对同源噬菌体具有免疫性，但不表现出其它噬菌体的性状）154ppt课件普遍性转导和局限性转导的比较比较项目普遍性转导局限性转导转导3.溶源转变概念：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。155ppt课件3.溶源转变概念：当温和噬菌体感染宿主而使其发生溶源化时，因区别：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使完整的，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156ppt课件区别：156ppt课件

（三）接合（conjugation）供体菌通过其性纤毛与受体菌相接触，前者传递不同长度的ssDNA给后者，并在后者细胞中进行双链化或进一步与核染色体发生交换、整合，从而使后者获得供体菌的遗传性状的现象。接合是一种较为低级的有性生殖方式，少数G+是链霉菌和诺卡氏菌等放线菌能发生接合作用的细菌大多数是G-，如E.coli和假单胞菌等，157ppt课件（三）接合（conjugation）供体菌通过其性纤毛与受存在范围细菌：G–较为多见如E.coli、Salmonella、Shigella、Serratia、Vibrio、Azotobacter、Klebsiella和Pseudomonas等最为常见放线菌：Streptomyces、Nocardia接合还可发生在不同属的菌种之间，如E.coli与Salmonellatyphimurium之间或S.typhimurium与Shigelladysenteriae之间158ppt课件存在范围158ppt课件研究细菌接合方法的基本原理159ppt课件研究细菌接合方法的基本原理159ppt课件

接合：是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。能通过结合方式转移的质粒称为接合性质粒，不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。160ppt课件接合：是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒。接合作用是在被称为雄性菌株和雌性菌株之间进行的，决定其性别的是一种F因子质粒。161ppt课件接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、E.coli的接合现象F质粒决定大肠杆菌E.coli性别分化的质粒，是一种属于附加体性质的质粒，既可在细胞中单独存在，也可整合到核染色体组上通过接合而获得；通过吖啶化合物、溴化乙锭或丝裂霉素等处理而发生质粒消除（抑制F质粒的复制）；合成性菌毛基因的载体决定细菌性别的物质基础162ppt课件E.coli的接合现象F质粒162ppt课件E.coli的接合四种接合型E.coli菌株根据F因子在E.coli中的有无，及与染色体的关系，可将E.coli分为四种类型：F+（“雄性”）菌株F-（“雌性”）菌株Hfr（高频重组

highfrequencyrecombination,Hfr

）菌株F‘菌株F+、

Hfr、F′都为雄菌163ppt课件E.coli的接合四种接合型E.coli菌株163pptF–

（“雌性”）菌株：细胞中不含有F因子，细胞表面不具有有性纤毛。可以通过与F+、F’或Hfr菌株接合而接受供体菌的F因子、F’因子或Hfr菌株的部分或全部遗传信息，相应地可以转变成F+菌株、F’菌株或重组子。据估计，从自然界分离到的2000株E.coli中约有30%是F–菌株。164ppt课件F–（“