微生物課件9微生物遺傳

微生物遺傳與變異

要點：1、細(xì)菌基因重組的原理和方法。2、真菌基因重組的原理和方法。3、微生物誘變育種的原理和方法。4、基因工程的基本原理5、基因表達的調(diào)控重點：細(xì)菌的基因重組難點：低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)，高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)，準(zhǔn)性生殖微生物遺傳與變異要點：1第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第二節(jié)微生物的基因組結(jié)構(gòu)第四節(jié)真核微生物的基因重組

第三節(jié)

原核微生物的基因重組第五節(jié)

基因突變和誘變育種第六節(jié)微生物與基因工程三個經(jīng)典實驗的原理與方法，朊病毒的概念原核及真核微生物基因組的基本特征基因突變的規(guī)律三種基因水平轉(zhuǎn)移方式及其應(yīng)用準(zhǔn)性生殖基因工程的基本過程和基本技術(shù)第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第二節(jié)微生物的基因組結(jié)構(gòu)第四節(jié)2遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個體不完全相同遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質(zhì)特性之一遺傳型：(genotype)表型：(phenotype)決定生物表現(xiàn)型的遺傳因子具有一定遺傳型的個體，在特定環(huán)境條件下通過生長發(fā)育所表現(xiàn)出來的外表特征和內(nèi)在特征的總和。表型是由遺傳型所決定，但也和環(huán)境有關(guān)。遺傳型＋環(huán)境條件表型遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個體不完全相3表型飾變：同樣遺傳型的生物在不同外界條件下顯現(xiàn)的不同表現(xiàn)型的變異，不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變特點：暫時性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個體的行為遺傳型改變引起的表型變化，發(fā)生在基因水平上，可以遺傳給子代。特點：遺傳性、群體中極少數(shù)個體的行為（自發(fā)突變頻率通常為10-6-10-9）遺傳型變異（基因突變）：表型飾變：同樣遺傳型的生物在不同外界條件下顯現(xiàn)的不同表現(xiàn)型的4第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)★一.證明核酸是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗①1928年，F(xiàn).Griffith；1944年O.T.Avery肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae）轉(zhuǎn)化試驗。②1952年，A.D.Hershy、M.Chase的噬菌體感染實驗。③1956年，H.Fraenkel-Conrat的TMV拆開和重建實驗。第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)★一.證明核酸是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗51、經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗肺炎鏈球菌：S型（菌體具莢膜，菌落表面光滑，有致病能力）R型（菌體無莢膜，菌落表面粗糙，無致病能力）1、經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗6①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Avery、MacLeod和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DNA。①加S菌DNA活R菌長出S菌只有R菌1944年Avery、M72、噬菌體感染實驗進入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。DNA包含有產(chǎn)生完整噬菌體的全部信息。3、植物病毒TMV重建實驗TMV的遺傳物質(zhì)是RNA。2、噬菌體感染實驗進入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。DNA包含8結(jié)論：

證明核酸（DNA或RNA）是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)簡單的細(xì)菌（或病毒）解決復(fù)雜而重大的問題微生物與高等生物具有共同的遺傳本質(zhì)結(jié)論：證明核酸（DNA或RNA）是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)9朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考:朊病毒一種具有傳染性的蛋白質(zhì)致病因子蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)嗎蛋白質(zhì)折疊與功能的關(guān)系，是否存在折疊密碼？？？？已知的傳染性疾病的傳播因子必須含有核酸朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考:朊病毒蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)嗎已知的傳染性疾病10①真核生物DNA分子與組蛋白結(jié)合構(gòu)成染色體，每條染色體有單一線性雙鏈DNA分子。一個真核生物細(xì)胞內(nèi)有多條染色體（脈孢菌7條，人23條）。高等生物中有2至多套染色體（動物2倍，水稻4倍），真菌有雙倍體，但多數(shù)微生物是單倍體。真核細(xì)胞核物質(zhì)外有核膜包圍，形成完整細(xì)胞核。②原核生物DNA不與組蛋白結(jié)合，染色體僅由一條DNA組成，DNA為共價閉合環(huán)狀雙鏈，一個細(xì)胞內(nèi)只有一條染色體（單倍體haploid）。無核膜包圍，只在細(xì)胞中央形成核區(qū)。③質(zhì)粒plasmid和轉(zhuǎn)座因子原核生物中，除染色體以外，能夠自主復(fù)制的共價閉合環(huán)狀DNA分子。它們攜帶少量遺傳基因，決定細(xì)胞的某些性狀，并非細(xì)菌生活必需。二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和形式一）遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞中的存在方式①真核生物二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和形式11真核微生物：細(xì)胞核原核微生物：核區(qū)細(xì)胞核或核區(qū)的數(shù)目在不同的微生物中是不同的（二）遺傳物質(zhì)存在的部位真核微生物：細(xì)胞核（二）遺傳物質(zhì)存在的部位12細(xì)胞核水平真核生物細(xì)胞核核染色體原核生物核區(qū)DNA鏈核基因組在核基因組之外，還存在各種形式的核外遺傳物質(zhì)細(xì)胞核水平核基因組在核基因組之外，還存在各種形式的核外遺傳物13核外染色體真核生物的“質(zhì)?！痹松锏馁|(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)粒核基因組遺傳物質(zhì)類型核外染色體真核生物的“質(zhì)粒” 線粒體F因子核基因組遺14（三）轉(zhuǎn)座因子（transposibleelement）細(xì)胞中能改變自身位置（例如從染色體或質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到另一個位點，或者在兩個復(fù)制子之間轉(zhuǎn)移）的一段DNA序列。也稱跳躍基因（jumpinggene）或可移動基因（movablegene）。插入序列（insertionsequence,IS)轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn)某些病毒（Mu噬菌體）原核生物的轉(zhuǎn)座因子：（三）轉(zhuǎn)座因子（transposibleelement）細(xì)15轉(zhuǎn)座因子40年代McClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子即跳躍基因，自1967年以來，已在微生物和其它生物中得到普遍證實。新發(fā)現(xiàn)：有些DNA片段不但可在染色體上移動，還可從一個染色體跳到另一個染色體，從一個質(zhì)粒跳到另一個質(zhì)粒或染色體，甚至還從一個細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞。在這些DNA順序的跳躍過程中，往往導(dǎo)致DNA鏈的斷裂或重接，從而產(chǎn)生重組交換或使某些基因啟動或關(guān)閉，結(jié)果導(dǎo)致突變的發(fā)生。轉(zhuǎn)座因子40年代McClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子即跳16轉(zhuǎn)座因子的種類（1）插入序列（IS，insertionsequence）：分子量最小（僅0.7-1.4kb），只能引起轉(zhuǎn)座（transposition）效應(yīng)而不含其它基因?？梢栽谌旧w、F因子等質(zhì)粒上發(fā)現(xiàn)它們。已知的IS有5種，即IS1、IS2、IS3、IS4和IS5。因IS在染色體上插入的位置和方向的不同，其引起的突變效應(yīng)也不同。IS引起的突變可回復(fù)，其原因可能是IS被切離，如果因切離部位有誤而帶走IS以外的一部分DNA序列，就會在插入部位造成缺失，從而發(fā)生新的突變。轉(zhuǎn)座因子的種類（1）插入序列（IS，insertionse17轉(zhuǎn)座因子的種類（2）轉(zhuǎn)座子(Tn，transposon，又稱轉(zhuǎn)位子，易位子)與IS和Mu噬菌體相比，Tn的分子量居中（一般為2~25kb）。它含有幾個至十幾個基因，其中除了與轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因外，還含有抗藥基因或乳糖發(fā)酵基因等其它基因。Tn雖能插到受體DNA分子的許多位點上，但這些位點似乎也不完全是隨機的，其中某些區(qū)域更易插入。轉(zhuǎn)座因子的種類（2）轉(zhuǎn)座子(Tn，transposon，又稱18特征：在兩端有IR序列，分兩類：Ⅰ型Compoundtransposons： 兩端為插入序列IS，抗性基因居中。 如Tn5、Tn9、Tn10、Tn4001、Tn4003。Ⅱ型Complextransposons： 兩端為IR(30-50bp)，中間為轉(zhuǎn)座基因和抗性基因。 如Tn1、Tn3、Tn21、Tn1721、Tn551。轉(zhuǎn)座子transposon轉(zhuǎn)座子transposon19轉(zhuǎn)座因子的種類（3）Mu噬菌體（即mutatorphage，誘變噬菌體）是E.coli的一種溫和噬菌體。與必須整合到宿主染色體特定位置上的一般溫和噬菌體不同，Mu噬菌體并沒有一定的整合位置。與IS和Tn相比，Mu噬菌體的分子量最大37kb，含有20多個基因。引起的轉(zhuǎn)座可以導(dǎo)致插入突變，其中約有2%是營養(yǎng)缺陷型突變。轉(zhuǎn)座因子的種類（3）Mu噬菌體（即mutatorphag20轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)：1）插入突變2）產(chǎn)生染色體畸變3）基因的移動和重排轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)：1）插入突變2）產(chǎn)生染色體畸變3）基因的移21四）質(zhì)粒1、致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)3、產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）2、抗性因子（Resistancefactor，R因子）4、毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）5、代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）6、隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid）四）質(zhì)粒1、致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因22五）基因的表達以DNA為模板，通過RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄出mRNA，然后將mRNA包含的堿基順序在核糖體中翻譯成相應(yīng)氨基酸序列的多肽。①轉(zhuǎn)錄（transcription）雙鏈DNA→單鏈，以其中一條為模板→互補mRNA②翻譯(translation)mRNA→多肽五）基因的表達23DNA→RNA→肽鏈→蛋白質(zhì)五）基因的表達DNA→RNA→肽鏈→蛋白質(zhì)五）基因的表達24第二節(jié)：微生物的基因組結(jié)構(gòu)明確基因組的概念，微生物在人類基因組計劃中的獨特而重要的地位；人類基因組計劃對微生物學(xué)發(fā)展的影響；三種代表性微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點，特別強調(diào)古生菌基因組的獨特性及雙重特征；隨著基因組全序列測定微生物的增多所發(fā)現(xiàn)的新問題：

水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象

Woese系統(tǒng)發(fā)育樹面臨的挑戰(zhàn)

第二節(jié)：微生物的基因組結(jié)構(gòu)明確基因組的概念，微生物在人類基因25微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點1、原核生物（細(xì)菌）的基因組1）染色體為雙鏈環(huán)狀的DNA分子（單倍體）；2）基因組上遺傳信息具有連續(xù)性；基因數(shù)基本接近由它的基因組大小所估計的基因數(shù)一般不含內(nèi)含子，遺傳信息是連續(xù)的而不是中斷的。3）功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子結(jié)構(gòu)；4）結(jié)構(gòu)基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝；5）基因組的重復(fù)序列少而短.基因組genome：一種生物的全套基因。微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點1、原核生物（細(xì)菌）的基因組1）染色體262、真核微生物（啤酒酵母）的基因組1）典型的真核染色體結(jié)構(gòu)；啤酒酵母基因組大小為13.5×106bp，分布在16條染色體中。2）沒有明顯的操縱子結(jié)構(gòu)；3）有間隔區(qū)（即非編碼區(qū)）或內(nèi)含子序列；4）最顯著的特點是重復(fù)序列多.

第一個完成基因組測序的真核生物基因組2、真核微生物（啤酒酵母）的基因組1）典型的真核染色體結(jié)構(gòu)；27基因組上有許多較高同源性的DNA重復(fù)序列，這是一種進化。即可在少數(shù)基因發(fā)生突變而失去功能時不會影響生命過程，也可適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境，豐余的基因可在不同的環(huán)境種起用多個功能相同或相似的基因產(chǎn)物，有備無患。酵母菌確實比細(xì)菌和病毒進步而富有，而細(xì)菌和病毒似乎更聰明，能更經(jīng)濟更有效地利用遺傳資源?；蚪M上有許多較高同源性的DNA重復(fù)序列，這是一種進化。282、古生菌（詹氏甲烷球菌）的基因組第一個完成基因組測序的古生菌只有40％的基因與其他兩界的生物有同源性古生菌的基因組在結(jié)構(gòu)上類似于細(xì)菌1.66x106bp的環(huán)狀染色體DNA1682個ORF(OpenReadingFrame)3)負(fù)責(zé)信息傳遞功能的基因（復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯）則類似于真核生物2、古生菌（詹氏甲烷球菌）的基因組第一個完成基因組測序的古生29ORF(Openingreadingframe)任何一種生物的基因組，都是由不編碼和編碼蛋白質(zhì)的核苷酸序列（基因）所組成?；蛲ǔＶ皇腔蚪M的一小部分.一個基因組擁有的“基因”數(shù)目是由兩部分組成的：通過實驗證明確有蛋白質(zhì)產(chǎn)物的真實基因、根據(jù)起始密碼和終止密碼序列所確定的潛在基因。生物學(xué)家們把這兩類基因都稱為“開放閱讀框”(ＯＲＦ）。因此，一個基因組內(nèi)的基因數(shù)目通常是指ＯＲＦ的數(shù)目。

ORF(Openingreadingframe)任何一種30克隆clone不經(jīng)過有性細(xì)胞的結(jié)合，由體細(xì)胞發(fā)育成新個體，即無性繁殖?；蛑亟Mgenerecombination兩個不同來源的遺傳物質(zhì)進行交換，經(jīng)過基因的重新組合，形成新的基因型的過程。重組獲得的后代具有新的基因組合，表現(xiàn)出不同于親本的新性狀。原核微生物沒有有性生殖，其基因重組通過轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)方式進行。第三節(jié)原核微生物的基因重組克隆clone第三節(jié)原核微生物的基因重組31一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過程1.實驗證據(jù)一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的32接合(conjugation)通過供體菌與受體菌間細(xì)胞接觸而傳遞大段DNA1946年，JoshuaLederberg和EdwardL.TatumE.colik12的多重營養(yǎng)缺陷型雜交實驗中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致。接合(conjugation)中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩33F因子大腸桿菌是有性別分化的。決定它們性別的因子稱為F因子(致育因子或稱性質(zhì)粒)，呈超螺旋狀態(tài)，既可以在細(xì)胞內(nèi)獨立存在,

具有自主的與染色體進行同步復(fù)制和轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞中的能力,也可插入(即整合)到染色體上F因子大腸桿菌是有性別分化的。決定它們性別的因子稱為F因子(34F因子的四種細(xì)胞形式：

a）F-菌株(“雌性”菌株)，不含F(xiàn)因子，沒有性菌毛，但可以通過接合作用接收F因子而變成F+菌株；b）F+菌株(“雄性”菌株)，

F因子獨立存在，細(xì)胞表面有性菌毛。c）Hfr菌株，F(xiàn)因子插入到染色體DNA上，細(xì)胞表面有性菌毛。d）F′菌株，Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離染色體時，形成游離的但攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱為F′因子。細(xì)胞表面同樣有性菌毛。F因子的四種細(xì)胞形式：a）F-菌株(“雌性”菌株)，不含F(xiàn)35F+菌株 含F(xiàn)質(zhì)粒，細(xì)胞表面產(chǎn)生性毛(sexpili)，與F-細(xì)胞相連，在接合后轉(zhuǎn)移DNA。F-菌株 無F質(zhì)粒，不產(chǎn)生性毛，可接受外來F質(zhì)粒。F+菌株36Hfr菌株高頻重組菌株（highfrequencyrecombination）。與F-接合后，重組頻率比F+高幾百倍。在Hfr細(xì)胞中，存在與染色體特定位點相整合的F因子(產(chǎn)生頻率約10-5)。當(dāng)它與F-菌株發(fā)生接合時，Hfr染色體在F因子處發(fā)生斷裂，由環(huán)狀變成線狀。整段線狀染色體轉(zhuǎn)移至F-細(xì)胞的全過程約需100min。在轉(zhuǎn)移時，由于斷裂發(fā)生在F因子中，所以必然要等Hfr的整條染色體組全部轉(zhuǎn)移完成后，F(xiàn)因子才能完全進入F-細(xì)胞。但轉(zhuǎn)移過程中斷，所以越在前端的基因，進入的機會就越多，故在F-中出現(xiàn)重組子的時間就越早，頻率也高。Hfr菌株37F’菌株當(dāng)Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離其染色體組時，可形成游離的攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱F’因子。攜帶有F’因子的菌株，其性狀介于F+與Hfr之間，這就是初生F’菌株。初生F’菌株與F-菌株接合，可使后者轉(zhuǎn)變成F’菌株，這就是次生F’菌株，它既獲得了F因子，又獲得了來自初生F’菌株的若干遺傳性狀。以這種接合來傳遞供體菌基因的方式，稱為F因子轉(zhuǎn)導(dǎo)(F-duction)、性導(dǎo)(sexduction)

。在次生的F’群體中，大約有10%的F’因子重新整合到染色體組上，而恢復(fù)成Hfr菌。F’菌株381）F+×F-雜交1）F+細(xì)菌通過性毛與F-細(xì)菌接觸并發(fā)生相互作用；2）F因子出現(xiàn)缺口，雙鏈之一被切斷，從斷端轉(zhuǎn)移F因子的一條鏈到F-細(xì)菌中。3）F因子的一條鏈一進入F-細(xì)菌中，在F-細(xì)菌中復(fù)制新的F因子從而變成F+

4）原有F+細(xì)胞也完成F因子另一條鏈的復(fù)制，所以轉(zhuǎn)移是F+的拷貝。F+＋F+1）F+×F-雜交1）F+細(xì)菌通過性毛與F-細(xì)菌接觸并發(fā)生39Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上，因此只要發(fā)生接合轉(zhuǎn)移過程，就可以把部分甚至全部細(xì)菌染色體傳遞給F-細(xì)胞并發(fā)生重組，由此而得名為高頻重組菌株2）Hfr×F-雜交Hfr菌株仍然保持著F+細(xì)胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一樣與F-細(xì)胞進行接合。所不同的是，當(dāng)OriT序列被缺刻螺旋酶識別而產(chǎn)生缺口后，F(xiàn)因子的先導(dǎo)區(qū)(leadingregion)結(jié)合著染色體DNA向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移。F因子除先導(dǎo)區(qū)以外，其余絕大部分是處于轉(zhuǎn)移染色體的末端，由于轉(zhuǎn)移過程常被中斷，因此F因子不易轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中。Hfr×F-雜交后的受體細(xì)胞(或接合子)大多數(shù)仍然是F-。染色體上越靠近F因子的先導(dǎo)區(qū)的基因，進入的機會就越多，在F-中出現(xiàn)重組子的的時間就越早，頻率也高。Hfr＋F-Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上，因此只要發(fā)生接合轉(zhuǎn)移403）F′×F-雜交F′×F-與F+×F-的不同：供體的部分染色體基因隨F′一起轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞a）與染色體發(fā)生重組；b）繼續(xù)存在于F′因子上，形成一種部分二倍體細(xì)胞基因的這種轉(zhuǎn)移過程又常稱為性導(dǎo)（sexduction）。F′＋F′3）F′×F-雜交F′×F-與F+×F-的不同：細(xì)胞基因的這411、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）(1)意外的發(fā)現(xiàn)1951年，JoshuaLederberg和NortonZinder為了證實大腸桿菌以外的其它菌種是否也存在接合作用，用二株具不同的多重營養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌進行類似的實驗：用“U”型管進行同樣的實驗時，在給體和受體細(xì)胞不接觸的情況下，同樣出現(xiàn)原養(yǎng)型細(xì)菌！二、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransducti421952年Zinder和Lederberg

在驗證Salmonellatyphimurium是否也存在接合現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。S.typhimurium： LT22A(trp-)； LT2(his-)LT22溶原性→噬菌體P22→感染LT2（非溶原性）→可能釋放帶trp+的P22→LT22A(trp-)→呈原養(yǎng)型。1952年Zinder和Lederberg在驗證S43沙門氏菌LT22A是攜帶P22噬菌體的溶源性細(xì)菌,另一株是非溶源性細(xì)菌一個表面看起來的常規(guī)研究卻導(dǎo)致一個驚奇和十分重要發(fā)現(xiàn)的重要例證！基因的傳遞很可能是由可透過“U”型管濾板的P22噬菌體介導(dǎo)的（普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)這一重要的基因轉(zhuǎn)移途徑的發(fā)現(xiàn)）WhyandHow?沙門氏菌LT22A是攜帶P22噬菌體的溶源性細(xì)菌,一個表面44（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)：由病毒介導(dǎo)的細(xì)菌細(xì)胞間進行遺傳交換的一種方式

一個細(xì)胞的DNA或RNA通過病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞中。細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的類型：普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體：能將細(xì)菌宿主的部分染色體和質(zhì)粒DNA帶到另一個細(xì)菌的噬菌體。獲得了由噬菌體攜帶來的供體菌DNA片段的受體細(xì)胞稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)子。在轉(zhuǎn)導(dǎo)中被轉(zhuǎn)移的染色體片段稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)因子。

（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)：由病毒介導(dǎo)的細(xì)菌45普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）噬菌體可以轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌染色體的任何部分到受體細(xì)胞中普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種后果：外源DNA被降解，轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗。進入受體的外源DNA通過與細(xì)胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）46完全轉(zhuǎn)導(dǎo)completetransduction

：

形成了遺傳性穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子(transductant)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction)噬菌體可誤包供體菌中的任何基因(包括質(zhì)粒)，并使受體菌實現(xiàn)各種性狀的轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)completetransduction：普遍轉(zhuǎn)47轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進行整合、重組和復(fù)制，但其攜帶的基因可經(jīng)過轉(zhuǎn)錄而得到表達。因此群體中僅一個細(xì)胞含有DNA，而其它細(xì)胞只能得到其基因產(chǎn)物。流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進行整合、重組和復(fù)制，但其攜帶48局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：溫和噬菌體感染整合到細(xì)菌染色體的特定位點上宿主細(xì)胞發(fā)生溶源化溶源菌因誘導(dǎo)而發(fā)生裂解時，在前噬菌體二側(cè)的少數(shù)宿主基因因偶爾發(fā)生的不正常切割而連在噬菌體DNA上部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：溫和噬菌體感染整合到細(xì)菌染色體的特定位點上溶源菌因49局限轉(zhuǎn)導(dǎo)specialized

transduction當(dāng)溶原菌群經(jīng)誘導(dǎo)后，其中極少數(shù)前噬菌體從宿主染色體脫落時產(chǎn)生錯誤切割，從而把宿主的某些基因（λ前噬菌體位點兩端是細(xì)菌染色體的gal＋和bio＋，故形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體通常帶有g(shù)a1＋或bio＋）整合到噬菌體的基因組上，當(dāng)這樣的噬菌體侵染另一宿主菌時，噬菌體DNA與受體菌的DNA同源區(qū)段配對，通過雙交換而整合到受體菌的染色體組上，使受體菌獲得了供體的這部分遺傳特性，而形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子（缺陷溶源菌）。局限轉(zhuǎn)導(dǎo)specializedtransduction50局限轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：a）局限轉(zhuǎn)導(dǎo)中被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進行復(fù)制、包裝以及被導(dǎo)入受體細(xì)胞中。而普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)包裝的可能全部是宿主菌的基因。b）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個別基因?qū)胧荏w，故稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。而普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)攜帶的宿主基因具有隨機性。局限轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：a）局限轉(zhuǎn)導(dǎo)中被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價51溶源轉(zhuǎn)變(lysonenicconversion)當(dāng)溫和噬菌體感染其宿主而使之發(fā)生溶源化時，因噬菌體的基因整合到宿主的基因組上，而使后者獲得了除免疫性以外的新性狀的現(xiàn)象。當(dāng)宿主喪失這一噬菌體時，通過溶源轉(zhuǎn)變而獲得的性狀也同時消失。溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導(dǎo)有本質(zhì)上的不同，首先是它的溫和噬菌體不攜帶任何供體菌的基因；其次，這種噬菌體是完整的，而不是缺陷的。典型例子：不產(chǎn)毒素的白喉棒桿菌(Corynebacteriumdiphtheriae)

菌株在被噬菌體感染而發(fā)生溶源化時，會變成產(chǎn)白喉毒素的致病菌株。溶源轉(zhuǎn)變(lysonenicconversion)52低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)與高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：當(dāng)用λ噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)酵乳糖的基因時，約10-6

被感染的細(xì)菌中出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)導(dǎo)子。即大約10-6

噬菌體中只有一個帶有發(fā)酵乳糖的基因。高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：當(dāng)λ噬菌體整合到寄主細(xì)胞后，帶有發(fā)酵乳糖基因的λ噬菌體也整合到寄主染色體上，成為雙重溶源化細(xì)胞。這種細(xì)菌用紫外線誘導(dǎo)時，非轉(zhuǎn)導(dǎo)的和轉(zhuǎn)導(dǎo)的噬菌體同時脫離細(xì)胞染色體而復(fù)制繁殖，兩個噬菌體中就有一個帶有發(fā)酵乳糖的基因。用這種細(xì)胞釋放的噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)酵乳糖基因，就可以得到50％的轉(zhuǎn)導(dǎo)子。低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)與高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)：當(dāng)用λ噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)酵乳糖的基因時53供體菌受體菌DNA片段轉(zhuǎn)化：指同源或異源的游離DNA分子（質(zhì)粒和染色體DNA）被自然或人工感受態(tài)細(xì)胞提取，并得到表達的水平方向的基因轉(zhuǎn)移過程。這些被轉(zhuǎn)化的游離的DNA片段稱為轉(zhuǎn)化因子

。轉(zhuǎn)化后的受體菌，稱為轉(zhuǎn)化子。

1928年，Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae）

的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象目前已知有二十多個種的細(xì)菌具有自然轉(zhuǎn)化的能力三、細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformation）供體菌受體菌DNA片段轉(zhuǎn)化：指同源或異源的游離DNA分子（質(zhì)54

感受態(tài)細(xì)胞：受體菌最容易接受外源DNA片段并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)。

轉(zhuǎn)化需要二方面必要條件：1、建立了感受態(tài)的受體細(xì)胞2、外源游離DNA分子（轉(zhuǎn)化因子）自然感受態(tài)是細(xì)胞一定生長階段的生理特性，受細(xì)菌自身的基因控制；人工感受態(tài)則是通過人為誘導(dǎo)的方法，使細(xì)胞具有攝取DNA的能力，或人為地將DNA導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化因子通常是雙鏈DNA。

感受態(tài)細(xì)胞：受體菌最容易接受外源DNA片段并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的55轉(zhuǎn)化過程:

①感受態(tài)的出現(xiàn)②轉(zhuǎn)化因子的吸附與摻入③轉(zhuǎn)化因子的整合

轉(zhuǎn)化過程:①感受態(tài)的出現(xiàn)②轉(zhuǎn)化因子的吸附與摻入③轉(zhuǎn)化因56噬菌體DNA被感受態(tài)細(xì)胞攝取并產(chǎn)生有活性的病毒顆粒轉(zhuǎn)染(transfection)：轉(zhuǎn)染的特點：提純的噬菌體DNA以轉(zhuǎn)化的（而非感染）途徑進入細(xì)胞并表達后產(chǎn)生完整的病毒顆粒。噬菌體DNA被感受態(tài)細(xì)胞攝取并產(chǎn)生有活性的病毒顆粒轉(zhuǎn)染(tr57人工轉(zhuǎn)化：用CaCl2處理細(xì)胞，電穿孔等是常用的人工轉(zhuǎn)化手段。在自然轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展和建立的一項細(xì)菌基因重組手段，不是由細(xì)菌自身的基因所控制，是基因工程的奠基石和基礎(chǔ)技術(shù)。用多種不同的技術(shù)處理受體細(xì)胞，使其人為地處于一種可以攝取外源DNA的“人工感受態(tài)”。電穿孔法（electroporation):用高壓脈沖電流擊破細(xì)胞膜形成小孔，使各種大分子（包括DNA)能通過這些小孔進入細(xì)胞，所以又稱電轉(zhuǎn)化。人工轉(zhuǎn)化：用CaCl2處理細(xì)胞，電穿孔等是常用的人工轉(zhuǎn)化手段58五.原生質(zhì)體融合將遺傳性狀不同的兩種菌（包括種間、種內(nèi)及屬間）原生質(zhì)體融合成為一個新的重組子的技術(shù)。原生質(zhì)體融合步驟：1、原生質(zhì)體制備2、原生質(zhì)體融合和再生3、融合子的選擇五.原生質(zhì)體融合將遺傳性狀不同的兩種菌（包括種間、種內(nèi)及屬59微生物細(xì)胞融合的研究始于1976年。主要過程：先準(zhǔn)備兩個有選擇性遺傳標(biāo)記的突變株，在高滲溶液中，用適當(dāng)?shù)拿摫诿溉コ?xì)胞壁，再將形成的原生質(zhì)體離心聚集，并加入促融合劑PEG(聚乙二醇)促進融合，然后在高滲溶液中稀釋，涂在能使其再生細(xì)胞壁或進行分裂的培養(yǎng)基上，待形成菌落后，通過影印接種法，將其接種到各種選擇性培養(yǎng)基上，最后鑒定它們是否是重組子。微生物課件9微生物遺傳60

雜交是在細(xì)胞水平上發(fā)生的一種遺傳重組方式。有性雜交：指性細(xì)胞間的接合和隨之發(fā)生的染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后代的一種方式。

（一）有性雜交第四節(jié)真核微生物的基因重組能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌都可以進行有性雜交雜交是在細(xì)胞水平上發(fā)生的一種遺傳重組方式。（一）有性雜交第四61（二）準(zhǔn)性雜交準(zhǔn)性生殖是指真菌中不通過有性生殖的基因重組過程。它類似于有性生殖，但比之更原始的一種生殖方式，它可使同一生物的兩個不同來源的體細(xì)胞經(jīng)融合后，不通過減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率的基因重組。在半知菌類中最為常見。2、異核體形成1、菌絲聯(lián)合3、核配4、體細(xì)胞交換和單倍體化準(zhǔn)性生殖的過程：

雜合二倍體只有相對的穩(wěn)定性，在其繁殖過程中雖不進行減數(shù)分裂，但在有絲分裂中可以發(fā)生染色體交換和染色體單倍化，從而形成各種分離子。

（二）準(zhǔn)性雜交準(zhǔn)性生殖是指真菌中不通過有性生殖的基因重組過程62第五節(jié)基因突變和誘變育種

基因突變：一個基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何可遺傳的改變。野生型（原始性狀）基因突變突變型（新性狀）一、基因突變的定義第五節(jié)基因突變和誘變育種基因突變：63自發(fā)突變：在自然條件下發(fā)生的基因突變。誘發(fā)突變：利用物理化學(xué)因子處理微生物使其產(chǎn)生的突變。

回復(fù)突變：突變菌株發(fā)生突變，回復(fù)到出發(fā)菌株的狀態(tài)。

基因突變分為

二、基因突變的類型同義突變：堿基的變化沒有改變產(chǎn)物氨基酸序列的變化。錯義突變：堿基序列的變化引起產(chǎn)物氨基酸的變化。無義突變：堿基的改變是密碼子變?yōu)榻K止密碼子。移碼突變：堿基的缺失或插入使翻譯的閱讀框發(fā)生改變，從而使氨基酸序列完全變化。不同的堿基變化對遺傳信息的改變不同：自發(fā)突變：在自然條件下發(fā)生的基因突變。誘發(fā)突變：利用物理化學(xué)64常見的微生物突變類型：1、營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）特點：在選擇培養(yǎng)基（一般為基本培養(yǎng)基）上不生長負(fù)選擇標(biāo)記（突變株不能通過選擇平板直接獲得）缺乏合成其生存所必需的營養(yǎng)物的突變型。常見的微生物突變類型：1、營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）特652、抗藥性突變型（resistantmutant)由于基因突變使菌株對某種或某幾種藥物，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性的突變型。3、條件致死突變型(conditionallethalmutant)在某一條件下具有致死效應(yīng)，而在另一條件下沒有致死效應(yīng)的突變型。4、形態(tài)突變型(morphologicalmutant)指造成形態(tài)改變的突變型。5、其他突變型如毒力、糖發(fā)酵能力、代謝產(chǎn)物的種類和產(chǎn)量以及對某種藥物的依賴性突變型等。2、抗藥性突變型（resistantmutant)66

1）自發(fā)性2）不對應(yīng)性3）稀有性4）規(guī)律性

三、基因突變的機制

5）獨立性6）可誘變性7）遺傳性8）可逆性1、基因突變的特點：1）自發(fā)性三、基因突變的機制67

基因突變的自發(fā)性和非對應(yīng)性的證明一種觀點認(rèn)為，突變的原因和突變的性狀間是相對應(yīng)的，并認(rèn)為這就是“定向變異”、“馴化”。另一種觀點認(rèn)為，基因突變是自發(fā)的。如何證明基因突變的非對應(yīng)性？ 三個經(jīng)典實驗

變量實驗、涂布實驗、影印實驗1943年S.E.Luria與M.Dlbruck進行了Fluctuationtest1949年H.B.Newcombe的Respredingplatedincubacion1952年J.Lederberg夫婦用Replica-plating結(jié)束了爭論證明突變的性狀與引起突變的原因間無直接對應(yīng)關(guān)系！基因突變的自發(fā)性和非對應(yīng)性的證明如何證明基因682、自發(fā)突變的機制主要的原因是：堿基互變異構(gòu)體的存在導(dǎo)致形成不同的堿基配對。腺嘌呤氨基式

A－T配對腺嘌呤亞氨基式

A－C配對結(jié)果：導(dǎo)致ATGC堿基置換：堿基與堿基之間的交換導(dǎo)致突變的發(fā)生

轉(zhuǎn)換：嘌呤到嘌呤或嘧啶到嘧啶的堿基置換。顛換：嘌呤到嘧啶或嘧啶到嘌呤的堿基置換。2、自發(fā)突變的機制主要的原因是：堿基互變異構(gòu)體的存在導(dǎo)致形成693、誘發(fā)突變的機制（1）堿基的置換（轉(zhuǎn)換、顛換）堿基對置換substitution轉(zhuǎn)換transition顛換transversion3、誘發(fā)突變的機制70（2）移碼突變frame-shiftmutant

：添加或缺失核苷酸，引起閱讀錯誤（2）移碼突變frame-shiftmutant：添加或71（3）染色體畸變chromosomalaberration

：缺失、重復(fù)、插入、易位、倒位（3）染色體畸變chromosomalaberration72A、堿基類似物-------5-BU尿嘧啶引起堿基的轉(zhuǎn)換5－溴尿嘧啶（胸腺嘧啶結(jié)構(gòu)類似物）4、誘變劑A、堿基類似物-------5-BU尿嘧啶引起堿基的轉(zhuǎn)換5－73B、插入染料B、插入染料74C、與DNA堿基直接起化學(xué)反應(yīng)的誘變劑亞硝酸引起DNA的堿基轉(zhuǎn)換C、與DNA堿基直接起化學(xué)反應(yīng)的誘變劑75D、輻射和熱嘧啶嘧啶二聚體UVD、輻射和熱嘧啶嘧啶二聚體UV76微生物課件9微生物遺傳77微生物課件9微生物遺傳78“生物化學(xué)統(tǒng)一性”法則：人和細(xì)菌在DNA的結(jié)構(gòu)及特性方面是一致的，能使微生物發(fā)生突變的誘變劑必然也會作用于人的DNA，使其發(fā)生突變，最后造成癌變或其他不良的后果所有生物的DNA在結(jié)構(gòu)及特性上具有一致性讓細(xì)菌代人受過！Ames試驗：利用細(xì)菌模型了解潛在化學(xué)致癌物的誘變作用“生物化學(xué)統(tǒng)一性”法則：人和細(xì)菌在DNA的結(jié)構(gòu)及特性方面是一79美國加利福尼亞大學(xué)BruceAmes教授于1966年發(fā)明具體操作：檢測鼠傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphmurium)組氨酸營養(yǎng)缺陷型菌株(his-)的回復(fù)突變率回復(fù)突變：突變體失去的野生型性狀，可以通過第二次突變得到恢復(fù)，這種第二次突變稱為回復(fù)突變Ames試驗美國加利福尼亞大學(xué)BruceAmes教授于1966年發(fā)明A80Ames試驗Ames試驗81四、DNA損傷的修復(fù)1、光復(fù)活作用嘧啶二聚體嘧啶光解酶2、切除修復(fù)3、重組修復(fù)四、DNA損傷的修復(fù)1、光復(fù)活作用嘧啶二聚體嘧啶光解酶824、SOS修復(fù)DNA分子受到較大范圍的重大損傷時誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種應(yīng)急反應(yīng)。錯誤傾向的SOS修復(fù)4、SOS修復(fù)DNA分子受到較大范圍的重大損83第七節(jié)微生物與基因工程了解微生物學(xué)在基因工程技術(shù)的建立與發(fā)展中的重要意義，了解并掌握基因工程的基本過程和基本技術(shù)。第七節(jié)微生物與基因工程了解微生物學(xué)在基因工程技術(shù)的建立與發(fā)841.基因工程概述（微生物學(xué)與基因工程的關(guān)系）2.微生物與基因工程工具酶（限制性內(nèi)切酶的基本概念及其在基因操作技術(shù)中的最基本應(yīng)用）

3.微生物與克隆載體（克隆載體的基本要求，了解目前有哪些克隆得到應(yīng)用，它們各有什么特點和聯(lián)系（異同點）。重點掌握質(zhì)粒和λ噬菌體克隆載體）4.微生物作為克隆載體的宿主（為什么微生物通常能成為基因工程的重要宿主，最常用的有哪些？）5.基因工程的常用技術(shù)和方法（重點介紹PCR技術(shù)，原理與方法）1.基因工程概述85第七節(jié)微生物與基因工程一、基因工程基因工程：在基因水平上，改造遺傳物質(zhì)，即將分離到的或合成的基因經(jīng)過改造，插入載體中，導(dǎo)入宿主細(xì)胞內(nèi)，使其擴增和表達，從而獲得大量基因產(chǎn)物，或者令生物表現(xiàn)出新的性狀?？寺≥d體（cloningvector）負(fù)責(zé)將外源DNA片段運送到細(xì)胞中進行復(fù)制與擴增。第七節(jié)微生物與基因工程一、基因工程基因工程：在基因86微生物學(xué)與基因工程的關(guān)系微生物學(xué)不僅為基因工程提供了理論基礎(chǔ)，同時也提供了操作技術(shù)?；蚬こ谈攀龌蚬こ蘥eneengineering 人工將供體的遺傳物質(zhì)--DNA在離體條件下用適當(dāng)?shù)墓ぞ呙高M行切割，把它與載體(vector)的DNA分子連接，然后與載體一起導(dǎo)入某一受體細(xì)胞中，讓外源遺傳物質(zhì)進行正常的復(fù)制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術(shù)。微生物學(xué)與基因工程的關(guān)系微生物學(xué)不僅為基因工程提供了理論基礎(chǔ)87過程①基因分離：②體外重組：外源DNA與載體連接③載體傳遞：導(dǎo)入受體，使外源DNA在受體中表達④復(fù)制、表達⑤篩選、繁殖：對重組后的大量重組子性狀進行篩選，從中選出所需性狀重組子，并使之穩(wěn)定繁殖。過程88獲得目的基因選擇基因載體體外重組外源基因?qū)耄?xì)菌、植物、動物、基因槍）篩選和鑒定應(yīng)用二、基因工程的基本操作獲得目的基因二、基因工程的基本操作89微生物在基因工程中的作用：

1.微生物作為克隆載體:質(zhì)粒、病毒、噬菌體

2.微生物生產(chǎn)基因工程工具酶；

1)限制性核酸內(nèi)切酶2)DNA連接酶

3.微生物作為克隆載體的宿主

1)原核生物宿主大腸桿菌，枯草芽孢桿菌2)真核生物宿主釀酒酵母

4.微生物作為基因產(chǎn)物的重要表達載體。5.理論基礎(chǔ)(主要來自對微生物的研究)

6.微生物的多樣性提供了豐富而獨特的基因資源。微生物在基因工程中的作用：902.微生物與基因工程工具酶基因工程所用到的絕大多數(shù)工具酶都是從不同微生物中分離和純化而獲得限制性核酸內(nèi)切酶（restrictionendonuclease）DNA聚合酶堿性磷酸脂酶核酸外切酶單鏈核酸內(nèi)切酶其它工具酶：指能識別雙鏈DNA分子的特定序列，并在識別位點或其附近切割DNA的一類核酸內(nèi)切酶。

2.微生物與基因工程工具酶基因工程所用到的絕大多數(shù)工具酶都91質(zhì)粒載體λ噬菌體載體柯斯質(zhì)粒載體M13噬菌體載體真核細(xì)胞的克隆載體人工染色體噬菌粒載體√√3.微生物與克隆載體質(zhì)粒載體λ噬菌體載體柯斯質(zhì)粒載體M13噬菌體載體真核細(xì)胞的克92常用的基因工程宿主1）大腸桿菌3）釀酒酵母2）枯草芽孢桿菌特點：生長迅速、極易培養(yǎng)、能在廉價培養(yǎng)基中生長，遺傳學(xué)及分子生物學(xué)背景十分清楚4）動物細(xì)胞4.微生物作為克隆載體的宿主常用的基因工程宿主1）大腸桿菌3）釀酒酵母2）枯草芽孢桿菌特93DNA的體外擴增

穆利斯發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction,PCR），這是一種在體外模擬細(xì)胞內(nèi)進行的快速擴增特定DNA序列的新技術(shù)。PCR擴增的條件：

DNA摸板引物脫氧核苷三（dNTP）磷酸DNA聚合酶擴增緩沖液鈣離子

基因工程的常用技術(shù)和方法PCR3個基本反應(yīng)步驟：1、變性（denaturation）2、退火（annealing）3、延伸（extension）

DNA的體外擴增基因工程的常用技術(shù)和方法PC94DNA的體外擴增引物（primer）：與目的DNA片段末端互補的寡核苷酸片段。TaqDNA聚合酶：從水生棲熱菌（Thermusaquaticus)中分離得到的耐熱的DNA聚合酶?；痉磻?yīng)：

1）變性加熱，模板DNA經(jīng)熱變性，雙鏈被解開，成為兩條單鏈2）退火溫度降低，寡核苷酸引物與模板DNA配對3）延伸在適宜條件下，引物3，端向前延伸，合成與模板互補的DNA鏈DNA的體外擴增引物（primer）：與目的DNA片段末端互95性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研都無法正常進行。影響微生物菌種穩(wěn)定性的因素：

a）變異；b）污染；c）死亡。第八節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯與保藏在掌握微生物遺傳學(xué)相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，了解微生物菌種保藏的方法和原理。性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研96一、菌種的衰退與復(fù)壯純菌種自發(fā)突變不純菌種突變個體傳代增殖原始個體衰退菌種衰退：菌種出現(xiàn)或表現(xiàn)出負(fù)變性狀一、菌種的衰退與復(fù)壯純菌種自發(fā)突變不純菌種突變個體傳代增殖原971）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個體再找出來，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。

2）有意識地利用微生物會發(fā)生自發(fā)突變的特性，在日常的菌種維護工作中不斷篩選“正變”個體。菌種的復(fù)壯：1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個體再找出來，重新獲得具有原有典98二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3）利用孢子或者芽胞傳代4）經(jīng)常進行純種分離，并對相應(yīng)的性狀指標(biāo)進行檢查；5）采用有效的菌種保藏方法二、防止衰退的措施99三、菌種保藏目的：在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂，以供研究、生產(chǎn)、交換之用1）斜面?zhèn)鞔２兀河行┚ㄆ趥鞔?，否則，容易死亡2）干燥法

A．沙土管法保鮮細(xì)菌芽胞可用此法

B．麩皮管法保藏霉菌、放線菌孢子可用此方法

C．干燥法

三、菌種保藏目的：在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂，1）斜100（3）冷凍法

A

冷凍干燥法適于保鮮多種微生物，特別是細(xì)菌適用于此法保藏

B液N保鮮法（-196℃）適于不生孢子的絲狀真菌的保藏。

C-70℃低溫保藏，需超低溫冰箱。

（4）

懸液法將微生物細(xì)胞懸浮在水、甘油、蔗糖液、葡萄糖液、鹽水、磷酸緩沖液中，某些細(xì)菌、酵母用此法可保藏幾年至近十年。

（3）冷凍法101

微生物遺傳與變異

要點：1、細(xì)菌基因重組的原理和方法。2、真菌基因重組的原理和方法。3、微生物誘變育種的原理和方法。4、基因工程的基本原理5、基因表達的調(diào)控重點：細(xì)菌的基因重組難點：低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)，高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)，準(zhǔn)性生殖微生物遺傳與變異要點：102第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第二節(jié)微生物的基因組結(jié)構(gòu)第四節(jié)真核微生物的基因重組

第三節(jié)

原核微生物的基因重組第五節(jié)

基因突變和誘變育種第六節(jié)微生物與基因工程三個經(jīng)典實驗的原理與方法，朊病毒的概念原核及真核微生物基因組的基本特征基因突變的規(guī)律三種基因水平轉(zhuǎn)移方式及其應(yīng)用準(zhǔn)性生殖基因工程的基本過程和基本技術(shù)第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第二節(jié)微生物的基因組結(jié)構(gòu)第四節(jié)103遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個體不完全相同遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質(zhì)特性之一遺傳型：(genotype)表型：(phenotype)決定生物表現(xiàn)型的遺傳因子具有一定遺傳型的個體，在特定環(huán)境條件下通過生長發(fā)育所表現(xiàn)出來的外表特征和內(nèi)在特征的總和。表型是由遺傳型所決定，但也和環(huán)境有關(guān)。遺傳型＋環(huán)境條件表型遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個體不完全相104表型飾變：同樣遺傳型的生物在不同外界條件下顯現(xiàn)的不同表現(xiàn)型的變異，不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變特點：暫時性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個體的行為遺傳型改變引起的表型變化，發(fā)生在基因水平上，可以遺傳給子代。特點：遺傳性、群體中極少數(shù)個體的行為（自發(fā)突變頻率通常為10-6-10-9）遺傳型變異（基因突變）：表型飾變：同樣遺傳型的生物在不同外界條件下顯現(xiàn)的不同表現(xiàn)型的105第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)★一.證明核酸是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗①1928年，F(xiàn).Griffith；1944年O.T.Avery肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae）轉(zhuǎn)化試驗。②1952年，A.D.Hershy、M.Chase的噬菌體感染實驗。③1956年，H.Fraenkel-Conrat的TMV拆開和重建實驗。第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)★一.證明核酸是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗1061、經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗肺炎鏈球菌：S型（菌體具莢膜，菌落表面光滑，有致病能力）R型（菌體無莢膜，菌落表面粗糙，無致病能力）1、經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗107①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Avery、MacLeod和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DNA。①加S菌DNA活R菌長出S菌只有R菌1944年Avery、M1082、噬菌體感染實驗進入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。DNA包含有產(chǎn)生完整噬菌體的全部信息。3、植物病毒TMV重建實驗TMV的遺傳物質(zhì)是RNA。2、噬菌體感染實驗進入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。DNA包含109結(jié)論：

證明核酸（DNA或RNA）是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)簡單的細(xì)菌（或病毒）解決復(fù)雜而重大的問題微生物與高等生物具有共同的遺傳本質(zhì)結(jié)論：證明核酸（DNA或RNA）是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)110朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考:朊病毒一種具有傳染性的蛋白質(zhì)致病因子蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)嗎蛋白質(zhì)折疊與功能的關(guān)系，是否存在折疊密碼？？？？已知的傳染性疾病的傳播因子必須含有核酸朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考:朊病毒蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)嗎已知的傳染性疾病111①真核生物DNA分子與組蛋白結(jié)合構(gòu)成染色體，每條染色體有單一線性雙鏈DNA分子。一個真核生物細(xì)胞內(nèi)有多條染色體（脈孢菌7條，人23條）。高等生物中有2至多套染色體（動物2倍，水稻4倍），真菌有雙倍體，但多數(shù)微生物是單倍體。真核細(xì)胞核物質(zhì)外有核膜包圍，形成完整細(xì)胞核。②原核生物DNA不與組蛋白結(jié)合，染色體僅由一條DNA組成，DNA為共價閉合環(huán)狀雙鏈，一個細(xì)胞內(nèi)只有一條染色體（單倍體haploid）。無核膜包圍，只在細(xì)胞中央形成核區(qū)。③質(zhì)粒plasmid和轉(zhuǎn)座因子原核生物中，除染色體以外，能夠自主復(fù)制的共價閉合環(huán)狀DNA分子。它們攜帶少量遺傳基因，決定細(xì)胞的某些性狀，并非細(xì)菌生活必需。二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和形式一）遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞中的存在方式①真核生物二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和形式112真核微生物：細(xì)胞核原核微生物：核區(qū)細(xì)胞核或核區(qū)的數(shù)目在不同的微生物中是不同的（二）遺傳物質(zhì)存在的部位真核微生物：細(xì)胞核（二）遺傳物質(zhì)存在的部位113細(xì)胞核水平真核生物細(xì)胞核核染色體原核生物核區(qū)DNA鏈核基因組在核基因組之外，還存在各種形式的核外遺傳物質(zhì)細(xì)胞核水平核基因組在核基因組之外，還存在各種形式的核外遺傳物114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)粒核基因組遺傳物質(zhì)類型核外染色體真核生物的“質(zhì)?！?線粒體F因子核基因組遺115（三）轉(zhuǎn)座因子（transposibleelement）細(xì)胞中能改變自身位置（例如從染色體或質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到另一個位點，或者在兩個復(fù)制子之間轉(zhuǎn)移）的一段DNA序列。也稱跳躍基因（jumpinggene）或可移動基因（movablegene）。插入序列（insertionsequence,IS)轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn)某些病毒（Mu噬菌體）原核生物的轉(zhuǎn)座因子：（三）轉(zhuǎn)座因子（transposibleelement）細(xì)116轉(zhuǎn)座因子40年代McClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子即跳躍基因，自1967年以來，已在微生物和其它生物中得到普遍證實。新發(fā)現(xiàn)：有些DNA片段不但可在染色體上移動，還可從一個染色體跳到另一個染色體，從一個質(zhì)粒跳到另一個質(zhì)?；蛉旧w，甚至還從一個細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞。在這些DNA順序的跳躍過程中，往往導(dǎo)致DNA鏈的斷裂或重接，從而產(chǎn)生重組交換或使某些基因啟動或關(guān)閉，結(jié)果導(dǎo)致突變的發(fā)生。轉(zhuǎn)座因子40年代McClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子即跳117轉(zhuǎn)座因子的種類（1）插入序列（IS，insertionsequence）：分子量最?。▋H0.7-1.4kb），只能引起轉(zhuǎn)座（transposition）效應(yīng)而不含其它基因?？梢栽谌旧w、F因子等質(zhì)粒上發(fā)現(xiàn)它們。已知的IS有5種，即IS1、IS2、IS3、IS4和IS5。因IS在染色體上插入的位置和方向的不同，其引起的突變效應(yīng)也不同。IS引起的突變可回復(fù)，其原因可能是IS被切離，如果因切離部位有誤而帶走IS以外的一部分DNA序列，就會在插入部位造成缺失，從而發(fā)生新的突變。轉(zhuǎn)座因子的種類（1）插入序列（IS，insertionse118轉(zhuǎn)座因子的種類（2）轉(zhuǎn)座子(Tn，transposon，又稱轉(zhuǎn)位子，易位子)與IS和Mu噬菌體相比，Tn的分子量居中（一般為2~25kb）。它含有幾個至十幾個基因，其中除了與轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因外，還含有抗藥基因或乳糖發(fā)酵基因等其它基因。Tn雖能插到受體DNA分子的許多位點上，但這些位點似乎也不完全是隨機的，其中某些區(qū)域更易插入。轉(zhuǎn)座因子的種類（2）轉(zhuǎn)座子(Tn，transposon，又稱119特征：在兩端有IR序列，分兩類：Ⅰ型Compoundtransposons： 兩端為插入序列IS，抗性基因居中。 如Tn5、Tn9、Tn10、Tn4001、Tn4003。Ⅱ型Complextransposons： 兩端為IR(30-50bp)，中間為轉(zhuǎn)座基因和抗性基因。 如Tn1、Tn3、Tn21、Tn1721、Tn551。轉(zhuǎn)座子transposon轉(zhuǎn)座子transposon120轉(zhuǎn)座因子的種類（3）Mu噬菌體（即mutatorphage，誘變噬菌體）是E.coli的一種溫和噬菌體。與必須整合到宿主染色體特定位置上的一般溫和噬菌體不同，Mu噬菌體并沒有一定的整合位置。與IS和Tn相比，Mu噬菌體的分子量最大37kb，含有20多個基因。引起的轉(zhuǎn)座可以導(dǎo)致插入突變，其中約有2%是營養(yǎng)缺陷型突變。轉(zhuǎn)座因子的種類（3）Mu噬菌體（即mutatorphag121轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)：1）插入突變2）產(chǎn)生染色體畸變3）基因的移動和重排轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)：1）插入突變2）產(chǎn)生染色體畸變3）基因的移122四）質(zhì)粒1、致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)3、產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）2、抗性因子（Resistancefactor，R因子）4、毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）5、代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）6、隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid）四）質(zhì)粒1、致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因123五）基因的表達以DNA為模板，通過RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄出mRNA，然后將mRNA包含的堿基順序在核糖體中翻譯成相應(yīng)氨基酸序列的多肽。①轉(zhuǎn)錄（transcription）雙鏈DNA→單鏈，以其中一條為模板→互補mRNA②翻譯(translation)mRNA→多肽五）基因的表達124DNA→RNA→肽鏈→蛋白質(zhì)五）基因的表達DNA→RNA→肽鏈→蛋白質(zhì)五）基因的表達125第二節(jié)：微生物的基因組結(jié)構(gòu)明確基因組的概念，微生物在人類基因組計劃中的獨特而重要的地位；人類基因組計劃對微生物學(xué)發(fā)展的影響；三種代表性微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點，特別強調(diào)古生菌基因組的獨特性及雙重特征；隨著基因組全序列測定微生物的增多所發(fā)現(xiàn)的新問題：

水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象

Woese系統(tǒng)發(fā)育樹面臨的挑戰(zhàn)

第二節(jié)：微生物的基因組結(jié)構(gòu)明確基因組的概念，微生物在人類基因126微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點1、原核生物（細(xì)菌）的基因組1）染色體為雙鏈環(huán)狀的DNA分子（單倍體）；2）基因組上遺傳信息具有連續(xù)性；基因數(shù)基本接近由它的基因組大小所估計的基因數(shù)一般不含內(nèi)含子，遺傳信息是連續(xù)的而不是中斷的。3）功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子結(jié)構(gòu)；4）結(jié)構(gòu)基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝；5）基因組的重復(fù)序列少而短.基因組genome：一種生物的全套基因。微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點1、原核生物（細(xì)菌）的基因組1）染色體1272、真核微生物（啤酒酵母）的基因組1）典型的真核染色體結(jié)構(gòu)；啤酒酵母基因組大小為13.5×106bp，分布在16條染色體中。2）沒有明顯的操縱子結(jié)構(gòu)；3）有間隔區(qū)（即非編碼區(qū)）或內(nèi)含子序列；4）最顯著的特點是重復(fù)序列多.

第一個完成基因組測序的真核生物基因組2、真核微生物（啤酒酵母）的基因組1）典型的真核染色體結(jié)構(gòu)；128基因組上有許多較高同源性的DNA重復(fù)序列，這是一種進化。即可在少數(shù)基因發(fā)生突變而失去功能時不會影響生命過程，也可適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境，豐余的基因可在不同的環(huán)境種起用多個功能相同或相似的基因產(chǎn)物，有備無患。酵母菌確實比細(xì)菌和病毒進步而富有，而細(xì)菌和病毒似乎更聰明，能更經(jīng)濟更有效地利用遺傳資源。基因組上有許多較高同源性的DNA重復(fù)序列，這是一種進化。1292、古生菌（詹氏甲烷球菌）的基因組第一個完成基因組測序的古生菌只有40％的基因與其他兩界的生物有同源性古生菌的基因組在結(jié)構(gòu)上類似于細(xì)菌1.66x106bp的環(huán)狀染色體DNA1682個ORF(OpenReadingFrame)3)負(fù)責(zé)信息傳遞功能的基因（復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯）則類似于真核生物2、古生菌（詹氏甲烷球菌）的基因組第一個完成基因組測序的古生130ORF(Openingreadingframe)任何一種生物的基因組，都是由不編碼和編碼蛋白質(zhì)的核苷酸序列（基因）所組成?；蛲ǔＶ皇腔蚪M的一小部分.一個基因組擁有的“基因”數(shù)目是由兩部分組成的：通過實驗證明確有蛋白質(zhì)產(chǎn)物的真實基因、根據(jù)起始密碼和終止密碼序列所確定的潛在基因。生物學(xué)家們把這兩類基因都稱為“開放閱讀框”(ＯＲＦ）。因此，一個基因組內(nèi)的基因數(shù)目通常是指ＯＲＦ的數(shù)目。

ORF(Openingreadingframe)任何一種131克隆clone不經(jīng)過有性細(xì)胞的結(jié)合，由體細(xì)胞發(fā)育成新個體，即無性繁殖。基因重組generecombination兩個不同來源的遺傳物質(zhì)進行交換，經(jīng)過基因的重新組合，形成新的基因型的過程。重組獲得的后代具有新的基因組合，表現(xiàn)出不同于親本的新性狀。原核微生物沒有有性生殖，其基因重組通過轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)方式進行。第三節(jié)原核微生物的基因重組克隆clone第三節(jié)原核微生物的基因重組132一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過程1.實驗證據(jù)一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的133接合(conjugation)通過供體菌與受體菌間細(xì)胞接觸而傳遞大段DNA1946年，JoshuaLederberg和EdwardL.TatumE.colik12的多重營養(yǎng)缺陷型雜交實驗中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致。接合(conjugation)中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩134F因子大腸桿菌是有性別分化的。決定它們性別的因子稱為F因子(致育因子或稱性質(zhì)粒)，呈超螺旋狀態(tài)，既可以在細(xì)胞內(nèi)獨立存在,

具有自主的與染色體進行同步復(fù)制和轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞中的能力,也可插入(即整合)到染色體上F因子大腸桿菌是有性別分化的。決定它們性別的因子稱為F因子(135F因子的四種細(xì)胞形式：

a）F-菌株(“雌性”菌株)，不含F(xiàn)因子，沒有性菌毛，但可以通過接合作用接收F因子而變成F+菌株；b）F+菌株(“雄性”菌株)，

F因子獨立存在，細(xì)胞表面有性菌毛。c）Hfr菌株，F(xiàn)因子插入到染色體DNA上，細(xì)胞表面有性菌毛。d）F′菌株，Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離染色體時，形成游離的但攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱為F′因子。細(xì)胞表面同樣有性菌毛。F因子的四種細(xì)胞形式：a）F-菌株(“雌性”菌株)，不含F(xiàn)136F+菌株 含F(xiàn)質(zhì)粒，細(xì)胞表面產(chǎn)生性毛(sexpili)，與F-細(xì)胞相連，在接合后轉(zhuǎn)移DNA。F-菌株 無F質(zhì)粒，不產(chǎn)生性毛，可接受外來F質(zhì)粒。F+菌株137Hfr菌株高頻重組菌株（highfrequencyrecombination）。與F-接合后，重組頻率比F+高幾百倍。在Hfr細(xì)胞中，存在與染色體特定位點相整合的F因子(產(chǎn)生頻率約10-5)。當(dāng)它與F-菌株發(fā)生接合時，Hfr染色體在F因子處發(fā)生斷裂，由環(huán)狀變成線狀。整段線狀染色體轉(zhuǎn)移至F-細(xì)胞的全過程約需100min。在轉(zhuǎn)移時，由于斷裂發(fā)生在F因子中，所以必然要等Hfr的整條染色體組全部轉(zhuǎn)移完成后，F(xiàn)因子才能完全進入F-細(xì)胞。但轉(zhuǎn)移過程中斷，所以越在前端的基因，進入的機會就越多，故在F-中出現(xiàn)重組子的時間就越早，頻率也高。Hfr菌株138F’菌株當(dāng)Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離其染色體組時，可形成游離的攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱F’因子。攜帶有F’因子的菌株，其性狀介于F+與Hfr之間，這就是初生F’菌株。初生F’菌株與F-菌株接合，可使后者轉(zhuǎn)變成F’菌株，這就是次生F’菌株，它既獲得了F因子，又獲得了來自初生F’菌株的若干遺傳性狀。以這種接合來傳遞供體菌基因的方式，稱為F因子轉(zhuǎn)導(dǎo)(F-duction)、性導(dǎo)(sexduction)

。在次生的F’群體中，大約有10%的F’因子重新整合到染色體組上，而恢復(fù)成Hfr菌。F’菌株1391）F+×F-雜交1）F+細(xì)菌通過性毛與F-細(xì)菌接觸并發(fā)生相互作用；2）F因子出現(xiàn)缺口，雙鏈之一被切斷，從斷端轉(zhuǎn)移F因子的一條鏈到F-細(xì)菌中。3）F因子的一條鏈一進入F-細(xì)菌中，在F-細(xì)菌中復(fù)制新的F因子從而變成F+

4）原有F+細(xì)胞也完成F因子另一條鏈的復(fù)制，所以轉(zhuǎn)移是F+的拷貝。F+＋F+1）F+×F-雜交1）F+細(xì)菌通過性毛與F-細(xì)菌接觸并發(fā)生140Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上，因此只要發(fā)生接合轉(zhuǎn)移過程，就可以把部分甚至全部細(xì)菌染色體傳遞給F-細(xì)胞并發(fā)生重組，由此而得名為高頻重組菌株2）Hfr×F-雜交Hfr菌株仍然保持著F+細(xì)胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一樣與F-細(xì)胞進行接合。所不同的是，當(dāng)OriT序列被缺刻螺旋酶識別而產(chǎn)生缺口后，F(xiàn)因子的先導(dǎo)區(qū)(leadingregion)結(jié)合著染色體DNA向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移。F因子除先導(dǎo)區(qū)以外，其余絕大部分是處于轉(zhuǎn)移染色體的末端，由于轉(zhuǎn)移過程常被中斷，因此F因子不易轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中。Hfr×F-雜交后的受體細(xì)胞(或接合子)大多數(shù)仍然是F-。染色體上越靠近F因子的先導(dǎo)區(qū)的基因，進入的機會就越多，在F-中出現(xiàn)重組子的的時間就越早，頻率也高。Hfr＋F-Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上，因此只要發(fā)生接合轉(zhuǎn)移1413）F′×F-雜交F′×F-與F+×F-的不同：供體的部分染色體基因隨F′一起轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞a）與染色體發(fā)生重組；b）繼續(xù)存在于F′因子上，形成一種部分二倍體細(xì)胞基因的這種轉(zhuǎn)移過程又常稱為性導(dǎo)（sexduction）。F′＋F′3）F′×F-雜交F′×F-與F+×F-的不同：細(xì)胞基因的這1421、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransductio