微生物遺傳課件

第四章微生物遺傳與變異第四章微生物遺傳與變異遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個(gè)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：表型（表現(xiàn)型）：生物的全部遺傳因子及基因具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)等生物學(xué)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：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個(gè)體不完全相表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)特點(diǎn)：暫時(shí)性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致表型改變特點(diǎn)：遺傳性、群體中極少數(shù)個(gè)體的行為（自發(fā)突變頻率通常為10-6-10-9）表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)橘生淮南則為橘，生于淮北則為第一節(jié)微生物的遺傳一、微生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)二、細(xì)胞中DNA的復(fù)制（自學(xué)）三、RNA與遺傳表達(dá)四、微生物基因表達(dá)的調(diào)控第一節(jié)微生物的遺傳一、微生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)二、細(xì)胞中DN（一）遺傳物質(zhì)DNA的分子結(jié)構(gòu)及多樣性（自學(xué)）（一）遺傳物質(zhì)DNA的分子結(jié)構(gòu)及多樣性（自學(xué)）（二）遺傳物質(zhì)在微生物中的存在

1.遺傳物質(zhì)在微生物中存在的主要形式生物體內(nèi)的核酸通常都與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，以核蛋白（nucleoprotein）的形式存在。DNA分子十分巨大，與蛋白質(zhì)結(jié)合后被組裝到有限的空間中。（二）遺傳物質(zhì)在微生物中的存在1.遺傳物質(zhì)在微生物中存在的1.遺傳物質(zhì)存在的主要形式——染色體

組蛋白與DNA的結(jié)合核小體1.遺傳物質(zhì)存在的主要形式——染色體

組蛋白與DNA的結(jié)合核3.微生物中染色體外DNA存在的另一形式質(zhì)粒（plasmid）：一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。轉(zhuǎn)座因子（transposableelement）：位于染色體或質(zhì)粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細(xì)胞中。質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子是細(xì)胞中除染色體以外的另外二類遺傳因子2.真核生物中染色體外的遺傳物質(zhì)——細(xì)胞器DNA3.微生物中染色體外DNA存在的另一形式質(zhì)粒（plasm質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀(covalentlyclosedcircle，簡(jiǎn)稱CCC)的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中；也發(fā)現(xiàn)有線型雙鏈DNA質(zhì)粒和RNA質(zhì)粒；質(zhì)粒分子的大小范圍從1kb左右到1000kb；（細(xì)菌質(zhì)粒多在10kb以內(nèi)）質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀(covalentlycl質(zhì)粒與染色體的差異A大小不同B賴堿性不同C儲(chǔ)存的遺傳信息不同質(zhì)粒的特性

A可轉(zhuǎn)移性

B可整合性C可重組性

D可消除性質(zhì)粒與細(xì)胞器DNA的區(qū)別相同點(diǎn)A自主復(fù)制B消失后，后代細(xì)胞中不再出現(xiàn)C遺傳信息少不同點(diǎn)A質(zhì)粒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單B質(zhì)粒功能多樣C質(zhì)?？赊D(zhuǎn)移質(zhì)粒與染色體的差異質(zhì)粒的特性質(zhì)粒與細(xì)胞器DNA的區(qū)別不同點(diǎn)質(zhì)粒的主要類型質(zhì)粒所編碼的功能和賦予宿主的表型效應(yīng)致育因子（Fertilityfactor，F(xiàn)因子）抗性因子（Resistancefactor，R因子）產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid）質(zhì)粒的主要類型質(zhì)粒所編碼致育因子（Fertilityfac致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)又稱F質(zhì)粒，其大小約100kb，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無(wú)F質(zhì)粒的菌株稱為F-菌株（相當(dāng)于雌性）。F因子能以游離狀態(tài)(F+)和以與染色體相結(jié)合的狀態(tài)(Hfr)存在于細(xì)胞中，所以又稱之為附加體(episome)。致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)又稱F質(zhì)抗性因子（Resistancefactor，R因子）包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡(jiǎn)稱R質(zhì)粒。R100質(zhì)粒(89kb)可使宿主對(duì)下列藥物及重金屬具有抗性：汞（mercuricion，mer）四環(huán)素（tetracycline，tet）鏈霉素(Streptomycin,Str)、磺胺(Sulfonamide,Su)、氯霉素(Chlorampenicol,Cm)夫西地酸（fusidicacid，fus）并且負(fù)責(zé)這些抗性的基因是成簇地存在于抗性質(zhì)粒上?？剐再|(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一?？剐砸蜃樱≧esistancefactor，R因子）包括抗產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）細(xì)菌素結(jié)構(gòu)基因、涉及細(xì)菌素運(yùn)輸及發(fā)揮作用（processing）的蛋白質(zhì)的基因、賦予宿主對(duì)該細(xì)菌素具有“免疫力”的相關(guān)產(chǎn)物的基因一般都位于質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子上，因此，細(xì)菌素可以殺死同種但不攜帶該質(zhì)粒的菌株。產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproduction代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）質(zhì)粒上攜帶有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基質(zhì)的酶，進(jìn)行共生固氮，或產(chǎn)生抗生素（某些放線菌）等。將復(fù)雜的有機(jī)化合物降解成能被其作為碳源和能源利用的簡(jiǎn)單形式，環(huán)境保護(hù)方面具有重要的意義。假單胞菌：具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物(苯)、農(nóng)藥(2,4dichlorophenoxyaceticacid)、辛烷和樟腦等的能力。降解質(zhì)粒：代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）質(zhì)粒上攜帶有有細(xì)胞器核糖體：與胞質(zhì)中的存在明顯差異，并具不同形式。有時(shí)與細(xì)菌核糖體大小相當(dāng)（70%rRNA），有時(shí)僅60S（<30%rRNA）核糖體存在于每個(gè)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞中。雖然在不同生物內(nèi)其大小有別，但組織結(jié)構(gòu)基本相同，而且執(zhí)行的功能也完全相同。1.rRNA三RNA與遺傳表達(dá)（一）RNA的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞器核糖體：與胞質(zhì)中的存在明顯差異，并具不同形式

2mRNAEukaryoticmRNAProkaryoticmRNA將DNA上的遺傳信息攜帶到合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所2mRNAEukaryoticmRNAProkaryo3tRNAtRNA折疊為緊湊的L型三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNAisanadaptor3tRNAtRNA折疊為緊湊的L型三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNAistRNA的分類（1）起始tRNA和延伸tRNA：一類能特異識(shí)別mRNA模板上起始密碼子的tRNA叫起始tRNA；其它tRNA稱為延伸tRNA。（2）同工tRNA:

代表相同氨基酸的tRNA稱同工tRNA。（3）校正tRNA：通過tRNA中反密碼子改變來(lái)校正密碼子突變，使其在突變位點(diǎn)引入正確氨基酸。無(wú)義突變(nonsensemutation):指DNA上任何代表氨基酸的密碼子變?yōu)榻K止密碼子的改變。tRNA的分類（1）起始tRNA和延伸tRNA：

1轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄：從DNA到RNA的過程，基因表達(dá)的核心步驟。

翻譯：從RNA到蛋白質(zhì)的過程，基因表達(dá)的最終目的。1轉(zhuǎn)錄

◆信使RNA(messengerRNA,mRNA)

◆轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA,tRNA)

◆核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)

◆其他一些小RNA（smallRNA,sRNA)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物類型◆信使RNA(messengerRNA,mRNA)轉(zhuǎn)起始(Initiation)延伸(Elongation)終止(Termination)轉(zhuǎn)錄分三個(gè)階段進(jìn)行RNApolymerasecatalyzestranscription:起始(Initiation)轉(zhuǎn)錄分三個(gè)階段進(jìn)行RNApo2.翻譯過程1）氨基酸活化2）基本過程3）蛋白質(zhì)合成起始4）蛋白質(zhì)合成延伸5）蛋白質(zhì)合成終止2.翻譯過程1）氨基酸活化5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation30SsubunitonmRNAbindingsiteisjoinedby50Ssubunitandaminoacyl-tRNAbindsElongationRibosomemovesalongmRNA，extendingproteinbytransferfrompeptidyl-tRNAtoaminoacyl-tRNATerminationPolypeptidechainisreleasedfromtRNA,andribosomedissociatesfrommRNA5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation3一、微生物的變異與基因突變微生物變異：微生物子代的表型特征與親代的表型特征發(fā)生較大的差異，這種差異是由于子代的基因發(fā)生了突變所引起的穩(wěn)定的可遺傳的變化突變包括：基因突變和染色體畸變第二節(jié)微生物的變異一、微生物的變異與基因突變第二節(jié)微生物的變異二、突變的類型（一）形態(tài)突變型細(xì)胞形態(tài)或菌落形態(tài)的變異（二）生化突變型

1.營(yíng)養(yǎng)缺陷型2.抗性突變型

3.抗原突變型（三）致死突變型（四）條件致死突變型二、突變的類型（一）形態(tài)突變型1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）一種缺乏合成其生存所必須的營(yíng)養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素、堿基等）的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營(yíng)養(yǎng)或其前體物（precursor）才能生長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學(xué)研究中重要的選擇標(biāo)記和育種的重要手段表型判斷的標(biāo)準(zhǔn)：在基本培養(yǎng)基上能否生長(zhǎng)1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）一種缺乏合成其生存所必須1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基（一般為基本培養(yǎng)基）上不生長(zhǎng)負(fù)選擇標(biāo)記突變株不能通過選擇平板直接獲得1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基（一般1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）影印平板（Replicaplating）法是Lederberg夫婦在1952年建立1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）影印平板（Replica營(yíng)養(yǎng)缺陷型的表示方法：1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）基因型：所需營(yíng)養(yǎng)物的前三個(gè)英文小寫斜體字母表示：hisC（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母C同一表型中不同基因的突變）表型：同上，但第一個(gè)字母大寫，且不用斜體：HisC在具體使用時(shí)多用hisC-和hisC+，分別表示缺陷型和野生型。營(yíng)養(yǎng)缺陷型的表示方法：1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）基因2抗藥性突變型（resistantmutant）基因突變使菌株對(duì)某種或某幾種藥物，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性。特點(diǎn)：正選擇標(biāo)記（突變株可直接從抗性平板上獲得-----在加有相應(yīng)抗生素的平板上，只有抗性突變能生長(zhǎng)。所以很容易分離得到。）表示方法：所抗藥物的前三個(gè)小寫斜體英文字母加上“r”表示strr和strs分別表示對(duì)鏈霉素的抗性和敏感性2抗藥性突變型（resistantmutant）基因突變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。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用ts（temperaturesensitive）表示，這類突變?cè)诟邷叵拢ㄈ?2℃）是致死的，但可以在低溫（如25-30℃）下得到這種突變。特點(diǎn)：負(fù)選擇標(biāo)記這類突變型常被用來(lái)分離生長(zhǎng)繁殖必需的突變基因3條件致死突變型（conditionallethalm4形態(tài)突變型（morphologicalmutant）造成形態(tài)改變的突變型特點(diǎn)：非選擇性突變突變株和野生型菌株均可生長(zhǎng)，但可從形態(tài)特征上進(jìn)行區(qū)分。舉例：產(chǎn)蛋白酶缺陷突變株的篩選菌落顏色變化β半乳糖苷酶基因的插入失活，使重組子菌落為白色而與蘭色的非重組子分開。細(xì)胞水平上的形態(tài)突變，突變株的檢出更加困難。4形態(tài)突變型（morphologicalmutant）造其它突變類型毒力、生產(chǎn)某種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵能力的變化等在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義突變類型一般都不具有很明顯或可直接檢測(cè)到的表型。其突變株的獲得往往需要較大的工作量。其它突變類型毒力、生產(chǎn)某種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵能力的一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變基因突變：三、基因突變的機(jī)理一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變基因突變：三、基因基因突變是重要的生物學(xué)現(xiàn)象，它是一切生物變化的根源，連同基因轉(zhuǎn)移、重組一起提供了推動(dòng)生物進(jìn)化的遺傳多變性?；蛲蛔僁NA損傷修復(fù)機(jī)制突變自發(fā)突變誘變環(huán)境因素的影響，DNA復(fù)制過程的偶然錯(cuò)誤等而導(dǎo)致，一般頻率較低，通常為10-6-10-9。某些物理、化學(xué)因素對(duì)生物體的DNA進(jìn)行直接作用，突變以較高的頻率產(chǎn)生。可以通過DNA復(fù)制而成為真正的突變，也可以重新變?yōu)樵瓉?lái)的結(jié)構(gòu)，這取決于修復(fù)作用和其它多種因素。基因突變是重要的生物學(xué)現(xiàn)象，它是一切生物變化的根源，連同基因1）隨機(jī)性2）稀有性3）規(guī)律性4）獨(dú)立性5）遺傳和回復(fù)性6）可誘變性（一）自發(fā)突變1）隨機(jī)性（一）自發(fā)突變（二）誘發(fā)突變誘變劑的作用（1）堿基類似物摻入（2）堿基的化學(xué)修飾（3）染料的嵌入（4）物理因素--紫外線和電離輻射誘發(fā)突變類型（1）堿基置換（2）移碼突變（3）染色體畸變（二）誘發(fā)突變誘變劑的作用

DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換

-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入A

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T野生型基因

-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-

-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變(framesshiftmutation)DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-

(1)堿基類似物(baseanalog)

如5-溴尿嘧啶（BU）是T堿基的類似物，通常情況下它以酮式結(jié)構(gòu)存在，能與A配對(duì)；但它有時(shí)以烯醇式結(jié)構(gòu)存在，與G配對(duì)。

2-氨基嘌呤（AP）是A的類似物，正常狀態(tài)下與T配對(duì)，但以罕見的亞氨基狀態(tài)存在時(shí)卻與C配對(duì)。

Adenine

(A)Thymine(T)(1)堿基類似物(baseanalog)Aden(2)堿基修飾劑(basemodifier)

又如亞硝酸能脫去堿基上的氨基?？墒笴氧化脫氨變成U；G脫氨后成為黃嘌呤（X），但它仍與C配對(duì)；A脫氨后成為次黃嘌呤（I），I與C配對(duì)，而不能和原來(lái)的T配對(duì)。Adenine

(A)Guanine(G)Cytosine(C)(2)堿基修飾劑(basemodifier)Adenin(3)嵌入染料(intercalationdye)

一些扁平的稠環(huán)分子，例如吖啶橙（acridine)、原黃素（proflavine)、溴化乙錠（ethidiumbromide,EB)等染料，可以插入到DNA的堿基對(duì)之間，引起新合成鏈堿基的插入或缺失。(3)嵌入染料(intercalationdye)

(4)物理因素--紫外線(ultraviolet)和電離輻射(ionizingradiation)

紫外線的高能量可以使相鄰嘧啶之間雙鍵打開形成二聚體，包括產(chǎn)生環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)和6-4光產(chǎn)物。電離輻輻射的作用比較復(fù)雜。(4)物理因素--紫外線(ultraviolet)和電離（一）光復(fù)活作用

對(duì)紫外線引起的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)。四、DNA損傷修復(fù)（一）光復(fù)活作用

對(duì)紫外線引起的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)。DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位3、酶被可見光激活4、修復(fù)后酶被釋放DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶（二）切除修復(fù)

（excisionrepair）當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無(wú)法形成氫鍵，在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷部分切除掉，并以完整的那一條鏈為模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)的過程。（二）切除修復(fù)

（excisionrepair）DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶DNA連接酶AP核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切開切除修復(fù)連接糖苷酶DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開核酸（三）重組修復(fù)

（Recombinationrepair）遺傳信息有缺損的子代DNA分子通過遺傳重組的方式加以彌補(bǔ)，即從同源DNA的母鏈上將相應(yīng)核苷酸序列片段移至子鏈缺口處，然后用再合成的序列來(lái)補(bǔ)上母鏈的空缺。（三）重組修復(fù)

（RecombinationrepaDNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶DNA連接酶重組DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制D（四）SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)

SOSresponse&DNArepairSOS反應(yīng)：是細(xì)胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，為求得生存而出現(xiàn)的應(yīng)急效應(yīng)。SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)系統(tǒng)包括避免差錯(cuò)修復(fù)(errorfreerepair)和易產(chǎn)生差錯(cuò)修復(fù)(error-pronerepair)（四）SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)

SOSresponse第三節(jié)微生物基因重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合轉(zhuǎn)導(dǎo)自然轉(zhuǎn)化一、原核微生物基因重組第三節(jié)微生物基因重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合轉(zhuǎn)導(dǎo)自然一、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)移和重組過程一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的2.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子的質(zhì)粒介導(dǎo)F因子的分子量通常為5×107，上面有編碼細(xì)菌產(chǎn)生性菌毛（sexpili）及控制接合過程進(jìn)行的20多個(gè)基因。含有F因子的細(xì)胞：“雄性”菌株（F+），其細(xì)胞表面有性菌毛

不含F(xiàn)因子的細(xì)胞：“雌性”菌株（F-），細(xì)胞表面沒有性菌毛2.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子F因子為附加體質(zhì)粒既可以脫離染色體在細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立存在，也可插入（整合）到染色體上F因子為附加體質(zhì)粒（二）細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行遺傳交換的一種方式：一個(gè)細(xì)胞的DNA通過病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞中能將一個(gè)細(xì)菌宿主的部分染色體或質(zhì)粒DNA帶到另一個(gè)細(xì)菌的噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的二種類型：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（二）細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）噬菌體可以轉(zhuǎn)導(dǎo)給體染色體的任何部分到受體細(xì)胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程(1)意外的發(fā)現(xiàn)1951年，JoshuaLederberg和NortonZinder為了證實(shí)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(yíng)養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)：用“U”型管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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！1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransducti形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，但必須具有能偶爾識(shí)別宿主DNA的包裝機(jī)制并在宿主基因組完全降解以前進(jìn)行包裝。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本要求：形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種后果：進(jìn)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)（abortivetransduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，但其攜帶的基因可經(jīng)過轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)。外源DNA被降解，轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗。DNA不能復(fù)制，因此群體中僅一個(gè)細(xì)胞含有DNA，而其它細(xì)胞只能得到其基因產(chǎn)物，形成微小菌落。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種后果：進(jìn)入受體的外源DNA通過與細(xì)胞染色體流2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）溫和噬菌體感染整合到細(xì)菌染色體的特定位點(diǎn)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(shí)，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2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransducti2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）溫和噬菌體λ裂解時(shí)的不正常切割：包含gal或bio基因（幾率一般僅有10-6）缺陷噬菌體在宿主細(xì)胞內(nèi)能夠象正常的λDNA分子一樣進(jìn)行復(fù)制、包裝，提供所需要的裂解功能，形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒。但沒有正常噬菌體的溶源性和增殖能力，感染受體細(xì)胞后，通過DNA整合進(jìn)宿主染色體而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子。2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransducti局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：a）被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價(jià)地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進(jìn)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(gè)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(jī)性。2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）（參見P219）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：a）被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價(jià)地與噬（三）細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformation）定義：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)胞攝取，并得到表達(dá)的水平方向的基因轉(zhuǎn)移過程自然遺傳轉(zhuǎn)化（naturalgenetictransformation）人工轉(zhuǎn)化（artificialtransformation）感受態(tài)細(xì)胞：具有攝取外源DNA能力的細(xì)胞（competentcell）（三）細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformat自然轉(zhuǎn)化過程的特點(diǎn)：a）對(duì)核酸酶敏感；c）轉(zhuǎn)化是否成功及轉(zhuǎn)化效率的高低主要取決于轉(zhuǎn)化（DNA）

給體菌株和轉(zhuǎn)化受體菌株之間的親源關(guān)系；d）通常情況下質(zhì)粒的自然轉(zhuǎn)化效率要低得多；提高質(zhì)粒的自然轉(zhuǎn)化效率的二種方法：1）使質(zhì)粒形成多聚體，這樣進(jìn)入細(xì)胞后重新組合成有活性的質(zhì)粒的幾率大大提高；2）在質(zhì)粒上插入受體菌染色體的部分片段，或?qū)①|(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)含有與該質(zhì)粒具有同源區(qū)段的質(zhì)粒的受體菌-------重組獲救b）不需要活的DNA給體細(xì)胞；自然轉(zhuǎn)化過程的特點(diǎn)：a）對(duì)核酸酶敏感；c）轉(zhuǎn)化是否成功及轉(zhuǎn)化第四節(jié)人工構(gòu)建新菌株遺傳工程是70年代初發(fā)展起來(lái)的生物技術(shù)。定義：對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)行改造（人工干預(yù)下的雜交、轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)）的技術(shù)。工程：類似工程設(shè)計(jì)那樣有很高的預(yù)見性、精確性與嚴(yán)密性。第四節(jié)人工構(gòu)建新菌株遺傳工程是70年代初發(fā)展起來(lái)的生物技術(shù)遺傳工程方法包括兩個(gè)水平的研究：一種是細(xì)胞水平；另一種是基因水平。所以，又可把它分為細(xì)胞工程和基因工程。細(xì)胞工程——兩個(gè)細(xì)胞原生質(zhì)體融合體外切割導(dǎo)入遺傳物質(zhì)基因片段受體細(xì)胞基因工程——兩個(gè)細(xì)胞DNA片段剪接拼接狹義的講，遺傳工程就是基因工程。原理：限制性核酸內(nèi)切酶遺傳工程方法包括兩個(gè)水平的研究：一種是細(xì)胞水平；另一種是基因一、育變育種育變育種:利用物理、化學(xué)或生物學(xué)方法處理均勻而分散的微生物細(xì)胞，使遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法，從中篩選目的突變株。誘變方法：物理、化學(xué)、生物試劑誘變步驟：純化、誘變、篩選、鑒定注意問題：出發(fā)株的選擇，誘導(dǎo)方法的采用，劑量的控制，變異株的篩選。一、育變育種育變育種:利用物理、化學(xué)或生物學(xué)方法處理均勻而分二、原生質(zhì)體的融合原生質(zhì)體的融合：通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)個(gè)體細(xì)胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合，產(chǎn)生重組細(xì)胞的過程原生質(zhì)體的制備原生質(zhì)體的融合融合細(xì)胞的篩選二、原生質(zhì)體的融合原生質(zhì)體的融合：通過人為的方法，使遺傳性狀在特殊培養(yǎng)基上（如含有青霉素）篩選目的細(xì)菌質(zhì)粒載體（具有抗性基因）如抵抗青霉素長(zhǎng)出必然是重組成功的細(xì)菌外源基因片段在特殊培養(yǎng)基上（如含有青霉素）篩選目的細(xì)菌質(zhì)粒載體（具有抗性Ⅰ.降解石油的工程細(xì)菌

70年代美國(guó)生物學(xué)家查克巴蒂(Chakrabarty)查氏將能降解脂(含質(zhì)粒A)的一種假單胞菌作受體細(xì)菌，分別將能降解芳烴(質(zhì)粒B)、芳烴(質(zhì)粒C)和多環(huán)芳烴(質(zhì)粒D)的質(zhì)粒，用遺傳工程方法人工轉(zhuǎn)入受體細(xì)菌，獲得多質(zhì)?！俺?jí)細(xì)菌”，可除去原油中2／3的烴。浮油在一般條件下降解需一年以上時(shí)間，用“超級(jí)細(xì)菌”只需幾小時(shí)即可把浮油去除，速度快效率高。Ⅰ.降解石油的工程細(xì)菌Ⅱ.耐汞工程菌

日本水俁事件及瑞典鳥類汞中毒事件后，日本和瑞典對(duì)汞在自然界轉(zhuǎn)化做了大量研究工作，提出了汞化合物轉(zhuǎn)化的途徑，主要是某些微生物使水體汞元素甲基化形成甲基汞，使人及生物中毒。另一面自然界中存在一些耐汞的微生物，它們的耐汞基因在質(zhì)粒R因子上。例如，惡臭假單胞菌一般在超過2ug／ml汞濃度中即將中毒死，查克拉巴蒂用質(zhì)粒轉(zhuǎn)移技術(shù)，把嗜油假單胞菌的耐汞質(zhì)粒(MER質(zhì)粒)轉(zhuǎn)移到惡臭假單胞菌中去，后者獲得MER質(zhì)粒，可在50~70ug／ml氯化汞中生長(zhǎng)。Ⅱ.耐汞工程菌思考題什么是微生物的遺傳和變異？遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？如何得以證明？微生物的遺傳信息如何傳遞?微生物變異的實(shí)質(zhì)是什么？微生物變異的類型有幾種？變異表現(xiàn)在那些方面？DNA損傷修復(fù)有幾種形式?各自如何修復(fù)？什么是轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)導(dǎo)有哪幾種方式？分別是如何實(shí)現(xiàn)的？微生物重組過程中，遺傳物質(zhì)是如何轉(zhuǎn)移的？有何應(yīng)用價(jià)值？什么是質(zhì)粒？根據(jù)其功能可分為哪幾種類型？思考題什么是微生物的遺傳和變異？遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？如第四章微生物遺傳與變異第四章微生物遺傳與變異遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個(gè)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：表型（表現(xiàn)型）：生物的全部遺傳因子及基因具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)等生物學(xué)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：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個(gè)體不完全相表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)特點(diǎn)：暫時(shí)性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致表型改變特點(diǎn)：遺傳性、群體中極少數(shù)個(gè)體的行為（自發(fā)突變頻率通常為10-6-10-9）表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)橘生淮南則為橘，生于淮北則為第一節(jié)微生物的遺傳一、微生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)二、細(xì)胞中DNA的復(fù)制（自學(xué)）三、RNA與遺傳表達(dá)四、微生物基因表達(dá)的調(diào)控第一節(jié)微生物的遺傳一、微生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)二、細(xì)胞中DN（一）遺傳物質(zhì)DNA的分子結(jié)構(gòu)及多樣性（自學(xué)）（一）遺傳物質(zhì)DNA的分子結(jié)構(gòu)及多樣性（自學(xué)）（二）遺傳物質(zhì)在微生物中的存在

1.遺傳物質(zhì)在微生物中存在的主要形式生物體內(nèi)的核酸通常都與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，以核蛋白（nucleoprotein）的形式存在。DNA分子十分巨大，與蛋白質(zhì)結(jié)合后被組裝到有限的空間中。（二）遺傳物質(zhì)在微生物中的存在1.遺傳物質(zhì)在微生物中存在的1.遺傳物質(zhì)存在的主要形式——染色體

組蛋白與DNA的結(jié)合核小體1.遺傳物質(zhì)存在的主要形式——染色體

組蛋白與DNA的結(jié)合核3.微生物中染色體外DNA存在的另一形式質(zhì)粒（plasmid）：一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。轉(zhuǎn)座因子（transposableelement）：位于染色體或質(zhì)粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細(xì)胞中。質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子是細(xì)胞中除染色體以外的另外二類遺傳因子2.真核生物中染色體外的遺傳物質(zhì)——細(xì)胞器DNA3.微生物中染色體外DNA存在的另一形式質(zhì)粒（plasm質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀(covalentlyclosedcircle，簡(jiǎn)稱CCC)的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中；也發(fā)現(xiàn)有線型雙鏈DNA質(zhì)粒和RNA質(zhì)粒；質(zhì)粒分子的大小范圍從1kb左右到1000kb；（細(xì)菌質(zhì)粒多在10kb以內(nèi)）質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀(covalentlycl質(zhì)粒與染色體的差異A大小不同B賴堿性不同C儲(chǔ)存的遺傳信息不同質(zhì)粒的特性

A可轉(zhuǎn)移性

B可整合性C可重組性

D可消除性質(zhì)粒與細(xì)胞器DNA的區(qū)別相同點(diǎn)A自主復(fù)制B消失后，后代細(xì)胞中不再出現(xiàn)C遺傳信息少不同點(diǎn)A質(zhì)粒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單B質(zhì)粒功能多樣C質(zhì)粒可轉(zhuǎn)移質(zhì)粒與染色體的差異質(zhì)粒的特性質(zhì)粒與細(xì)胞器DNA的區(qū)別不同點(diǎn)質(zhì)粒的主要類型質(zhì)粒所編碼的功能和賦予宿主的表型效應(yīng)致育因子（Fertilityfactor，F(xiàn)因子）抗性因子（Resistancefactor，R因子）產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid）質(zhì)粒的主要類型質(zhì)粒所編碼致育因子（Fertilityfac致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)又稱F質(zhì)粒，其大小約100kb，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無(wú)F質(zhì)粒的菌株稱為F-菌株（相當(dāng)于雌性）。F因子能以游離狀態(tài)(F+)和以與染色體相結(jié)合的狀態(tài)(Hfr)存在于細(xì)胞中，所以又稱之為附加體(episome)。致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)又稱F質(zhì)抗性因子（Resistancefactor，R因子）包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡(jiǎn)稱R質(zhì)粒。R100質(zhì)粒(89kb)可使宿主對(duì)下列藥物及重金屬具有抗性：汞（mercuricion，mer）四環(huán)素（tetracycline，tet）鏈霉素(Streptomycin,Str)、磺胺(Sulfonamide,Su)、氯霉素(Chlorampenicol,Cm)夫西地酸（fusidicacid，fus）并且負(fù)責(zé)這些抗性的基因是成簇地存在于抗性質(zhì)粒上。抗性質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一?？剐砸蜃樱≧esistancefactor，R因子）包括抗產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）細(xì)菌素結(jié)構(gòu)基因、涉及細(xì)菌素運(yùn)輸及發(fā)揮作用（processing）的蛋白質(zhì)的基因、賦予宿主對(duì)該細(xì)菌素具有“免疫力”的相關(guān)產(chǎn)物的基因一般都位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，因此，細(xì)菌素可以殺死同種但不攜帶該質(zhì)粒的菌株。產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproduction代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）質(zhì)粒上攜帶有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基質(zhì)的酶，進(jìn)行共生固氮，或產(chǎn)生抗生素（某些放線菌）等。將復(fù)雜的有機(jī)化合物降解成能被其作為碳源和能源利用的簡(jiǎn)單形式，環(huán)境保護(hù)方面具有重要的意義。假單胞菌：具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物(苯)、農(nóng)藥(2,4dichlorophenoxyaceticacid)、辛烷和樟腦等的能力。降解質(zhì)粒：代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）質(zhì)粒上攜帶有有細(xì)胞器核糖體：與胞質(zhì)中的存在明顯差異，并具不同形式。有時(shí)與細(xì)菌核糖體大小相當(dāng)（70%rRNA），有時(shí)僅60S（<30%rRNA）核糖體存在于每個(gè)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞中。雖然在不同生物內(nèi)其大小有別，但組織結(jié)構(gòu)基本相同，而且執(zhí)行的功能也完全相同。1.rRNA三RNA與遺傳表達(dá)（一）RNA的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞器核糖體：與胞質(zhì)中的存在明顯差異，并具不同形式

2mRNAEukaryoticmRNAProkaryoticmRNA將DNA上的遺傳信息攜帶到合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所2mRNAEukaryoticmRNAProkaryo3tRNAtRNA折疊為緊湊的L型三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNAisanadaptor3tRNAtRNA折疊為緊湊的L型三級(jí)結(jié)構(gòu)tRNAistRNA的分類（1）起始tRNA和延伸tRNA：一類能特異識(shí)別mRNA模板上起始密碼子的tRNA叫起始tRNA；其它tRNA稱為延伸tRNA。（2）同工tRNA:

代表相同氨基酸的tRNA稱同工tRNA。（3）校正tRNA：通過tRNA中反密碼子改變來(lái)校正密碼子突變，使其在突變位點(diǎn)引入正確氨基酸。無(wú)義突變(nonsensemutation):指DNA上任何代表氨基酸的密碼子變?yōu)榻K止密碼子的改變。tRNA的分類（1）起始tRNA和延伸tRNA：

1轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄：從DNA到RNA的過程，基因表達(dá)的核心步驟。

翻譯：從RNA到蛋白質(zhì)的過程，基因表達(dá)的最終目的。1轉(zhuǎn)錄

◆信使RNA(messengerRNA,mRNA)

◆轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA,tRNA)

◆核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)

◆其他一些小RNA（smallRNA,sRNA)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物類型◆信使RNA(messengerRNA,mRNA)轉(zhuǎn)起始(Initiation)延伸(Elongation)終止(Termination)轉(zhuǎn)錄分三個(gè)階段進(jìn)行RNApolymerasecatalyzestranscription:起始(Initiation)轉(zhuǎn)錄分三個(gè)階段進(jìn)行RNApo2.翻譯過程1）氨基酸活化2）基本過程3）蛋白質(zhì)合成起始4）蛋白質(zhì)合成延伸5）蛋白質(zhì)合成終止2.翻譯過程1）氨基酸活化5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation30SsubunitonmRNAbindingsiteisjoinedby50Ssubunitandaminoacyl-tRNAbindsElongationRibosomemovesalongmRNA，extendingproteinbytransferfrompeptidyl-tRNAtoaminoacyl-tRNATerminationPolypeptidechainisreleasedfromtRNA,andribosomedissociatesfrommRNA5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介5.2.3蛋白質(zhì)合成的三個(gè)階段簡(jiǎn)介Initiation3一、微生物的變異與基因突變微生物變異：微生物子代的表型特征與親代的表型特征發(fā)生較大的差異，這種差異是由于子代的基因發(fā)生了突變所引起的穩(wěn)定的可遺傳的變化突變包括：基因突變和染色體畸變第二節(jié)微生物的變異一、微生物的變異與基因突變第二節(jié)微生物的變異二、突變的類型（一）形態(tài)突變型細(xì)胞形態(tài)或菌落形態(tài)的變異（二）生化突變型

1.營(yíng)養(yǎng)缺陷型2.抗性突變型

3.抗原突變型（三）致死突變型（四）條件致死突變型二、突變的類型（一）形態(tài)突變型1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）一種缺乏合成其生存所必須的營(yíng)養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素、堿基等）的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營(yíng)養(yǎng)或其前體物（precursor）才能生長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學(xué)研究中重要的選擇標(biāo)記和育種的重要手段表型判斷的標(biāo)準(zhǔn)：在基本培養(yǎng)基上能否生長(zhǎng)1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）一種缺乏合成其生存所必須1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基（一般為基本培養(yǎng)基）上不生長(zhǎng)負(fù)選擇標(biāo)記突變株不能通過選擇平板直接獲得1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基（一般1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）影印平板（Replicaplating）法是Lederberg夫婦在1952年建立1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）影印平板（Replica營(yíng)養(yǎng)缺陷型的表示方法：1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）基因型：所需營(yíng)養(yǎng)物的前三個(gè)英文小寫斜體字母表示：hisC（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母C同一表型中不同基因的突變）表型：同上，但第一個(gè)字母大寫，且不用斜體：HisC在具體使用時(shí)多用hisC-和hisC+，分別表示缺陷型和野生型。營(yíng)養(yǎng)缺陷型的表示方法：1營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）基因2抗藥性突變型（resistantmutant）基因突變使菌株對(duì)某種或某幾種藥物，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性。特點(diǎn)：正選擇標(biāo)記（突變株可直接從抗性平板上獲得-----在加有相應(yīng)抗生素的平板上，只有抗性突變能生長(zhǎng)。所以很容易分離得到。）表示方法：所抗藥物的前三個(gè)小寫斜體英文字母加上“r”表示strr和strs分別表示對(duì)鏈霉素的抗性和敏感性2抗藥性突變型（resistantmutant）基因突變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。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用ts（temperaturesensitive）表示，這類突變?cè)诟邷叵拢ㄈ?2℃）是致死的，但可以在低溫（如25-30℃）下得到這種突變。特點(diǎn)：負(fù)選擇標(biāo)記這類突變型常被用來(lái)分離生長(zhǎng)繁殖必需的突變基因3條件致死突變型（conditionallethalm4形態(tài)突變型（morphologicalmutant）造成形態(tài)改變的突變型特點(diǎn)：非選擇性突變突變株和野生型菌株均可生長(zhǎng)，但可從形態(tài)特征上進(jìn)行區(qū)分。舉例：產(chǎn)蛋白酶缺陷突變株的篩選菌落顏色變化β半乳糖苷酶基因的插入失活，使重組子菌落為白色而與蘭色的非重組子分開。細(xì)胞水平上的形態(tài)突變，突變株的檢出更加困難。4形態(tài)突變型（morphologicalmutant）造其它突變類型毒力、生產(chǎn)某種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵能力的變化等在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義突變類型一般都不具有很明顯或可直接檢測(cè)到的表型。其突變株的獲得往往需要較大的工作量。其它突變類型毒力、生產(chǎn)某種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵能力的一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變基因突變：三、基因突變的機(jī)理一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變基因突變：三、基因基因突變是重要的生物學(xué)現(xiàn)象，它是一切生物變化的根源，連同基因轉(zhuǎn)移、重組一起提供了推動(dòng)生物進(jìn)化的遺傳多變性?；蛲蛔僁NA損傷修復(fù)機(jī)制突變自發(fā)突變誘變環(huán)境因素的影響，DNA復(fù)制過程的偶然錯(cuò)誤等而導(dǎo)致，一般頻率較低，通常為10-6-10-9。某些物理、化學(xué)因素對(duì)生物體的DNA進(jìn)行直接作用，突變以較高的頻率產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^DNA復(fù)制而成為真正的突變，也可以重新變?yōu)樵瓉?lái)的結(jié)構(gòu)，這取決于修復(fù)作用和其它多種因素?；蛲蛔兪侵匾纳飳W(xué)現(xiàn)象，它是一切生物變化的根源，連同基因1）隨機(jī)性2）稀有性3）規(guī)律性4）獨(dú)立性5）遺傳和回復(fù)性6）可誘變性（一）自發(fā)突變1）隨機(jī)性（一）自發(fā)突變（二）誘發(fā)突變誘變劑的作用（1）堿基類似物摻入（2）堿基的化學(xué)修飾（3）染料的嵌入（4）物理因素--紫外線和電離輻射誘發(fā)突變類型（1）堿基置換（2）移碼突變（3）染色體畸變（二）誘發(fā)突變誘變劑的作用

DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換

-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入A

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T野生型基因

-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-

-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變(framesshiftmutation)DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-

(1)堿基類似物(baseanalog)

如5-溴尿嘧啶（BU）是T堿基的類似物，通常情況下它以酮式結(jié)構(gòu)存在，能與A配對(duì)；但它有時(shí)以烯醇式結(jié)構(gòu)存在，與G配對(duì)。

2-氨基嘌呤（AP）是A的類似物，正常狀態(tài)下與T配對(duì)，但以罕見的亞氨基狀態(tài)存在時(shí)卻與C配對(duì)。

Adenine

(A)Thymine(T)(1)堿基類似物(baseanalog)Aden(2)堿基修飾劑(basemodifier)

又如亞硝酸能脫去堿基上的氨基?？墒笴氧化脫氨變成U；G脫氨后成為黃嘌呤（X），但它仍與C配對(duì)；A脫氨后成為次黃嘌呤（I），I與C配對(duì)，而不能和原來(lái)的T配對(duì)。Adenine

(A)Guanine(G)Cytosine(C)(2)堿基修飾劑(basemodifier)Adenin(3)嵌入染料(intercalationdye)

一些扁平的稠環(huán)分子，例如吖啶橙（acridine)、原黃素（proflavine)、溴化乙錠（ethidiumbromide,EB)等染料，可以插入到DNA的堿基對(duì)之間，引起新合成鏈堿基的插入或缺失。(3)嵌入染料(intercalationdye)

(4)物理因素--紫外線(ultraviolet)和電離輻射(ionizingradiation)

紫外線的高能量可以使相鄰嘧啶之間雙鍵打開形成二聚體，包括產(chǎn)生環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)和6-4光產(chǎn)物。電離輻輻射的作用比較復(fù)雜。(4)物理因素--紫外線(ultraviolet)和電離（一）光復(fù)活作用

對(duì)紫外線引起的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)。四、DNA損傷修復(fù)（一）光復(fù)活作用

對(duì)紫外線引起的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)。DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位3、酶被可見光激活4、修復(fù)后酶被釋放DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶（二）切除修復(fù)

（excisionrepair）當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無(wú)法形成氫鍵，在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷部分切除掉，并以完整的那一條鏈為模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)的過程。（二）切除修復(fù)

（excisionrepair）DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶DNA連接酶AP核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切開切除修復(fù)連接糖苷酶DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開核酸（三）重組修復(fù)

（Recombinationrepair）遺傳信息有缺損的子代DNA分子通過遺傳重組的方式加以彌補(bǔ)，即從同源DNA的母鏈上將相應(yīng)核苷酸序列片段移至子鏈缺口處，然后用再合成的序列來(lái)補(bǔ)上母鏈的空缺。（三）重組修復(fù)

（RecombinationrepaDNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶DNA連接酶重組DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制D（四）SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)

SOSresponse&DNArepairSOS反應(yīng)：是細(xì)胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，為求得生存而出現(xiàn)的應(yīng)急效應(yīng)。SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)系統(tǒng)包括避免差錯(cuò)修復(fù)(errorfreerepair)和易產(chǎn)生差錯(cuò)修復(fù)(error-pronerepair)（四）SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)

SOSresponse第三節(jié)微生物基因重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合轉(zhuǎn)導(dǎo)自然轉(zhuǎn)化一、原核微生物基因重組第三節(jié)微生物基因重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合轉(zhuǎn)導(dǎo)自然一、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)移和重組過程一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的2.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子的質(zhì)粒介導(dǎo)F因子的分子量通常為5×107，上面有編碼細(xì)菌產(chǎn)生性菌毛（sexpili）及控制接合過程進(jìn)行的20多個(gè)基因。含有F因子的細(xì)胞：“雄性”菌株（F+），其細(xì)胞表面有性菌毛

不含F(xiàn)因子的細(xì)胞：“雌性”菌株（F-），細(xì)胞表面沒有性菌毛2.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子F因子為附加體質(zhì)粒既可以脫離染色體在細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立存在，也可插入（整合）到染色體上F因子為附加體質(zhì)粒（二）細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行遺傳交換的一種方式：一個(gè)細(xì)胞的DNA通過病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞中能將一個(gè)細(xì)菌宿主的部分染色體或質(zhì)粒DNA帶到另一個(gè)細(xì)菌的噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的二種類型：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（二）細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）噬菌體可以轉(zhuǎn)導(dǎo)給體染色體的任何部分到受體細(xì)胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程(1)意外的發(fā)現(xiàn)1951年，JoshuaLederberg和NortonZinder為了證實(shí)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(yíng)養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)：用“U”型管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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！1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransducti形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，但必須具有能偶爾識(shí)別宿主DNA的包裝機(jī)制并在宿主基因組完全降解以前進(jìn)行包裝。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本要求：形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種后果：進(jìn)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)（abortivetransduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，但其攜帶的基因可經(jīng)過轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)。外源DNA被降解，轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗。DNA不能復(fù)制，因此群體中僅一個(gè)細(xì)胞含有DNA，而其它細(xì)胞只能得到其基因產(chǎn)物，形成微小菌落。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種后果：進(jìn)入受體的外源DNA通過與細(xì)胞染色體流2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）溫和噬菌體感染整合到細(xì)菌染色體的特定位點(diǎn)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(shí)，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2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransducti2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransducti