第八章微生物的遺傳和變異課件

第八章微生物的遺傳變異第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)根底第二節(jié)基因突變和誘變育種第三節(jié)基因重組和雜交育種第四節(jié)基因工程第五節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏內(nèi)容提要

親代的性親代的性狀在子代表現(xiàn)出來(lái)，使子代與親代有相似的現(xiàn)象，叫遺傳。從分子水平上講，遺傳就是遺傳信息的復(fù)制和表達(dá)。

親代與子代及子代各個(gè)體之間，無(wú)論在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能方面，總會(huì)有差異，這種同類型不同個(gè)體之間的差異稱為變異。從分子水平講，是遺傳信息發(fā)生了變化。

遺傳和變異是生物體最本質(zhì)的屬性之一。遺傳〔heredity或inheritance〕變異〔variation〕遺傳型：表型〔表現(xiàn)型〕：又稱基因型，指某一生物個(gè)體所含的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。指某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特征的宗和，是其遺傳型在適宜環(huán)境條件下通過(guò)代謝和發(fā)育而得到的具體表達(dá)。表型是由遺傳型所決定，但也和環(huán)境有關(guān)。有些基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化僅表型改變不是變異，只能稱適應(yīng)或飾變〔modification〕。變異是基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而且往往是不可逆的變化，此變化可以遺傳給子代形成新的品種。遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的；遺傳中有變異，變異中有遺傳。飾變：是指外表的修飾性的改變，即一種不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型改變。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)體的行為橘生淮南那么為橘，生于淮北那么為枳。變異：指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，即遺傳型的改變。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〕微生物是遺傳學(xué)研究中的明星：微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，營(yíng)養(yǎng)體一般為單倍體，方便建立純系。很多常見(jiàn)微生物都易于人工培養(yǎng)，快速、大量生長(zhǎng)繁殖。對(duì)環(huán)境因素的作用敏感，易于獲得各類突變株，操作性強(qiáng)。微生物的獨(dú)特生物學(xué)特性：〔1〕 個(gè)體的體制極其簡(jiǎn)單；〔2〕 營(yíng)養(yǎng)體一般都是單倍體；〔3〕 易于在成分簡(jiǎn)單的組合培養(yǎng)基上大量生長(zhǎng)繁殖；〔4〕 繁殖速度快；〔5〕 易于積累不同的中間代謝產(chǎn)物或終產(chǎn)物；〔6〕 菌落形態(tài)特征的可見(jiàn)性和多樣性；〔7〕 環(huán)境條件對(duì)微生物群體中各個(gè)個(gè)體作用的直接性和均一性；〔8〕 易于形成營(yíng)養(yǎng)缺陷型；〔9〕 各種微生物一般都有相應(yīng)的病毒；〔10)存在多種處于進(jìn)化過(guò)程中的原始有性生殖方式；第一節(jié)遺傳與變異的物質(zhì)根底〔一〕核酸－－遺傳變異的物質(zhì)根底〔3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)〕〔二〕遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)的存在部位和方式1、證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)Griffith是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的，雖然當(dāng)時(shí)還不知道稱之為轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)是什么，但是他的工作為后來(lái)Avery等人進(jìn)一步揭示轉(zhuǎn)化因子的實(shí)質(zhì)，確立DNA為遺傳物質(zhì)奠定了重要根底?！惨弧澈怂幔z傳變異的物質(zhì)根底〔3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)〕轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)材料方法動(dòng)物實(shí)驗(yàn)細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)S型菌無(wú)細(xì)胞抽提液試驗(yàn)光滑型（S）粗糙型（R）有莢膜菌落光滑分泌毒素致病無(wú)莢膜菌落粗糙無(wú)毒不致病SⅠSⅡSⅢ三個(gè)血清型RⅠRⅡRⅢ三個(gè)血清型實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌活的S菌加活R菌和熱死S菌抽血分離死加活S菌死加活R菌或死S菌活肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)〔1〕動(dòng)物實(shí)驗(yàn)ＳⅢ〖?xì)⑺馈?/p>

無(wú)菌落生長(zhǎng)體外培養(yǎng)

ＲⅡ〖活菌〗體外培養(yǎng)

ＲⅡ菌落

ＲⅡ菌落多ＳⅢ菌落少

體外混合培養(yǎng)ＳⅢ〖?xì)⑺馈?/p>

ＲⅡ〖活菌〗轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)〔2〕細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)大量R菌落活R菌S菌無(wú)細(xì)胞抽提液+活R菌+S菌DNAS菌落轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)〔3〕S型菌無(wú)細(xì)胞抽提液試驗(yàn)S菌PrS菌多糖R菌落活R菌+〔二〕噬菌體感染實(shí)驗(yàn)A.D.Hershey和M.Chase，1952年〔1〕含32P-DNA的一組：放射性85%在沉淀中10分鐘后用搗碎器使空殼脫離吸附離心沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性沉淀中含25%放射性以35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼做噬菌體感染實(shí)驗(yàn)〔2〕含35S-蛋白質(zhì)的一組：放射性75%在上清液中10分鐘后用搗碎器使空殼脫離吸附離心沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體上清液中含75%放射性TMVHRVHRVTMV原始株拆開(kāi)重建感染別離純化植物病毒的拆開(kāi)與重建實(shí)驗(yàn)

〔一〕核酸存在的七個(gè)水平細(xì)胞水平：存在于細(xì)胞核或核質(zhì)體，單核或多核細(xì)胞核水平:原〔核區(qū)〕與真核生物的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)不同，核外DNA〔細(xì)胞質(zhì)中〕,真核：DNA+組蛋白染色體水平:倍性(真核)和染色體數(shù)〔真核：多條；原核：一條〕核酸水平：在原核中同染色體水平、存在局部二倍體，DNA或RNA〔少數(shù)病毒〕，復(fù)合或裸露，雙鏈或單鏈〔少數(shù)病毒〕二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的存在部位和方式〔一〕核酸存在的七個(gè)水平基因水平：具自主復(fù)制能力的遺傳功能單位，長(zhǎng)度與信息量，轉(zhuǎn)錄——翻譯密碼子水平：DNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序。遺傳密碼的單位是密碼子。密碼子是由核酸分子上三個(gè)連續(xù)核苷酸序列決定的。三個(gè)連續(xù)的枋苷酸序列核苷酸水平：核苷酸是核酸的組成單位，最小的突變或交換單位，四種堿基二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的存在部位和方式基因組：是指單倍體細(xì)胞中所含的全套遺傳物質(zhì)，包括細(xì)胞中的基因及非基因的DNA序列。大多數(shù)細(xì)菌和噬菌體而言，基因組是指單個(gè)染色體上所含的全部基因。二倍體直核生物：?jiǎn)伪扼w〔配子或配子體〕細(xì)胞核內(nèi)整套染色體所含的DNA分子及其所攜帶的全部基因。微生物的基因組一般都比較小，其中最小的大腸桿菌噬菌體MS2僅3000bp，含3個(gè)基因，而人的染色體DNA為３.２x109bp.基因組學(xué)：研究生物基因組的組成、組內(nèi)各基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系及表達(dá)調(diào)控的科學(xué)。第二節(jié)、微生物的基因組原核生物的質(zhì)粒1.定義和特點(diǎn)

定義：

存在于微生物染色體以外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)閉合環(huán)狀的dsDNA分子。所含的基因?qū)闹骷?xì)胞一般是非必需的，只是在某些特殊的條件下質(zhì)粒能賦予寄主細(xì)胞以特殊的機(jī)能，使寄主得到生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。特點(diǎn)：超螺旋結(jié)構(gòu)、獨(dú)立的復(fù)制子、嚴(yán)謹(jǐn)型復(fù)制、松弛型復(fù)制、質(zhì)粒消除整合第三節(jié)微生物的染色體外遺傳因子2、質(zhì)粒的主要類型：根據(jù)質(zhì)粒所編碼的功能和賦予的表型效應(yīng)。抗性因子〔Resistancefactor，R因子〕：主要包括抗藥性和抗重金屬兩大類。Amp、Kan致育因子〔Fertilityfactor，F(xiàn)因子〕：最早發(fā)現(xiàn)的與大腸桿菌的有性生殖有關(guān)的質(zhì)粒。決定細(xì)菌的性別。CoL質(zhì)?！瞔olplasmid〕：大腸桿菌毒素因子，含有編碼大腸桿菌素的基因。一種細(xì)菌蛋白，Ti質(zhì)?！瞭umorinducingplasmid〕：Ti質(zhì)粒〔tumorinducingplasmid〕：Ri質(zhì)?！瞨ootinducingplasmid〕:基因突變突變與育種第四節(jié)、微生物突變和誘變育種一個(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：一、基因突變簡(jiǎn)稱突變，是變異的一類，泛指細(xì)胞內(nèi)〔或病毒粒內(nèi)〕遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生的可遺傳變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。狹義突變指基因突變廣義突變是指基因突變和染色體畸變?；蛲蛔儯褐敢粋€(gè)基因內(nèi)部遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何變化，包括一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)的缺失、插入或置換，導(dǎo)致遺傳性狀的變化。突變的特點(diǎn)

基因突變突變的機(jī)制

突變類型微生物突變體的主要類型形態(tài)突變型菌落形態(tài)突變型菌體形態(tài)突變型生化突變型營(yíng)養(yǎng)突變體(營(yíng)養(yǎng)缺陷型)抗性突變體發(fā)酵突變型:能利用到不能利用毒力突變型：致病能力增強(qiáng)或減弱條件致死突變型致死突變型:突變后生活能力喪失或下降導(dǎo)致死亡的突變型。產(chǎn)量突變型按突變實(shí)質(zhì)分〔二〕基因突變的特點(diǎn)(5個(gè)特點(diǎn))1.隨機(jī)性2.稀有性：10-9—10-63.獨(dú)立性4.穩(wěn)定性5.可逆性基因突變隨機(jī)性〔自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性〕的證明變量試驗(yàn)

涂布試驗(yàn)影印培養(yǎng)試驗(yàn)大腸桿菌稀釋培養(yǎng)物10ml10ml(培養(yǎng)前先分成50小管)(在同一個(gè)大管中作整體培養(yǎng))2929183922191720抗噬菌體菌落數(shù)抗噬菌體菌落數(shù)變量試驗(yàn)

涂布試驗(yàn)涂布敏感菌5×104個(gè)共12個(gè)平板5×104個(gè)菌落5000個(gè)細(xì)菌/菌落噴入T1保溫重新涂布后噴入T1保溫6個(gè)平板共353個(gè)菌落6個(gè)平板共28個(gè)菌落無(wú)藥培養(yǎng)基含藥培養(yǎng)基影印培養(yǎng)試驗(yàn)

原始敏感菌種基因突變及其機(jī)制

移碼突變?nèi)旧w畸變堿基的置換一對(duì)堿基被另外的一對(duì)堿基置換。轉(zhuǎn)換(transition)：即DNA鏈中的一個(gè)嘌呤被嘌呤或嘧啶被嘧啶所置換。顛換(transversion)：即一個(gè)嘌呤被嘧啶或嘧啶被嘌呤所置換。1誘變的機(jī)制(1)堿基的置換堿基的置換直接引起置換的誘變劑HNO2CNH2腺嘌呤CO次黃嘌呤(Hk)A..THe..THk..

THk..

CA..THk..

CG..

CCOH次黃嘌呤(He)間接引起置換的誘變劑堿基的置換COHT：烯醇式CT：酮式OA..TT..

AG..

CA..T酮式G

T烯醇式..COBr5-BU:酮式COHBr5-BU:烯醇式堿基的置換間接引起置換的誘變劑堿基的置換G..

CA..BUG..

BUA..BUG..

CA..TA..TA..TA..TG..

CA..BU酮式G..BU烯醇式烯醇式酮式ＤＮＡ分子中缺失或增加少數(shù)幾個(gè)堿基對(duì)而引起造成突變點(diǎn)以后全部遺傳密碼轉(zhuǎn)錄與翻譯發(fā)生錯(cuò)誤ABCABCABCABCABCABCABCABCAB+ABCABCCBACBACBACBACBAABCBCABCABCABCABCABCABCA增添一個(gè)堿基缺少一個(gè)堿基移碼突變?nèi)旧w畸變

某些理化因子，如Ｘ射線，紫外線，亞硝酸等，除能引起點(diǎn)突變外，還會(huì)引起DNA分子大損傷，包括染色體易位，倒位，缺失，重復(fù)等，即為染色體畸變。染色體畸變紫外線誘變作用機(jī)理可使ＤＮＡ鏈裂斷，破壞核糖和磷酸間的鍵聯(lián)引起胞嘧啶和尿嘧啶產(chǎn)生水合作用造成氫鍵斷裂能使胸腺嘧啶成二聚體，使ＤＮＡ結(jié)構(gòu)發(fā)生改變DNA的損傷修復(fù)?DNA的損傷：DNA在復(fù)制時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)配、病毒基因整合，某些物化因子如紫外光、電離輻射和化學(xué)誘變等，破壞DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而影響DNA的復(fù)制，并使DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯也跟著變化，因而表現(xiàn)出異常的特征〔生物突變〕。?假設(shè)DNA的損傷或錯(cuò)配得不到修復(fù)，會(huì)導(dǎo)致DNA突變。其主要形式：一個(gè)或幾個(gè)堿基被置換插入一個(gè)或幾個(gè)堿基一個(gè)或多個(gè)堿基對(duì)缺失?DNA的損傷修復(fù)——光復(fù)活修復(fù)、切除修復(fù)光復(fù)活修復(fù)：400nm左右的光激活光復(fù)活酶，專一分解紫外光照射引起的同一條鏈上的TT〔或CC，CT〕二聚體。〔包括從單細(xì)胞生物到鳥(niǎo)類，而高等哺乳動(dòng)物無(wú)〕切除修復(fù)：將DNA分子中的受損傷局部切除，以完整的那條鏈為模板再重新合成。特異內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA外切酶、DNA連接酶均參與。〔發(fā)生在DNA復(fù)制前〕重組修復(fù)〔發(fā)生在復(fù)制后〕：復(fù)制時(shí)，跳過(guò)損傷部位，新鏈產(chǎn)生的缺口由母鏈彌補(bǔ)，原損傷部位并沒(méi)有切除但在后代逐漸稀釋。誘導(dǎo)修復(fù)：造成DNA損傷或抑制復(fù)制的處理均能引起一系列復(fù)雜的誘導(dǎo)效應(yīng),稱為應(yīng)急反響(SOSresponse)。此過(guò)程誘導(dǎo)產(chǎn)生切除修復(fù)和重組修復(fù)中的關(guān)鍵蛋白和酶，同時(shí)產(chǎn)生無(wú)校對(duì)功能的DNA聚合酶。所以會(huì)有2種結(jié)果：修復(fù)或變異〔進(jìn)化〕。自發(fā)突變與育種從生產(chǎn)中選育定向培育優(yōu)良品種誘變育種

從青霉素產(chǎn)量看誘變育種誘變育種的基本環(huán)節(jié)誘變育種的原則誘變育種的定義二、突變與育種誘變育種

誘變育種就是利用物理或化學(xué)誘變劑處理均勻分散的微生物細(xì)胞群，促進(jìn)其突變頻率大幅度提高，然后設(shè)法采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法，從中挑選少數(shù)符合育種目的突變株，以供生產(chǎn)實(shí)踐或科學(xué)實(shí)驗(yàn)之用。誘變育種除提高產(chǎn)量外，還可改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種種類和簡(jiǎn)化工藝等目的。它具有方法簡(jiǎn)便、工作速度快和收效顯著等優(yōu)點(diǎn)，仍是目前最廣泛使用的育種手段。

效價(jià)：指有效成分的濃度。1ug/ul稱為1單位1945時(shí)間1943194319431947195519711977目前發(fā)酵單位(u/ml)100250500～850～850～8000～2萬(wàn)～5萬(wàn)5～10萬(wàn)

從青霉素產(chǎn)量看誘變育種誘變育種的根本環(huán)節(jié)大多死亡少數(shù)存活存活率多數(shù)未變少數(shù)突變突變率多數(shù)負(fù)變少數(shù)正變正變率多數(shù)幅度小少數(shù)幅度大高產(chǎn)率投產(chǎn)率多數(shù)不宜投產(chǎn)少數(shù)適宜投產(chǎn)出發(fā)菌株計(jì)算出誘變誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原那么選優(yōu)良的出發(fā)菌株處理單孢子〔或單細(xì)胞〕懸液選用最適劑量設(shè)計(jì)或采用高效篩選方案或方法利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)利用和創(chuàng)造形態(tài)，生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株生產(chǎn)中用過(guò)的自發(fā)變異菌株選用具有有利于進(jìn)一步研究或應(yīng)用性狀的菌株采用已發(fā)生其他變異的菌株采用對(duì)誘變劑敏感性較高的增變變異株處理單孢子〔或單細(xì)胞〕懸液芽孢桿菌應(yīng)處理芽孢放線菌，霉菌應(yīng)處理孢子細(xì)菌指數(shù)期，放線菌霉菌要稍加萌發(fā)后使用出發(fā)菌株應(yīng)制成均勻懸夜選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑出發(fā)菌株含誘變劑的液體培養(yǎng)基接種培養(yǎng)培養(yǎng)接種分離紫外線選擇優(yōu)良突變株選用最適劑量劑量以誘變劑濃度和處理時(shí)間來(lái)表示適宜劑量：能擴(kuò)大變異幅度又能促使變異移向正變范圍的劑量充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)兩種或多種誘變劑先后使用同種誘變劑重復(fù)使用兩種或多種誘變劑同時(shí)使用利用和創(chuàng)造形態(tài)，生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)淀粉酶變色圈試驗(yàn)變色圈大的為淀粉酶高產(chǎn)菌落設(shè)計(jì)或采用高效篩選方案或方法一個(gè)出發(fā)菌株誘變劑處理選出200個(gè)單孢子菌菌株初篩（每株1瓶）選出50株復(fù)篩（每株4瓶）選出5株第一輪第二輪五個(gè)出發(fā)菌株初篩（每株1瓶）選出50株復(fù)篩（每株4瓶）選出5株40株40株40株40株40株誘變劑處理〔8〕創(chuàng)造新型篩選方法1、初篩：以量為主2、復(fù)篩：以質(zhì)為主突變株的篩選方法高產(chǎn)突變菌株的篩選方法

抗性突變體的篩選方法

營(yíng)養(yǎng)缺陷型的的篩選方法

與突變株的篩選相關(guān)的幾個(gè)概念與突變株的篩選相關(guān)的幾個(gè)概念相關(guān)培養(yǎng)基根本培養(yǎng)基：能夠滿足某一菌種的野生型菌株?duì)I養(yǎng)要求的最低成分的組合培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基：是在根本培養(yǎng)基中添加天然物質(zhì)后能滿足某種微生物各種營(yíng)養(yǎng)缺陷型的營(yíng)養(yǎng)要求的加富培養(yǎng)基。補(bǔ)充培養(yǎng)基：是在根本培養(yǎng)基中添加某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以滿足該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺陷型菌株生長(zhǎng)需求的加富培養(yǎng)基。與突變株的篩選相關(guān)的幾個(gè)概念三類遺傳型野生型[A+B+]營(yíng)養(yǎng)缺陷型[A+B-]原養(yǎng)型[A+B+]突變春日霉素產(chǎn)生菌的孢子懸液·高產(chǎn)突變株的篩選

瓊脂塊培養(yǎng)法篩選春日霉素高產(chǎn)菌種含供試菌種（拮抗對(duì)象）的瓊脂平板梯度培養(yǎng)皿法強(qiáng)抗性中抗性弱抗性含異煙肼接敏感菌含突變株抗藥性突變株的篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法誘變劑處理淘汰野生型：青霉素濃縮法、菌絲過(guò)濾法、差異殺菌法檢出缺陷型：夾層培養(yǎng)法、限量補(bǔ)充培養(yǎng)法、逐個(gè)檢出法、影印接種法鑒定缺陷型中間培養(yǎng)淘汰野生型〔青霉素濃縮法〕培養(yǎng)基(含青霉素)

接入誘變菌液（含抗性突變株）涂布培養(yǎng)淘汰野生型〔差異殺菌法〕1.適用于細(xì)菌的芽孢2.原理：將誘變處理的芽孢接種到根本培養(yǎng)基上，野生型的芽孢生長(zhǎng)成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，而缺陷型的不能生長(zhǎng)成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。檢出缺陷型〔夾層培養(yǎng)法〕小菌落是第二次長(zhǎng)起來(lái)的（營(yíng)養(yǎng)缺陷型）檢出缺陷型〔限量補(bǔ)充培養(yǎng)法〕微量蛋白胨的根本培養(yǎng)基上小菌落是營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株檢出缺陷型〔逐個(gè)檢出法〕涂布培養(yǎng)基本培養(yǎng)基上不長(zhǎng)菌落完全培養(yǎng)基上長(zhǎng)出菌落含誘變劑的液體培養(yǎng)基菌種營(yíng)養(yǎng)缺陷型檢出缺陷型(影印接種法)完全培養(yǎng)基影印接種基本培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)缺陷型鑒定缺陷型生長(zhǎng)譜法：根本培養(yǎng)基+氨基酸根本培養(yǎng)基+維生素根本培養(yǎng)基+嘌呤或嘧啶第三節(jié)、基因重組和雜交育種

一、原核生物的基因重組

細(xì)菌的基因重組原核微生物通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、原生質(zhì)體融合等形式進(jìn)行一局部物質(zhì)轉(zhuǎn)移和基因重組。

轉(zhuǎn)化(transformation)

幾個(gè)概念：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化因子、感受態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)

轉(zhuǎn)化(transformation)

受體細(xì)胞直接吸收了來(lái)自供體細(xì)胞的DNA片斷，并把它整合到自己的基因組中，細(xì)胞局部遺傳性狀發(fā)生變化的現(xiàn)象叫轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化因子:有轉(zhuǎn)化活性的外源DNA片斷轉(zhuǎn)化是游離的ＤＮＡ片段的轉(zhuǎn)移和重組游離的ＤＡＮ片段叫轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子由供體提供自然情況下可由細(xì)菌細(xì)胞自行裂解產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)提取獲得雙鏈ＤＮＡ有轉(zhuǎn)化能力，單鏈沒(méi)有.受體細(xì)胞最能接受外源DNA片段并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)，只有處于感受態(tài)的細(xì)菌才能接受轉(zhuǎn)化因子，從出現(xiàn)到消失約為４０分鐘(對(duì)數(shù)期的中期)感受態(tài)感受態(tài)的決定決定因素細(xì)胞遺傳性決定：大腸桿菌，根瘤菌屬等和菌齡有關(guān)：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)的中后期環(huán)腺苷酸cAMP可提高1000倍Ca2+能促使細(xì)胞進(jìn)入感受態(tài)感受態(tài)因子是受體細(xì)胞外表上的一種蛋白質(zhì)，即膜相關(guān)DNA結(jié)合蛋白功能使轉(zhuǎn)化因子結(jié)合在受體細(xì)胞外表細(xì)胞壁自溶素和幾種核酸酶每個(gè)受體細(xì)胞外表約有30-80個(gè)轉(zhuǎn)化因子結(jié)合點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)化因子結(jié)合到受體外表結(jié)合點(diǎn)上時(shí)，DNA一條鏈被受體細(xì)胞膜上的核酸酶分解，另一條鏈進(jìn)入受體細(xì)胞，通過(guò)整合與受體細(xì)胞進(jìn)行基因重組，有人發(fā)現(xiàn)DNA也可通過(guò)雙鏈形式進(jìn)入受體細(xì)胞形成雙倍體的轉(zhuǎn)化子。轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)

不需兩個(gè)細(xì)胞直接接觸，供體DNA提取出來(lái)，注入受體即可。轉(zhuǎn)染：感受態(tài)細(xì)胞吸收質(zhì)粒DNA和噬菌體DNA。轉(zhuǎn)導(dǎo)的種類完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo)溶源轉(zhuǎn)變遺傳物質(zhì)通過(guò)噬菌體的攜帶而轉(zhuǎn)移的基因重組。轉(zhuǎn)導(dǎo)子：重組受體細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)

轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特點(diǎn)

普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)供體A-B+完全普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(compietetransduction)A-B+A+B-少數(shù)受體A+B+經(jīng)重組形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子鼠傷寒沙門氏菌A-B+色氨酸缺陷型A+B-組氨酸缺陷型galbioGal半Bio生宿主基因組整合不正常切離（10-4—10-6）正常切離λ正常λλdgalλdbio低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)〔LFT〕裂解物的形成局限轉(zhuǎn)導(dǎo)：少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的特點(diǎn)

需要噬菌體做媒介，不需要細(xì)胞間直接接觸噬菌體DNA不接合到寄主染色體噬菌體蛋白質(zhì)包裹寄主任何一局部DNA片段噬菌體DNA整合到寄主染色體上噬菌體DNA與寄主染色體特定基因發(fā)生交換普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)接合及其發(fā)現(xiàn)Ｆ因子和接合

接合(conjugation):細(xì)菌雜交，細(xì)胞間的直接接觸。雄性菌株與雌性菌株接合結(jié)果+A+B+C-D-

生物甲缺陷型A-B-C+D+

蘇亮缺陷型接合及其發(fā)現(xiàn)A+B+C+D+通過(guò)細(xì)胞間的直接接觸能進(jìn)行大段ＤＮＡ的轉(zhuǎn)移的過(guò)程，叫接合雄性菌株

Hfr菌株

F??菌株Ｆ－菌株（雌株）Ｆ因子和接合〔大腸桿菌的結(jié)合〕

F+菌株F-×F+F+F+×F-××F’F’F’××HfrHfrF+（多數(shù)情況下）F-×+