107764-微生物学-071120第七章 微生物遗传第三、四节
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株生长营养要求的组合或半组合培养基。
（2）三类遗传型个体 ●野生型：从自然界分离获得的菌株不论
营养状况如何，均称为~。（A+B + ） ●营缺型：野生型菌株经诱变由于代谢障 碍，而必须添加某种物质才能生长的突变
株。
（A+B - ） （A-B + ）
● 原养型：营缺型回复突变后的菌株。
（A+B + ）
●抗性突变型：野生型菌株由于突变而产 了对某些化学药物或致死物理因子抗性 变异类型。
表示： 基 因： strr、strs； tetr、tets； 表 型：Str r ， Str s
●条件致死突变型：某些菌株或病毒经基因 突变后，在某种条件可生长并实现表型，而 在另一条件却无法生长繁殖的突变类型。
2、修复作用
1）光wenku.baidu.com活作用
光解酶-二聚体复合 物为光激活
2.暗修复作用：
二、 突变与育种
（一）自发突变与育种(定向培育） （二）诱变育种
1、基本原则（应考虑的问题） 1） 诱变剂的选择 (有效性,安全性，简便性)
●诱变剂诱变效果测定（回复突变率的测定） ---艾姆氏试 验(检测三致物质）
2）出发菌株 3）诱变菌株的状态
6）设计高效的筛选方案 ----初筛（数量、定性） ----复筛（质量、定量）
7）创新性的筛选方法
2、营缺型的筛选 （1）三种培养基 ●基本培养基[-] :满足野生型菌株生长
最低营养要求的组合培养基。 ●完全培养基[+] ：满足所有营缺型菌株
生长营养要求的天然或半组合培养基。 ●补充培养基[A]，[B] ：满足相应营缺型菌
1、普遍转导 完全缺陷噬菌体对供体任何DNA小片
段进行“误包”,而将其遗传性状传递给 受体菌的现象，包括完全普遍转导和流产
普遍转导两种类型。
●完全转导 (形成转导子)
感染复数：感染的噬菌体数/被感染细胞数
●流产转导：(不形成转导子, 产生小菌落)
●经转导进入受体菌的供体菌DNA片段，在受体菌内不交换、整合、 复制，也不迅速消失，仅进行转录、翻译、性状表达转导现象。
2、 F+ 菌株
Orit：起始子
3、Hfr菌株：高频重组菌株， F+整合在染色体上 成为附加体的状态，若与F -接合，有很高的重组
频率。
1）细胞接触
2）Hfr断裂、 转移、复制
3）接合中断
4）形成接合子
●利用接合中断法绘制染色体图谱
4、 F ′菌株
（质粒带有部 分染色体片断 的菌株）
初生F ′菌株
受体菌直接吸收供体菌游离的DNA 片段而获得部分遗传性状的现象。
1、转化的基本条件 （1）感受态：
受体菌最容易接受外源DNA 片段并能实现 转化的一种生理状态。
影响因素： ---遗传因素（感受态因子;种属的特异性；） ---外部因素（CAMP、聚乙二醇、二价阳 离子---低温低渗CaCl处理、培养条件）
(如温度敏感突变株：Ts）
●形态突变株 ●抗原突变株 ●产量突变株
●突变株类型划分：
----选择性突变株：营养缺陷型、抗性 突变型、条件致死突变型
----非选择突变株：形态、抗原、产量 突变型
（二）突变率及其捡出
●突变率：某一细胞在每一世代中发生突 变的几率。常用单位群体中每一世代产 生的突变株的数目来表示。
----处理单胞（孢）悬液 ----选择单倍体或单核细胞 4）剂量：低剂量； (表示方法) 5）提高检出效率 ----利用形态特征 ----鉴别培养基
●利用鉴别培养基检出突变株 ----蛋白酶高活性菌株的检出 （酪蛋白为N源，加HgCl2观察透明圈） ----淀粉酶高活性菌株的检出 （淀粉为C源，加I2液观察透明圈） ----有机酸高产菌株的检出 （培养基加CaCO3观察透明圈）
（2）转化因子
●大小：每一转化DNA片段分子量约 1×107， 约占 染色体组0.3%，平均 15个基因。
●结构：一般转化因子都是线状双链DNA，少数为 线状单链DNA。
●转化频率：0.1～1%（很低），最高10%，质粒 为良好的转化因子。
●浓度：10-5 ug/ml
●转化因子
非交换
2、转化过程
２、局限转导
部分缺陷的温和噬菌体把供体菌少数特定的基因 携带到受体菌中并获得表达的转导现象。
A、低频转导（ＬＦＴ） １） 噬菌体感染 ２）诱导裂解 ３）不正常切离（低频转 导裂解物）（ dgal、 dbio） ４）形成局限转导子
B、高频转导（ＨＦＴ）
1）概念
●低频转导(LFT)裂解物：溶源噬菌体感染后， 带少数局限转导噬菌体的细胞裂解物。
（5－BU, 5-AU)
(2）移码突变
DNA序列中插入或缺失少数核苷酸，从 而使该处后面遗传密码的阅读框架发生改变 的突变。
2）染色体畸变 DNA分子的大段损伤，包括缺失、重复、 插入、易位（转座）和倒拉等。
●转座：DNA分子通过非同源重组方式， 从染色体的某一部位转移到另一部位的 现象。
●转座因子：凡具有转座作用的DNA序列 均称之~。 特点：
次生F ′菌株
（四）原生质体融合
通过人为方法,使遗传性状不同的两个 细胞的原生质体融合,继而遗传重组,借 以获得兼有双亲性状,遗传性稳定的融 合子的过程。
●主要步骤：
1）选择亲本 2）制备原生质体 3）原生质体再生 4）促融 5）融合子检出 6）筛选
●突变株的捡出及突变率的计算 捡出方法： 1）选择性突变株 ----营养缺陷型 ----抗药性突变 2）回复突变
(三）基因突变的特点
1）非对应性；2）自发性；3）稀有性； 4）独立性； 5）遗传和回复性；6）可诱变性；
如何证明基因突变的非对应性和自发性？ 三个经典实验
变量实验、涂布实验、影印实验
第三节 基因突变和诱变育种
一、基因突变
●野生型菌株：从自然界分离获得的菌株， 称之为~。
●基本培养基：满足野生型菌株生长最低营 养要求的合成培养基。
（一）突变类型
●营养缺陷型：野生型菌株由于突变而丧失 了 某种营养合成能力，而无法在基本培 养基上生长的变异类型。
表示：
基 因：his+，his - ； 表 型：His + ，His -
基本基 完全基 补充基
野生型 + +
+
营缺型 — +
+
原养型 + +
+
（3）筛选步骤
1）诱变 2）淘汰野生型：抗生素法、菌丝过滤法 3）检出： 夹层培养法；限量补充法
逐个检出法；影印平板法
（4）鉴定缺陷型(生长谱法)
1）制备基本培养基； 2）加充分洗
涤菌悬液； 3）加待测营养物； 4）观察生长。
---转座作用 ---末端重复序列 ---转座酶基因
●转座因子类型
插入序列 转座子(或称 复合转座子） 转座噬菌体
a）插入序列 (IS)
b） 转座子(Tn)
●转座机理
●转座子的遗传效应和生物学意义 遗传效应
1）插入突变 2）DNA重排
意义：
进化，获得突 变株，抗药性
（复制型转座）
（五）紫外线对DNA的损伤及其修复 1．损伤的机理： 形成胸腺嘧啶二聚体
（3）溶源转变 温和噬菌体 感染宿主后，宿主通过
溶源化而获得免疫性以外新性状的现 象。
●白喉毒素： 白喉杆菌的ß-噬菌体带有“TOX”基因
（三）接合
● 接合：通过细胞间的直接接触,由质粒
介导的遗传物质转移的现象.
● 接合子：通过接合 而获得新的遗传
性状的受体细胞。
● 存在方式:四种接合型菌株 1、F -
●双重溶源菌：同时感染有正常噬菌体 和缺陷噬菌体的受体菌。
(来源：LFT裂解物以高的感染复数感染宿主)
●双重溶源菌
2）高频转导：在局限转导中，用双重溶源 菌诱导后产生的高频转导裂解物转导受体菌 可获得的高达 50% 的转导子，称之~。
3）过程： 1）双重溶源菌 2）诱导，获得高频转导裂解物 3）高频转导裂解物低m.o.i感染受体菌
1）酶解和吸收单链 2）同源区配对、
整合 3）复制 4）形成转化子
5.转染(Tranfection)
提纯的病毒DNA或RNA进入宿主细胞 并增殖出正常的病毒后代现象。
----原核生物遗传学慨念 ----不同于正常的噬菌体感染、也不同
于转化
（二）转导
完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介, 使受体细胞获得供体细胞部分遗传性 状的现象。
1) 变量实验
2）涂布实验
3）平板影印培养试验
（四）基因突变及其机制 1、诱发突变 (点突变, 畸变) 1)点突变 (1)碱基置换
---转换 ---颠换
●可能的 突变型：
错义突变 无义突变 同义突变
●相关的诱变剂 －－直接引起置换：
亚硝酸、亚硝基胍、羟胺、烷化剂
－－间接引起置换： 碱基类似物
●夹层培养法
● 定位（点）诱变
第四节 基因重组
●基因重组（遗传重组）： 两个独立基因组内的遗传物质，通过
一定的途径转移到一起，形成新的稳定的基 因组过程。
●遗传工程
----基因重组技术 经典、同源、生物自然属性、 体内
----DNA重组技术： 分子水平、同-- 异源、体外
一、原核生物的基因重组 （一）转化
（2）三类遗传型个体 ●野生型：从自然界分离获得的菌株不论
营养状况如何，均称为~。（A+B + ） ●营缺型：野生型菌株经诱变由于代谢障 碍，而必须添加某种物质才能生长的突变
株。
（A+B - ） （A-B + ）
● 原养型：营缺型回复突变后的菌株。
（A+B + ）
●抗性突变型：野生型菌株由于突变而产 了对某些化学药物或致死物理因子抗性 变异类型。
表示： 基 因： strr、strs； tetr、tets； 表 型：Str r ， Str s
●条件致死突变型：某些菌株或病毒经基因 突变后，在某种条件可生长并实现表型，而 在另一条件却无法生长繁殖的突变类型。
2、修复作用
1）光wenku.baidu.com活作用
光解酶-二聚体复合 物为光激活
2.暗修复作用：
二、 突变与育种
（一）自发突变与育种(定向培育） （二）诱变育种
1、基本原则（应考虑的问题） 1） 诱变剂的选择 (有效性,安全性，简便性)
●诱变剂诱变效果测定（回复突变率的测定） ---艾姆氏试 验(检测三致物质）
2）出发菌株 3）诱变菌株的状态
6）设计高效的筛选方案 ----初筛（数量、定性） ----复筛（质量、定量）
7）创新性的筛选方法
2、营缺型的筛选 （1）三种培养基 ●基本培养基[-] :满足野生型菌株生长
最低营养要求的组合培养基。 ●完全培养基[+] ：满足所有营缺型菌株
生长营养要求的天然或半组合培养基。 ●补充培养基[A]，[B] ：满足相应营缺型菌
1、普遍转导 完全缺陷噬菌体对供体任何DNA小片
段进行“误包”,而将其遗传性状传递给 受体菌的现象，包括完全普遍转导和流产
普遍转导两种类型。
●完全转导 (形成转导子)
感染复数：感染的噬菌体数/被感染细胞数
●流产转导：(不形成转导子, 产生小菌落)
●经转导进入受体菌的供体菌DNA片段，在受体菌内不交换、整合、 复制，也不迅速消失，仅进行转录、翻译、性状表达转导现象。
2、 F+ 菌株
Orit：起始子
3、Hfr菌株：高频重组菌株， F+整合在染色体上 成为附加体的状态，若与F -接合，有很高的重组
频率。
1）细胞接触
2）Hfr断裂、 转移、复制
3）接合中断
4）形成接合子
●利用接合中断法绘制染色体图谱
4、 F ′菌株
（质粒带有部 分染色体片断 的菌株）
初生F ′菌株
受体菌直接吸收供体菌游离的DNA 片段而获得部分遗传性状的现象。
1、转化的基本条件 （1）感受态：
受体菌最容易接受外源DNA 片段并能实现 转化的一种生理状态。
影响因素： ---遗传因素（感受态因子;种属的特异性；） ---外部因素（CAMP、聚乙二醇、二价阳 离子---低温低渗CaCl处理、培养条件）
(如温度敏感突变株：Ts）
●形态突变株 ●抗原突变株 ●产量突变株
●突变株类型划分：
----选择性突变株：营养缺陷型、抗性 突变型、条件致死突变型
----非选择突变株：形态、抗原、产量 突变型
（二）突变率及其捡出
●突变率：某一细胞在每一世代中发生突 变的几率。常用单位群体中每一世代产 生的突变株的数目来表示。
----处理单胞（孢）悬液 ----选择单倍体或单核细胞 4）剂量：低剂量； (表示方法) 5）提高检出效率 ----利用形态特征 ----鉴别培养基
●利用鉴别培养基检出突变株 ----蛋白酶高活性菌株的检出 （酪蛋白为N源，加HgCl2观察透明圈） ----淀粉酶高活性菌株的检出 （淀粉为C源，加I2液观察透明圈） ----有机酸高产菌株的检出 （培养基加CaCO3观察透明圈）
（2）转化因子
●大小：每一转化DNA片段分子量约 1×107， 约占 染色体组0.3%，平均 15个基因。
●结构：一般转化因子都是线状双链DNA，少数为 线状单链DNA。
●转化频率：0.1～1%（很低），最高10%，质粒 为良好的转化因子。
●浓度：10-5 ug/ml
●转化因子
非交换
2、转化过程
２、局限转导
部分缺陷的温和噬菌体把供体菌少数特定的基因 携带到受体菌中并获得表达的转导现象。
A、低频转导（ＬＦＴ） １） 噬菌体感染 ２）诱导裂解 ３）不正常切离（低频转 导裂解物）（ dgal、 dbio） ４）形成局限转导子
B、高频转导（ＨＦＴ）
1）概念
●低频转导(LFT)裂解物：溶源噬菌体感染后， 带少数局限转导噬菌体的细胞裂解物。
（5－BU, 5-AU)
(2）移码突变
DNA序列中插入或缺失少数核苷酸，从 而使该处后面遗传密码的阅读框架发生改变 的突变。
2）染色体畸变 DNA分子的大段损伤，包括缺失、重复、 插入、易位（转座）和倒拉等。
●转座：DNA分子通过非同源重组方式， 从染色体的某一部位转移到另一部位的 现象。
●转座因子：凡具有转座作用的DNA序列 均称之~。 特点：
次生F ′菌株
（四）原生质体融合
通过人为方法,使遗传性状不同的两个 细胞的原生质体融合,继而遗传重组,借 以获得兼有双亲性状,遗传性稳定的融 合子的过程。
●主要步骤：
1）选择亲本 2）制备原生质体 3）原生质体再生 4）促融 5）融合子检出 6）筛选
●突变株的捡出及突变率的计算 捡出方法： 1）选择性突变株 ----营养缺陷型 ----抗药性突变 2）回复突变
(三）基因突变的特点
1）非对应性；2）自发性；3）稀有性； 4）独立性； 5）遗传和回复性；6）可诱变性；
如何证明基因突变的非对应性和自发性？ 三个经典实验
变量实验、涂布实验、影印实验
第三节 基因突变和诱变育种
一、基因突变
●野生型菌株：从自然界分离获得的菌株， 称之为~。
●基本培养基：满足野生型菌株生长最低营 养要求的合成培养基。
（一）突变类型
●营养缺陷型：野生型菌株由于突变而丧失 了 某种营养合成能力，而无法在基本培 养基上生长的变异类型。
表示：
基 因：his+，his - ； 表 型：His + ，His -
基本基 完全基 补充基
野生型 + +
+
营缺型 — +
+
原养型 + +
+
（3）筛选步骤
1）诱变 2）淘汰野生型：抗生素法、菌丝过滤法 3）检出： 夹层培养法；限量补充法
逐个检出法；影印平板法
（4）鉴定缺陷型(生长谱法)
1）制备基本培养基； 2）加充分洗
涤菌悬液； 3）加待测营养物； 4）观察生长。
---转座作用 ---末端重复序列 ---转座酶基因
●转座因子类型
插入序列 转座子(或称 复合转座子） 转座噬菌体
a）插入序列 (IS)
b） 转座子(Tn)
●转座机理
●转座子的遗传效应和生物学意义 遗传效应
1）插入突变 2）DNA重排
意义：
进化，获得突 变株，抗药性
（复制型转座）
（五）紫外线对DNA的损伤及其修复 1．损伤的机理： 形成胸腺嘧啶二聚体
（3）溶源转变 温和噬菌体 感染宿主后，宿主通过
溶源化而获得免疫性以外新性状的现 象。
●白喉毒素： 白喉杆菌的ß-噬菌体带有“TOX”基因
（三）接合
● 接合：通过细胞间的直接接触,由质粒
介导的遗传物质转移的现象.
● 接合子：通过接合 而获得新的遗传
性状的受体细胞。
● 存在方式:四种接合型菌株 1、F -
●双重溶源菌：同时感染有正常噬菌体 和缺陷噬菌体的受体菌。
(来源：LFT裂解物以高的感染复数感染宿主)
●双重溶源菌
2）高频转导：在局限转导中，用双重溶源 菌诱导后产生的高频转导裂解物转导受体菌 可获得的高达 50% 的转导子，称之~。
3）过程： 1）双重溶源菌 2）诱导，获得高频转导裂解物 3）高频转导裂解物低m.o.i感染受体菌
1）酶解和吸收单链 2）同源区配对、
整合 3）复制 4）形成转化子
5.转染(Tranfection)
提纯的病毒DNA或RNA进入宿主细胞 并增殖出正常的病毒后代现象。
----原核生物遗传学慨念 ----不同于正常的噬菌体感染、也不同
于转化
（二）转导
完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介, 使受体细胞获得供体细胞部分遗传性 状的现象。
1) 变量实验
2）涂布实验
3）平板影印培养试验
（四）基因突变及其机制 1、诱发突变 (点突变, 畸变) 1)点突变 (1)碱基置换
---转换 ---颠换
●可能的 突变型：
错义突变 无义突变 同义突变
●相关的诱变剂 －－直接引起置换：
亚硝酸、亚硝基胍、羟胺、烷化剂
－－间接引起置换： 碱基类似物
●夹层培养法
● 定位（点）诱变
第四节 基因重组
●基因重组（遗传重组）： 两个独立基因组内的遗传物质，通过
一定的途径转移到一起，形成新的稳定的基 因组过程。
●遗传工程
----基因重组技术 经典、同源、生物自然属性、 体内
----DNA重组技术： 分子水平、同-- 异源、体外
一、原核生物的基因重组 （一）转化