细菌基因转移与重组的方式有哪些教学内容
高中生物基因重组实验教案
高中生物基因重组实验教案
实验目的：通过本实验，学生可以了解基因重组技术的原理和应用，掌握基因工程的基本操作技能。
实验材料：
1. 大肠杆菌菌种
2. 质粒DNA
3. 荧光素底物
实验步骤：
1. 将质粒DNA和大肠杆菌菌种分别取出，让其回温至室温。
2. 在洁净的实验台上，取出一个无菌平板，将大肠杆菌菌种均匀涂抹在平板上。
3. 利用移液枪或其他合适的工具，向大肠杆菌菌种中转染质粒DNA。
4. 将转染后的大肠杆菌平板进行培养，并在适当的温度下放置一段时间。
5. 观察培养后的大肠杆菌菌落，通过照射荧光素底物，观察是否有发光现象。
6. 如有发光现象，则说明成功实现了基因重组。
实验注意事项：
1. 实验中所有操作都需在洁净环境下进行，避免外部杂质的干扰。
2. 质粒DNA和大肠杆菌菌种皆需在合适的保存条件下保存，避免受到污染或损坏。
3. 实验中使用的荧光素底物需遵循生物安全规范使用，避免对环境和个人造成伤害。
拓展实验：
1. 可以尝试使用不同种类的质粒DNA和大肠杆菌菌种进行实验，观察不同基因组合的结果。
2. 可以了解基因重组技术在医学、农业等领域的应用，深入探讨基因工程的潜力及争议。
实验总结：
通过本实验，学生可以了解基因重组技术的基本原理和操作方法，培养实验操作能力和科学思维。
同时，也能够拓展对基因工程技术的认识，为未来的学习和研究奠定基础。
微生物的基因重组
微生物的基因重组1. 内容一、原核微生物（细菌）的基因重组1.转化：受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得后者部分遗传性状的现象，通过转化而形成的杂种后代，称转化子。
转化因子的本质是离体的DNA片段（核基因组断裂的碎片，并能与受体菌的核染色体组发生重组）。
除dsDNA或ssDNA外，质粒DNA也是良好的转化因子，但它们通常并不能与核染色体组发生重组。
2.转导：以缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象。
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞，称转导子。
⏹普遍性转导（完全转导）：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“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象。
⏹局限性转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组，形成转导子的现象。
3.接合：供体菌（“雄性”）通过性菌毛与受体菌（“雌性”）直接接触，把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者，使后者获得若干新遗传性状的现象，通过接合而获得新遗传性状的受体细胞，称为接合子。
E.coli的4种接合型菌株：F+菌株、F-菌株、Hfr菌株、F’菌株。
4.原生质体融合：用人工方法使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
二、真核微生物（真菌）的基因重组1.有性生殖：真菌的有性生殖和性的融合发生于单倍体核之间。
大多数真菌核融合后进行减数分裂，并发育成新的单倍体细胞。
亲本的基因重组主要是通过染色体的独立分离和染色体之间的交换。
2.准性生殖：有一类不产生有性孢子的丝状真菌，不经过减数分裂就能导致染色体单元化和基因重组，由此导致的变异过程。
（异核体的形成、核融合形成杂合二倍体、单倍体化进行体细胞重组）2. 练习一、选择题1. 准性生殖：（）A.通过减数分裂导致基因重组B.有可独立生活的异核体阶段C.可导致高频率的基因重组D.常见于子囊菌和担子菌中答案：B2. F+ F-杂交时，以下哪个表述是错误的？（）A.F-细胞转变为F+细胞B.F+细胞转变为F-细胞C.染色体基因不转移D.细胞与细胞间的接触是必须的答案：B二、填空1. 四种引起细菌基因重组的方式是____________、______________、_________________和________________。
第五节 细菌基因转移和重组解析
第五节细菌基因转移和重组自然界的微生物可通过多种途径进行水平方向的基因转移，并通过基因的重新组合以适应随时改变的环境以求生存，这种转移不仅发生在不同的微生物细胞之间，而且也发生在微生物与高等动植物之间，例如最近发现的引起人体结核病的结核分枝杆菌基因组上有8个人的基因，获得这些基因可以使该菌抵抗人体的免疫防御系统，而得以生存。
因此基因的转移和交换是普遍存在的，是生物进化的重要动力之一。
一、细菌的接合作用(conjugation)接合作用是指通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程。
由Davis的“U”型管实验证实（图）。
1.F+×F-杂交细菌的接合作用是由F因子介导的，其突出的特征是与转移有关的基因(tra)占了整个图谱的1/3，包括编码F-性菌毛、稳定接合配对、转移的起始(oriT)和调节等20多个基因。
在F+×F-的接合作用中，是F因子向F-细胞转移，含F因子的宿主细胞的染色体DNA 一般不被转移。
杂交的结果是给体细胞和受体细胞均成为F+细胞。
接合过程分两步进行，即接合配对的形成和DNA的转移：当由F因子编码的性菌毛(位于细胞表面)的游离端与受体细胞接触，使供体细胞和受体细胞连接到一块以后，性菌毛可能通过给体或受体细胞膜中的解聚作用(disaggregation)和再溶解作用(redissolution)进行收缩，从而使给体和受体细胞紧密相连。
紧接着便开始接合过程的第二步——DNA转移。
起动这一步的关键位点是OriT，该位点具有被trayⅠ编码的缺刻螺旋酶识别的序列，该酶将其中一条链切断，并结合于被切断的5′末端，通过由并列在一起的给体和受体细胞之间形成的小孔进行单向转移，此转移链到达受体细菌后，在宿主细胞编码的酶(包括DNA聚合酶Ⅲ)的作用下开始复制，留在供体细胞内的单链也在DNA聚合酶Ⅲ的作用下进行复制，因此接合过程结束后，给、受体各含有一个F因子。
2.Hfr×F-杂交Hfr是由F因子插入到染色体DNA后形成的高频重组菌株，因为这类菌株在F因子转移过程中可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生重组而得名。
细菌的基因重组
原核生物的基因重组
原核生物的基因重组形式很多，机制较原始。
特点：
① 片段性，仅一小段DNA序列参与重组； ② 单向性，即从供体菌向受体菌（或从供体基因组 向受体基因组）作单方向转移； ③ 转移机制独特而多样，如接合、转化和转导等。
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（一）接合（conjugation，mating）
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（二）转导（transduction）
通过病毒（defective phage）的媒介，把供体细
胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使
后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。获得新 遗传性状的受体细胞，就称转导子（transductant）。
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由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式： 一个细胞的DNA
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基因重组的意义
• 杂交育种的缺点： • 由于杂交育种的方法较复杂，工作进展较慢，还很难像诱变
育种技术那样得到普遍的推广和使用，尤其在原核生物的领 域中，应用转化、转导或接合等重组技术来培育可应用于生 产实践上的高产菌株的例子还不多见。到了70年代后期，由 于原生质体融合技术获得巨大的成功后，才使重组育种技术 获得了飞速的发展。
通过细胞与细胞的直接接 触而产生的遗传信息的转 移和重组过程
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中间平板上长出的 原养型菌落是两菌 株之间发生了遗传 交换和重组所致！
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U型管实验
ห้องสมุดไป่ตู้
A
B
过滤器
[-]
[-]
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• 存在范围：
–细菌：G – 较为多见如E. coli(大肠杆菌)、 Salmonella(沙门氏菌)、Shigella(志贺氏菌)、 Serratia(粘质沙雷菌)、Vibrio(弧菌属) 、 Azotobacter(固氮菌) 、Klebsiella(克雷白氏杆菌属) 和Pseudomonas(假单胞菌属)等最为常见
微生物学理论：基因转移及重组
细菌基因转移和重组的⽅式有转化、接合、转导、溶原性转换和原⽣质体融合。
1.转化受体菌直接摄取供体菌DNA，从⽽获得新的遗传性状的过程称为转化。
2.接合细菌通过性菌⽑相互连接沟通，将质粒或染⾊体的DNA从供体菌转移给受体菌的过程称为接合。
3.转导以噬菌体为媒介，将供体菌DNA⽚段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的⽅式称转导。
根据转导DNA ⽚段的范围，可分为普遍性转导和局限性转导：①普遍性转导是因供体菌染⾊体或质粒的任何DNA⽚段都有可能被转导，故称为普遍性转导；②局限性转导是前噬菌体从宿主菌染⾊体切离时发⽣偏差，将前噬菌体两旁的基因转移到受体菌，使后者的遗传性状发⽣改变的过程。
4.溶原性转换溶原性细菌因染⾊体上整合有前噬菌体⽽获得新的遗传性状称为溶原性转换。
溶原性转换可使某些细菌发⽣毒⼒变异或抗原性变异。
5.原⽣质体融合是分别将两种细菌经处理失去细胞壁悬于⾼渗培养基中保持原⽣质体状态，然后将两种细菌的原⽣质体混合，滴加聚⼄⼆醇促使原⽣质体融合。
融合后的双倍体细胞可以短期⽣存，在此期间染⾊体之间可以发⽣基因的交换和重组，获得多种不同表型的重组融合体。
融合体经培养重新形成细胞壁，再按其遗传标志选择重组菌。
204.4基因的转移和重组
转导
✓ 普遍性转导
λ
λ
λ
正常脱离
断裂和再接
细菌染色体
λ
λ
gal λdg
偏差脱离 gal
断裂和再接
✓ 局限性转导
普遍性转导与局限性转导的区别
区别要点 基因转导发生
的时期
转导的遗传 物质
转导的后果
➢ 接触：F+菌和F-菌混合培养，F+性菌毛与F-菌表面
受体接合形成通道，细胞质沟通，F质粒自orit位
点开始传递；
➢ 转移：在orit切割形成单链缺口，单链DNA经性菌
毛接合桥进入F－菌，1分钟完成；
➢ 复制：两个菌内的单链DNA以滚环方式复制，F－ 菌转变为F＋菌，可形成性菌毛。
F质粒与染色体整合,导致宿主菌染色体转移频率高， 称为高频重组株(high frequency recombinant, Hfr)。 ➢ 受体菌获得供体菌性状； ➢ F质粒转移频率低； ➢ F质粒的整合可逆，自染色体脱离时如携带整合
基因转移与重组
基因转移（gene transfer）：外源性的遗传物质 由供体菌进入某受体菌的过程。
起，使受体菌获得供体菌的某些 特性。
细菌的基因转移和重组方式： 转化、接合、转导、溶源性转换、原生质体融合
转化(transformation)
普遍性转导
裂解期
供体菌染色体 DNA任何部位
或质粒
完全转导或流 产转导
局限性转导
溶原期
噬菌体DNA及供 体菌DNA的特定
部位
受体菌获得供体菌 DNA特定部位的遗
传特性
高中生物 第六章基因重组与基因工程
第六章基因重组与基因工程教学大纲要求1.熟悉基因工程、基因文库、载体、限制性核酸内切酶、PCR等概念；2.掌握以质粒为载体进行DNA克隆的基本过程；3.了解重组DNA技术在医学上的应用。
教材内容精要一、自然界的基因转移和重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的，它是基因变异和物种演变、进化的基础。
基因重组的方式有：接合作用、转化、转导、转座。
1．接合作用(Conjugation) 当细胞(细菌)与细胞(细菌)相互接触时，质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移到另一个细胞(细菌)。
2．转化与转导作用(1)转化作用(Transformation)：由外源性DNA导入宿主细胞，并引起生物类型改变或使宿主细胞获得新的遗传表型的过程，称为转化作用。
(2)转导作用(Transduction)：当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来，再次感染另一(受体)细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组称为转导作用。
3．转座(转位)(Transposition) 可移动的DNA序列包括插入序列和转座子。
故由插入序列和转座子介导的基因转移或重排称转座。
转座是指一个或一组基因从一个位置转到基因组的另一个位置。
可分为插入序列(insertionsequenceIS)转座和转座予(transposons)转座。
4．基因重组不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。
基因重组有两种类型：位点特异的重组(sitespecial recombmatlon)和同源重组(homologous recomblnation)。
二、重组DNA技术’1．重组DNA技术的相关概念(1)DNA克隆：克隆(Clone)就是来自同一个体的相同的集合。
DNA克隆（DNA clone）：应用酶学方法在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的重组DNA分子，通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增，提取获得大量同一DNA分子的过程。
细菌基因转移和基因重组
• F小环与主染色体大环之间发生一 次交换就可以插入到宿主染色体中。 • F因子整合到E.coli染色体上以后， 该菌株就成为高频重组株（High frequence recombination ），以Hfr 表示。
Mechanism of DNA transfer during conjugation in Gram-negative bacteria
细菌遗传重组的自然机制包括
细菌的接合（conjugation）
转化（transformation）
转导 （transduction） 性导（sexduction ）
第一节 接合（Conjugation）
概念：
F+ conjugation
Hfr (high frequency recombinant) conjugation
U型管试验(见图） 说明：两个菌株间的直接接触是原养型 细菌出现的必要条件，这就排除了转化的 可能。 1952年，Hages通过实验证明，在结合过 程中，遗传物质的转移是单向的。 在结合过程中，到底是什么东西由雄体输 入了雌体呢？
• Gram-positive:
sticky surface molecules
• Gram-negative（阴性菌）: （性菌毛）
sex pilus
F因子的特征
• 携带F因子的菌株称为供体菌或雄性，用F+表示。 没有F因子的菌体称为受体菌，又称雌性，用F－表 示。 • F因子是双链环状DNA，分子量大约是3.5×106， 是染色体外遗传物质，是质粒的一种，在分类学上 属于附加体（episome）。 • 它既能以自主状态存在于细胞质中，又能整合到细 菌的染色体内。
品猛烈搅拌以中断接合中的细菌，然后分析 受体菌的基因型，这是在大肠杆菌等细菌中 用来测定基因位置的一种方法。
微生物学课件第二节细菌基因转移的方式
自发性转导是细菌基因水平 转移的重要方式之一，有助 于细菌适应环境变化和进化 。
诱导性转导
诱导性转导是指通过人为诱导的方式，使细菌基因 组DNA发生断裂，并转导给其他细菌的现象。
诱导性转导通常使用物理或化学手段，如紫外线、X 射线、诱变剂等，使细菌DNA发生断裂，并利用转 导病毒或噬菌体将断裂的基因片段传递给其他细菌 。
常情况下较低。
提高基因转移效率的方法包括优化实验条件、使用高效的基因
03
转移媒介等。
THANK YOU
感谢聆听
微生物学课件第二节细菌基因 转移的方式
目
CONTENCT
录
• 细菌基因转移的概述 • 转化 • 转导 • 接合 • 基因转移的宿主范围和限制
01
细菌基因转移的概述
基因转移的定义
基因转移是指遗传物质在生物体之间或生物体内部各细胞之间的 传递和流动。
它包括DNA片段、染色体或整个细胞从一个生物体转移到另一个 生物体的过程。
人工转化广泛应用于基因克隆、 基因组测序、基因功能研究等领 域，为微生物学研究和应用提供 了重要的技术手段。
转化的机制
Байду номын сангаас感受态细胞的形成
感受态细胞是细菌处于特定生 理状态下，能够摄取和整合外 源DNA的一种状态。感受态细 胞的形成与细胞壁和细胞膜的 结构和功能变化有关。
外源DNA的摄取
外源DNA通过细菌的细胞膜进 入感受态细胞内部，这一过程 需要能量消耗，如ATP水解等 。
05
基因转移的宿主范围和限制
宿主范围
02
01
03
细菌基因转移的宿主范围较窄，通常只限于同种或亲 缘关系较近的细菌之间。
基因转移与重组的方式
基因转移与重组的方式基因转移与重组是当前生物科技领域的一个热门话题。
在该领域内，研究人员常常探索基因组的结构和功能，以便更好地理解生命的本质和疾病的起因。
本文将通过分析基因转移与重组的方式，深入探讨这个主题。
一、基因转移的方式1. 细菌转化细菌转化是一种细菌利用外源DNA的方法，使其自身可以表达新的特征。
该方法的具体步骤为：将外源DNA转移到细菌的质粒中，随后，该DNA被内部的细菌酶切割成碎片，并与质粒结合成为新的DNA序列。
最后，细菌再次繁殖，其后代将具有这些新的特征。
细菌转化已经被广泛应用于研究与应用领域。
2. 病毒介导的基因转移病毒介导的基因转移是一种向特定细胞或组织中转移特定基因的技术。
这种方法的实现需要特殊的病毒载体，即将外源DNA注入病毒中，然后通过病毒感染宿主细胞来实现基因转移。
该方法已被广泛应用于基因疗法领域，可用于治疗遗传疾病和癌症等重大疾病。
二、基因重组的方式1. PCR方法PCR法是将DNA序列复制许多次的方法。
该方法的可靠性和高度精准的结果，使其在基因重组和重组酶中经常被使用。
通过PCR法，科学家可以复制DNA的段，将它们与其他DNA片段结合，然后将它们插入到其他细胞中，从而实现基因重组。
2. 随机交换随机交换是一种利用DNA片段间的非同源配对的方法，将DNA片段粘合成新的DNA序列。
这种方法的效率很高，并且不需要特殊的重组酶。
然而，缺点是需要大量的操作和许多检测，使得该方法在某些方面不如PCR法效果好。
综合而言，基因转移与重组的方式有许多种，每种方式都有其优势和弱点，而最终会由其应用领域和实际需求来决定应该选择哪种方式。
对于产生的新颖性生物学特征，应重视新颖性及其可能带来的风险，并且应该检查所有的基因转移与重组活动，以确保它们的合法性。
细菌基因转移和重组的方式
细菌基因转移和重组的方式细菌基因转移和重组是指细菌之间通过水平基因转移和重组的方式，将DNA片段从一个细菌传递到另一个细菌，从而实现基因的交流和组合。
这种方式可以使细菌获得新的基因，从而具备新的功能或适应新的环境。
细菌基因转移主要有三种方式：转化、转导和共轭。
转化是指细菌通过吸收自由DNA片段的方式获得新的基因。
在自然环境中，细菌的DNA片段可以由其他细菌释放出来，被周围的细菌吸收并整合到自己的基因组中。
转导是指细菌通过细菌噬菌体感染的方式获得新的基因。
噬菌体是一种能够感染细菌并将自己的基因组整合到细菌基因组中的病毒。
当噬菌体感染细菌时，它会释放出自己的基因组，并将其中的一部分整合到细菌的基因组中。
共轭是指细菌通过细菌质粒的方式获得新的基因。
细菌质粒是一种可以自主复制和传递的小型DNA分子，它可以在细菌之间进行传递，从而使细菌获得新的基因。
细菌基因重组是指细菌通过DNA重组的方式获得新的基因组合。
在细菌基因组中，存在着大量的DNA片段，这些片段可以通过重组的方式重新组合，形成新的基因组合。
基因重组可以发生在同一个细菌基因组中的不同位置，也可以发生在不同细菌基因组之间。
基因重组的发生需要一系列的酶和蛋白质参与，这些酶和蛋白质能够识别并切割DNA分子，从而使DNA片段重新组合。
基因重组的结果是产生新的DNA序列，从而产生新的基因组合。
细菌基因转移和重组的方式在细菌世界中起到了非常重要的作用。
通过这种方式，细菌可以获得新的基因，从而具备新的功能或适应新的环境。
例如，某些细菌可以通过水平基因转移和重组的方式获得抗生素抗性基因，从而在抗生素环境中存活下来。
此外，细菌基因转移和重组也是细菌进化和适应环境变化的重要手段。
细菌通过基因转移和重组可以在短时间内获得新的基因，从而适应新的环境。
然而，细菌基因转移和重组也可能带来一些负面影响。
例如，细菌通过基因转移和重组获得的抗生素抗性基因可能会传递给其他细菌，从而导致抗生素耐药性的扩散。
细菌基因转移与重组的方式
细菌基因转移与重组的方式嘿，朋友们！今天咱来聊聊细菌基因转移与重组这个神奇的事儿。
你想想看，细菌那小小的身体里，居然藏着这么多的秘密和花样呢！就好像一个小小的魔法世界。
细菌基因转移呀，就像是一场热闹的交换大会。
有一种方式叫转化，细菌就像个好奇的孩子，把周围环境中的那些基因片段捡起来，试试看能不能变成自己的新本领。
这多有意思呀，就好像你在路上捡到了一本秘籍，说不定就能练成绝世武功呢！还有接合呢，细菌之间手牵手，把基因传递来传递去。
这就像是小伙伴之间分享玩具，你有个好玩的，我有个有趣的，大家一交换，都有新东西玩啦！转导也很奇妙呀！病毒就像是个调皮的快递员，带着基因在细菌之间跑来跑去。
这不就跟我们寄快递一样嘛，把东西从一个地方送到另一个地方。
这些基因转移和重组的方式，可不只是好玩哦，它们对细菌的生存和发展那可是至关重要的呢！它们让细菌能够快速适应环境的变化，变得更强大。
比如说，如果环境里突然多了一种有害物质，细菌通过基因转移和重组，说不定就能获得对抗这种有害物质的能力呢。
这就好像你突然遇到了一个大难题，但是通过学习和借鉴别人的经验，你找到了解决办法，变得更厉害了。
而且呀，这对我们人类也有很大的影响呢！有些细菌通过这些方式变得更难对付了，给我们的医学带来了挑战。
但同时，我们也可以利用这些知识来更好地研究和控制细菌呀。
咱再想想，如果我们能更深入地了解细菌基因转移与重组，是不是就能找到更好的办法来利用细菌为我们服务呢？比如说让它们帮忙生产有用的物质，或者更好地处理环境问题。
总之呢，细菌基因转移与重组就像是一个充满惊喜和挑战的领域，等待着我们去探索和发现。
我们可不能小瞧了这些小小的细菌，它们的世界可是无比精彩的呢！它们的这些神奇本事，难道不值得我们好好去研究和琢磨吗？让我们一起加油，去揭开细菌基因转移与重组的神秘面纱吧！。
2023年高中生物竞赛辅导课件：细菌基因转移和重组
1958年获诺贝尔生理 学奖
一、细菌的接合作用
大肠杆菌的多重营养缺陷型杂交实验
两株多重营养缺陷型菌株单独不能生
长(左，右)，只有在混合培养后才能
实
在平板上生长(中)
验
中间平板上长出的原养型菌落是两菌
证
株之间发生了遗传交换和重组所致！
据
(由营养缺陷恢复野生型表 型的菌株形成的菌落)
异常切割(低频)：断裂和连接不是发 生在attP/attB 处，而是在原噬菌体临 近位点(包含gal 或bio基因)
正常的 切割
正常的 切割
λ噬菌体的溶源性反应：attP 位点与attB 位点 同源重组，噬菌体基因组整合到细菌染色体
异常切割(低频)：断裂和连接不是发 生在attP/attB 处，而是在原噬菌体临 近位点(包含gal 或bio基因)
不同的微生物之间
微生物与高等动、植物之间
生物间基因的转移和交换是普遍存在的，是生物进化 的重要动力之一
细菌基因转移和重组
细菌的三种水平基因转移形式
细菌的接合作用(Conjugation)
F+×F- 杂交、Hfr×F- 杂交、F’转导
细菌的转导(Transduction)
普遍性转导、局限性转导
细菌的遗传转化(Transformation)
二、细菌的转导(Transduction)
2、局限性转导
噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中
与普遍性转导的区别：
① 被转导的基因共价的与噬菌体DNA连接，与噬菌体 DNA一起进行复制、包装以及被导入受体细胞(普遍性 转导包装的全部是宿主菌的基因)
② 局限性转导颗粒携带特殊的染色体片段并将固定的个 别基因导入受体细胞(普遍性转导携带的宿主基因具有 随机性)
细菌中基因重组的途径
细菌中基因重组的途径主要有以下几种：
1. 转化：此途径中，外源DNA片段被整合到受体细胞的染色体DNA中。
2. 接合：此途径涉及两个性别不同的细菌细胞靠在一起，供体自身的DNA在相应位点单链断开，以断开处作为起点向受体细胞转移，转移进去的单链DNA在受体中复制，当接合中断后，形成的供体DNA以双链形式与受体的染色体DNA进行同源联会，最后供体DNA的一条单链组合到受体的染色体受体的染色体DNA，形成一段异
源双链区。
3. 转导：以噬菌体为媒介，将供体细胞的部分遗传特性转移到受体细胞中。
以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
细菌基因转移和基因重组
地掺入到受体DNA中的过程。
实际上就是一个遗传重组的过程。因而研究整合的分子机制事实上
也为遗传重组的分子机制作出了贡献。
二、转化因子的特性及感受态
（一）特性: 1、转化因子必需是双链DNA(见图) 2、单链DNA使细胞转化 3、转化因子的大小从0.5－15 kb
1
2
3
转化效率的高低决定于3个因素： 受体细胞的感受态，决定转化因子能否进 入细胞。 受体细胞的限制酶，决定转化因子在整合 前是否被降解。 供体与受体DNA的同源性，决定转化因子 能否被整合。
五、人工转化的方法
1. Ca2+ 等阳离子介导的转化 2. PEG介导的转化 3. 电穿孔法 4. 基因枪转化
该试验说明什么问题呢？
对正反杂交实验的解释：
A实验：菌株A被杀死，仍有子代，故认为菌株 A为供体（donors）,相当于雄性亲本， 表示为F+ 。 B实验：菌株B被杀死，没有子代，故认为菌株 B为受体（recipients）,相当于雌性亲 本，表示为F－ 。
结论：遗传重组是一种 单向过程。 A：供体；B：受体
一、细菌接合的发现与证实
1、发现 Yalu University :Lederberg(1925 - ) Tatum(1909 - 1975) 实验材料： E.coli k12 58-161 met – bio – thr + leu + E.coli k12 w677 met + bio + thr – leu –
对外源DNA的摄取有特异性主要由特异
性摄取序列所决定。 例如：流感嗜血菌的特异摄取序列：
8.3细菌的基因重组
第三节细菌的基因重组
1、基因重组的概念和方式
概念：两个不同来源的遗传物质进行交换，经过基因的重新组合，形成新的基因型的过程。
方式：原核微生物没有有性生殖，其基因重组通过转化、接合、转导方式进行。
2、细菌的遗传转化
定义：指同源或异源的游离DNA 分子（质粒和染色体DNA ）被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转移过程。
转化因子：被转化的游离的DNA 片段转化子：转化后的受体菌
2、细菌的遗传转化
1. 双链DNA 片段的吸附并切成缺口
2.一条单链降解
3. 未被降解的单链进入细胞
1）建立了感受态的受体细胞
自然感受态/人工感受态
2）外源游离DNA 分子（转化因子）转化因子通常是双链DNA
必要条件
3、细菌的转导(transduction)定义：由病毒介导的细菌细胞间进行遗传交换的方式
转导噬菌体：能将细菌宿主的部分染色体和质粒DNA 带到另一个细菌的噬菌体。
转导子：获得了由噬菌体携带来的供体菌DNA 片段的受体细胞
转导因子：在转导中被转移的染色体片段
4、细菌的接合作用(conjugation)定义：通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程注：图片来自网络
5、原生质体融合
将遗传性状不同的两种菌（包括种间的重组子的技术。
主要过程：
1、准备突变株；
2、去除细胞壁，离心聚集原生质体；
4、加入促融合剂促进融合；
5、稀释涂平板，影印接种鉴定重组子。
微生物细胞融合
细菌基因重组及其方式
讨论：转化和接合，哪一种方式更为快捷？
小结。
细菌的基因转移和重组
“接合” “转导” 及“转化”这三种在自然界中存在 的细菌遗传重组过程各自的特点： 外源DNA的来源及进入途径有差异
普遍转导（generalized transduction） 完全噬菌体可以转导供体菌染色体的任何部分到受体细 胞中的转导过程
普遍转导的三种结果：
流产转导 外源DNA通过与受体染色 体的重组交换而形成稳定 的转导子 外源DNA被降解，转导失败。
局限转导
温和噬菌体感染
整合到细菌染色体的特定位点上 宿主细胞发生溶源化
溶源菌因诱导而发生裂解时， 在前噬菌体两侧的少数宿主基 因因偶尔发生的不正常切割而 连在噬菌体DNA上 部分缺陷的温和噬菌体
把供体菌的少数特定基因 转移到受体菌中
正常切割
不正常切割
局限转导与普遍转导的主要区别： 局限转导携带特定的宿主染色体片段并将固 定的个别基因导入受体; 而普遍性转导携带 的宿主基因具有随机性。
DNA结合 蛋白
核酸酶
感受态特有的单 链DNA结合蛋白
(二)转化过程
2.双链DNA的结合和降解 3.单链DNA的进入与整合
二、细菌的转导（transduction）
由缺陷噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传物质交换的
一种方式。
普遍转导 细菌转导的类型 局限转导
局限转导与普遍转导的主要区别
End
Thanks!
，英国微生物学家Griffith.F做了肺炎双球菌的转化实 Griffith 的转化（transformation）实验
(二)转化过程
1.感受态的出现 感受态：细菌能从周围 环境中吸取游离DNA 的生理状态称为感受态， 是细菌生长到某一特定 阶段的一种生理特性， 这时细菌表面出现许多 双链DNA结合位点。
第五章细菌基因重组及遗传分析
一、转化过程和机制
1.供体与受体的互作：
转化片断的大小：
肺炎双球菌转化：DNA片断至少有800个碱基对； 枯草杆菌的转化：DNA片断至少有16000个碱基对。
供体DNA分子存在的数目：供体DNA分子数目与特定基因
的成功转化有关。 链霉素抗性基因转化：每个细胞含有10个DNA分子之 前，抗性转化体数目一直与DNA分子存在数目成正比。 原因：细菌的细胞壁或细胞膜上有固定数量的DNA接受座 位，故一般细菌摄取的DNA分子数<10个。
该方法最初用于将DNA导入真核细胞，后来也逐渐用于转化 包括大肠杆菌在内的原核细胞。
在大肠杆菌中，通过优化各个参数，每微克DNA可以得到 109-1010转化子。
这些参数包括电场强度、电脉冲的长度和DNA浓度。电压更 高或电脉冲更长，转化效率将会有所提高，但由于细胞生存 率的降低，转化效率的提高将被抵消。
如果a和b是连锁的，当DNA浓度降低时，ab共转化频率 的下降和a或b的转化频率的下降相同。假如a和b不连锁， ab共转化频率的下降将远远超过a或b的转化频率。
因为在较低浓度范围内，转化频率和转化DNA的浓度成 正比关系，如果两个基因在同一DNA分子上，那么浓度降 低10倍时，两个基因同时转化的概率也将减少10倍。 如果两个基因不在同一DNA分子上，DNA浓度下降时， 两个基因同时转化的概率将减少100倍，而不是10倍。
3. 电脉冲法（电穿孔法 ）
在许多细菌和真核系统中，它们既无自然的感受态呈 现也不能用上述的方法建立感受态。因此人们发展了一种 新的将 核 酸分子 导入细胞的方法， 最突出的是电穿孔 (electroporation)法和基因枪(biolistic)转化法。 电穿孔法对真核生物和原核生物都适用。现在已用这 种技术对许多用其他方法不能导入DNA的G- 和G+ 细菌成功 地实现了转化。 电穿孔法：是用高压脉冲电流击破细胞膜或将细胞膜击 成小孔，使各种大分子(包括DNA)能通过这些小孔进入 细胞，所以又称电转化。
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细菌基因转移与重组的方式有哪些
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•细菌基因转移与重组的方式有哪些？
1.接合作用：当细菌与细菌相互接触时，质粒DNA就可从一个细菌转移到另一个细
菌。
2. 2.转化作用：由外源性DNA导入宿主细胞，并引起生物类型改变或使宿主细胞获
得新的遗传表型的过程，称为转化作用。
3. 3.转导作用：当病毒从被感染的细胞释放出来，再次感染另一细胞时，发生在供体
细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组称为转导作用。
4. 4.转座(转位)：转座是指一个或一组基因从一个位置转到基因组的另一个位置。
可
分为插入序列转座和转座子转座。
5.5．基因重组:不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。
有两种类型：位点特
异的重组和同源重组.
细菌从外源取得DNA,并与自身染色体DNA进行重组,引起细菌原有基因组的改变,导致细菌遗传性状的改变,称基因的转移与重组。
基因转移与重组的四种方式是:(1)转化:受体菌直接摄取供体菌游离的DNA段,从而获得新的遗传性状,称为转化。
(2)转导:以温和噬菌体为载体,将供体菌的遗传物质转移到受体菌中去，使受体菌获得新的遗传性状,称为转导。
(3)接合:是指细菌通过性菌毛将遗传物质(主要为质粒)从供体菌转移给受体菌,使受体菌获得新的遗传性状。
(4)溶原性转换:是由于温和噬菌体的DNA(前噬菌体)整合到宿主菌的染色体DNA后,使细菌的基因型发生改变,从而获得新的遗传性状,称为溶原性转换。
5.原生质体融合是分别将两种细菌经处理失去细胞壁悬于高渗培养基中保持原生质体状态，然后将两种细菌的原生质体混合，滴加聚乙二醇促使原生质体融合。
医`学教育网搜集整理融合后的双倍体细胞可以短期生存，在此期间染色体之间可以发生基因的交换和重组，获得多种不同表型的重组融合体。
融合体经培养重新形成细胞壁，再按其遗传标志选择重组菌。
子座(Stroma)：某些高等真菌菌丝体形成的一种组织体，是菌丝分化形成地垫状结构，或是菌丝体与寄主组织或基物结合而成地垫状结构物；
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