原核微生物基因重组
原核生物基因重组的特点
原核生物基因重组的特点原核生物基因重组的特点：（一）重组DNA的特点1、构建性：原核生物基因重组是一种以DNA作为原料、利用多种准确、可控的分子生物学技术，从而实现精确编织出大量高度接合的新型DNA片段的技术。
2、通用性：原核生物基因重组的技术可以改造植物和动物的基因，以获得期望的产物，这是一种多应用的技术。
3、可遗传性：原核生物基因重组的最大优点在于，所改造的基因可以遗传至其后代，在一定程度上实现了持久性。
（二）实现原核生物基因重组的手段1、重组PCR：通过PCR技术，让原始DNA片段复制و再结合，从而实现重组。
2、体外基因构建：利用各种DNA和RNA酶，以及载体DNA等，在实验环境中重组DNA。
3、定向连接：定向的将一种不受控的多个DNA片段连接起来，从而实现重组。
（三）原核生物基因重组的用途1、功能机器人：利用基因重组技术，可以构建出机器人，来在生物体内发生特定的功能活动，如基因疗法等。
2、基因表达：基因重组技术可以改变基因的表达强度，从而实现基因的表达。
3、抗逆性：基因重组技术也可以改造基因的结构，以增加对环境逆境的耐受性。
（四）原核生物基因重组的限制1、难以探测：由于改变的基因较少，因此难以通过细胞的形态学来识别这类基因的变异。
2、实验操作：成功重组基因需要精确操作，经常需要一系列复杂的实验，以及专业知识。
3、成本及时间：重组DNA技术需要大量的时间费用和实验室设备，一次重组DNA的价格也非常昂贵。
总之，原核生物基因重组是一种具有构建性、通用性和可遗传性的技术，可以用于改变原核生物的基因，制造出功能机器人、改变基因表达、增强对外界环境的抗逆性等，但也存在难以探测、复杂操作、以及高昂成本的问题。
第五章细菌基因重组及遗传分析
第一节 转化（Transformation）
转化：是指受体细胞在特定生理条件下吸收外源DNA分子或 片段，并能表达外源DNA性状的过程。转化现象的发现和转 化因子的证实对促进现代分子生物学的诞生和发展产生了巨 大的推动作用。 转化是导致细菌基因重组的主要途径之一，转化现象在自然 环境中普遍存在于许多细菌中，包括一些革兰氏阳性菌和阴 性菌，只是转化频率很低。
转化的两个例子： ①.用两个带有不同抗性的肺炎双球菌群体混合, 可以发现带有双抗性的细菌。 细菌裂解 DNA残留 其它细菌摄取转化
②.枯草杆菌活细胞表面分泌DNA，可被其它细 胞摄取。
通过化学和非常规培养等方法处理受体细胞，不仅可以提高 转化频率，也可使遗传转化发生在自然条件难以转化或不能 转化的微生物中。 在实验室条件下，通常用CaCl2 、cAMP、低温培养、PEG 介导及电脉冲等方法转化细菌或其它微生物。细菌转化的过 程大体可分为三个阶段： 感受态的出现 DNA的吸附和进入 DNA的整合
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。
例外---流感嗜血菌（G-）
转化小体
转化的双链DNA （30-50kb）结 合到膜受体上
双链DNA被转 化小体摄取
然而，不同的细菌摄取DNA 的方式也不尽相同。在流感 嗜血菌中，其感受态细胞形成 一种结合双链DNA的膜结构， 称为转化小体 （transformasome）。该 小体吸附DNA后，与细胞的 内外膜相融合而转入细胞内 侧。进入细胞质前，再将双 链变成单链DNA。
食品微生物 第5章 微生物遗传变异与菌种选育第二节
携带供体部分遗传物质（DNA片段）的噬菌体称为 转导噬菌体。
普遍性转导
细菌转导的二种类型：
特异性转导
1、普遍性转导（generalized transduction）
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，称普遍 性转导。 (1) 意外的发现
保藏期 3-6 月
1-2 年 1-10 年 5-15 年
菌种保藏机构
ATCC采用的菌种保藏法：
（ American Type Culture Collection ，美国典型菌种保藏中心）
冷冻干燥保藏法 液氮保藏法 CCCCM采用的菌种保藏法：
（ China Committee for Culture Collections of Microorganism， 中国微生物菌种保藏委员会）
转化（transformation）
转化：受体细胞直接吸收供体细胞的DNA片段, 并与其染色 体同源片段进行遗传物质交换，使受体细胞获得新的遗传性 状的现象。
转化因子
吸附吸收
受体细胞 高1000倍 感受态
整合
转化子
(2) 转化过程
供体(strR)
ds DNA
感受态受体(strS) 酶解与吸收单链
将遗传性状不同的两种菌（种内、间、属间）融合 为一个新细胞的技术。
五、基因工程技术用于工业菌种改良
基因工程技术：基因操作、基因克隆、DNA重组。将含 目的基因DNA片段经体外操作与载体连接，转入一个受 体细胞并使之扩增、表达的过程。
•目的基因 •载体选择 •体外重组 •导入细胞 •筛选 •鉴定
分离、合成、逆转为cDNA、PCR扩增等 质粒、噬菌体、病毒
食品微生物学---第五章_微生物的遗传变异
1.经典转化实验（肺炎双球菌）
S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有荚膜 R型菌株：无致病性，菌落表面粗糙，无荚膜
（1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡
（二）微生物的诱变育种
1.出发菌株选择：对诱变剂敏感、变异幅度广、产量高 的菌株。
2.同步培养：使菌悬液中细胞达到同步生长状态 3.单细胞悬液制备：先收集菌体并洗涤，然后用生理盐
水或缓冲液配制，振荡使分散度90％以上。 4.诱变处理：物理诱变、化学诱变 5.中间培养 ：使细胞内原有酶量稀释，以得到纯的变
h
36
普遍性转导过程： 噬菌体侵染供体细胞 供体染色体断裂，
噬菌体蛋白质衣壳和DNA合成 衣壳包裹供体 DNA片段 侵染受体菌株
供体DNA片段整合到受体DNA上——完全转导
供体DNA片段不能整合到受体 DNA上，也不能复制，但能表达 ——流产转导
特异性转导过程： 噬菌体侵染供体细胞 供体细胞溶源化 噬菌体和供体菌染色体间发生交换 转导型 噬菌体（转导颗粒） 侵染受体菌
R菌＋S菌 只有R菌
只有S型细菌的DNA才能将R型转化为S型。且 DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转 移给R型菌株的，是遗传因子。
2.噬菌体感染实验
h
8
85
3.植物病毒的拆开与重建实验
将TMV拆成蛋白质外壳与RNA，分别对 烟草进行感染试验，结果只有RNA能感染 烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还 能分离出正常病毒粒子。
（2）细菌培养实验 热死S菌———不生长 活R 菌———长出R菌
基因重组
（一）转化（transformation）
具体转化过程如下： 进入受体细胞的DNA单链与受体菌染色体组上同源区 段配对，而受体菌染色体组的相应单链片段被切除， 并被进入受体细胞的单链DNA所取代，随后修复合成， 连接成部分杂合双链； 然后受体菌染色体进行复制，其中杂合区段被分离成2 个，一个类似供体菌，另一个类似受体菌； 当细胞分裂时，此染色体发生分离，形成一个转化子；
1、普遍性转导 普遍性转导又可分为完全普遍转导和流产普遍转导。 （1）完全普遍转导 通过重组，供体基因整合到受体细胞的染色体上，从而 使受体细胞获得供体菌的遗传性状，产生变异，形成稳 定的转导子，这种转导称为完全普遍转导。 （2）流产普遍转导 在普遍性转导中，有时转导来的供体DNA不一定都能整 合到受体染色体上，产生稳定转导子，更多的则是转导 来的供体染色体不能整合到受体染色体，也不能复制， 但可以表达，这种转导称为流产转导。
第三节 基因重组
凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移的一起，经过 遗传分子间的重新组合，形成新遗传个体的方式，称为 遗传重组。
一、原核微生物的基因重组
在原核微生物中，基因重组的方式主要有转化、转导、 接合和原生质体融合几种形式。
（一）转化（transformation）
受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换， 把它整合到自己的基因组中，再经复制就使自己变成一 个转化子。这种受体菌接受供体菌的DNA片段而获得部 分新的遗传性状的现象，就称转化。 能进行转化的受体细胞必须处于感受态，即受体细胞最 易接受外源DNA片段并实现其转化的一种生理状态。
（四）原生质体融合
原生质体融合的主要步骤： （2 ）在高渗溶液中，用适当的脱壁酶去除细胞壁； （3）将形成的原生质体进行离心聚集，并加入促融合剂 PEG或过电脉冲等促进融合； （4）然后在高渗液中稀释，再涂在能使其再生细胞壁和 进行分裂的培养基上，使其形成菌落； （5）通过影印接种法，将其接种到各种选择性培养基上， 鉴定它们是否为融合子，最后测定其他生物学性状或产 能性状；
基因重组育种
• 1998 年陈五岭等又报道了激光诱导动物细胞融合。此外， 其融合率还受其它诸因素的影响。
毒性小，仪器昂贵，操作难度高，很难推广。
原生质体融合技术的步骤
• 离心分离，洗涤菌体 • 酶解脱壁 • 原生质体再生及剩余菌数的测定 • 制备的原生质体去除酶液 • 促融 • 融合子再生 • 融合子筛选
参与融合的亲株数并不限于一个，可以多至三个、 四个，这是一般常规杂交所达不到的。
（3）重组频率特别高，因为有聚乙二醇作助融剂。
（4）可以和其他育种方法相结合，把由其它方法得到 的优良性状通过原生质体融合再组合到一个单株中。
（5）可以用温度、药物、紫外线等处理、钝化亲株的 一方或双方，然后使之融合，再在再生菌落中筛选重组 子。这样往往可以提高筛选效率。
• 应用灭活原生质体作为遗传标记选择融合子
原生质体经紫外线照射、加热或经某些化学药剂的 处理，可使其丧失在再生培养基上再生的能力，而只能 作为遗传物质的供体。从而只根据另一亲株特性设计选 择条件而选择融合子。周东坡等通过紫外线照射灭活原 生质体融合选育了啤酒酵母新菌株。用0.11 %碘乙酸， 30 ℃处理产阮假丝酵母( Candida utilis ) 原生质体40min 后，与啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 的原生质体融 合，利用形态差异选择融合子。
选定几种有特定整合 位点的 Hfr 菌株，使 之与F–菌株进行接合，
并在不同时间使其中 断，最后，根据F–中 出现Hfr菌株中各种形
状的时间顺序（分
钟），可以绘出较为
完整的环状染色体图 （chromosome map）。
中 断 杂 交 试 验
位点特异性重组
第八章-微生物的遗传变异与育种答案
第七章习题答案一、名词解释1.转座因子:具有转座作用得一段DNA序列、2.普遍转导: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得现象称为普遍转导。
3.准性生殖:就是一种类似于有性生殖,但比它更为原始得两性生殖方式,这就是一种在同种而不同菌株得体细胞间发生得融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子、4.艾姆氏试验:就是一种利用细菌营养缺陷型得回复突变来检测环境或食品中就是否存在化学致癌剂得简便有效方法5.局限转导:通过部分缺陷得温与噬菌体把供体得少数特定基因携带到受体菌中,并与后者得基因整合,重合,形成转导子得现象、6.移码突变:诱变剂使DNA序列中得一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面得全部遗传密码得阅读框架发生改变、7、感受态:受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化得一种生理状态、8、高频重组菌株:该细胞得F质粒已从游离态转变为整合态,当与F菌株相接合时,发生基因重组得频率非常高、9、基因工程:通过人工方法将目得基因与载体DNA分子连接起来,然后导入受体细胞,从而使受体细胞获得新得遗传性状得一种育种措施称基因工程。
10、限制性内切酶:就是一类能够识别双链DNA分子得特定序列,并能在识别位点内部或附近进行切割得内切酶。
11.基因治疗:就是指向靶细胞中引入具有正常功能得基因,以纠正或补偿基因得缺陷,从而达到治疗得目得。
12.克隆:作为名词,也称为克隆子,它就是指带有相同DNA序列得一个群体可以就是质粒,也可以就是基因组相同得细菌细胞群体。
作为动词,克隆就是指利用DNA体外重组技术,将一个特定得基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上,进行扩增。
二、填空1.微生物修复因UV而受损DNA得作用有光复活作用与切除修复、2.基因组就是指一种生物得全套基因。
3.基因工程中取得目得基因得途径有 _____3_____条。
4.基因突变可分为点突变与染色体突变两种类型。
上海交通大学-环境微生物-微生物的基因重组
转导的遗传物质
供体菌染色体DNA 任何部位或质粒
完全转导或流产转导
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 转导频率较普遍转导增 加1000倍(10-4)
转导的后果
转导频率
受体菌的10-7
普遍性转导
转化过程
TRANSFORMATION direct uptake of biologically active DNA fragments
细菌转化
以反向遗传学 的角度来确定 未知基因的功 能。
基因变异使基 因功能的丧失， 应用于重组 DNA技术和细 胞内同源重组。
反向遗传学
反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。 经典遗传学是从生物的性状、表型到遗传物质来研究 生命的发生与发展规律。 反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础 上，通过对靶基因进行必要的加工和修饰，如定点突变、 基因插入/缺失、基因置换等，再按组成顺序构建含生物 体必需元件的修饰基因组，让其装配出具有生命活性的 个体，研究生物体基因组的结构与功能，以及这些修饰 可能对生物体的表型、性状有何种影响等方面的内容。
Genetic Recombination
一、原核微生物的基因重组
1. 转化 (Transformation)
2. 转导 (Transduction)
3. 接合 (Conjugation)
4. 原生质体融合 (Cytoplasmic fusion )
5. 溶源性转换 (Lysogenic conversion)
细菌的多重营养缺陷型杂交
实验
接合现象的发现和证实
微生物学知识点
微生物学知识点微生物学知识点协议一、微生物的定义与分类1、微生物的定义微生物是指肉眼难以看清，需要借助显微镜才能观察到的微小生物。
包括细菌、真菌、病毒、原生生物和某些藻类等。
2、微生物的分类原核微生物：细菌、放线菌、蓝细菌等。
真核微生物：真菌（酵母菌、霉菌）、原生生物（草履虫、变形虫）等。
非细胞型微生物：病毒、类病毒、朊病毒等。
二、微生物的特点1、体积小，面积大微生物个体微小，但其比表面积大，有利于物质交换和代谢活动。
2、吸收多，转化快微生物能迅速吸收营养物质，并在短时间内完成代谢和生长繁殖。
3、生长旺，繁殖快大多数微生物在适宜条件下能快速生长和繁殖，数量呈指数增长。
4、适应强，易变异微生物能适应各种环境条件，且容易发生遗传变异，产生新的性状。
5、分布广，种类多微生物在自然界中无处不在，其种类繁多，估计有数百万种以上。
三、微生物的营养1、营养物质碳源：提供微生物生长所需的碳元素，如糖类、有机酸等。
氮源：提供氮元素，如铵盐、硝酸盐、蛋白质等。
无机盐：包括钾、钠、钙、镁、铁、锰等元素。
生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。
水：作为溶剂和生化反应的介质。
2、营养类型光能自养型：利用光能将二氧化碳转化为有机物，如蓝细菌。
光能异养型：利用光能和有机物作为碳源，如红螺菌。
化能自养型：通过氧化无机物获取能量，将二氧化碳转化为有机物，如硝化细菌。
化能异养型：利用有机物作为能源和碳源，大多数微生物属于此类。
四、微生物的生长1、生长曲线迟缓期：微生物适应新环境，代谢缓慢，细胞数量基本不变。
对数期：细胞快速分裂繁殖，生长速率最大，代谢旺盛。
稳定期：细胞生长速率与死亡速率相等，活菌数达到最高水平，代谢产物大量积累。
衰亡期：细胞死亡速率大于生长速率，活菌数逐渐减少。
2、影响生长的因素温度：每种微生物都有其适宜的生长温度范围，分为最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度。
pH 值：不同微生物对 pH 值的要求不同，大多数细菌在中性或微碱性环境中生长良好。
微生物基因重组
低频转导 通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的 转导。
因为这种转导因为原噬菌体从宿主细胞染色体上脱离下来时，因 误切而形成缺陷型噬菌体的频率只有10-4-10-6
。
高频转导 对双重溶源菌诱导,就会产生含50％ 左右高频转导裂解物,用此转导受体菌,获 得50％转导子。
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 dλgal λ
a）F-菌株， 不含F因子，没有性菌毛，但可以通过 接合作用接收 F因子而变成雄 性菌株（F+）；
b）F+菌株， F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。
c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。
d）F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带 一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。 细胞表面同样有性菌毛。
一条链从F+转移到F-,另一 条链同时复制
接合作用的特点
1）需要供体菌和受体菌的直接接触，才能进行重 组。 2）接合作用是一种低级的有性生殖方式。 3）能发生接合作用的细菌大多数是革兰氏阴性菌。 4）接合作用是在被称为雄性菌株和雌性菌株之间 进行的
5）接合作用相关基因位于F因子
F因子的四种细胞形式
3、转化过程
a、供体DNA片段和处于感受态受体细胞表面的膜 连DNA结合蛋白相结合，其中一条链被核酸酶 水解，另一条进入细胞。 b、在同源区内发生基因重组 c、受体DNA复制，杂合区也得到复制。 d、细胞分裂后，形成一个转化子和一个仍保持受 体原来基因型的子代。
转化过程示意图
抗链霉素 不抗链霉素
染色体上越靠近 F 因 子的先导区的基因，进 入的机会就越多，在 F 中出现重组子的的时间 就越早，频率也高。
基因重组和杂交育种
（二）准性生殖
定义 通过同一物种两个不同菌株的体细胞发生融合，不 经过减数分裂而经有丝分裂导致低频率基因重组并 产生重组子。
存在范围：常见于一些真菌尤其是半知菌中，为半知 菌育种提供了一个重要手段。
Penicillum urticae 的准性杂交步骤
准性杂交：
选择亲本：以来自不同菌株的合适的营养缺陷型为亲本
肺炎链球菌 转化 过程
(二)转导
通过缺陷噬菌体为媒介，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，称为转导。
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞，称为转导子
普遍转导 转导的种类
局限转导
转导的特点
需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触。
普遍性转导 噬菌体可以转导供体染色体的任何部分到受体 细胞中。 局限性转导 噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。
3. 转化过程
能进行转化的细胞必须是感受态细胞
感受态：
指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的 一种生理状态。
一般微生物的感受态出现在生长的指数期后期，有 的出现在指数期末和稳定期
可人为利用环腺苷酸（cAMP）及Ca2+ 等提高 感受态水平，环腺苷酸可提高1000倍、Ca2+能 促使细胞进入感受致生物科学发生深刻变化，主要表现在： 第一，引发了生物科学中技术上的创新和迅猛发展。 第二，技术上的重大突破，促使生物科学获得前所末有的高速
度发展，开辟了新的研究领域，进入了新的研究深度。 第三，为改造生物提供强有力的手段，使生物学进入创造性的
新时期。 基因工程是否具有潜在的危害性，特别是转移至人体的基因是
强制异合：将两菌亲株的分生孢子混合涂基本培养基[-]平板， 并做各单亲本对照， [-]平板上长出的菌落是异核体或杂合二 倍体
原核生物的基因重组
的鼠伤寒沙门氏菌LT22A(trp-)（P22）和LT2(his-)进行实验：
用“U”型管进行同样的实 验时，在供体和受体细胞不
接触的情况下，同样出现原
质粒的转化效率高（不像线型DNA 那样易于降解，而 且还能在宿主中复制。任何来源的DNA 将其连接到质 粒上都能进入受体细胞）.
2020/4/17
二、转导（transduction）
转导：利用完全或部分缺陷噬菌体为媒介，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。
溶源转变与转导的不同？
a）噬菌体不携带任何供体菌的基因； b）这种噬菌体是完整的，而不是缺陷的；
2020/4/17
三、 接合 (conjugation)
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
1.接合现象的发现和证实
1946年，Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm 细菌的多重营养缺陷型杂交实验
双重溶源菌中，正常λ噬菌体称为辅助噬菌体，因 为它帮助缺陷噬菌体整合和繁殖。
双重溶原菌在紫外辐射等因子的诱导下,原噬菌体容 易被切割下来，产生等量的缺陷噬菌体和正常噬菌体 ，该裂解物称为高频率转导裂解物，用这样的裂解物 去感染细菌，将比低频率转导裂解物产生多得多的转 导子。这一过程称为高频转导。
2020/4/17
2）在质粒上插入受体菌染色体的部分片段，或将质粒转
化进202含0/4/1有7 与该质粒具有同源区段的质粒的受体菌-------重组获救
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。
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________________。
基因重组方法=全
Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时, 形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子, 特称为F′因子.
F′×F-与F+×F-的不同:给体的
部分染色体基因随F′一起转入受体细胞
a)与染色体发生重组; b)继续存在于F′因子上, 形成一种部分二倍体;
3.1.2 细菌的转导(transduction)
溶源转变与转导的不同? 溶源转变与转导的不同?
a)不携带任何供体菌的基因; 不携带任何供体菌的基因; b)这种噬菌体是完整的,而不是缺陷的; 这种噬菌体是完整的,而不是缺陷的;
b)局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因 导入受体,故称为局限性转导. 导入受体,故称为局限性转导.而普遍性转导携带的宿主基 因具有随机性. 因具有随机性.
溶源转变( conversion): 溶源转变(lysogenic conversion):
一个与转导相似又不同的现象 温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化, 温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化,因噬菌体的基因 整合到宿主染色体上,而使后者获得了新性状的现象. 整合到宿主染色体上,而使后者获得了新性状的现象.
局限性转导与普遍性转导的主要区别: 局限性转导与普遍性转导的主要区别:
a)被转导的基因共价地与噬菌体DNA连接,与噬菌体DNA一起 被转导的基因共价地与噬菌体DNA连接,与噬菌体DNA一起 DNA连接 DNA 进行复制,包装以及被导入受体细胞中. 进行复制,包装以及被导入受体细胞中.而普遍性转导包装的 可能全部是宿主菌的基因. 可能全部是宿主菌的基因.
外源DNA被降解,转导失败.
(2)局限性转导( transduction) (2)局限性转导(specialized transduction) 局限性转导
原核生物基因重组的四种方式
原核生物基因重组的四种方式
原核生物基因重组的四种方式包括转化、转导、接合和原生质体融合。
转化是指受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通过交换整合到自己的基因组中，经复制使自己变成一个转化子。
转导是以完全缺陷或部分缺陷的噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换与整合使后者获得前者部分遗传性状的现象。
接合是指两个细菌通过直接接触形成基因转移的桥梁，通过交换与整合使受体菌获得供体菌部分遗传性状的现象。
原生质体融合是指将两种细菌的原生质体融合在一起，通过交换与整合使融合后的细胞获得两种细菌的遗传性状的现象。
原核微生物基因重组的主要方式及其特点__解释说明以及概述
观察两组患者的手术成功率。 观察两组患者经过手术治疗后 1 年、3 年、5 年的生存率 进行对比。 观察两组患者经过手术治疗后 5 年的并发症进行比较 [3]。 1.4 统计学方式 本文所有数据，均采用统计学软件 SPSS22.0 进行统计学 分析，采用 t 检验和 χ2 检验，P<0.05 表示有统计学意义。
摘要：目的 针对采用心包内处理血管肺切除术治疗Ⅲ B 期中央型非小细胞肺癌的临床疗效进行研究分析。方法 选取我省二甲医 院胸外科于 2012 年 3 月到 2013 年 9 月收治的Ⅲ B 期中央型非小细胞肺癌患者 30 例，采用随机分配的方式将患者分为观察组与对照 组，给予观察组患者心包内处理血管肺切除术进行治疗，给予对照组患者常规全肺切除术进行治疗。对比两组患者的术后并发症发 生率以及患者术后 1、3、5 年的生存率进行统计比较。结果 对两组患者的手术成功率进行比较，观察组患者的手术人数为 15 例， 死亡人数为 0，对照组患者的手术人数为 14 例，死亡人数为 1 例，观察组患者的手术成功率显著高于对照组患者，P<0.05；对两组 患者经过治疗后 1 年、3 年、5 年的生存率进行比较，观察组患者的生存率分别为 93.33%、80.00%、60.00%，对照组患者的生存率为 80.00%、60.00%、33.33%，观察组患者的生存率显著高于对照组患者，P<0.05；比较两组患者经过手术治疗后 5 年的并发症情况， 观察组患者的并发症情况为呼吸困难 2 例（13.33%）、血胸 1 例（6.67%）、胸口疼痛 2 例（13.33%）、支气管胸膜瘘 1 例（6.67%）、 共发生 6 例（40.00%），对照组患者的并发症情况为呼吸困难 3 例（20.00%）、血胸 3 例（20.00%）、胸口疼痛 2 例（13.33%）、 支气管胸膜瘘 3 例（20.00%）、共发生 11 例（73.33%），观察组患者经手术治疗后的并发症情况显著优于对照组患者，P<0.05。 结论 对Ⅲ B 期中央型非小细胞肺癌患者进行心包内处理血管肺切除术进行治疗，具有显著的安全性与极高的生存率。 关键词：心包内处理血管肺切除术；常规全肺切除术；Ⅲ B 期中央型非小细胞肺癌 中图分类号：R734.2 文献标识码：A DOI: 10.19613/ki.1671-3141.2019.53.028 本文引用格式 ：丁航宇 , 王朝敏 , 卢森 , 等 . 心包内处理血管肺切除术治疗Ⅲ B 期中央型非小细胞肺癌的临床疗效研究 [J]. 世界最新医 学信息文摘 ,2019,19(53):54,56.
基因重组杂交育种
05
实验室里通过提取获得
02
游离的ＤＡＮ片断叫转化因子
04
自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生，
4、转化因子
转导(Transduction)
1
通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换和整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称转导。
2
转导又分为: 普遍性转导 局限性转导，两类。
202X
CIICK HERE TO ADD A TITLE
单击添加副标题
基因重组杂交育种
凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移在一起重新组合，形成新遗传型个体的方式，称基因重组
基 因 重 组
01
02
03
04
转导(Transduction)
接合(Conjugation)
原生质体融合
转化（Transformation)
3
1、普遍性转导 (Generalized transduction)
噬菌体可误包供体菌中的任何基因，并使受体菌实现各种性状的转导，称为普遍性转导。
分两种： 完全转导
流产转导
完全普遍转导(Complete transduction)
在鼠伤寒沙门氏菌的完全转导实验中转导媒介P22噬菌体在野生型菌株供体菌内发育时，极少数（10-6~10-8）噬菌体将与噬菌体头部DNA芯子相仿的供体菌DNA片段误包入其中，因此形成了完全不含噬菌体本身DNA的假噬菌体，当假噬菌体将外源DNA片段导入营养缺陷型菌株受体菌内时，由于导入的供体DNA片段可与受体染色体组上的同源区段配对，再通过双交换而重组到受体菌染色体上，形成了遗传性稳定的转导子。
2
准性杂交 （Parasexual hybridization)
原核生物基因组的特征
原核生物基因组的特征原核生物基因组是一组构成特定微生物细胞核中的全部遗传信息的基因组组成部分。
它是由细菌、古细菌和变形虫基因组中所有细胞核内的DNA包含的数据组成的。
原核生物基因组的特征如下：一、基因数量。
原核生物基因组的基因数量较少，通常少于10,000个。
古细菌基因组的基因数最少，一般只有3000到4000个。
而某些复杂的原核生物细胞有7000到8000个基因。
二、基因冗余。
由于原核生物细胞是通过复制、基因突变和演化过程来形成的，因此，原核生物基因组可能包含冗余基因，即存在重复结构和功能的基因。
三、基因重组。
以DNA片段为基础的重组技术促进了原核生物基因组的进化。
原核生物基因组可以通过转移异源DNA片段来重组，从而增加细菌的适应性和调节其生理功能。
四、基因功能。
原核生物基因组的基因具有多功能，即同一基因参与多种生理功能的调控。
此外，由于原核生物基因组的大小较小，因此基因之间的关系较复杂，基因的表达模式也较复杂。
五、拨轮机制。
拨轮机制是原核生物基因组进化调控的主要机制，它不需要新增基因来完成基因重组，而是在已有基因之间随机调节进行调控。
六、基因转录。
原核生物基因组中基因表达的转录看似渐进的，但经常会有复杂的情况出现，也就是转录过程中会存在基因组的复杂和有趣的表达模式，如多个基因之间的相互关系，共同影响转录的过程，以及基因多样化的情况等。
总之，原核生物基因组的特征是基因数量少、存在冗余基因、重组机制和多功能、拨轮机制以及渐进的转录等。
这些方面要求研究人员对原核生物基因组有深入的了解，从而带来新的发现和认识，为促进生物组学研究和生命科学技术的发展奠定基础。
原核生物的基因重组(2)
基因工程的操作过程
• 基因工程的操作过程主要由以下步骤组 成：①载体和目的基因的分离；②载体 和目的基因的切断；③载体和目的基因 的重组；④重组DNA的转化和扩增；⑤ 重组DNA的筛选和鉴定。
基因工程三大理论
• DNA结构和中心法则的发现 • 质粒的发现 • 限制性内切酶的发现
基因工程三大技术
“小菌落”（呼吸缺陷型菌落）：
酵母菌由于线粒体DNA严重缺损或大部分丢失，缺失 细胞色素a、b及细胞色素c氧化酶，即使在通气条件下， 细胞生长也很缓慢，在葡萄糖培养基上只能形成小菌落。
小菌落突变株的三种类型：
野生型mtDNA ：(ρ +) ； 中性小菌落(neutral petite) (ρ 0) ： mtDNA全部丧失 抑制性小菌落(suppressive petite) (ρ -)： mtDNA部分缺失突变 分离型小菌落(segregational petite)： 染色体基因突变
3. 有性生殖与准性生殖的比较
比较项目
参与接合的亲本细胞 独立生活的异核体阶 段 接合后双倍体的细胞 形态 双倍体变为单倍体的 途径 接合发生的几率
准性生殖
形态相同的体细胞 有 与单倍体基本相同 通过有丝分裂 偶然发生，几率低
有性生殖
形态或生理上有分化 的性细胞 无 与单倍体明显不同 通过减数分裂 正常出现，几率低
2.酵母菌的接合型遗传
单倍体可以是α或a两种接合型的其中之一，一个单倍 体酵母细胞是α型还是a型是由其本身的遗传特性所决定的 ，是一种稳定的遗传特征。 一种接合型的单倍体细胞有时会发生转变，即由α型 变成a型或再回到α型 。
3. 酿酒酵母的有性杂交育种程序：
两亲本菌株的选择 单倍体细胞的分离与验证 单倍体细胞遗传标记的制作 杂交 杂合子的检出 优良性状个体的筛选与性能测试
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
知识点：原核微生物基因重组
情境：诱变育种
任务：微生物的基因重组
课程：食品微生物技术
原核微生物基因重组
微生物基因重组类型比较
转化：游离DNA分子+ 感受态细胞
转导：由缺陷型噬菌体介导
接合：细胞与细胞的直接接触(由F因子介导)原生质体融合：人工破壁后强制融合
1.转化
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,并得到表达的基因转移过程。
自然遗传转化
人工转化
感受态细胞:具有摄取外源DNA
能力的细胞。
自然感受态与人工感受态的不同？
自然感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性，受细菌自身的基因控制；
人工感受态则是通过人为诱导的方法,使细胞具有摄取DNA的能力或人为地将DNA导入细胞内。
(该过程与细菌自身的遗传控制无关！)
2.转导
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通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。
能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA带到另一个细菌的噬菌体称为转导噬菌体。
细菌转导的二种类型:普遍性转导：噬菌体可以转导
供体染色体的任何部分到受体细胞中局限性转导：温和噬菌体在整合态不正常
切割特定基因
3.接合
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。
接合作用是由一种被称为F因子的质粒介
导。
F因子为附加体质粒，既可以脱离染色体
在细胞内独立存在，也可插入(整合)到染
色体上。
含有F因子的细胞:“雄性”菌株(F+),其细
胞表面有性菌毛;不含F因子的细胞:“雌
性”菌株(F-),细胞表面没有性菌毛。
F因子的四种细胞形式
a)F-菌株，不含F因子,没有性菌毛,可通过接
合作用接收F因子而变成雄性菌株(F+)。
b)F+菌株，F因子独立存在,细胞表面有性菌毛。
c)Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。
d)F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。
细胞表面同样有性菌毛。
4.原生质体融合
通过人为的方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程，称为原生质体融合。
原生质体融合的优点：
可以提高重组率
双亲可以少带标记或不带标记
可进行多亲本融合
有利于不同种间、属间微生物的杂交
通过原生质体融合提高产量。