微生物遗传与育种精美课件
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微生物遗传与育种实验PPT课件
3. 杂交：分别取200 μl根瘤菌和E.coli菌悬液混合，加
1000 μl TY培养基，静置24 h后涂布选择性平板筛选 杂交子。 4. 选择性平板：无氮培养基（Kn 50 μg/ml，Rif 50 μg/ml） 5. 挑取杂交子在双抗无氮培养基上划线纯化。
11
四、电转化
实验步骤 准备工作：①制备选择性平板TY培养基（Kn 100 μg/ml，Rif 100
清洗电转化样品槽。先用自来水吸瓶冲洗十多次，之后加 入酒精，放置1 h，之后用蒸馏水冲洗数次，甩干后，水平 放置在滤纸上晾干。
13
五、杂交子鉴定
实验步骤： 挑取在选择性平板上生长的菌落，划线纯
化，观察菌落特征和多糖产量。 挑取纯化后的杂交子接种于蔗糖培养基，
振荡培养36 h后观察并测定多糖产量。
蔗糖酵母膏培养基（培养根瘤菌）：蔗糖10.0 g，酵母膏 4.0 g，磷酸氢二钾0.5 g，硫酸镁0.2 g，氯化钠0.2 g，钼 酸钠（0.5%溶液）4.0 ml，硼酸（0.5%溶液）4.0 ml，碳 酸钙5.0 g，水1000.0 ml，pH 7.2-7.4。多糖测定用， 250ml/500ml三角瓶，每组4瓶。
14
培养基
TY培养基（培养根瘤菌）：胰蛋白胨5.0 g， 酵母粉3.0 g，CaCl2 0.3 g，水1000 ml， pH7.0
蔗糖酵母膏培养基（培养根瘤菌）：蔗糖 10.0 g，酵母膏4.0 g，磷酸氢二钾0.5 g， 硫酸镁0.2 g，氯化钠0.2 g，钼酸钠（0.5% 溶液）4.0 ml，硼酸（0.5%溶液）4.0 ml ，碳酸钙5.0 g，水1000.0 ml，pH7.2-7.4
μg/ml）。②提取要转化的质粒DNA，miniTn5。③制备根瘤菌菌悬 液。 转化：在电转化用的石英样品杯、质粒DNA、TY培养基、根瘤菌菌 悬液50 μl按顺序对应置于冰上预冷。将冰桶移置超净工作台上，取 200-1000 µl、20-100 µl、0.5-10 µl 移液器到超净工作台上。先用0.510 µl移液器取2 µl质粒DNA到根瘤菌细胞内，再用调节到50 µl 的（ 20-100 µl移液器）上下吹吸数次。在冰上放置2 min。用调节到50 µl 的（20-100 µl移液器）将质粒DNA和细胞混合液转移到电转化石英 样品槽底凹槽的中央，在桌面上轻击数次使之分散。在冰上放置1-2 min。先用纸将样品槽擦拭一下，移到2 kV电脉冲发生器上，同时用 1000 µl移液器吸好TY培养基1 ml，约4.5-5 sec后鸣叫声停后，立即加 入样品槽内（吹吸一次或不吹吸）。
1000 μl TY培养基，静置24 h后涂布选择性平板筛选 杂交子。 4. 选择性平板：无氮培养基（Kn 50 μg/ml，Rif 50 μg/ml） 5. 挑取杂交子在双抗无氮培养基上划线纯化。
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四、电转化
实验步骤 准备工作：①制备选择性平板TY培养基（Kn 100 μg/ml，Rif 100
清洗电转化样品槽。先用自来水吸瓶冲洗十多次，之后加 入酒精，放置1 h，之后用蒸馏水冲洗数次，甩干后，水平 放置在滤纸上晾干。
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五、杂交子鉴定
实验步骤： 挑取在选择性平板上生长的菌落，划线纯
化，观察菌落特征和多糖产量。 挑取纯化后的杂交子接种于蔗糖培养基，
振荡培养36 h后观察并测定多糖产量。
蔗糖酵母膏培养基（培养根瘤菌）：蔗糖10.0 g，酵母膏 4.0 g，磷酸氢二钾0.5 g，硫酸镁0.2 g，氯化钠0.2 g，钼 酸钠（0.5%溶液）4.0 ml，硼酸（0.5%溶液）4.0 ml，碳 酸钙5.0 g，水1000.0 ml，pH 7.2-7.4。多糖测定用， 250ml/500ml三角瓶，每组4瓶。
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培养基
TY培养基（培养根瘤菌）：胰蛋白胨5.0 g， 酵母粉3.0 g，CaCl2 0.3 g，水1000 ml， pH7.0
蔗糖酵母膏培养基（培养根瘤菌）：蔗糖 10.0 g，酵母膏4.0 g，磷酸氢二钾0.5 g， 硫酸镁0.2 g，氯化钠0.2 g，钼酸钠（0.5% 溶液）4.0 ml，硼酸（0.5%溶液）4.0 ml ，碳酸钙5.0 g，水1000.0 ml，pH7.2-7.4
μg/ml）。②提取要转化的质粒DNA，miniTn5。③制备根瘤菌菌悬 液。 转化：在电转化用的石英样品杯、质粒DNA、TY培养基、根瘤菌菌 悬液50 μl按顺序对应置于冰上预冷。将冰桶移置超净工作台上，取 200-1000 µl、20-100 µl、0.5-10 µl 移液器到超净工作台上。先用0.510 µl移液器取2 µl质粒DNA到根瘤菌细胞内，再用调节到50 µl 的（ 20-100 µl移液器）上下吹吸数次。在冰上放置2 min。用调节到50 µl 的（20-100 µl移液器）将质粒DNA和细胞混合液转移到电转化石英 样品槽底凹槽的中央，在桌面上轻击数次使之分散。在冰上放置1-2 min。先用纸将样品槽擦拭一下，移到2 kV电脉冲发生器上，同时用 1000 µl移液器吸好TY培养基1 ml，约4.5-5 sec后鸣叫声停后，立即加 入样品槽内（吹吸一次或不吹吸）。
第八章微生物遗传变异与育种ppt课件
子，主要存在于各种微生物细胞中。
(1)质粒的分子结构
●通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简 称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；
●也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒; ●质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb； （细菌质粒多在10kb以内）
质粒的检测
变异(variation):生物体在外因或内因的作用下,遗 传物质的结构或数量发生改变.变异的特点:a.在群 体中以极低的几率出现,(一般为10-6～10-10); b. 形状变化的幅度大;c. 变化后形成的新性状是稳定 的,可遗传的.
饰变(modification):指不涉及遗传物质结构改变
而只发生在转录、转译水平上的表型变化.
决定细胞衰老的“生物钟”就是染色体末端的端粒DNA， 它可随着年龄的增长而缩短。
●原核微生物拟核体
与真核生物相比，原核微生物的染色体通常 只有一个核酸分子(DNA或RNA)，其遗传信 息的含量比真核生物少得多。病毒染色体只 含一个DNA或者RNA分子，可以是单链也 可以是双链；大多呈环状，少数呈线性分子。 细菌染色体均为环状双链DNA分子。
●产毒素E.coli是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一, 其中许多菌株含有编码一种或多种肠毒素基因的质粒。
●苏云金杆菌含有编码δ内毒素(伴孢晶体中)的质粒 ●根癌土壤杆菌所含Ti质粒是引起双子叶植物冠瘿瘤的致
病因子
Ti质粒的结构及特点
1)致育因子(F因子)
能于染色体外独立增殖的环状DNA分子，其大小约 100kb，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖 现 象有关的质粒。由于这种质粒还可以整合到细菌染色 体上，成为染色体的一部分，又叫作附加体。F质粒整 合到宿主细胞染色体上的菌株叫Hfr.
(1)质粒的分子结构
●通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简 称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；
●也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒; ●质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb； （细菌质粒多在10kb以内）
质粒的检测
变异(variation):生物体在外因或内因的作用下,遗 传物质的结构或数量发生改变.变异的特点:a.在群 体中以极低的几率出现,(一般为10-6～10-10); b. 形状变化的幅度大;c. 变化后形成的新性状是稳定 的,可遗传的.
饰变(modification):指不涉及遗传物质结构改变
而只发生在转录、转译水平上的表型变化.
决定细胞衰老的“生物钟”就是染色体末端的端粒DNA， 它可随着年龄的增长而缩短。
●原核微生物拟核体
与真核生物相比，原核微生物的染色体通常 只有一个核酸分子(DNA或RNA)，其遗传信 息的含量比真核生物少得多。病毒染色体只 含一个DNA或者RNA分子，可以是单链也 可以是双链；大多呈环状，少数呈线性分子。 细菌染色体均为环状双链DNA分子。
●产毒素E.coli是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一, 其中许多菌株含有编码一种或多种肠毒素基因的质粒。
●苏云金杆菌含有编码δ内毒素(伴孢晶体中)的质粒 ●根癌土壤杆菌所含Ti质粒是引起双子叶植物冠瘿瘤的致
病因子
Ti质粒的结构及特点
1)致育因子(F因子)
能于染色体外独立增殖的环状DNA分子，其大小约 100kb，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖 现 象有关的质粒。由于这种质粒还可以整合到细菌染色 体上，成为染色体的一部分，又叫作附加体。F质粒整 合到宿主细胞染色体上的菌株叫Hfr.
第一章 微生物遗传与育种 PPT课件
• 通过基因工程力法改造传统发酵工艺——如氧传递有关的 血红蛋白基因克隆到远青链霉菌，降低了对氧的敏感性， 在通气不足时，其目的产物放线红菌素产量可提高4倍； 同样对头抱留素C产生菌也获得工程菌，取得了相同的效 果；
• 通过基因工程方法提高菌种抗性——构建包括活性干酵母 和酵母工程菌，抗噬菌体谷氨酸工程菌以及利用工程菌处 理工业废料和废水等。
微生物细胞机器的工作模式
菌种选育和工艺控制的“五字策略”
N
P
P
Working pattern of cell-machine in Industrial Fermentation
进 通 节 堵出
• 生产菌种应该具备的基本特性： – 生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵 产物的能力。
– 在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近 的副产物及其他产物。
菌种筛选
菌种选育
空气 空气净化处理
保藏菌种 斜面活化
碳源、氮源、无机盐等 营养物质
扩大培养
微 生
物
种子罐
制 剂
主发酵
灭菌
生 产 的
一
般
产物分离纯化工艺来自流成品程
• 因此，工业微生物育种对于提高发酵工业产品的产量 和质量，进一步开发利用微生物资源，增加发酵工业 产品的品种，具有重大意义。
2 菌种是发酵工业的关键和灵魂
Kary B. Mullis (1944 -)
通过场因工程的方法生产的药物——已获得包括治疗用 药物、疫苗、单克隆抗体及诊断试剂等几十种批准上市的 品种。
通过基因工程方法提高菌株生产能力——已获得包括氨苯 酸类(苏氦酸、精氨酸、虽氨酸、脯氨酸、组氨酸、色氨 酸、苯丙氨酸、赖氦酸、绩氨酸等)、工业用酶制剂(脂肪 酶、纤维累酶、乙酰乳酸脱按酶从淀粉酶等)以及头抱菌 素C的工程菌，都大幅度提高了生产能力；
微生物的遗传变异和育种PPT课件
实验设计者
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；
第七章 微生物的遗传变异和育种优秀课件
sul r str r
IS1a
有功能不相同的二个组成部 分：抗性转移因子（RTF） 和抗性决定因子（r-det）， 由两个顺向重复序列IS1所 分开。
RTF为73kb，包括与质粒的 性别传递、自我复制、不相
容性以及对四环素的抗性基
因（tetr），在tetr的两边为
反向重复序列IS10。r-det
第七章 微生物的遗 传变异和育种
第七章 微生物的遗传变异和育种
微生物有不同于高等动植物的生物学特性，主要有：
单细胞体制或多细胞极少分化的体制； 营养体多数是单倍体； 多数能在一定成分的培养基上生长繁殖； 在固体培养基上能从单个细胞通过无性繁殖方式形成菌落； 繁殖迅速； 代谢作用旺盛，在液体培养基中能在短期内积累大量代谢产物； 环境因素对于分散的细胞能起均匀而直接的作用； 有性世代同样在较短时间内完成； 微生物中间有最简单的类型，如病毒。
R100.1是一种接合型质粒，分子量为93kb，带有
多 种 抗 药 性 基 因 。 对 氯 霉 素 （ Cam ） 、 链 霉 素 （Str）、四环素（Tet）、磺胺（Sul）和金属汞 （Mer）具有抗性。
RTF
IS10 tet r IS10
R100.1结构示意图
IS1b mer r
r-det Tn21
所以微生物作为遗传学研究的材料具有广泛的优越性。
第一节 遗传变异的物质基础
遗传的染色体学说认为基因在染色体上，染色 体的主要成分是DNA和组蛋白。 大量间接和直接的事实说明，遗传物质是DNA （ 有 时 是 RNA ） ， 遗 传 信 息 就 编 码 在 DNA 分 子的核苷酸序列中。
一、三个经典实验
5 典型质粒简解
F质粒
转移功能区
微生物遗传与育种(精美课件)
第七章
微生物遗传与育种
第一节 微生物遗传的物质基础
h
2
一、遗传物质化学本质的确证
1、DNA（或RNA）是遗传信息的携带者 三个经典实验
细菌转化实验 噬菌体感染实验 病毒重建实验
h
3
细菌转化(transformation)试验
1928年，英国F. Griffith发现 研究对象
Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌） S型（光滑型）菌株：有致病性，菌落表面 光滑，有荚膜 R型（粗糙型）菌株：无致病性，菌落表面 粗糙，无荚膜
h
36
特殊病毒（Mu噬菌体）
与其他温和性噬菌体的差别：其基因组不论在 进入裂解周期或处于溶源状态都可随机整合到 宿主染色体的任何位置，且游离的和已整合的 基因次序是相同的。
没有固定的整合位置
h
37
转座子的遗传 效应
遗传效应
插入突变 DNA重排 极性效应
第四节 基因突变与遗传育种
h
21
真核生物基因的结构
一般无操纵子结构 存在大量不编码序列和重复序列 转录和转译在细胞中有空间间隔 基因被许多无编码功能的内含子阻隔，使编码
序列变成了不连续的外显子。
h
22
二、基因组
基因组（genome）
单倍体细胞中所含的全套遗传物质
大多数细菌和噬菌体基因组是指单个染色体 上所含的全部基因
IS与Tn主要区别
Tn携带有与转座无关的抗性基因或其它特性基因
h
34
细菌抗药性转座子的两种类型
复合转座子 基因组成的复合因子。
h
35
复杂转座子
两端具有IR或DR，而不是IS，中部的编码区不仅编 码抗性标记，还编码转座酶和解离酶。
微生物遗传与育种
第一节 微生物遗传的物质基础
h
2
一、遗传物质化学本质的确证
1、DNA（或RNA）是遗传信息的携带者 三个经典实验
细菌转化实验 噬菌体感染实验 病毒重建实验
h
3
细菌转化(transformation)试验
1928年，英国F. Griffith发现 研究对象
Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌） S型（光滑型）菌株：有致病性，菌落表面 光滑，有荚膜 R型（粗糙型）菌株：无致病性，菌落表面 粗糙，无荚膜
h
36
特殊病毒（Mu噬菌体）
与其他温和性噬菌体的差别：其基因组不论在 进入裂解周期或处于溶源状态都可随机整合到 宿主染色体的任何位置，且游离的和已整合的 基因次序是相同的。
没有固定的整合位置
h
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转座子的遗传 效应
遗传效应
插入突变 DNA重排 极性效应
第四节 基因突变与遗传育种
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21
真核生物基因的结构
一般无操纵子结构 存在大量不编码序列和重复序列 转录和转译在细胞中有空间间隔 基因被许多无编码功能的内含子阻隔，使编码
序列变成了不连续的外显子。
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22
二、基因组
基因组（genome）
单倍体细胞中所含的全套遗传物质
大多数细菌和噬菌体基因组是指单个染色体 上所含的全部基因
IS与Tn主要区别
Tn携带有与转座无关的抗性基因或其它特性基因
h
34
细菌抗药性转座子的两种类型
复合转座子 基因组成的复合因子。
h
35
复杂转座子
两端具有IR或DR，而不是IS，中部的编码区不仅编 码抗性标记，还编码转座酶和解离酶。
第八章微生物的遗传变异与育种ppt课件
（8） 易于形成营养缺陷型；
（9） 各种微生物一般都有相应的病毒；
（10） 存在多种处于进化过程中的原始有性 其它许多主要的生物学基本理 论问题中最热衷的研究对象。
❖对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物 学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了丰富的理 论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、 从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。
（movable gene）。
转座因子
定义：可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。
原核生物中的转座子类型 转座的遗传效应
插入（IS）序列
转座子(Tn)
特殊病毒（Mu噬 菌体）
插入序列（IS，insertion sequence)
分子量最小（仅0.7~1.4kb），只有引起转座的转座酶基 因而不含其它基因，具有反向末端重复序列。已在染色体、 F因子等质粒上发现IS序列。E . coli的F因子和核染色体组 上有一些相同的IS，通过这些同源序列间的重组，就可使 F因子插入到E . coli的核染色体组上，形成Hfr菌株。因IS 在染色体组上插入的位置和方向的不同，其引起的突变效 应也不同。IS被切离时引起的突变可以回复，如果因切离 部位有误而带走IS以外的一部分DNA序列，就会在插入部 位造成缺失，从而发生新的突变。
第八章 微生物的遗传变异与育种
➢ 第一节 遗传变异的物质基础 ➢ 第二节 微生物的基因组结构 ➢ 第三节 质粒和转座因子 ➢ 第四节 基因突变及修复 ➢ 第五节 基因重组 ➢ 第六节 微生物育种 ➢ 第七节 菌种的衰退、复壮与保藏
遗传与变异的概念
遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。
❖ 遗传：亲代将自身一整套遗传因子传递给下一代的行为和 功能，
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Microbial Gene and Genome
一、基因概念和微生物的基因结构
概念
一段具有特定功能和结构的连续的DNA片断， 是编码蛋白质或RNA分子遗传信息的基本遗传 单位。
原核生物基因的结构
真核生物基因的结构
一般无操纵子结构 存在大量不编码序列和重复序列 转录和转译在细胞中有空间间隔 基因被许多无编码功能的内含子阻隔，使编码
活R菌
加 S 菌 DNA 加S菌DNA及DNA酶以外的酶 加S菌的DNA和DNA酶 加S菌的RNA 加S菌的蛋白质 加S菌的荚膜多糖
长出S菌 只有R菌
噬菌体感染试验
A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 基础
DNA分子中只含磷不含硫，蛋白质分子中只含 硫不含磷
以32PO43-和35SO42-作为磷源或硫源的组合培养 基
合的环状形式存在
真核生物的染色体
核膜包裹，线性DNA与组蛋白结合形成染色体 染色体不止一个，每个染色体中含有1个线性
DNA分子 细胞分裂中期呈棍棒状，静止期为颗粒状 染色体基本组成单位：核小体
两种生物染色体DNA复制区别
复制子大小、数量上差异 复制起点、复制速度、方向上差异
第二节 微生物的基因和基因组
培养后得到： 含32P-DNA或者含35S-蛋白质
病毒重建实验
H. Fraenkel-Conrat，1956 实验材料
烟草花叶病毒（TMV） 霍氏车前花叶病毒（HRV）
处理
在一定浓度的苯酚溶液中振荡，分离蛋白质外 壳与RNA核心
2、DNA的结构
DNA的结构
基本单位是脱氧核苷 酸
序列变成了不连续的外显子。
二、基因组
基因组（genome）
单倍体细胞中所含的全套遗传物质 大多数细菌和噬菌体基因组是指单个染色体 上所含的全部基因 二倍体真核生物基因组是指单倍体细胞核内 整套染色体所含的DNA分子及其所携带的全 部基因
原核生物与真核生物基因组比较
比较项目 基因组大小 复制起始点数目 染色体数目 染色体组形状 染色体与组蛋白结合
复序列，分布在IS两侧。
分布在细菌染色体、质粒、某些噬菌体DNA上
转座子(Tn)
除了与转座作用有关的基因外，还含有抗性基 因（对抗生素、某些毒物）、乳糖发酵基因等 几个至十几个基因。
IS与Tn有两个共同特征
都携带有编码转座酶的基因，该酶为转座所必需； 两端都有反向末端重复序列，只是长度不同。
2020
微生物遗传与育种精美课件
细菌培养实验
热死S菌―培―养―皿→培养不生长 活R 菌―培―养―皿→培养长出R菌 热死S菌+活R 菌培―养―皿→培长养出大量R菌和10-6S菌
S型菌的无细胞抽提液试验
活R菌+ S菌无细胞抽提液培―养―皿→培长养 出大量R菌和少 量S菌
1944年Avery等对热死S型菌中可能的转化因 子在离体条件下进行了转化试验：
反向平行、右手螺旋 碱基A、T、C、G有
序排列 碱基之间由氢键连接
3、DNA的复制
半保留复制
复制起点、复制方向、复制单位
DNA的半不连续复制
3
领头链
5
(leading strand)
解链方向
3
随从链
(lagging strand)
5
复制的几种主要方式
θ型复制
D环复制
复制中的放射自显影图象
plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒（Metabolic plasmid） 隐秘质粒（cryptic plasmid）
R100质粒的遗传图谱
R100质粒(89kb) 可使宿主对 下列 药物及重金属具 有抗性：
汞离子（mer）
磺胺(sul)
链霉素(str)
线粒体DNA (mitochondrial DNA，mtDNA)的复制 形式。
DNA-pol γ
dNTP
3-OH
5-P
5 3 5 3
5'
滚环复制
5 3
3 5
3 5
3 5'
4、生物染色体、病毒遗传物质
原核生物的染色体
核区，无核膜包裹，DNA裸露，不与蛋白形成 复合体
染色体组成： DNA、 RNA、蛋白质 往往只有一条染色体，大多数以双链、共价闭
列。
根据转座机理不 同分类
转座子 反转座子
原核生物中的转 座因子类型
插入（IS）序列 转座子(Tn) 某些温和噬菌体
插入序列（点
在IS两端含有长为10-40bp反向重复序列（IR）。 大多IS都含有一个引起转座的转座酶基因。 在IS插入时，在靶DNA位点产生一个长度3-9bp正向重
梭链孢酸（fus）
氯霉素(cam)
四环素(tet )
四、转座子的类型和分子结构
转座因子（transposable element）的概念
可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。
转座因子的共同特征
插入寄主DNA后，导致基因失活； 转座以后，原来的转座子依然保持在原位，而在
靶序列上复制了一个转座子； 插入时在靶DNA位点产生一个短的正向重复序
质粒的鉴定
电镜 琼脂糖凝胶电泳确定分子量 聚丙烯酰胺凝胶电泳 密度梯度离心 质粒的限制性酶切图谱
三、质粒的主要类型
据质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效应 分类
致育因子（Fertility factor，F因子） 抗性因子（Resistance factor，R因子） 产细菌素的质粒（Bacteriocin production
一、质粒概述
质粒（plasmid）
存在于各种微生物细胞中、独立于染色体外、 能进行自主复制的遗传因子。
特点
可自我复制、稳定遗传；非必需；可转移；可 整合；可重组；可消除
质粒的大小和复制
二、质粒的分子结构
SC构型 OC构型 L构型
质粒的分离和鉴定
分离的步骤
细胞培养 细胞裂解 蛋白质和RNA的去除 质粒DNA与染色体DNA的分离（关键步骤）
核小体 基因连续性
重复序列 不编码序列 操纵子结构 转录、转译部位
原核生物 小
一般1个 一般1个
环状 无 无 强 少 少 普遍存在 同在细胞质中进行
真核生物 大
多个 多个 线状 有稳定的结合
有 差（被许多内含子分隔）
多 多 一般没有 在核中转录、在细胞质中转译
第三节
质粒和转座子
Plasmid and Transposon
一、基因概念和微生物的基因结构
概念
一段具有特定功能和结构的连续的DNA片断， 是编码蛋白质或RNA分子遗传信息的基本遗传 单位。
原核生物基因的结构
真核生物基因的结构
一般无操纵子结构 存在大量不编码序列和重复序列 转录和转译在细胞中有空间间隔 基因被许多无编码功能的内含子阻隔，使编码
活R菌
加 S 菌 DNA 加S菌DNA及DNA酶以外的酶 加S菌的DNA和DNA酶 加S菌的RNA 加S菌的蛋白质 加S菌的荚膜多糖
长出S菌 只有R菌
噬菌体感染试验
A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 基础
DNA分子中只含磷不含硫，蛋白质分子中只含 硫不含磷
以32PO43-和35SO42-作为磷源或硫源的组合培养 基
合的环状形式存在
真核生物的染色体
核膜包裹，线性DNA与组蛋白结合形成染色体 染色体不止一个，每个染色体中含有1个线性
DNA分子 细胞分裂中期呈棍棒状，静止期为颗粒状 染色体基本组成单位：核小体
两种生物染色体DNA复制区别
复制子大小、数量上差异 复制起点、复制速度、方向上差异
第二节 微生物的基因和基因组
培养后得到： 含32P-DNA或者含35S-蛋白质
病毒重建实验
H. Fraenkel-Conrat，1956 实验材料
烟草花叶病毒（TMV） 霍氏车前花叶病毒（HRV）
处理
在一定浓度的苯酚溶液中振荡，分离蛋白质外 壳与RNA核心
2、DNA的结构
DNA的结构
基本单位是脱氧核苷 酸
序列变成了不连续的外显子。
二、基因组
基因组（genome）
单倍体细胞中所含的全套遗传物质 大多数细菌和噬菌体基因组是指单个染色体 上所含的全部基因 二倍体真核生物基因组是指单倍体细胞核内 整套染色体所含的DNA分子及其所携带的全 部基因
原核生物与真核生物基因组比较
比较项目 基因组大小 复制起始点数目 染色体数目 染色体组形状 染色体与组蛋白结合
复序列，分布在IS两侧。
分布在细菌染色体、质粒、某些噬菌体DNA上
转座子(Tn)
除了与转座作用有关的基因外，还含有抗性基 因（对抗生素、某些毒物）、乳糖发酵基因等 几个至十几个基因。
IS与Tn有两个共同特征
都携带有编码转座酶的基因，该酶为转座所必需； 两端都有反向末端重复序列，只是长度不同。
2020
微生物遗传与育种精美课件
细菌培养实验
热死S菌―培―养―皿→培养不生长 活R 菌―培―养―皿→培养长出R菌 热死S菌+活R 菌培―养―皿→培长养出大量R菌和10-6S菌
S型菌的无细胞抽提液试验
活R菌+ S菌无细胞抽提液培―养―皿→培长养 出大量R菌和少 量S菌
1944年Avery等对热死S型菌中可能的转化因 子在离体条件下进行了转化试验：
反向平行、右手螺旋 碱基A、T、C、G有
序排列 碱基之间由氢键连接
3、DNA的复制
半保留复制
复制起点、复制方向、复制单位
DNA的半不连续复制
3
领头链
5
(leading strand)
解链方向
3
随从链
(lagging strand)
5
复制的几种主要方式
θ型复制
D环复制
复制中的放射自显影图象
plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒（Metabolic plasmid） 隐秘质粒（cryptic plasmid）
R100质粒的遗传图谱
R100质粒(89kb) 可使宿主对 下列 药物及重金属具 有抗性：
汞离子（mer）
磺胺(sul)
链霉素(str)
线粒体DNA (mitochondrial DNA，mtDNA)的复制 形式。
DNA-pol γ
dNTP
3-OH
5-P
5 3 5 3
5'
滚环复制
5 3
3 5
3 5
3 5'
4、生物染色体、病毒遗传物质
原核生物的染色体
核区，无核膜包裹，DNA裸露，不与蛋白形成 复合体
染色体组成： DNA、 RNA、蛋白质 往往只有一条染色体，大多数以双链、共价闭
列。
根据转座机理不 同分类
转座子 反转座子
原核生物中的转 座因子类型
插入（IS）序列 转座子(Tn) 某些温和噬菌体
插入序列（点
在IS两端含有长为10-40bp反向重复序列（IR）。 大多IS都含有一个引起转座的转座酶基因。 在IS插入时，在靶DNA位点产生一个长度3-9bp正向重
梭链孢酸（fus）
氯霉素(cam)
四环素(tet )
四、转座子的类型和分子结构
转座因子（transposable element）的概念
可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。
转座因子的共同特征
插入寄主DNA后，导致基因失活； 转座以后，原来的转座子依然保持在原位，而在
靶序列上复制了一个转座子； 插入时在靶DNA位点产生一个短的正向重复序
质粒的鉴定
电镜 琼脂糖凝胶电泳确定分子量 聚丙烯酰胺凝胶电泳 密度梯度离心 质粒的限制性酶切图谱
三、质粒的主要类型
据质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效应 分类
致育因子（Fertility factor，F因子） 抗性因子（Resistance factor，R因子） 产细菌素的质粒（Bacteriocin production
一、质粒概述
质粒（plasmid）
存在于各种微生物细胞中、独立于染色体外、 能进行自主复制的遗传因子。
特点
可自我复制、稳定遗传；非必需；可转移；可 整合；可重组；可消除
质粒的大小和复制
二、质粒的分子结构
SC构型 OC构型 L构型
质粒的分离和鉴定
分离的步骤
细胞培养 细胞裂解 蛋白质和RNA的去除 质粒DNA与染色体DNA的分离（关键步骤）
核小体 基因连续性
重复序列 不编码序列 操纵子结构 转录、转译部位
原核生物 小
一般1个 一般1个
环状 无 无 强 少 少 普遍存在 同在细胞质中进行
真核生物 大
多个 多个 线状 有稳定的结合
有 差（被许多内含子分隔）
多 多 一般没有 在核中转录、在细胞质中转译
第三节
质粒和转座子
Plasmid and Transposon