微生物的遗传和变异

原核微生物
F因子 R因子 COL质粒 Ti质粒 巨大质粒 降解性质粒
把在染色体组中或染色体组间能改变自身位置的一段DNA顺序称 作转座因子（transposibleelement），也称作跳跃基因 （jumpinggene）或可移动基因（moveablegene）。
转座因子主要有三类，即插入序列（IS，insertionsequence）、 转座子（Tn，transposon，又称转位子，易位子）和Mu噬菌体 （即mutatorphage，诱变噬菌体）
能在选择性培养基平板上形成微小菌落 供体菌DNA片段不与受体菌染色体整合 不可自我复制
局限性转导(specialized transduction )
定义
通过某些部分缺陷的温和 噬菌体（脱落宿主染色体 时错误切割），将供体菌 的少数特定基因携带到受 体菌的转导
❖当它感染宿主细胞并整 合在宿主的核基因组上 时，可使宿主细胞成为 一个局限转导子（即获 得了供体菌的gal或bio 基因），而不是一个溶 源菌，因而对λ噬菌体不 具有免疫性。
对受体菌是温和噬菌体
普遍性转导(generalized transduction)
流产普遍传导(abortive transduction)
进入受菌体的供体菌DNA片段不与受菌体染色 体整合，也不能复制，仅能转录而得到表达
特点
细胞进行分裂时,只能将这段DNA分配给一个子 细胞，另一子细胞只获得供体基因的产物--酶
大肠杆菌的接合
F因子(fertility factor)
❖ 是一种独立于染色体的小型环状DNA ❖ 具有自主的与染色体进行同步复制和转移到 其
它细胞中去的能力 ❖ 凡有F因子的菌株称为雄性菌株，其细胞表面产
生1~4条中空而细长的丝状物,称为性菌毛 ❖ 根据F因子的有无，将E. coli分为四种
F+菌株 、F-菌株、Hfr菌株和F’菌株
大肠杆菌的接合
F因子与接合菌株
F+菌株 • 雄性菌株，细胞内存在游离F因子，细胞表 面有与F因子数相当的性菌毛 • 具有与雌性菌株相结合且使其获得F因子
F-菌株 ❖ 雌性菌株，胞内无F因子和胞表面无性菌毛， 但可获得F因子 ❖ F+菌株和F-菌株结合过程 ❖ 还可接受来自Hfr菌株的一部分或全部染色 体信息
微生物的遗传和变异
微生物的独特生物学特性
➢ 个体的体制极其简单 ➢ 营养体一般都是单倍体 ➢ 繁殖速度快 ➢ 易于积累不同的中间代谢产物或终产物 ➢ 菌落形态特征的可见性和多样性 ➢ 环境条件对微生物群体中各个个体作用的直接性
和均一性 ➢ 易于形成营养缺陷型 ➢ 各种微生物一般都有相应的病毒 ➢ 存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式.
三个经典实验
转化实验（transformation） 噬菌体感染实验 植物病毒的重建实验
第二节 微生物的遗传物质
细胞水平 细胞核水平 染色体水平 核酸水平 基因水平 密码子水平 核苷酸水平
基因组测序技术
双脱氧末端终止法测序
真核微生物
细胞质
线粒体 叶绿体等
2μm质粒
核外遗传物质
研究微生物遗传的意义
微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生 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 促进了现代分子生物学和生物工程学的发展 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
第一节 遗传变异研究概述
第三节 细菌的基因转移和重组
接合（conjugation）
接合
通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传 递大段DNA的过程称为接合
接合子：获得新性状的受体细胞称为接合子
接合及其发现
研究细菌接合方法的基本原理 通过U形管证实：接合需要细胞的直接接触
能进行接合的微生物种类
细菌：以G--的肠道菌为常见 放线菌：链霉菌属、诺卡氏菌属及天蓝色链霉菌
转导噬菌体：携带供体部分遗传物质的噬菌体
转导种类
普遍性转导 局限性转导
普遍性转导(generalized transduction)
定义
指供体菌中任何部位的基因都能被某一噬菌体 携带并传递给受体菌的转导
普遍性转导的类型
完全普遍性转导 流产普遍性转导
普遍性转导(generalized transduction)
大肠杆菌的接合
F因子与接合菌株
Hfr菌株 • 雄性高频重组菌株，胞内存在与染色体整 合的F因子 • 与雌性菌株接合可产生高频重组子而得名 • Hfr菌株和F-菌株结合过程
F’菌株 ❖ 由不正常切割而形成特殊F因子，即携带有小 段染色体基因 ❖ F因子传导：利用F’菌株与F–接合可将供体染 色体DNA传入F– 菌株
转化因子 • 来自供体菌的具有转化活性的外源DNA片段
转化(transformation)
转化发生的条件
转化因子 • 同源性 • 分子质量大小适宜
受体菌 ❖ 需处于感受态 ❖ 感受态出现的因素 菌龄 感受态因子出现 培养条件
转化(transformation)
转化发生的过程
感受态细胞的建立 吸附
完全普遍传导(complete transduction)
进入受体菌的供体菌的DNA片段（误包）与受 体菌染色体同源区段配对，通过双交换整合在 染色体上，随受体菌的分裂，每个子细胞都含 有这个片段
特点
以其野生型菌株作为供体菌 营养缺陷型菌株作为受体菌 噬菌体作为转导媒介，对供体菌是烈性噬菌体，
转化(transformation)
转化
受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通 过交换，把它组合到自己的基因组中，从而获 得了供体菌的部分遗传性状的现象 • 受体菌(recipient/receptor):转化基因的接受者 • 供体菌(donor):转化基因的提供者
转化子（transformant ） • 转化成功的菌株成为转化子
DNA
的结 切割
合与
摄取 入胞 转化 重组 子与 复制
Fra Baidu bibliotek染色
体重 转化子形成
组
转导（transduction）
转导
以缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA小片 段携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者 获得前者部分遗传形状的现象称为转导
转导子（transductant）：获得新遗传性状的 受体细胞