1、第八章 微生物遺傳第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)1三個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)1928年 Griffith轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（動物實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)說明：加熱殺死的SIII型細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)可能存在一種轉(zhuǎn)化物質(zhì)，它能通過某種方式進(jìn)入RII型細(xì)胞并使RII型細(xì)胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀，轉(zhuǎn)變?yōu)镾III型細(xì)胞。1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty從熱死S型S. pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：1952 噬菌體感染實(shí)驗(yàn) 第二節(jié) 微生物的基因組結(jié)構(gòu) 基因：指DNA鏈上編碼多肽、tRNA和rRNA的特定核苷酸序列。基因組（genome）：一個(gè)物種的單倍體的所有染色體

2、及其所包含的遺傳信息的總稱原核生物（如細(xì)菌）多數(shù)為單倍體；真核微生物通常為雙倍體；（例如啤酒酵母有16條染色體，可以單倍體生活，也可以雙倍體生活）大腸桿菌啤酒酵母詹氏甲烷球菌類型原核微生物真核微生物古菌內(nèi)含子無有無（有些菌有）操縱子有無有組蛋白無有有基因組重復(fù)序列有（少而短）高度重復(fù)，遺傳豐余有其它雙鏈環(huán)狀DNA/ 第三節(jié) 質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子質(zhì) 粒 的 主 要 類 型質(zhì)粒：獨(dú)立于染色體外能自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，通常有三種構(gòu)型：CCC型、開環(huán)型（OC）、線型（L）F質(zhì)粒:與有性接合有關(guān)R質(zhì)粒:與抗藥性有關(guān)Col質(zhì)粒:編碼免疫蛋白毒性質(zhì)粒：蘇云金芽孢桿菌內(nèi)毒素質(zhì)粒代謝質(zhì)粒：降解復(fù)雜有機(jī)化合物隱秘質(zhì)

3、粒：酵母的2m質(zhì)粒轉(zhuǎn)座因子：細(xì)胞中能改變自身位置的一段DNA序列插入序列（Insertion Sequence, IS）轉(zhuǎn)座子（Transposon, Tn）Mu噬菌體轉(zhuǎn)座引起的遺傳效應(yīng) 插入突變產(chǎn)生染色體畸變基因的移動和重排 第四節(jié) 基因突變和修復(fù) 4.1突變類型 同義突變表型變化 錯(cuò)義突變 無義突變移碼突變 營養(yǎng)缺陷型抗性突變型條件致死突變型形態(tài)突變型抗原突變型產(chǎn)量突變型4.2自發(fā)突變分子基礎(chǔ)：堿基的互變異構(gòu)-轉(zhuǎn)換和顛換43誘發(fā)突變 堿基結(jié)構(gòu)類似物 胸腺嘧啶類似物-溴尿嘧啶 腺嘌呤類似物-氨基嘌呤插入染料 溴化乙錠、吖啶橙誘變劑 亞硝酸、羥胺類化合物、烷化劑輻射和熱 紫外線-嘧啶二聚體生物

4、誘變因子：轉(zhuǎn)座因子4.4 誘變劑與致癌物質(zhì)Ames實(shí)驗(yàn)4.5 DNA損傷的修復(fù)光復(fù)活作用：光復(fù)合酶直接修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù) 第五節(jié) 細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組轉(zhuǎn)化（transformation）結(jié)合(conjugation,mating)轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)5.1 轉(zhuǎn)化定義：受體細(xì)胞直接吸收了來自供體細(xì)胞的DNA片斷，并把它整合到自己的基因組中，細(xì)胞部分遺傳性狀發(fā)生變化的現(xiàn)象叫轉(zhuǎn)化。 轉(zhuǎn)化因子：轉(zhuǎn)化是游離的DNA片斷的轉(zhuǎn)移和重組，游離的DNA片斷叫轉(zhuǎn)化因子。感受態(tài)：受體細(xì)胞能接受轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)，只有處于感受態(tài)的細(xì)菌才能接受轉(zhuǎn)化因子。特點(diǎn)： 不需兩個(gè)細(xì)胞直接接觸，供體D

5、NA提取出來，注入受體即可根據(jù)感受態(tài)建立方式，可以分為 自然轉(zhuǎn)化：感受態(tài)的出現(xiàn)是細(xì)胞一定生長階段的生理特性； 人工轉(zhuǎn)化：人為誘導(dǎo)使細(xì)胞具有攝取DNA的能力；核酸酶細(xì)菌的染色體DNA結(jié)合蛋白感受態(tài)特異蛋白自由核苷酸細(xì)菌生長到一定階段，分泌出感受態(tài)因子，感受態(tài)因子與細(xì)胞表面受體相互作用，誘導(dǎo)一些感受態(tài)特異蛋白質(zhì)表達(dá)，使細(xì)胞表面的DNA結(jié)合蛋白與核酸酶裸露出來，使其具有與DNA結(jié)合的活性，DNA以雙鏈的形式在細(xì)胞表面結(jié)合并遭到酶切，核酸內(nèi)切酶切斷一條鏈，被切斷的鏈遭到核酸酶降解，成為寡核苷酸釋放到培養(yǎng)基中，另一條鏈與感受態(tài)特異蛋白結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞，通過同源重組以置換的方式整合進(jìn)受體染色體DNA，經(jīng)復(fù)制

6、和細(xì)胞分裂后形成重組體。 高濃度鈣離子誘導(dǎo) 電穿孔法5.2 接合定義：通過細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過程。發(fā)現(xiàn)過程：兩株多重營養(yǎng)缺陷型菌株只有在混合培養(yǎng)后才能在基本培養(yǎng)基上長出原養(yǎng)型菌落，而未混合的兩親菌均不能在基本培養(yǎng)基上生長，說明發(fā)生了遺傳交換和重組； U型管試驗(yàn)證明重組現(xiàn)象需要直接接觸F因子與結(jié)合 F+ X F- 雜交 F+ & F+性菌毛F因子編碼的性菌毛與受體細(xì)胞接觸，使供體細(xì)胞與受體細(xì)胞相連；性菌毛收縮，使給體和受體細(xì)胞緊密相連；F因子的一條鏈被缺刻螺旋酶切斷（具有TrayI，識別位點(diǎn)在oriT）；轉(zhuǎn)移鏈到達(dá)受體細(xì)菌后在宿主細(xì)胞編碼的酶的作用下開始復(fù)制，最后給

7、、受體各含有一個(gè)F因子。供體缺刻螺旋酶DNA聚合酶IIIHfr X F- 雜交 Hfr & F-/HfrF因子除先導(dǎo)區(qū)外，其余絕大部分是處于轉(zhuǎn)移染色體的末端，由于轉(zhuǎn)移過程常被中斷，因此F因子不易轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，故雜交后的受體因子仍然是F-5.3 轉(zhuǎn)導(dǎo)定義：通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的小片段DNA攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換和整合，使后者獲得前者部分遺傳形狀的現(xiàn)象。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo) 高頻轉(zhuǎn)導(dǎo) (完全缺陷噬菌體)指噬菌體能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體細(xì)菌的任何基因鼠傷寒沙門氏菌的P22噬菌體大腸桿菌的P1噬菌體枯草桿菌的PBS1、PBS2、SP10噬菌體等其機(jī)制在于這些噬菌體

8、可以整合在供體菌染色體DNA的任何位置上噬菌體噬菌體只能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌染色體DNA上的某些特定基因只能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌的個(gè)別特定基因（一般為噬菌體整合位點(diǎn)兩側(cè)的基因）該特定基因由部分缺陷的噬菌體攜帶低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)在局限轉(zhuǎn)導(dǎo)中，若對雙重溶源菌進(jìn)行誘導(dǎo)，就會產(chǎn)生含50左右的局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物，用這種裂解物去轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌，就可獲得高達(dá)50左右的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱。雙重溶源菌：同時(shí)感染有正常噬菌體和缺陷噬菌體的受體菌 (lambda)低m.o.i ：指遠(yuǎn)小于E.Coli的量當(dāng)用LFT裂解物以高m. o. i 感染E. coli gal（不發(fā)酵半乳糖的營養(yǎng)缺陷型）菌株時(shí)，凡是感染有dgal噬菌體任一細(xì)胞，幾

9、乎都同時(shí)感染有正常的 噬菌體。這時(shí) 與dgal同時(shí)整合在一個(gè)受體菌的核染色體組上，從而使它成為一個(gè)雙重溶源菌（double lysogen）。當(dāng)雙重溶源菌被紫外線等誘導(dǎo)時(shí)，其中的正常 噬菌體的基因可補(bǔ)償dgal缺失的部分基因功能，因而兩種噬菌體就同時(shí)獲得復(fù)制的機(jī)會。所以在雙重溶源菌中的正常 噬菌體被稱為助體（或輔助）噬菌體（helper phage）。雙重溶源菌的裂解物中含有等量的 和dgal粒子，稱為HFT（高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)）裂解物。用HFT裂解物以低 m. o. I 感染另一個(gè)E. coli gal（不發(fā)酵半乳糖的營養(yǎng)缺陷型）受體菌，就可以高頻率地把它轉(zhuǎn)化為能發(fā)酵半乳糖的E. coli gal+

10、轉(zhuǎn)導(dǎo)子。是為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)總結(jié)：第六節(jié) 誘變育種自發(fā)突變與育種 在生產(chǎn)中育種 定向培育優(yōu)良菌株：卡介苗的生產(chǎn)誘變育種 - 三類突變株的篩選 A 產(chǎn)量突變株的篩選B 抗藥性突變株的篩選C 營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選A 產(chǎn)量突變株的篩選瓊脂塊培養(yǎng)法篩選B 抗藥性突變株的篩選C 營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選夾層培養(yǎng)法限量補(bǔ)充培養(yǎng)法逐個(gè)檢出法影印平板法野生型菌株：變異前的原始菌株?；九囵B(yǎng)基：滿足野生型菌株?duì)I養(yǎng)要求的最低成分合成培養(yǎng)基。營養(yǎng)缺陷型菌株：經(jīng)過誘變產(chǎn)生，在一些營養(yǎng)物質(zhì)的合成上出現(xiàn)缺陷，必須在基本培養(yǎng)基上加入相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能生長。完全培養(yǎng)基：滿足微生物各種營養(yǎng)缺陷型菌株生長所需的培養(yǎng)基。補(bǔ)充培養(yǎng)基：在基本培養(yǎng)基上有針對性的加入一種或某幾種營養(yǎng)物質(zhì)，滿足相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型菌株生長的培養(yǎng)基