第六章微生物遺傳與變異環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第1頁“種瓜得瓜，種豆得豆”“龍生龍，鳳生鳳”“老鼠生來會打洞”說明什么問題?遺傳現(xiàn)象“一龍生九子，九子各不一樣

”又說明什么問題?變異現(xiàn)象環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第2頁

親代性狀在子代表現(xiàn)出來，使子代與親代有相同現(xiàn)象，叫遺傳。從分子水平上講，遺傳就是遺傳信息復制和表示。生物親代與子代之間，子代個體之間有差異現(xiàn)象，主要表達在形態(tài)和生理性狀。從分子水平講，是遺傳信息發(fā)生了改變。遺傳（heredity）

變異（variation）

環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第3頁遺傳型——生物體所攜帶全部遺傳因子或基因總稱。表型——含有一定遺傳性個體在特定外界環(huán)境中經過生長發(fā)育所表現(xiàn)出來種種形態(tài)和生理特征總和。有些基因結構未發(fā)生改變僅表型改變不是變異，只能稱適應或飾變（modification）。變異是基因結構發(fā)生改變，而且往往是不可逆改變，此改變能夠遺傳給子代形成新品種。遺傳是相正確，變異是絕正確；遺傳中有變異，變異中有遺傳。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第4頁第一節(jié)微生物遺傳一、DNA是遺傳物質三個經典試驗證實了核酸(DNA和RNA)是遺傳物質基礎。1.肺炎鏈球菌轉化現(xiàn)象2.噬菌體感染試驗3.植物病毒重建試驗環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第5頁一、遺傳變異物質基礎環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第6頁①加S菌DNA②加S菌DNA及DNA酶以外酶③加S菌DNA和DNA酶④加S菌RNA⑤加S菌蛋白質⑥加S菌莢膜多糖活R菌長出S菌只有R菌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化因子各種成份，并在離體條件下進行了轉化試驗：環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第7頁只有S型細菌DNA才能將S.pneumoniaeR型轉化為S型。且DNA純度越高，轉化效率也越高。說明S型菌株轉移給R型菌株是遺傳因子,即DNA。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第8頁32P標識噬菌體DNA35S標識噬菌體蛋白質外殼大多數(shù)噬菌體DNA存在于細菌中，而外殼留在上清液中。噬菌體感染試驗環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第9頁植物病毒重建試驗證實了RNA為遺傳物質1956，F(xiàn)raenkel-conrat用含有RNATMV和HRV進行了植物病毒重建試驗。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第10頁證實雜種病毒蛋白質外殼來自病毒1，而非病毒2生化提取分別取得含RNA煙草花葉病毒蛋白質外殼（病毒1）和核酸（病毒2(霍氏車前花葉病毒)雜種病毒后代蛋白質外殼表現(xiàn)為病毒2，而非病毒1遺傳物質是核酸（RNA）而非蛋白質環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第11頁核外DNA種類核外染色體真核生物“質?！痹松镔|粒 線粒體細胞質基因 葉綠體（質體） 中心體 卡巴顆粒酵母菌2m質粒F因子R因子Col質粒Ti質粒巨大質粒降解性質粒環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第12頁卡巴顆粒環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第13頁(1)DNA由2條反平行脫氧多核苷酸鏈組成，兩條鏈繞同一中心軸盤旋而形成右手雙螺旋。(2)每條主鏈由磷酸和脫氧核糖相間連接而成，位于螺旋外側，堿基位于螺旋內側，堿基平面與螺旋中心軸垂直，螺旋表面有2條螺旋形凹槽：大溝和小溝。(3)雙螺旋直徑是2nm，沿中心軸每個螺旋周期有10個核苷酸對，螺距為3.4nm，堿基對之間距離為0.34nm。(4)兩鏈間堿基以氫鍵相互配對。A與T配，有2個氫鍵；G與C配，有3個氫鍵。小溝大溝1.0nm二、DNA結構與復制環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第14頁脫氧核糖堿基磷酸AGCT基本單位－脫氧核苷酸環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第15頁AGCT腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸

胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸種類環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第16頁連接

ATGCATGCDNA化學結構示意圖環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第17頁關鍵點(1)DNA由2條反平行脫氧多核苷酸鏈組成，兩條鏈繞同一中心軸盤旋而形成右手雙螺旋。(2)每條主鏈由磷酸和脫氧核糖相間連接而成，位于螺旋外側，堿基位于螺旋內側，堿基平面與螺旋中心軸垂直，螺旋表面有2條螺旋形凹槽：大溝和小溝。(3)雙螺旋直徑是2nm，沿中心軸每個螺旋周期有10個核苷酸對，螺距為3.4nm，堿基對之間距離為0.34nm。(4)兩鏈間堿基以氫鍵相互配對。A與T配，有2個氫鍵；G與C配，有3個氫鍵。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第18頁雙螺旋結構有A、B、Z三種類型。A型螺旋比B型螺旋擰得緊一些。Z型螺旋是左手螺旋。

但當前公認B型螺旋是最靠近天然狀態(tài)DNA結構，也是細胞內DNA主要存在形式。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第19頁特定種或菌株DNA分子，其堿基次序固定不變，確保了遺傳穩(wěn)定性。一旦DNA個別部位發(fā)生了堿基排列次序改變,都會造成死亡或發(fā)生遺傳性狀改變。比如:在特定部位丟掉一個或一小段堿基增加一個或一小段堿基改變了DNA鏈長短和堿基次序環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第20頁a.氫鍵。兩條鏈間堿基相互作用，A與T間兩個氫鍵，G與C間三個氫鍵，即使氫鍵是一個弱鍵，但DNA中氫鍵數(shù)量大，所以氫鍵是比較主要原因。b.堿基堆積力(basestackingaction)。是一條鏈上相鄰兩個平行堿基環(huán)間相互作用，這是來自芳香族堿基π鍵電子之間相互作用，是維持DNA雙螺旋穩(wěn)定主要原因。堿基堆積使雙螺旋內部形成疏水關鍵，從而有利于堿基間形成氫鍵。c.離子鍵。DNA分子中磷酸基團在生理條件下解離，使DNA成為一個多陰離子，這有利于與帶正電荷組蛋白或介質中陽離子間形成靜電作用，能降低雙鏈間靜電排斥，有利于雙螺旋穩(wěn)定。DNA雙螺旋結構穩(wěn)定原因環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第21頁（3）三股螺旋結構DNA

a.科學家在試驗室設計并合成由15-25個核苷酸組成短鏈反義核酸，這些反義核酸可被綁到DNA中形成三股螺旋DNA。b.1992年我國科學家首先發(fā)覺含有三股螺旋天然DNA，已被國際公認。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第22頁3、DNA三級結構——超螺旋

DNA三級結構是指雙螺旋基礎上分子深入扭曲或再次螺旋所形成構象。其中，超螺旋(superhelix)是最常見也是研究最多DNA三級結構。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第23頁細胞內DNA主要以超螺旋形式存在。當超螺旋DNA一條鏈上出現(xiàn)一個缺口時，超螺旋結構就會松開，而形成開環(huán)型結構。a.為直線型雙螺旋結構；b.為開環(huán)型結構；c.為閉環(huán)型超螺旋結構環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第24頁(一)DNA存在形式1、真核生物：真核生物(人、高等動物、植物、真菌、藻類及原生動物)DNA和組蛋白等組成染色體，少幾個，多幾十或更多，染色體呈絲狀結構，細胞內全部染色體由核膜包裹成一個細胞核。2、原核微生物：原核微生物DNA只與極少許蛋白質結合，也沒有核膜包裹，單純由一條DNA細絲組成環(huán)狀染色體，位于細胞中央，高度折疊形成含有空間結構一個核區(qū)。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第25頁（二）、基因及遺傳信息傳遞基因是一切生物體內儲存遺傳信息、有自我復制能力遺傳功效單位。它是DNA分子上一個含有特定堿基次序，即核苷酸次序片斷。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第26頁(2)分類(按功效分)

(a)結構基因：編碼蛋白質或酶結構，控制蛋白質或酶合成，但tRNA和rRNA基因不編碼蛋白質；如，大腸桿菌三種相關利用乳糖酶是由三個結構基因決定；(b)操縱基因或操縱區(qū)：它功效像“開關”，操縱三個結構基因表示；

(c)調整基因，它是控制結構基因。由調整基因決定一個阻抑蛋白封閉操縱區(qū)作用，使三個結構基因都不能表示，阻抑了酶合成。當培養(yǎng)基中有乳糖時阻抑蛋白失活，不能封閉操縱基因，因而結構基因得以表示，合成能利用乳糖酶。o.操縱基因；a,b,c結構基因；R.調整基因；L.乳糖；A.B.C蛋白質環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第27頁(三)、DNA復制半保留復制——以親代DNA分子兩條鏈為模板合成各自互補鏈，形成兩個子代DNA分子過程稱為復制，這個過程是半保留復制即合成新DNA分子時，子代DNA一條鏈來自親代，另一條鏈為新合成互補鏈。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第28頁

首先是DNA分子中兩條互補多核苷酸鏈之間氫鍵斷裂，彼此分開成兩條單鏈，然后各自以原有多核苷酸鏈為模板，依據(jù)堿基配正確標準吸收細胞中游離核苷酸，按照原有鏈上堿基排列次序，各自合成出一條新互補多核苷酸鏈，新合成一條多核苷酸鏈和原有多核苷酸鏈又能夠氫鍵連接成新雙螺旋結構。半保留復制——DNA兩條鏈都作為模板合成兩條新鏈環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第29頁環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第30頁三、DNA變性和復性核酸變性：是指核酸雙螺旋結構解開，氫鍵斷裂，但并不包括核苷酸間磷酸二酯鍵斷裂。DNA復性：變性DNA在適當條件下，又可使兩條彼此分離鏈重新締合而形成雙螺旋結構，這一過程又稱為退火。復性后DNA可基本恢復一系列理化性質，生物學活性也可得到部分恢復。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第31頁引發(fā)變性外部原因：加熱、極端pH、有機溶劑、尿素和甲硫胺等。它們都能破壞氫鍵、疏水鍵、堿基堆積力，從而破壞雙螺旋。DNA變性可發(fā)生在一個很窄溫度范圍內。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第32頁DNA變性和復性圖圖6-7DNA解鏈曲線經加熱成單鏈DNA雙鏈DNA重新形成圖6-8變性DNA重新形成雙鏈DNA過程遲緩冷卻單鏈DNA熔解DNA雙鏈DNATm=92.6℃

溫度/℃

DNA變性和蛋白質變性區(qū)分？？？環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第33頁三、RNA1、DNA與RNA區(qū)分

(1)RNA戊糖為核糖，DNA為脫氧核糖；(2)RNA四種堿基中沒有胸腺嘧啶(T)，以尿嘧啶(uracil,簡稱U)代替；即為A、C、G、U；(3)RNA是單鏈本身回折結構；堿基配對：A－U，G－C。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第34頁2、RNA種類(1)mRNA(messengerRNA)：約占總RNA量5％。其上帶有指導氨基酸信息密碼(三聯(lián)密碼子)，作用是翻譯氨基酸，將遺傳信息從DNA傳到蛋白質，在肽鏈合成中起決定氨基酸排列次序模板作用。(2)tRNA(transferRNA)：約占總RNA15％，相對分子量較小，游離于胞質中。其上有和mRNA互補反密碼子，能識別氨基酸及識別mRNA上密碼子，在tRNA-氨基酸合成酶作用下傳遞氨基酸(實際上是起翻譯作用)。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第35頁(3)rRNA(ribosomalRNA)：約占總RNA量80％，相對分子量較高，是核糖體組成成份(占60％左右)，核糖體是蛋白質合成(翻譯)場所。(4)反義RNA：能與DNA堿基互補，并能阻止、干擾復制轉錄和翻譯短小RNA。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第36頁

第二位置

第一位置mRNA5’端

U

UCAG

UCAG

第三位置mRNA3’端

UUU苯丙氨酸UUC苯丙氨酸UUA亮氨酸UUG亮氨酸UCU絲氨酸UCC絲氨酸UCA絲氨酸UCG絲氨酸UAU酪氨酸UAC酪氨酸UAA終止UAG終止UGU半胱氨酸UGC半胱氨酸UGA終止UGG色氨酸

C

CUU亮氨酸CUC亮氨酸CUA亮氨酸CUG亮氨酸CCU脯氨酸CCC脯氨酸CCA脯氨酸CCG脯氨酸CAU組氨酸CAC組氨酸CAA谷氨酰氨CAG谷氨酰氨CGU精氨酸CGC精氨酸CGA精氨酸CGG精氨酸UCAG

A

AUU異亮氨酸AUC異亮氨酸AUA異亮氨酸AUG甲硫氨酸ACU蘇氨酸ACC蘇氨酸ACA蘇氨酸ACG蘇氨酸AAU天門冬酰氨AAC天門冬酰氨AAA賴氨酸AAG賴氨酸AGU絲氨酸AGC絲氨酸AGA精氨酸AGG精氨酸UCAG

G

GUU纈氨酸GUC纈氨酸GUA纈氨酸GUG纈氨酸GCU丙氨酸GCC丙氨酸GCA丙氨酸GCG丙氨酸GAU天門冬氨酸GAC天門冬氨酸GAA谷氨酸GAG谷氨酸GGU甘氨酸GGC甘氨酸GGA甘氨酸GGG甘氨酸UCAG四、遺傳密碼環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第37頁圖6-10生長久細菌群體RNA、DNA和蛋白質含量改變五、微生物生長與蛋白質合成環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第38頁2、蛋白質合成過程(1)復制：決定該種蛋白質分子結構對應一段DNA鏈(結構基因)自我復制；(2)轉錄：蛋白質不能直接由DNA合成，而經過DNA副本RNA合成。轉錄是雙鏈DNA分開，以其中一條單鏈為模板轉錄出一條mRNA。新轉錄mRNA鏈核苷酸堿基排列次序與模板DNA鏈核苷酸堿基排列次序互補。一樣，也能夠DNA分子一些部分核苷酸堿基次序轉錄成tRNA和rRNA。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第39頁(3)翻譯：翻譯是由tRNA完成，tRNA鏈上有與mRNA鏈上對氨基酸次序編碼核苷酸堿基次序(密碼子)互補反密碼子tRNA含有特定識別作用兩端：一端識別特定、在ATP和氨基酸合成酶作用下被活化氨基酸，并與之暫時結合形成氨基酸－tRNA結合分子。另一端有三個核苷酸堿基次序組成反密碼子。tRNA上反密碼子能識別mRNA上與之互補密碼子，并與之暫時結合。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第40頁(4)蛋白質合成：經過兩端識別作用，把特定氨基酸轉送到一定位置上，使不一樣氨基酸按照mRNA上堿基次序連接起來，在多肽合成酶作用下合成多肽鏈(mRNA堿基次序決定了多肽鏈上氨基酸排列次序)，多肽鏈合成后組成特定蛋白質結構。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第41頁圖6-11原核微生物DNA轉錄為mRNA示意圖注：圖中開啟子即開啟密碼，終止子即終止密碼

環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第42頁圖6-13真核微生物DNA轉錄（mRNA合成）環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第43頁原核生物與真核生物RNA轉錄區(qū)分

1.真核生物RNA轉錄是在細胞核內，翻譯在細胞質中進行；原核生物則在核區(qū)同時進行轉錄和翻譯；

2.真核生物一個mRNA只編碼一個基因；原核生物一個mRNA編碼多個基因；

3.真核生物有RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三種不一樣酶；原核生物則只有一個RNA聚合酶；

4.真核生物中轉錄起始更復雜，RNA合成需要轉錄因子幫助進行轉錄；原核生物則較為簡單；

5.真核生物mRNA轉錄后進行加工，然后運輸?shù)郊毎|中進行翻譯；原核生物無需進行加工，邊轉錄邊翻譯。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第44頁原核生物轉錄水平調控-乳糖操縱子模型1.調整基因和結構基因.環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第45頁2調控位點(1)Operator操縱基因(2)CAP(catabolitegeneactivationprotein)orCRP(cAMP受體蛋白)結合位點(3)Promotor3別乳糖為誘導物4本底組成型(backgroundconstitutivesynthesis)

組成型(constitutivegene)即看家基因（Houskeepinggene)環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第46頁未發(fā)覺環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第47頁乳糖環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第48頁環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第49頁環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第50頁第二節(jié)微生物變異環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第51頁一、變異實質——基因突變基因突變：DNA因某種原因引發(fā)堿基缺失、置換或插入，改變了基因內部原有堿基排列次序，從而引發(fā)其后代表型改變.二、突變類型（一）自發(fā)突變:指微生物在自然條件下，沒有些人工參加而發(fā)生基因突變環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第52頁（二）誘發(fā)突變指在細菌環(huán)境中加入理化原因而誘導細菌發(fā)生突變。凡提升突變率理化因子都可稱誘變劑（mutagen）1、物理誘變:（1）紫外輻射誘變作用機制：主要生物效應是DNA吸收紫外輻射，引發(fā)DNA結構改變。引發(fā)DNA結構改變有很多方面：DNA斷裂、DNA交聯(lián)、DNA與蛋白質交聯(lián)、胞嘧啶與鳥嘌呤水合作用及嘧啶二聚體形成。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第53頁（2）DNA損傷修復①光復活和暗復活光復活：光裂合酶在可見光下（300-500nm）會因取得光能而發(fā)生解離從而使二聚體重新分解成單體。暗復活：切除修復和重組修復環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第54頁②切除修復：需要三種酶協(xié)同作用，不需要可見光激活。首先在二聚體兩側核酸內切酶作用下造成單鏈斷裂并切除二聚體。DNA聚合酶I作用下修復，最終DNA連接酶縫合新合成DNA片段和原DNA片段。③重組修復：必須在DNA進行復制情況下進行，所以又稱復制后修復。大腸桿菌能夠在不切除胸腺二聚體情況下以帶有二聚體這一單鏈為模板而合成互補單鏈，但在二聚體附近留下了一個空隙，經過染色體交換，使空隙部分面對正常單鏈，DNA聚合酶和連接酶將此修復。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第55頁④SOS修復：DNA大范圍損失作為一個求救信號引發(fā)設計DNA修復各種細胞功效參加誘導作用。正常SOS系統(tǒng)被LexA蛋白所抑制，DNA損傷時激活RecA蛋白酶活性，使LexA蛋白失活，開啟SOS系統(tǒng)。一旦修復完成，SOS系統(tǒng)關閉。SOS系統(tǒng)是一個傾向差錯DNA修復機制，可造成突變。⑤適應性修復：細菌因為長久接觸低劑量誘變劑會產生修復蛋白酶，修復DNA上因甲基化而遭受損傷。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第56頁2、化學誘變化學誘變可造成堿基正確置換轉換（transition）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧啶取代。顛換（transversion）：嘌呤被嘧啶取代?；瘜W誘變對DNA作用形式有三類：（1）直接引發(fā)置換誘變劑是一類可直接與核酸堿基發(fā)生化學反應誘變劑。可與一個或幾個核苷酸發(fā)生化學反應，引發(fā)DNA復制時堿基配正確轉換。

環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第57頁亞硝酸可使堿基發(fā)生氧化脫氨，使腺嘌呤A轉變?yōu)榇吸S嘌呤H，胞嘧啶C變成尿嘧啶U，引發(fā)A=T向G=C轉換

①腺嘌呤氧化脫氨后形成烯醇式次黃嘌呤（He）②He經過互變異構效應形成酮式次黃嘌呤（HK）③DNA復制時，HK與胞嘧啶（C）配對④DNA第二次復制時，C與G正常配對，實現(xiàn)了轉換。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第58頁（2）間接引發(fā)置換誘變劑：這類誘變劑是一些堿基類似物，5-溴尿嘧啶（5-Bu）、5-氨基尿嘧啶（5-Au）、8-氮鳥嘌呤（8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）等。它們作用是經過活細胞代謝活動摻入到DNA分子后引發(fā)，所以是間接。（3）引發(fā)移碼突變誘變劑：由誘變劑引發(fā)DNA分子中一個或少數(shù)幾個核苷酸增添、插入或缺失，從而使該部位后面全部遺傳密碼發(fā)生轉錄和轉譯錯誤一類突變。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第59頁3、復合處理及協(xié)同效應兩種或各種誘變劑先后使用；同一個誘變劑重復使用；兩種或各種誘變劑同時使用4、定向培育與馴化:用某一特定環(huán)境長久處理某一微生物群體，不停移種傳代，從中選擇含有合格性狀自發(fā)突變體。因自發(fā)突變率低，變異程度低，培育進程很遲緩。

環(huán)境工程中仍采取定向培育方法培育菌種——馴化。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第60頁第三節(jié)基因重組環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第61頁一、定義

兩個獨立基因組內遺傳基因，經過一定路徑轉移到一起，形成新穩(wěn)定基因組過程，稱為基因重組(generecombination)或遺傳重組(geneticrecombination)，簡稱重組?？山涍^雜交、轉化等伎倆到達基因重組。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第62頁二、雜交(接合)雜交是經過雙親細胞融合，使整套染色體基因重組(如酵母菌和霉菌等)，或者是經過雙親細胞溝通，使部分染色體基因重組(如細菌)。

在真核微生物和原核微生物中可經過雜交取得有目標、定向新品種。如含有固氮基因肺炎克氏桿菌(Klebsiellapneumoniae)固氮基因傳遞給大腸桿菌，產生了含有固氮基因并有固氮能力nif+大腸桿菌，對農業(yè)生產和缺氮工業(yè)廢水處理很有意義。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第63頁三、轉化(transformation)（引進）

受菌體直接吸收供菌體DNA片斷而取得后者部分遺傳性狀現(xiàn)象，稱為轉化或轉化作用。DNA片斷新性狀細胞供體細胞研碎微生物轉化過程基本過程：

1928年，Griffith發(fā)覺肺炎鏈球菌轉化現(xiàn)象,當前已知有二十多個種細菌含有自然轉化能力。經過轉化方式而形成雜種后代，稱轉化子(transformant)。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第64頁環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第65頁環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第66頁四、轉導(transduction)（間諜竊?。?/p>

經過缺點噬菌體(defectivephage)媒介，把供體細胞小片段DNA攜到受體細胞中，經過交換與整合，使后者取得前者部分遺傳性狀現(xiàn)象，稱為轉導。由轉導作用而取得部分新性狀重組細胞，稱為轉導子(transductant)。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第67頁TransductionFigure8.28Recombinant1PhageproteincoatBacterialchromosome23BacterialDNAPhageDNA4Recipientcell5DonorbacterialDNARecipientbacterialDNARecombinantcellAphageinfectsthedonorbacterialcell.PhageDNAandproteinsaremade,andthebacterialchromosomeisbrokendownintopieces.Occasionallyduringphageassembly,piecesofbacterialDNAarepackagedinaphagecapsid.ThenthedonorcelllysesandreleasesphageparticlescontainingbacterialDNA.AphagecarryingbacterialDNAinfectsanewhostcell,therecipientcell.Recombinantcanoccur,producingarecombinantcellwithagenotypedifferentfromboththedonorandrecipientcells.環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第68頁第四節(jié)突變體及重組子檢測與篩選

人們用某種誘變因子誘導微生物產生突變體，目標是為了從中取得優(yōu)良目標品種突變體。所以，需要用一定檢測方法檢測與篩選。

一、突變體檢測方法

（一）直接檢測表現(xiàn)型

直接檢測表現(xiàn)型是最簡便易行檢測方法。

識別特征：光滑型菌落（正常細菌）粗糙型菌落（突變株）經過觀察菌落就可識別，直觀而又快速。正常細菌原產紅色素、呈紅色菌落突變株無色菌落誘變、培養(yǎng)環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第69頁圖6-20影印平板技術（正常菌E.coli）注：圖中紅色實心者為正常菌落；藍色實心者為突變株環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第70頁（二）間接檢測法有許多突變體不能用直接檢測取得，如高溫菌、低溫菌、嗜酸菌、嗜堿菌及營養(yǎng)缺點型微生物要經過控制培養(yǎng)條件而取得。對于轉入質粒等重組子，能夠采取抗性進行篩選。環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第71頁第五節(jié)分子遺傳學新技術在環(huán)境工程與環(huán)境保護中應用環(huán)境微生物學專業(yè)知識專家講座第72頁一、遺傳工程技術在環(huán)境保護中應用（一）質粒育種質粒是細菌體內一個獨立于染色體外，與細菌細胞共生能獨立復制和穩(wěn)定地延續(xù)遺傳遺傳單位，其基因由環(huán)狀雙鏈共價閉合DNA分子組成，長1-200kb。不帶有主要基因，存在是否不對細菌產生致死效應。不一樣質