環(huán)境微生物學(xué)第六章

1、第六章 微生物的遺傳與變異“種瓜得瓜，種豆得豆種瓜得瓜，種豆得豆”“龍生龍，鳳生鳳龍生龍，鳳生鳳”“老鼠生來會打洞老鼠生來會打洞”說明什么問題說明什么問題?遺傳現(xiàn)象遺傳現(xiàn)象“一龍生九子，九子各不同一龍生九子，九子各不同 ”又說明什么問題又說明什么問題?變異現(xiàn)象變異現(xiàn)象 親代的性狀在子代表現(xiàn)出來，使子代與親代有相似親代的性狀在子代表現(xiàn)出來，使子代與親代有相似的現(xiàn)象，叫遺傳。從分子水平上講，遺傳就是遺傳信的現(xiàn)象，叫遺傳。從分子水平上講，遺傳就是遺傳信息的復(fù)制和表達。息的復(fù)制和表達。 生物親代與子代之間，子代個體之間有差異的現(xiàn)生物親代與子代之間，子代個體之間有差異的現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在形態(tài)和生理性狀。從

2、分子水平講，是象，主要體現(xiàn)在形態(tài)和生理性狀。從分子水平講，是遺傳信息發(fā)生了變化。遺傳信息發(fā)生了變化。（heredityheredity） （variationvariation） 生物體所攜帶的全部遺傳因子或基因的總稱。生物體所攜帶的全部遺傳因子或基因的總稱。具有一定遺傳性的個體在特定的外界環(huán)境中通過具有一定遺傳性的個體在特定的外界環(huán)境中通過生長發(fā)育所表現(xiàn)出來的種種形態(tài)和生理特征的總和。生長發(fā)育所表現(xiàn)出來的種種形態(tài)和生理特征的總和。 有些基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化僅表型改變不是變異，只能有些基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化僅表型改變不是變異，只能稱適應(yīng)或飾變（稱適應(yīng)或飾變（modificationmodificat

3、ion）。變異是基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變）。變異是基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而且往往是不可逆的變化，此變化可以遺傳給子代形化，而且往往是不可逆的變化，此變化可以遺傳給子代形成新的品種。遺傳是相對的，變異是絕對的；遺傳中有變成新的品種。遺傳是相對的，變異是絕對的；遺傳中有變異，變異中有遺傳。異，變異中有遺傳。第一節(jié) 微生物的遺傳一、一、DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)三個經(jīng)典實驗證明了核酸三個經(jīng)典實驗證明了核酸(DNA(DNA和和RNA)RNA)是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。1.1.肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象2.2.噬菌體感染實驗噬菌體感染實驗3.3.植物病毒重建實驗植物病毒重建實驗一、遺傳變異的

4、物質(zhì)基礎(chǔ)一、遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)加加S菌菌DNA加加S菌菌DNA及及DNA酶以酶以外的酶外的酶加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶加加S菌的菌的RNA加加S菌的蛋白質(zhì)菌的蛋白質(zhì)加加S菌的莢膜多糖菌的莢膜多糖活活R菌菌長出長出S菌菌只有只有R菌菌1944年年O.T.Avery、C.M.MacLeod和和M。McCarty從熱死從熱死S型型S. pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進行了轉(zhuǎn)化試驗：并在離體條件下進行了轉(zhuǎn)化試驗：只有只有S型細菌的型細菌的DNA才能將才能將S. pneumoniae的的R型轉(zhuǎn)化為型轉(zhuǎn)化為S型。且型。且D

5、NA純度越高，轉(zhuǎn)化純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說明效率也越高。說明S型菌株轉(zhuǎn)移給型菌株轉(zhuǎn)移給R型菌株型菌株的是遺傳因子的是遺傳因子,即即DNA。3232P P標記噬菌體標記噬菌體DNA DNA 3535S S標記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼標記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼 大多數(shù)噬菌大多數(shù)噬菌體的體的DNADNA存在存在于細菌中，而于細菌中，而外殼留在上清外殼留在上清液中。液中。 植物病毒重建實驗植物病毒重建實驗 證明了證明了RNA為遺傳物質(zhì)為遺傳物質(zhì) 1956，F(xiàn)raenkel-conrat用含有用含有RNA的的TMV和和HRV進行了進行了植物病毒重建實驗。植物病毒重建實驗。證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來自證明雜種病

6、毒的蛋白質(zhì)外殼來自病毒病毒1，而非病毒，而非病毒2生化提取分別獲得含生化提取分別獲得含RNA的煙草花葉病的煙草花葉病毒蛋白質(zhì)外殼（病毒毒蛋白質(zhì)外殼（病毒1）和核酸（病毒）和核酸（病毒2(霍氏車前花葉病毒霍氏車前花葉病毒)雜種病毒的后代的蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)雜種病毒的后代的蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)為病毒為病毒2，而非病毒，而非病毒1遺傳物質(zhì)是核酸（遺傳物質(zhì)是核酸（RNA）而非蛋白質(zhì)）而非蛋白質(zhì)核外核外DNA的種類的種類 核外染色核外染色體體真核生物真核生物的的“質(zhì)粒質(zhì)?！痹松镌松锏馁|(zhì)粒的質(zhì)粒線粒體線粒體細胞質(zhì)基因細胞質(zhì)基因葉綠體葉綠體（質(zhì)體）（質(zhì)體）中心體中心體卡巴顆?？ò皖w粒酵母菌的酵母菌的2 m質(zhì)粒

7、質(zhì)粒F因子因子R因子因子Col質(zhì)粒質(zhì)粒Ti質(zhì)粒質(zhì)粒巨大質(zhì)粒巨大質(zhì)粒降解性質(zhì)粒降解性質(zhì)粒卡巴顆粒(1) DNA(1) DNA由由2 2條反平行的脫氧多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條條反平行的脫氧多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈繞同一中心軸盤旋而形成右手雙螺旋。鏈繞同一中心軸盤旋而形成右手雙螺旋。 (2) (2) 每條主鏈由磷酸和脫氧核糖相間連接而成，位于每條主鏈由磷酸和脫氧核糖相間連接而成，位于螺旋外側(cè)，堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，堿基平面與螺旋中螺旋外側(cè)，堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，堿基平面與螺旋中心軸垂直，螺旋表面有心軸垂直，螺旋表面有2 2條螺旋形的凹槽：大溝和小溝。條螺旋形的凹槽：大溝和小溝。 (3) (3) 雙螺旋的直徑是

8、雙螺旋的直徑是2nm2nm，沿中心軸每個螺旋周期有，沿中心軸每個螺旋周期有1010個核苷酸對，螺距為個核苷酸對，螺距為3.4nm3.4nm，堿基對之間的距離為，堿基對之間的距離為0.34nm0.34nm。 (4) (4) 兩鏈間的堿基以氫鍵互相配對。兩鏈間的堿基以氫鍵互相配對。A A與與T T配，有配，有2 2個個氫鍵；氫鍵；G G與與C C配，有配，有3 3個氫鍵。個氫鍵。 小溝小溝大溝大溝1.0 nm二、二、DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制的結(jié)構(gòu)與復(fù)制脫氧脫氧核糖核糖堿基堿基磷酸磷酸A G C T基本單位脫氧核苷酸AGCT腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胞

9、嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸的種類連連 接接 ATGCATGCDNADNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖要點要點(1) DNA(1) DNA由由2 2條反平行的脫氧多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條條反平行的脫氧多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈繞同一中心軸盤旋而形成右手雙螺旋。鏈繞同一中心軸盤旋而形成右手雙螺旋。 (2) (2) 每條主鏈由磷酸和脫氧核糖相間連接而成，位每條主鏈由磷酸和脫氧核糖相間連接而成，位于螺旋外側(cè)，堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，堿基平面與螺于螺旋外側(cè)，堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，堿基平面與螺旋中心軸垂直，螺旋表面有旋中心軸垂直，螺旋表面有2 2條螺旋形的凹槽：大溝條螺旋形的凹槽

10、：大溝和小溝。和小溝。 (3) (3) 雙螺旋的直徑是雙螺旋的直徑是2nm2nm，沿中心軸每個螺旋周期有，沿中心軸每個螺旋周期有1010個核苷酸對，螺距為個核苷酸對，螺距為3.4nm3.4nm，堿基對之間的距離為，堿基對之間的距離為0.34nm0.34nm。 (4) (4) 兩鏈間的堿基以氫鍵互相配對。兩鏈間的堿基以氫鍵互相配對。A A與與T T配，有配，有2 2個個氫鍵；氫鍵；G G與與C C配，有配，有3 3個氫鍵。個氫鍵。 雙螺旋結(jié)構(gòu)有雙螺旋結(jié)構(gòu)有A A、B B、Z Z三種類型。三種類型。A A型螺旋比型螺旋比B B型螺旋擰得緊一些。型螺旋擰得緊一些。Z Z型螺旋是左手螺旋。型螺旋是左手

11、螺旋。 但目前公認但目前公認B B型螺旋是最接近天然狀型螺旋是最接近天然狀態(tài)的態(tài)的DNADNA結(jié)構(gòu)，也是細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，也是細胞內(nèi)DNADNA的主要存的主要存在形式。在形式。 特定的種或菌株的特定的種或菌株的DNADNA分子，其分子，其堿基順序堿基順序固定不變固定不變，保證了，保證了遺傳的穩(wěn)定性遺傳的穩(wěn)定性。 一旦一旦DNADNA的個別部位發(fā)生了堿基排列順序的個別部位發(fā)生了堿基排列順序的變化的變化, , 都會導(dǎo)致死亡或發(fā)生遺傳性狀的改都會導(dǎo)致死亡或發(fā)生遺傳性狀的改變。例如變。例如: :在特定部位丟掉一個或一小段堿基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增加一個或一小段堿基改變了改變了D

12、NADNA鏈的長短和堿基順序鏈的長短和堿基順序a.a.氫鍵氫鍵。兩條鏈間堿基的相互作用，。兩條鏈間堿基的相互作用，A A與與T T間兩個氫鍵，間兩個氫鍵，G G與與C C間三個氫鍵，雖然氫鍵是一個弱鍵，但間三個氫鍵，雖然氫鍵是一個弱鍵，但DNADNA中氫鍵數(shù)量大，所中氫鍵數(shù)量大，所以氫鍵是以氫鍵是比較重要的因素比較重要的因素。b.b.堿基堆積力堿基堆積力(base stacking action)(base stacking action)。是。是一條鏈上相鄰兩一條鏈上相鄰兩個平行堿基環(huán)間的相互作用個平行堿基環(huán)間的相互作用，這是來自芳香族堿基，這是來自芳香族堿基鍵電子鍵電子之間的相互作用，是維

13、持之間的相互作用，是維持DNADNA雙螺旋穩(wěn)定的雙螺旋穩(wěn)定的主要因素主要因素。堿基堆。堿基堆積使雙螺旋內(nèi)部形成疏水核心，從而有利于堿基間形成氫鍵。積使雙螺旋內(nèi)部形成疏水核心，從而有利于堿基間形成氫鍵。c.c.離子鍵。離子鍵。DNADNA分子中磷酸基團在生理條件下解離，使分子中磷酸基團在生理條件下解離，使DNADNA成為成為一種多陰離子，這有利于與帶正電荷的組蛋白或介質(zhì)中的陽離一種多陰離子，這有利于與帶正電荷的組蛋白或介質(zhì)中的陽離子間形成靜電作用，能子間形成靜電作用，能減少雙鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋減少雙鏈間的靜電排斥，有利于雙螺旋的穩(wěn)定的穩(wěn)定。DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)

14、定因素（3 3）三股螺旋結(jié)構(gòu)的）三股螺旋結(jié)構(gòu)的DNADNA a. a. 科學(xué)家在實驗室設(shè)計并合成由科學(xué)家在實驗室設(shè)計并合成由15-2515-25個個核苷酸組成的短鏈反義核酸，這些反義核核苷酸組成的短鏈反義核酸，這些反義核酸可被綁到酸可被綁到DNADNA中形成三股螺旋的中形成三股螺旋的DNADNA。b. 1992b. 1992年我國科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)具有三股年我國科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)具有三股螺旋的天然螺旋的天然DNADNA，已被國際公認。，已被國際公認。 3 3、DNADNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)超螺旋超螺旋 DNA DNA的三級結(jié)構(gòu)是指的三級結(jié)構(gòu)是指雙螺旋基礎(chǔ)上分子雙螺旋基礎(chǔ)上分子的進一步扭曲或再次螺旋所

15、形成的構(gòu)象。的進一步扭曲或再次螺旋所形成的構(gòu)象。 其中，超螺旋其中，超螺旋(superhelix(superhelix) )是最常見也是最常見也是研究最多的是研究最多的DNADNA三級結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu)。 細胞內(nèi)的細胞內(nèi)的DNADNA主要以超螺旋形式存在。主要以超螺旋形式存在。 當超螺旋當超螺旋DNADNA的一條鏈上出現(xiàn)一個缺口時，超的一條鏈上出現(xiàn)一個缺口時，超螺旋結(jié)構(gòu)就會松開，而形成開環(huán)型結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)就會松開，而形成開環(huán)型結(jié)構(gòu)。a.a.為直線型雙螺旋結(jié)構(gòu)；為直線型雙螺旋結(jié)構(gòu)；b.b.為開環(huán)型結(jié)構(gòu)；為開環(huán)型結(jié)構(gòu)；c.c.為閉環(huán)型為閉環(huán)型超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(一一) DNA的存在形式的存在形式1

16、1、真核生物真核生物：真核生物：真核生物( (人、人、高等動物、植物、真菌、藻高等動物、植物、真菌、藻類及原生動物類及原生動物) )的的DNADNA和組蛋和組蛋白等白等組成染色體組成染色體，少的幾個，少的幾個，多的幾十或更多，染色體多的幾十或更多，染色體呈呈絲狀結(jié)構(gòu)絲狀結(jié)構(gòu)，細胞內(nèi)所有染色，細胞內(nèi)所有染色體體由核膜包裹成一個細胞核由核膜包裹成一個細胞核。 2 2、原核微生物原核微生物：原核微生物的：原核微生物的DNADNA只與很少量的蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒只與很少量的蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒有核膜包裹，單純由一條有核膜包裹，單純由一條DNADNA細絲構(gòu)成環(huán)狀的染色體，位于細胞的細絲構(gòu)成環(huán)狀的染色體，位于細胞

17、的中央，高度折疊形成具有空間結(jié)構(gòu)的一個中央，高度折疊形成具有空間結(jié)構(gòu)的一個核區(qū)核區(qū)。 （二）、基因及遺傳信息傳遞 基因是一切生物體內(nèi)儲存遺傳信息的、有自我復(fù)制基因是一切生物體內(nèi)儲存遺傳信息的、有自我復(fù)制能力的遺傳功能單位。它是能力的遺傳功能單位。它是DNA分子上一個具有特分子上一個具有特定堿基順序，即核苷酸順序的片斷。定堿基順序，即核苷酸順序的片斷。(2)(2)分類分類( (按功能分按功能分) ) (a) (a) 結(jié)構(gòu)基因：編碼蛋白質(zhì)或酶的結(jié)構(gòu)，控制蛋白質(zhì)或酶結(jié)構(gòu)基因：編碼蛋白質(zhì)或酶的結(jié)構(gòu)，控制蛋白質(zhì)或酶的合成，但的合成，但tRNAtRNA和和rRNArRNA基因不編碼蛋白質(zhì)；基因不編碼蛋白質(zhì)

18、；如，大腸桿菌三種有關(guān)利用乳糖的酶是由三個結(jié)構(gòu)基因決定的；(b) (b) 操縱基因或操縱區(qū)：它的功能像操縱基因或操縱區(qū)：它的功能像“開關(guān)開關(guān)”，操縱三個操縱三個結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因的表達；的表達； (c) (c) 調(diào)節(jié)基因，它是調(diào)節(jié)基因，它是控制結(jié)構(gòu)基因控制結(jié)構(gòu)基因的。由調(diào)節(jié)基因決定一的。由調(diào)節(jié)基因決定一種阻抑蛋白封閉操縱區(qū)的作用，使三個結(jié)構(gòu)基因都不能表種阻抑蛋白封閉操縱區(qū)的作用，使三個結(jié)構(gòu)基因都不能表達，阻抑了酶的合成。達，阻抑了酶的合成。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(jié)構(gòu)基因得以表達，合成能利用乳糖的酶。 o.o.操縱基因；操縱基因；a,b,ca,b,c結(jié)構(gòu)基因；結(jié)構(gòu)基

19、因；R.R.調(diào)節(jié)基因；調(diào)節(jié)基因；L.L.乳糖；乳糖；A. B. CA. B. C蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) (三)、DNA的復(fù)制 半保留復(fù)制半保留復(fù)制以親代以親代DNA分子的兩條鏈為模板分子的兩條鏈為模板合成各自的互補鏈，形成合成各自的互補鏈，形成兩個子代的兩個子代的DNA分子的過分子的過程稱為復(fù)制，這個過程是程稱為復(fù)制，這個過程是半保留復(fù)制即合成新的半保留復(fù)制即合成新的DNA分子時，子代分子時，子代DNA的的一條鏈來自親代，另一條一條鏈來自親代，另一條鏈為新合成的互補鏈。鏈為新合成的互補鏈。 首先首先是是DNADNA分子中的兩條互補的多核苷酸分子中的兩條互補的多核苷酸鏈之間的氫鍵斷裂，彼此分開成兩條單鏈，

20、鏈之間的氫鍵斷裂，彼此分開成兩條單鏈，然后然后各自以原有的多核苷酸鏈為模板，根各自以原有的多核苷酸鏈為模板，根據(jù)堿基配對的原則吸收細胞中游離的核苷據(jù)堿基配對的原則吸收細胞中游離的核苷酸，按照原有鏈上的堿基排列順序，各自酸，按照原有鏈上的堿基排列順序，各自合成出一條新的互補的多核苷酸鏈，新合合成出一條新的互補的多核苷酸鏈，新合成的一條多核苷酸鏈和原有的多核苷酸鏈成的一條多核苷酸鏈和原有的多核苷酸鏈又可以氫鍵連接成新的雙螺旋結(jié)構(gòu)。又可以氫鍵連接成新的雙螺旋結(jié)構(gòu)。半保留復(fù)制半保留復(fù)制DNADNA兩條鏈都作為模板合成兩條鏈都作為模板合成兩條新鏈兩條新鏈 三、三、DNA的變性和復(fù)性的變性和復(fù)性 核酸變性

21、：是指核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，氫鍵斷裂，但并不涉及核苷酸間磷酸二酯鍵的斷裂。 DNA的復(fù)性：變性DNA在適當條件下，又可使兩條彼此分離的鏈重新締合而形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程又稱為退火。復(fù)性后的DNA可基本恢復(fù)一系列的理化性質(zhì)，生物學(xué)活性也可得到部分恢復(fù)。 引起變性的引起變性的外部因素外部因素：加熱、極端的：加熱、極端的pHpH、有機溶劑、尿素和甲硫胺等。它們都能破壞氫有機溶劑、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。鍵、疏水鍵、堿基堆積力，從而破壞雙螺旋。 DNADNA的變性可發(fā)生在一個很窄的溫度范圍內(nèi)。的變性可發(fā)生在一個很窄的溫度范圍內(nèi)。 DNADNA的變性和復(fù)的變

22、性和復(fù)性圖性圖 圖圖 6-7 DNA6-7 DNA的解鏈曲線的解鏈曲線經(jīng)加熱成單鏈經(jīng)加熱成單鏈DNADNA雙鏈雙鏈DNADNA重新形成重新形成圖圖 6-8 6-8 變性變性DNADNA重新形成雙鏈重新形成雙鏈DNADNA的過程的過程緩慢冷卻緩慢冷卻單鏈單鏈DNADNA熔解熔解DNADNA雙鏈雙鏈DNADNAT Tm m=92.6=92.6 溫度溫度/ DNA變性和蛋白質(zhì)變性的區(qū)別？變性和蛋白質(zhì)變性的區(qū)別？三、三、RNA RNA 1 1、DNADNA與與RNARNA的區(qū)別的區(qū)別 (1) RNA(1) RNA的戊糖為核糖，的戊糖為核糖，DNADNA的為脫氧核糖；的為脫氧核糖； (2) RNA(2)

23、 RNA的四種堿基中沒有胸腺嘧啶的四種堿基中沒有胸腺嘧啶(T)(T)，以尿，以尿嘧啶嘧啶(uracil(uracil, , 簡稱簡稱U)U)代替；即為代替；即為A A、C C、G G、U U； (3) RNA(3) RNA是單鏈自身回折結(jié)構(gòu)；堿基配對：是單鏈自身回折結(jié)構(gòu)；堿基配對：A AU U，G GC C。 2 2、RNARNA的種類的種類 (1)(1)mRNAmRNA(messenger RNA)(messenger RNA)：約占總：約占總RNARNA量的量的5 5。其上帶有指導(dǎo)氨基酸的信息密碼其上帶有指導(dǎo)氨基酸的信息密碼( (三聯(lián)密碼子三聯(lián)密碼子) )，作用作用是是翻譯氨基酸翻譯氨基酸

24、，將遺傳信息，將遺傳信息從從DNADNA傳到蛋白傳到蛋白質(zhì)質(zhì)，在肽鏈合成中起，在肽鏈合成中起決定氨基酸排列順序決定氨基酸排列順序的的模板模板作用。作用。 (2)(2)tRNAtRNA(transfer RNA)(transfer RNA)：約占總：約占總RNARNA的的1515，相，相對分子量較小，游離于胞質(zhì)中。其上有和對分子量較小，游離于胞質(zhì)中。其上有和mRNAmRNA互互補的反密碼子，能補的反密碼子，能識別氨基酸識別氨基酸及及識別識別mRNAmRNA上的密上的密碼子碼子，在，在tRNAtRNA- -氨基酸合成酶的作用下氨基酸合成酶的作用下傳遞氨基傳遞氨基酸酸( (實際上是起翻譯作用實際上是

25、起翻譯作用) )。 (3)(3)rRNArRNA(ribosomal RNA)(ribosomal RNA)：約占總：約占總RNARNA量的量的8080，相對分子量較高，是相對分子量較高，是核糖體的組成成分核糖體的組成成分( (占占6060左右左右) )，核糖體是蛋白質(zhì)合成，核糖體是蛋白質(zhì)合成( (翻譯翻譯) )的場所。的場所。 (4)(4)反義反義RNARNA：能與：能與DNADNA的堿基互補，并能阻止、的堿基互補，并能阻止、干擾復(fù)制轉(zhuǎn)錄和翻譯的短小的干擾復(fù)制轉(zhuǎn)錄和翻譯的短小的RNARNA。 第二位置第二位置第第一一位位置置mRNAmRNA的的55端端U UU UC CA AG GU UC

26、CA AG G第第三三位位置置mRNAmRNA的的33端端UUU UUU 苯丙氨酸苯丙氨酸UUC UUC 苯丙氨酸苯丙氨酸UUA UUA 亮氨酸亮氨酸UUG UUG 亮氨酸亮氨酸UCU UCU 絲氨酸絲氨酸UCC UCC 絲氨酸絲氨酸UCA UCA 絲氨酸絲氨酸UCG UCG 絲氨酸絲氨酸UAU UAU 酪氨酸酪氨酸UAC UAC 酪氨酸酪氨酸UAA UAA 終止終止UAG UAG 終止終止UGU UGU 半胱氨酸半胱氨酸UGC UGC 半胱氨酸半胱氨酸UGA UGA 終止終止UGG UGG 色氨酸色氨酸C CCUU CUU 亮氨酸亮氨酸CUC CUC 亮氨酸亮氨酸CUA CUA 亮氨酸亮氨酸

27、CUG CUG 亮氨酸亮氨酸CCU CCU 脯氨酸脯氨酸CCC CCC 脯氨酸脯氨酸CCA CCA 脯氨酸脯氨酸CCG CCG 脯氨酸脯氨酸CAU CAU 組氨酸組氨酸CAC CAC 組氨酸組氨酸CAA CAA 谷氨酰氨谷氨酰氨CAG CAG 谷氨酰氨谷氨酰氨CGU CGU 精氨酸精氨酸CGC CGC 精氨酸精氨酸CGA CGA 精氨酸精氨酸CGG CGG 精氨酸精氨酸U UC CA AG GA AAUU AUU 異亮氨酸異亮氨酸AUC AUC 異亮氨酸異亮氨酸AUA AUA 異亮氨酸異亮氨酸AUG AUG 甲硫氨酸甲硫氨酸ACU ACU 蘇氨酸蘇氨酸ACC ACC 蘇氨酸蘇氨酸ACA ACA

28、 蘇氨酸蘇氨酸ACG ACG 蘇氨酸蘇氨酸AAU AAU 天門冬酰氨天門冬酰氨AAC AAC 天門冬酰氨天門冬酰氨AAA AAA 賴氨酸賴氨酸AAG AAG 賴氨酸賴氨酸AGU AGU 絲氨酸絲氨酸AGC AGC 絲氨酸絲氨酸AGA AGA 精氨酸精氨酸AGG AGG 精氨酸精氨酸U UC CA AG GG GGUU GUU 纈氨酸纈氨酸GUC GUC 纈氨酸纈氨酸GUA GUA 纈氨酸纈氨酸GUG GUG 纈氨酸纈氨酸GCU GCU 丙氨酸丙氨酸GCC GCC 丙氨酸丙氨酸GCA GCA 丙氨酸丙氨酸GCG GCG 丙氨酸丙氨酸GAU GAU 天門冬氨酸天門冬氨酸GAC GAC 天門冬氨酸天

29、門冬氨酸GAA GAA 谷氨酸谷氨酸GAG GAG 谷氨酸谷氨酸GGU GGU 甘氨酸甘氨酸GGC GGC 甘氨酸甘氨酸GGA GGA 甘氨酸甘氨酸GGG GGG 甘氨酸甘氨酸U UC CA AG G四、遺傳密碼四、遺傳密碼圖圖6-10 6-10 生長期細菌群體的生長期細菌群體的RNARNA、DNADNA和蛋白質(zhì)含量的變化和蛋白質(zhì)含量的變化五、微生物生長與蛋白質(zhì)合成2 2、蛋白質(zhì)合成過程、蛋白質(zhì)合成過程 (1)(1)復(fù)制：決定該種蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的相應(yīng)一段復(fù)制：決定該種蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的相應(yīng)一段DNADNA鏈鏈( (結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因) )的自我復(fù)制；的自我復(fù)制； (2)(2)轉(zhuǎn)錄：蛋白質(zhì)不能直接由

30、轉(zhuǎn)錄：蛋白質(zhì)不能直接由DNADNA合成，而通過合成，而通過DNADNA的副本的副本RNARNA合成。轉(zhuǎn)錄是雙鏈合成。轉(zhuǎn)錄是雙鏈DNADNA分開，以其分開，以其中的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出一條中的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出一條mRNAmRNA。新轉(zhuǎn)錄的。新轉(zhuǎn)錄的mRNAmRNA鏈的核苷酸堿基的排列順序與模板鏈的核苷酸堿基的排列順序與模板DNADNA鏈的鏈的核苷酸堿基排列順序互補。同樣，也可以核苷酸堿基排列順序互補。同樣，也可以DNADNA分分子的某些部分核苷酸堿基順序轉(zhuǎn)錄成子的某些部分核苷酸堿基順序轉(zhuǎn)錄成tRNAtRNA和和rRNArRNA。 (3)(3)翻譯：翻譯是由翻譯：翻譯是由tRNAtRNA完成的

31、，完成的，tRNAtRNA鏈上有與鏈上有與mRNAmRNA鏈上對氨基酸順序編碼的核苷酸堿基順序鏈上對氨基酸順序編碼的核苷酸堿基順序( (密碼子密碼子) )互補的反密碼子互補的反密碼子 tRNA tRNA具有特定識別作用的兩端：具有特定識別作用的兩端：一端一端識別特定識別特定的、在的、在ATPATP和氨基酸合成酶作用下被活化的氨基和氨基酸合成酶作用下被活化的氨基酸，并與之暫時結(jié)合形成氨基酸酸，并與之暫時結(jié)合形成氨基酸t(yī)RNAtRNA的結(jié)合分的結(jié)合分子。子。另一端另一端有三個核苷酸堿基順序組成反密碼子。有三個核苷酸堿基順序組成反密碼子。tRNAtRNA上的反密碼子能識別上的反密碼子能識別mRNAm

32、RNA上的與之互補的密上的與之互補的密碼子，并與之暫時結(jié)合。碼子，并與之暫時結(jié)合。 (4)(4)蛋白質(zhì)合成：通過兩端識別作用，把特定氨蛋白質(zhì)合成：通過兩端識別作用，把特定氨基酸轉(zhuǎn)送到一定位置上，使不同的氨基酸按照基酸轉(zhuǎn)送到一定位置上，使不同的氨基酸按照mRNAmRNA上的堿基順序連接起來，在多肽合成酶的作上的堿基順序連接起來，在多肽合成酶的作用下合成多肽鏈用下合成多肽鏈(mRNA(mRNA的堿基順序決定了多肽鏈的堿基順序決定了多肽鏈上氨基酸的排列順序上氨基酸的排列順序) )，多肽鏈合成后組成特定，多肽鏈合成后組成特定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。 圖圖6-11 6-11 原核微生物的原核微生物的

33、DNADNA轉(zhuǎn)錄為轉(zhuǎn)錄為mRNAmRNA示意圖示意圖注：圖中啟動子即啟動密碼，終止子即終止密碼注：圖中啟動子即啟動密碼，終止子即終止密碼 圖圖6-13 6-13 真核微生物的真核微生物的DNADNA轉(zhuǎn)錄（轉(zhuǎn)錄（mRNAmRNA合成）合成） 原核生物與真核生物RNA轉(zhuǎn)錄的區(qū)別1. 真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄是在細胞核內(nèi)，翻譯在細胞質(zhì)中進行；原核生物則在核區(qū)同時進行轉(zhuǎn)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、等三種不同的酶；原核生物則只有一種RNA聚合酶；4. 真核生物中轉(zhuǎn)錄的起始更復(fù)雜，RNA的合成需要轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助進行轉(zhuǎn)錄；原

34、核生物則較為簡單；5. 真核生物的mRNA 轉(zhuǎn)錄后進行加工，然后運送到細胞質(zhì)中進行翻譯；原核生物無需進行加工，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。原核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控-乳糖操縱子模型 1.調(diào)節(jié)基因和結(jié)構(gòu)基因. P laci P O lacZ lacY lacADNA1040823510780825mRNA多肽3603810211252603027530氨基酸分子量(KDa)蛋白四聚體152四聚體500膜蛋白30二聚體60結(jié)構(gòu)分子量(KDa)功能阻遏蛋白-半乳糖苷酶 透性酶轉(zhuǎn)乙酰酶 乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)和功能(仿 B.Lewin:GENES,1997, Fig .12.3) 2 調(diào)控位點 (1) Operator 操縱

35、基因 (2) CAP(catabolite gene activation protein) or CRP(cAMP受體蛋白)結(jié)合位點 (3) Promotor 3 別乳糖為誘導(dǎo)物 4 本底組成型(background constitutive synthesis) 組成型(constitutive gene) 即看家基因（Houskeeping gene) 負調(diào)控 正調(diào)控 Lac O Ara O 誘 導(dǎo) 失活的阻遏物 活化的激活蛋白 阻遏物 誘導(dǎo)物 失活的活性蛋白 誘導(dǎo)物 阻遏 誘導(dǎo) 阻遏 誘導(dǎo) Trp O 阻 遏 失活的活性蛋白 輔-阻遏物 活化的激活蛋白 輔-阻遏物 失活的活性蛋白 誘導(dǎo)

36、 阻遏 誘導(dǎo) 阻遏 圖 16-1 原核生物結(jié)構(gòu)基因的 4 種表達調(diào)控類型 (仿 B.Lewin:GENES,1997, Fig .12.21) 未發(fā)現(xiàn) H OH HO H OH H H CH2OH H O OH HO O H O CH2 CH2OH H OH OH H HO O H 別乳糖 H O OH H H H OH OH H H H2O H H H O OH CH2OH CH2OH H OH CH2OH H O OH HO O OH H H OH H OH H HO H H H H OH H OH 葡萄糖 半乳糖 圖 16- 乳糖分解的不同產(chǎn)物乳糖 未誘導(dǎo)：結(jié)構(gòu)基因被阻遏 阻遏物 四聚體

37、 LacI P O lacZ lacY lacA 圖 16- 當無誘導(dǎo)物時阻遏物結(jié)合在操縱基因上 誘導(dǎo)：基因被打開 -半乳糖苷酶 透性酶 乙酰轉(zhuǎn)移酶 圖 16-7 誘導(dǎo)物和阻遏物成為調(diào)節(jié)操縱子的開關(guān) 第二節(jié) 微生物的變異一、變異的實質(zhì)一、變異的實質(zhì)基因突變基因突變：DNADNA因某種因某種因素引起堿基的缺失因素引起堿基的缺失、置換或插入，改變、置換或插入，改變了基因內(nèi)部原有的堿了基因內(nèi)部原有的堿基排列順序，從而引基排列順序，從而引起其后代表型的改變起其后代表型的改變. . 二、突變的類型二、突變的類型 （一）自發(fā)突變（一）自發(fā)突變: : 指微生物在自然條件下，沒有指微生物在自然條件下，沒有人工

38、參與而發(fā)生的基因突變?nèi)斯⑴c而發(fā)生的基因突變（二）誘發(fā)突變（二）誘發(fā)突變 指在細菌的環(huán)境中加入理化因素而誘導(dǎo)細菌發(fā)指在細菌的環(huán)境中加入理化因素而誘導(dǎo)細菌發(fā)生的突變。生的突變。 凡提高突變率的理化因子都可稱誘變劑（凡提高突變率的理化因子都可稱誘變劑（mutagenmutagen）1 1、物理誘變、物理誘變: : （1 1） 紫外輻射誘變作用機制：紫外輻射誘變作用機制： 主要的生物效應(yīng)是主要的生物效應(yīng)是DNADNA吸收紫外輻射，引起吸收紫外輻射，引起DNADNA結(jié)構(gòu)的變化。引起結(jié)構(gòu)的變化。引起DNADNA結(jié)構(gòu)的變化有很多方面：結(jié)構(gòu)的變化有很多方面：DNADNA斷裂、斷裂、DNADNA交聯(lián)、交聯(lián)、D

39、NADNA與蛋白質(zhì)交聯(lián)、胞嘧啶與鳥嘌與蛋白質(zhì)交聯(lián)、胞嘧啶與鳥嘌呤的水合作用及嘧啶二聚體的形成。呤的水合作用及嘧啶二聚體的形成。（2 2）DNADNA損傷的修復(fù)損傷的修復(fù)光復(fù)活和暗復(fù)活光復(fù)活和暗復(fù)活 光復(fù)活：光裂合酶在可見光下（光復(fù)活：光裂合酶在可見光下（300-500nm300-500nm）會因）會因獲得光能而發(fā)生解離從而使二聚體重新分解獲得光能而發(fā)生解離從而使二聚體重新分解成單體。成單體。 暗復(fù)活：切除修復(fù)和重組修復(fù)暗復(fù)活：切除修復(fù)和重組修復(fù)切除修復(fù)：切除修復(fù)： 需要三種酶協(xié)同作用，不需要可見光的激需要三種酶協(xié)同作用，不需要可見光的激活。首先在二聚體兩側(cè)核酸內(nèi)切酶作用下造成活。首先在二聚體兩

40、側(cè)核酸內(nèi)切酶作用下造成單鏈斷裂并切除二聚體。單鏈斷裂并切除二聚體。DNADNA聚合酶聚合酶I I作用下修作用下修復(fù)，最后復(fù)，最后DNADNA連接酶縫合新合成的連接酶縫合新合成的DNADNA片段和原片段和原DNADNA片段。片段。 重組修復(fù)：重組修復(fù)： 必須在必須在DNADNA進行復(fù)制的情況下進行，所以又進行復(fù)制的情況下進行，所以又稱復(fù)制后修復(fù)。大腸桿菌可以在不切除胸腺二聚稱復(fù)制后修復(fù)。大腸桿菌可以在不切除胸腺二聚體情況下以帶有二聚體的這一單鏈為模板而合成體情況下以帶有二聚體的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(jīng)互補單鏈，但在二聚體附近留下了一個空隙，經(jīng)過染色體交換，使

41、空隙部分面對正常單鏈，過染色體交換，使空隙部分面對正常單鏈，DNADNA聚合酶和連接酶將此修復(fù)。聚合酶和連接酶將此修復(fù)。 SOS SOS修復(fù)：修復(fù)： DNADNA大范圍損失作為一種求救信號引發(fā)設(shè)計大范圍損失作為一種求救信號引發(fā)設(shè)計DNADNA修復(fù)的多種細胞功能參加的誘導(dǎo)作用。正常的修復(fù)的多種細胞功能參加的誘導(dǎo)作用。正常的SOSSOS系統(tǒng)被系統(tǒng)被LexALexA蛋白所抑制，蛋白所抑制，DNADNA損傷時激活損傷時激活RecARecA蛋白酶活性，使蛋白酶活性，使LexALexA蛋白失活，啟動蛋白失活，啟動SOSSOS系統(tǒng)。一系統(tǒng)。一旦修復(fù)完成，旦修復(fù)完成，SOSSOS系統(tǒng)關(guān)閉。系統(tǒng)關(guān)閉。SOSSO

42、S系統(tǒng)是一種傾向系統(tǒng)是一種傾向差錯的差錯的DNADNA修復(fù)機制，可造成突變。修復(fù)機制，可造成突變。適應(yīng)性修復(fù)：適應(yīng)性修復(fù)： 細菌由于長期接觸低劑量誘變劑會產(chǎn)生修復(fù)細菌由于長期接觸低劑量誘變劑會產(chǎn)生修復(fù)蛋白酶，修復(fù)蛋白酶，修復(fù)DNADNA上因甲基化而遭受的損傷。上因甲基化而遭受的損傷。2 2、化學(xué)誘變、化學(xué)誘變 化學(xué)誘變可造成堿基對的置換化學(xué)誘變可造成堿基對的置換 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換（transitiontransition）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧啶取代。一嘧啶取代。 顛換顛換（transversiontransversion）：嘌呤被嘧啶取代。）：嘌呤被嘧啶取代。 化

43、學(xué)誘變對化學(xué)誘變對DNADNA的作用形式有三類：的作用形式有三類： （1 1）直接引起置換的誘變劑）直接引起置換的誘變劑 是一類可直接與核酸堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的誘變劑是一類可直接與核酸堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的誘變劑?？膳c一個或幾個核苷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起?？膳c一個或幾個核苷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起DNADNA復(fù)制復(fù)制時堿基配對的轉(zhuǎn)換。時堿基配對的轉(zhuǎn)換。 亞硝酸可使堿基發(fā)生氧化脫氨，使腺嘌呤亞硝酸可使堿基發(fā)生氧化脫氨，使腺嘌呤A A轉(zhuǎn)變?yōu)榇吸S轉(zhuǎn)變?yōu)榇吸S嘌呤嘌呤H H，胞嘧啶，胞嘧啶C C變成尿嘧啶變成尿嘧啶U U，引起，引起A=TA=T向向G=CG=C轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 腺嘌呤氧化脫氨后形成烯醇式次黃嘌呤（腺嘌呤氧化

44、脫氨后形成烯醇式次黃嘌呤（HeHe） He He通過互變異構(gòu)效應(yīng)形成酮式次黃嘌呤（通過互變異構(gòu)效應(yīng)形成酮式次黃嘌呤（HKHK）DNADNA復(fù)制時，復(fù)制時，HK HK 與胞嘧啶（與胞嘧啶（C C）配對配對 DNADNA第二次復(fù)制時，第二次復(fù)制時，C C與與G G正常配對，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。正常配對，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。（2 2）間接引起置換的誘變劑：這類誘變劑是一些）間接引起置換的誘變劑：這類誘變劑是一些堿基類似物，堿基類似物，5-5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-Bu5-Bu）、）、5-5-氨基尿嘧啶氨基尿嘧啶（5-Au5-Au）、）、8-8-氮鳥嘌呤（氮鳥嘌呤（8-NG8-NG）、）、2-2-氨基嘌呤（氨基嘌呤

45、（2-2-APAP）等。它們的作用是通過活細胞的代謝活動摻入）等。它們的作用是通過活細胞的代謝活動摻入到到DNADNA分子后引起的，因此是間接的。分子后引起的，因此是間接的。（3 3）引起移碼突變的誘變劑：由誘變劑引起）引起移碼突變的誘變劑：由誘變劑引起DNADNA分分子中的一個或少數(shù)幾個核苷酸的增添、插入或缺失，子中的一個或少數(shù)幾個核苷酸的增添、插入或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯誤的一類突變。錯誤的一類突變。3 3、復(fù)合處理及協(xié)同效應(yīng)、復(fù)合處理及協(xié)同效應(yīng) 兩種或多種誘變劑先后使用；兩種或多種誘變劑先后使用； 同一種誘變劑重復(fù)

46、使用；同一種誘變劑重復(fù)使用； 兩種或多種誘變劑同時使用兩種或多種誘變劑同時使用4 4、定向培育與馴化、定向培育與馴化: : 用某一特定環(huán)境長期處理某一微生物群體，不斷移種用某一特定環(huán)境長期處理某一微生物群體，不斷移種傳代，從中選擇具有合格性狀的自發(fā)突變體。因自發(fā)突變傳代，從中選擇具有合格性狀的自發(fā)突變體。因自發(fā)突變率低，變異程度低，培育進程很緩慢。率低，變異程度低，培育進程很緩慢。 環(huán)境工程中仍采用定向培育的方法培育菌種環(huán)境工程中仍采用定向培育的方法培育菌種馴化。馴化。第三節(jié) 基因重組一、定義 兩個獨立基因組內(nèi)的遺傳基因，通兩個獨立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)過一定

47、的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過程，稱為定基因組的過程，稱為基因重組基因重組(gene recombination)或遺傳重組(genetic recombination)，簡稱重組?？赏ㄟ^雜交、轉(zhuǎn)化等手段達到基因重組。可通過雜交、轉(zhuǎn)化等手段達到基因重組。 二、雜交(接合) 雜交是通過雙親細胞的融合，使整套染色雜交是通過雙親細胞的融合，使整套染色體的基因重組體的基因重組( (如酵母菌和霉菌等如酵母菌和霉菌等) )，或者是通，或者是通過雙親細胞的溝通，使部分染色體基因重組過雙親細胞的溝通，使部分染色體基因重組( (如細菌如細菌) )。 在真核微生物和原核微生物中可通過雜交在真核微生物和原

48、核微生物中可通過雜交獲得有目的的、定向的新品種獲得有目的的、定向的新品種。如含有固氮基。如含有固氮基因的肺炎克氏桿菌因的肺炎克氏桿菌( (Klebsiella pneumoniaeKlebsiella pneumoniae) )的固氮基因傳遞給大腸桿菌，產(chǎn)生了含有固氮的固氮基因傳遞給大腸桿菌，產(chǎn)生了含有固氮基因并有固氮能力的基因并有固氮能力的nifnif+ +大腸桿菌，對農(nóng)業(yè)生大腸桿菌，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和缺氮的工業(yè)廢水處理很有意義。產(chǎn)和缺氮的工業(yè)廢水處理很有意義。 三、轉(zhuǎn)化(transformation) 受菌體直接吸收供菌體的受菌體直接吸收供菌體的DNADNA片斷而獲得后片斷而獲得后者部分遺傳性狀

49、的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。DNA片斷新的性狀細胞供體細胞研碎得到受體細胞吸收微生物轉(zhuǎn)化過程基本過程：微生物轉(zhuǎn)化過程基本過程： 19281928年，年，GriffithGriffith發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象, ,目前已知目前已知有二十多個種的細菌具有自然轉(zhuǎn)化的能力。有二十多個種的細菌具有自然轉(zhuǎn)化的能力。 通過轉(zhuǎn)化方式而形成的雜種后代，稱轉(zhuǎn)化子通過轉(zhuǎn)化方式而形成的雜種后代，稱轉(zhuǎn)化子(transformant(transformant) )。四、轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction) 通過通過缺陷噬菌體缺陷噬菌體(defective p

50、hage)(defective phage)的媒的媒介，把供體細胞的小片段介，把供體細胞的小片段DNADNA攜到受體細胞中，攜到受體細胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。 由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得部分新性狀的重組細胞，由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得部分新性狀的重組細胞，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)子稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)子(transductant(transductant) )。 TransductionFigure 8.28Recombinant1Phage protein coatBacterial chromosome23Bacterial DNAPh

51、age DNA4Recipient cell5Donor bacterial DNARecipient bacterial DNARecombinant cellA phage infects the donor bacterial cell.Phage DNA and proteins are made, and the bacterial chromosome is broken down into pieces.Occasionally during phage assembly, pieces of bacterial DNA are packaged in a phage capsi

52、d. Then the donor cell lyses and releases phage particles containing bacterial DNA.A phage carrying bacterial DNA infects a new host cell, the recipient cell.Recombinant can occur, producing a recombinant cell with a genotype different from both the donor and recipient cells.第四節(jié)第四節(jié) 突變體及重組子的檢測與篩選突變體及

53、重組子的檢測與篩選 人們用某種誘變因子誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生突變體，目的是為了從中獲得人們用某種誘變因子誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生突變體，目的是為了從中獲得優(yōu)良的目的品種突變體。因此，需要用一定的檢測方法檢測與篩選。優(yōu)良的目的品種突變體。因此，需要用一定的檢測方法檢測與篩選。 一、突變體的檢測一、突變體的檢測的方法的方法 （一）直接檢測表現(xiàn)型（一）直接檢測表現(xiàn)型 直接檢測表現(xiàn)型是最簡便易行的檢測方法。直接檢測表現(xiàn)型是最簡便易行的檢測方法。 識別特征：識別特征：光滑型菌落（正常細菌）光滑型菌落（正常細菌） 粗糙型菌落（突變株）粗糙型菌落（突變株） 通過觀察菌落就可識別，直觀而又快速。通過觀察菌落就可識別，直觀而又快

54、速。正常細菌正常細菌 原產(chǎn)原產(chǎn)紅色素、紅色素、呈呈紅色紅色的的菌落菌落突變株突變株無色菌落無色菌落誘變誘變 、培養(yǎng)、培養(yǎng)圖圖6-20 6-20 影印平板技術(shù)（正常菌影印平板技術(shù)（正常菌E.coliE.coli）注：圖中紅色實心者為正常菌落；藍色實心者為突變株注：圖中紅色實心者為正常菌落；藍色實心者為突變株（二）間接檢測法（二）間接檢測法 有許多的突變體不能用直接檢測獲得，如高溫菌、低有許多的突變體不能用直接檢測獲得，如高溫菌、低溫菌、嗜酸菌、嗜堿菌及營養(yǎng)缺陷型的微生物要通過控制溫菌、嗜酸菌、嗜堿菌及營養(yǎng)缺陷型的微生物要通過控制培養(yǎng)條件而獲得。培養(yǎng)條件而獲得。對于轉(zhuǎn)入質(zhì)粒等的重組子，可以采用抗性

55、進行篩選。對于轉(zhuǎn)入質(zhì)粒等的重組子，可以采用抗性進行篩選。第五節(jié) 分子遺傳學(xué)新技術(shù)在環(huán)境工程與環(huán)境保護中的應(yīng)用一、遺傳工程技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用一、遺傳工程技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用（一）質(zhì)粒育種（一）質(zhì)粒育種 質(zhì)粒是細菌體內(nèi)一種獨立于染色體外，與細菌細質(zhì)粒是細菌體內(nèi)一種獨立于染色體外，與細菌細胞共生能獨立復(fù)制和穩(wěn)定地延續(xù)遺傳的遺傳單位，其胞共生能獨立復(fù)制和穩(wěn)定地延續(xù)遺傳的遺傳單位，其基因由環(huán)狀雙鏈共價閉合基因由環(huán)狀雙鏈共價閉合DNADNA分子組成，長分子組成，長1-200kb1-200kb。不帶有重要基因，存在與否不對細菌產(chǎn)生致死效應(yīng)。不帶有重要基因，存在與否不對細菌產(chǎn)生致死效應(yīng)。 不同質(zhì)?？截悢?shù)不同，根據(jù)其數(shù)目分為嚴緊型和不同質(zhì)?？截悢?shù)不同，根據(jù)其數(shù)目分為嚴緊型和松弛型兩類。嚴緊型質(zhì)粒多半是一些具有自身傳遞性松弛型兩類。嚴緊型質(zhì)粒多半是一些具有自身傳遞性能力的大質(zhì)粒，其能力的大質(zhì)粒，其DNADNA復(fù)制與宿主染色體復(fù)制與宿主染色體DNADNA復(fù)制相偶復(fù)制相偶聯(lián)，每個細胞僅聯(lián)，每個細胞僅1-21-2個拷貝，不能充當載體。松弛型質(zhì)個拷貝，不能充當載體。松弛型質(zhì)粒約為粒約為10-20