微生物的遺傳和變異

第八章微生物遺傳變異

和菌種保藏第一節(jié)根本概念第二節(jié)遺傳變異的物質(zhì)根底第三節(jié)微生物的突變第四節(jié)微生物的基因重組第五節(jié)微生物遺傳變異的應(yīng)用第六節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏1.

本章教學(xué)的目的與要求

1理解遺傳型與表型、遺傳與變異等概念2熟悉三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的過(guò)程以及說(shuō)明的問(wèn)題3了解七個(gè)水平，熟悉其中相關(guān)概念4掌握基因突變類(lèi)型、特點(diǎn)與機(jī)制5理解變量試驗(yàn)、涂布試驗(yàn)影印平板培養(yǎng)過(guò)程與說(shuō)明問(wèn)題6掌握細(xì)菌基因重組方法及類(lèi)型7掌握菌種衰退的原因、菌種復(fù)壯和保藏的方法2.第一節(jié)根本概念遺傳〔heredity〕生物在繁殖延續(xù)后代的過(guò)程中，親代與子代之間性狀相似的現(xiàn)象，稱(chēng)遺傳性狀：形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生態(tài)、生理、生化變異variation在生物繁殖過(guò)程中，子代與親代或子代之間性狀不同的現(xiàn)象，稱(chēng)為變異.兩者的關(guān)系遺傳保證了物種的存在和延續(xù)，保持了種屬性狀的相對(duì)穩(wěn)定變異推動(dòng)了物種的進(jìn)化和開(kāi)展，產(chǎn)生變種和新種3.第一節(jié)根本概念遺傳型(genotype)

指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子，即基因的總和.

表型(phenotype)

具有某遺傳型的生物只有在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，通過(guò)自身的代謝和發(fā)育，才能將它具體化，即產(chǎn)生表型兩者的關(guān)系4.研究微生物遺傳的意義

微生物是研究現(xiàn)代遺傳學(xué)和其它許多主要的生物學(xué)根本理論問(wèn)題中最熱衷的研究對(duì)象對(duì)微生物遺傳規(guī)律的深入研究促進(jìn)了現(xiàn)代分子生物學(xué)和生物工程學(xué)的開(kāi)展為育種工作提供了豐富的理論根底，促使育種工作從不自覺(jué)到自覺(jué)、從低效到高效、從隨機(jī)到定向、從近緣雜交到遠(yuǎn)緣雜交的方向開(kāi)展5.微生物的獨(dú)特生物學(xué)特性個(gè)體的體制極其簡(jiǎn)單營(yíng)養(yǎng)體一般都是單倍體繁殖速度快易于積累不同的中間代謝產(chǎn)物或終產(chǎn)物菌落形態(tài)特征的可見(jiàn)性和多樣性環(huán)境條件對(duì)微生物群體中各個(gè)個(gè)體作用的直接性和均一性易于形成營(yíng)養(yǎng)缺陷型各種微生物一般都有相應(yīng)的病毒存在多種處于進(jìn)化過(guò)程中的原始有性生殖方式.6.第二節(jié)遺傳變異的物質(zhì)根底三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在的部位和方式7.三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)〔transformation〕噬菌體感染實(shí)驗(yàn)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)8.1、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

TransformationF.Griffith轉(zhuǎn)化指A品系的生物吸收了來(lái)自B品系生物的遺傳物質(zhì)而獲得了B品系的遺傳性狀的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)者F.Gruffith(1928)；O.T.Avery等(1944)實(shí)驗(yàn)材料肺炎鏈球菌Streptococcuspneumoniae9.1、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

TransformationF.Griffith細(xì)菌的特點(diǎn)SⅢ型菌株：有致病性，有莢膜，菌落外表光滑RⅡ型菌株：無(wú)致病性，無(wú)莢膜，菌落外表粗糙３組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物試驗(yàn)細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)別離后SⅢ細(xì)胞物質(zhì)對(duì)RⅡ細(xì)胞轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)10.1〕動(dòng)物試驗(yàn)11.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

結(jié)果第一組：活SⅢ型細(xì)菌可以使白鼠死亡第二組：活RⅡ型細(xì)菌不使白鼠死亡第三組：加熱殺死后SⅢ細(xì)菌，不使白鼠死亡；加熱殺死的SⅢ型和活R型細(xì)菌混合可使白鼠死亡結(jié)論R型菌株獲得了S菌株的遺傳性狀，說(shuō)明S菌株體內(nèi)有一種“轉(zhuǎn)化因子〞12.2〕細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)13.細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果第一組：活SⅢ型細(xì)菌使白鼠死亡，并從鼠體內(nèi)別離到有毒細(xì)菌第二組：活RⅡ型細(xì)菌不使白鼠死亡，并從鼠體內(nèi)別離到無(wú)毒細(xì)菌第三組：將SⅢ細(xì)菌型加熱殺死，不使白鼠死亡，鼠體內(nèi)無(wú)有毒細(xì)菌第四組：將加熱殺死的SⅢ細(xì)菌型和活R型細(xì)菌，使白鼠死亡，鼠體內(nèi)別離到有毒細(xì)菌結(jié)論S型細(xì)菌存在的轉(zhuǎn)化物質(zhì)，通過(guò)某種方式進(jìn)入R型細(xì)胞內(nèi)，并使R型細(xì)胞獲得穩(wěn)定的遺傳形狀R-S14.3〕別離后的S細(xì)胞物質(zhì)對(duì)R細(xì)胞的轉(zhuǎn)化15.不同成分轉(zhuǎn)化試驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論結(jié)果第一組：S菌多糖＋活RⅡ型細(xì)菌，不使鼠死亡第二組：S菌蛋白質(zhì)＋活RⅡ型細(xì)菌，不使鼠死亡第三組：S菌RNA＋活RⅡ型細(xì)菌，不使鼠死亡第四組：S菌DNA＋活RⅡ型細(xì)菌，鼠死亡結(jié)論只有S型中的DNA才能使R型轉(zhuǎn)化為S型，RNA、多糖和蛋白質(zhì)都不具備轉(zhuǎn)化能力16.1、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

TransformationF.Griffith實(shí)驗(yàn)〔1〕結(jié)論R型菌株獲得了S菌株的遺傳性狀，說(shuō)明S菌株體內(nèi)有一種“轉(zhuǎn)化因子〞實(shí)驗(yàn)〔2〕結(jié)論加熱殺死的S型菌內(nèi)可能存在一種轉(zhuǎn)化物質(zhì)，通過(guò)某種方式進(jìn)入R型細(xì)胞內(nèi),使RS實(shí)驗(yàn)〔3〕結(jié)論只有S型中的DNA才能使R型轉(zhuǎn)化為S型，多糖和蛋白質(zhì)都不具備轉(zhuǎn)化能力17.2、噬菌體感染實(shí)驗(yàn)研究者A.D.Hershey和M.Chase實(shí)驗(yàn)材料E.Coli、T2嗜菌體實(shí)驗(yàn)原理用同位素32P標(biāo)記噬菌體的DNA、用同位素35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，然后再感染宿主細(xì)胞噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，只是把核酸注入到宿主體內(nèi)，而把蛋白質(zhì)外殼留在外面

18.2、噬菌體感染實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程首先用含有32P和35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌用標(biāo)記過(guò)的大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體

再用標(biāo)記過(guò)的T2噬菌體侵入沒(méi)有標(biāo)記的大腸，通過(guò)保溫→攪拌→離心檢測(cè)上清和沉淀中放射性元素的情況結(jié)果35S位于上清液中，而32P存在于底部又一次證明：遺傳物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)19.3、病毒的拆開(kāi)與重建實(shí)驗(yàn)研究者H.Fraenkel-Conrat和Singer(1956)(1956)實(shí)驗(yàn)材料煙草花葉病毒(TMV)和霍氏車(chē)前花葉病毒(HMV)方法將兩病毒的核酸與衣殼蛋白分開(kāi)然后交叉重建成雜合病毒做感染試驗(yàn),觀察所成病斑類(lèi)型再別離20.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)證明：遺傳物質(zhì)是RNA21.結(jié)論實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)不是蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA病毒的遺傳物質(zhì)可以是DNA或是RNA22.朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考朊病毒含有微量的核酸，仍未發(fā)現(xiàn)？朊病毒僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成朊病毒的遺傳物質(zhì)為蛋白質(zhì)？23.二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的存在形式細(xì)胞水平細(xì)胞核水平染色體水平核酸水平基因水平密碼子水平核苷酸水平24.細(xì)胞水平存在的部位遺傳信息絕大局部都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中數(shù)目原核微生物：球菌：?jiǎn)魏藯U菌：多有兩核放線菌菌絲細(xì)胞是多核，孢子是單核真核微生物：?jiǎn)魏耍横劸平湍?，真菌孢子多核：米曲霉，粗糙脈孢霉25.細(xì)胞核水平真核有核膜，形成有完整形態(tài)的核

98%DNA在核內(nèi)，與組蛋白結(jié)合形成染色體10%的RNA存在于核內(nèi)，90%存在于細(xì)胞質(zhì)中原核無(wú)核膜，呈松散的核質(zhì)體狀態(tài)

染色質(zhì)不與蛋白結(jié)合核外遺傳物質(zhì)26.

核外遺傳物質(zhì)原核微生物真核微生物細(xì)胞質(zhì)2μm質(zhì)粒R因子COL質(zhì)粒巨大質(zhì)粒Ti質(zhì)粒降解性質(zhì)粒線粒體葉綠體等F因子27.染色體水平真核生物染色體數(shù)目不同染色體倍數(shù)不同倍數(shù)：指同一細(xì)胞中染色體的套數(shù)單倍體:一個(gè)細(xì)胞中只有一套相同功能的染色體雙倍體:一個(gè)細(xì)胞中有二套相同功能的染色體.原核生物僅有一條染色體，單倍體.28.核酸水平核酸種類(lèi)DNA：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)RNA：局部病毒核酸的組成真核：DNA總是纏繞著組蛋白，兩者一起構(gòu)成了復(fù)合物——染色體原核：DNA都是單獨(dú)存在的29.核酸水平核酸結(jié)構(gòu)DNA：絕大多數(shù)是雙鏈，局部病毒是單鏈RNA：絕大多數(shù)單鏈，少數(shù)是雙鏈核酸的長(zhǎng)度真核生物的DNA比原核生物的長(zhǎng)得多不同生物間的差異很大核酸的形狀真核：核內(nèi)DNA呈念珠狀鏈，核外呈環(huán)狀原核：DNA呈環(huán)狀，在細(xì)菌質(zhì)粒中超螺旋病毒粒：呈環(huán)狀或線狀30.基因水平基因在生物體中，一切具有自主復(fù)制能力的遺傳功能單位，都可稱(chēng)為基因基因的物質(zhì)根底是一個(gè)具有特定核苷酸順序的核酸片段基因的大小分子量：一個(gè)基因6.7×105Da堿基對(duì)：一個(gè)基因約有1000bp數(shù)量：每個(gè)細(xì)菌約有5000～10000個(gè)基因31.基因水平原核生物基因的種類(lèi)啟動(dòng)基因(promotor)

轉(zhuǎn)錄的起始部位，是RNA聚合酶附著和啟動(dòng)的部位操縱基因(operator)

它能控制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的開(kāi)放或關(guān)閉結(jié)構(gòu)基因(structuregene)

通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程來(lái)執(zhí)行多肽(酶及結(jié)構(gòu)蛋白)合成的調(diào)節(jié)基因它是調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因的活動(dòng)基因32.密碼子水平遺傳密碼是指DNA鏈上各個(gè)核苷酸的特定排列順序根本單位：密碼子(codon)每個(gè)密碼子是由核酸分子上的3個(gè)核苷酸順序所決定三聯(lián)密碼子一般都是由mRNA上的3個(gè)核苷酸順序表示四種核苷酸組成的三聯(lián)密碼子數(shù)量可達(dá)64種，決定20種氨基酸的合成33.核苷酸水平核苷酸核苷酸是核酸組成的根本單位種類(lèi)脫氧核糖核苷酸腺苷酸(dAMP)、鳥(niǎo)苷酸(dGMP)、胸苷酸(dTMP)和胞苷酸(dCMP)核糖核苷酸AMP、GMP、UMP和CMP34.

第三節(jié)微生物的突變概念基因突變體的主要類(lèi)型基因突變的特點(diǎn)基因突變的機(jī)制35.一、概念突變(mutation)指生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生數(shù)量或結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象變異由突變導(dǎo)致遺傳性狀改變叫變異突變率指每個(gè)細(xì)胞在每一世代中發(fā)生突變的概率

常用的基因突變符號(hào)36.一、概念突變的類(lèi)型基因突變(genemutation〕：是由于DNA鏈上的一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)堿基發(fā)生改變而引起的染色體畸變(chromosomalaberration)：是DNA的大段變化(損傷)現(xiàn)象表型(phenotype)是指可以觀察或檢測(cè)到的個(gè)體性狀或特征，是特定的基因型在一定環(huán)境條件下的表現(xiàn)37.一、概念基因型〔genotype)指儲(chǔ)存在遺傳物質(zhì)中的信息，即DNA堿基序列野生型未發(fā)生突變的從自然界別離到菌株突變體野生株經(jīng)突變后帶有新的遺傳性狀的菌株38.二、突變體的主要類(lèi)型形態(tài)突變型生化突變型條件致死突變型致死突變型39.二、突變體的主要類(lèi)型形態(tài)突變型指突變引起細(xì)胞形態(tài)變化或引起菌落形態(tài)改變形態(tài)變化：細(xì)菌的鞭毛、芽孢或莢膜的有無(wú)菌落形態(tài)：外形的光滑、粗糙和顏色的變異生化突變型指一類(lèi)發(fā)生代謝途徑變異但沒(méi)有明顯形態(tài)變化的突變型常見(jiàn)有：營(yíng)養(yǎng)缺陷型、抗性突變型發(fā)酵突變型、毒力突變型40.生化突變型營(yíng)養(yǎng)缺陷型由基因突變而引起代謝過(guò)程中某種酶合成能力喪失的突變型，必須在原有培養(yǎng)基中添加細(xì)胞不能合成的營(yíng)養(yǎng)成分才能正常生長(zhǎng)類(lèi)型：氨基酸、維生素和嘌呤嘧啶缺陷型抗性突變型是一類(lèi)能抵抗有害理化因素的突變型

類(lèi)型：抗藥性、抗紫外線和抗噬菌體等.

41.生化突變型發(fā)酵突變型指從不能利用到能夠利用某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的突變型毒力突變型指突變后致病能力增強(qiáng)或減弱的突變型.產(chǎn)量突變型指產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物的能力增強(qiáng)或減弱的突變型42.二、突變體的主要類(lèi)型條件致死突變型指在某種條件下具有致死效應(yīng)，而在另一條件沒(méi)有致死效應(yīng)的突變型如溫度敏感突變株致死突變型由于基因突變?cè)斐删w死亡或生活能力下降雙倍體生物能夠以雜合子的形式存活下來(lái)，一旦形成純合子，那么發(fā)生死亡43.三、基因突變的特點(diǎn)隨機(jī)性稀有性獨(dú)立性可逆性穩(wěn)定性44.隨機(jī)性定義各種性狀的突變可以在沒(méi)有任何人為的誘變因素處理的情況下，可以發(fā)生在生物的任何個(gè)體的發(fā)育時(shí)期及任何基因上特點(diǎn)自發(fā)性、隨機(jī)性和不對(duì)應(yīng)性.三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)變量試驗(yàn)涂布試驗(yàn)平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)45.變量試驗(yàn)(fluctuationtest)

實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)利用E.coli和T1噬菌體設(shè)計(jì)了試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果甲管的50個(gè)皿中,各皿間抗性菌落數(shù)相差極大而來(lái)自乙管的那么各皿數(shù)目根本相同實(shí)驗(yàn)說(shuō)明E.coli抗噬菌體性狀的產(chǎn)生，并非由噬菌體T1誘導(dǎo)出來(lái)的，而是在它接觸T1前，在某次分裂過(guò)程中自發(fā)產(chǎn)生的.46.涂布試驗(yàn)〔Newcombeexperiment)

實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)噬菌體對(duì)固體平板上的E.coli的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果未涂布組共有抗性菌落28個(gè)涂布組共有抗性菌落353個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明突變與噬菌體無(wú)關(guān)涂布使抗性菌株均勻分布抗性突變可在任何時(shí)間發(fā)生47.影印培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)〔replicaplating)

實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)證明在一系列培養(yǎng)皿的相同位置上能出現(xiàn)相同菌落的一種接種培養(yǎng)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果可在根本未接觸鏈霉素的情況下,篩選出大量的抗鏈霉素的菌株實(shí)驗(yàn)說(shuō)明微生物的抗藥性突變是自發(fā)產(chǎn)生,與相應(yīng)的環(huán)境因素毫不相關(guān)

48.稀有性定義指生物的基因自發(fā)突變的頻率較低且穩(wěn)定突變率是每一個(gè)細(xì)胞在每世代中發(fā)生某一基因突變的幾率不同生物的突變率不同細(xì)菌和噬菌體：10-4～10-10高等動(dòng)植物：10-5～10-849.獨(dú)立性、可逆性、穩(wěn)定性獨(dú)立性每個(gè)突變體的發(fā)生是隨機(jī)的、獨(dú)立的、互不干擾的可逆性任何性狀的突變型都具有可逆性穩(wěn)定性突變株的遺傳性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的50.四、基因突變的機(jī)制基因突變的概念基因突變的類(lèi)型基因突變的機(jī)制堿基置換譯碼突變?nèi)旧w畸變51.基因突變的概念基因突變基因突變是指DNA分子結(jié)構(gòu)或數(shù)目的變化自發(fā)突變、誘發(fā)突變自發(fā)突變?cè)谧匀粭l件下自發(fā)進(jìn)行的突變引起自發(fā)突變的原因由背景輻射和環(huán)境因素引起由微生物自身有害代謝產(chǎn)物引起由DNA復(fù)制過(guò)程中堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起52.基因突變的概念誘發(fā)突變是通過(guò)人為的方法，利用物理、化學(xué)或生物的因素而引起的突變誘變劑：凡具有誘變效應(yīng)的任何因素誘變劑的種類(lèi)物理因素：UV、激光、離子束、X射線、γ射線、快中子化學(xué)因素：亞硝酸、烷化劑、堿基類(lèi)似物、吖啶類(lèi)化合物53.基因突變的機(jī)制54.基因突變的機(jī)制

基因突變的機(jī)制堿基置換移碼突變?nèi)旧w畸變55.堿基置換(basesubstitution)

定義是DNA分子中的堿基對(duì)置換引起的類(lèi)型轉(zhuǎn)換〔transition〕DNA鏈中的一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘌呤或是一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘧啶所置換顛換〔transversion〕DNA鏈中的一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘧啶或是一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘌呤所置換56.堿基置換(basesubstitution)

引起堿基對(duì)置換的原因互變異構(gòu)在DNA分子的四種堿基中，T和G可以酮式或稀醇式、C和A可以氨基式或亞氨基式出現(xiàn)CT：酮式OCOHT：烯醇式57.互變異構(gòu)引起的堿基對(duì)置換A..T酮式T..

G烯醇式A..TG..

CTAT..

AT..

T..

AT..

顛換58.引起堿基對(duì)置換的原因化學(xué)誘變劑是一類(lèi)可直接或間接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反響的誘變劑，不管在機(jī)體內(nèi)或在離體條件下均有作用誘變劑種類(lèi)間接引起置換誘變劑：堿基結(jié)構(gòu)類(lèi)似物直接引起置換誘變劑：亞硝酸、羥胺和各種烷化劑

堿基置換(basesubstitution)59.

間接引起置換的誘變劑

堿基結(jié)構(gòu)類(lèi)似物誘變劑的結(jié)構(gòu)與堿基結(jié)構(gòu)類(lèi)似種類(lèi)5-溴尿嘧啶〔5-BU〕、5-脫氧尿嘧啶〔5-dU〕8-氮鳥(niǎo)嘌呤〔8-NG〕、2-氨基嘌呤〔2-AP〕、6-氯嘌呤〔6-CP〕作用機(jī)制通過(guò)細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入到DNA分子中后而引起堿基置換，故是間接的60.

亞硝酸可使含有氨基的堿基發(fā)生氧化脫氨作用羥胺專(zhuān)一性地與胞嘧啶C反響，使其能與腺嘌呤A配對(duì)，使G-C轉(zhuǎn)換為A-T各種烷化劑可以與核苷酸分子中的磷酸基、嘌呤、嘧啶等起烷化作用，造成DNA功能損傷和改變

直接引起置換的誘變劑

61.堿基置換(basesubstitution)

由堿基置換引起的3種突變型同義突變不影響蛋白質(zhì)中氨基酸的組成錯(cuò)義突變引起蛋白質(zhì)中氨基酸的組成發(fā)生改變無(wú)義突變變成終止密碼子，使其不能合成完整的多肽62.移碼突變(frame-shiftmutation

)

定義指DNA分子中增添或缺少幾個(gè)堿基對(duì)，而造成其后面全部全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和翻譯錯(cuò)誤的基因突變突變程度突變點(diǎn)后的所有密碼子都發(fā)生改變產(chǎn)生移碼突變株種類(lèi)自然產(chǎn)生：發(fā)生于減數(shù)分裂時(shí)期人工誘變產(chǎn)生：一般用吖啶類(lèi)誘變劑63.染色體畸變(chromosomalabrration)定義由于某些理化因素的作用，造成DNA分子的大損傷所引起的突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)的變化形式染色體內(nèi)畸變?nèi)笔А⒅貜?fù)、插入、易位、倒位染色體間畸變指非同源染色體間的易位64.

染色體畸變(chromosomalabrration)物理誘變劑誘變的機(jī)制紫外線：可引起DNA堿基對(duì)的變化變化方式DNA鏈的變化：DNA鏈的斷裂或鏈間的交聯(lián)

相鄰嘧啶會(huì)形成嘧啶二聚體和水合物X射線、γ射線和快中子直接作用：使鹼基間、DNA間、糖與糖酸間化學(xué)鍵斷裂間接作用：自由基導(dǎo)致DNA分子不同程度損傷65.染色體畸變(chromosomalabrration)物理誘變劑誘變的機(jī)制熱可引起堿基變性導(dǎo)致堿基配置錯(cuò)誤生物誘變因子可以在基因組的任何部位插入，引起基因的失活，而導(dǎo)致突變轉(zhuǎn)座子：是自然界固有的生物誘變因子，是細(xì)胞中能改變自身位置的一段DNA序列66.

第四節(jié)微生物的基因重組基因重組原核微生物的基因重組真核微生物的基因重組67.基因重組〔generecombination〕基因重組凡把兩個(gè)不同性狀個(gè)體內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過(guò)遺傳分子間的重新組合，形成新遺傳型個(gè)體的方式.特點(diǎn)在離體條件下對(duì)DNA分子切割并與載體DNA分子連接，從而得到重組DNA重組方式68.基因重組〔generecombination〕重組方式原核基因重組真核基因重組轉(zhuǎn)化有性雜交原生質(zhì)體融合接合轉(zhuǎn)導(dǎo)準(zhǔn)性雜交基因重組方式69.原核微生物的基因重組

轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)合原生質(zhì)結(jié)合70.原核微生物的基因重組

特點(diǎn)片段性：僅一小段DNA序列參與重組單向性：即從供體菌向受體菌作單方向轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移機(jī)制獨(dú)特而多樣，如接合、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)共同之處基因的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致了遺傳重組不同之處是轉(zhuǎn)化是通過(guò)裸露的DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)那么需要噬菌體作媒介接合是通過(guò)細(xì)菌間的直接接觸71.轉(zhuǎn)化(transformation)轉(zhuǎn)化受體菌直接吸收了來(lái)自供體菌的DNA片段，通過(guò)交換，把它組合到自己的基因組中，從而獲得了供體菌的局部遺傳性狀的現(xiàn)象受體菌(recipient/receptor):轉(zhuǎn)化基因的接受者供體菌(donor):轉(zhuǎn)化基因的提供者轉(zhuǎn)化子〔transformant〕轉(zhuǎn)化成功的菌株成為轉(zhuǎn)化子轉(zhuǎn)化因子來(lái)自供體菌的具有轉(zhuǎn)化活性的外源DNA片段原核微生物的基因重組72.轉(zhuǎn)化(transformation)轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件轉(zhuǎn)化因子同源性分子質(zhì)量大小適宜受體菌需處于感受態(tài)感受態(tài)出現(xiàn)的因素菌齡感受態(tài)因子出現(xiàn)培養(yǎng)條件

原核微生物的基因重組73.轉(zhuǎn)化(transformation)轉(zhuǎn)化發(fā)生的過(guò)程吸附切割入胞重組復(fù)制轉(zhuǎn)化子形成原核微生物的基因重組74.轉(zhuǎn)導(dǎo)〔transduction〕轉(zhuǎn)導(dǎo)以缺陷噬菌體為媒介，把供體細(xì)胞的DNA小片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過(guò)交換與整合，使后者獲得前者局部遺傳形狀的現(xiàn)象稱(chēng)為轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)子〔transductant〕：獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體：攜帶供體局部遺傳物質(zhì)的噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)種類(lèi)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)原核微生物的基因重組75.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction)

定義指供體菌中任何部位的基因都能被某一噬菌體攜帶并傳遞給受體菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的類(lèi)型完全普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)原核微生物的基因重組76.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction)

完全普遍傳導(dǎo)(completetransduction)進(jìn)入受體菌的供體菌的DNA片段與受體菌染色體同源區(qū)段配對(duì)，通過(guò)雙交換整合在染色體上，隨受體菌的分裂，每個(gè)子細(xì)胞都含有這個(gè)片段特點(diǎn)以其野生型菌株作為供體菌營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株作為受體菌噬菌體作為轉(zhuǎn)導(dǎo)媒介，對(duì)供體菌是烈性噬菌體，對(duì)受體菌是溫和噬菌體原核微生物的基因重組77.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction)

流產(chǎn)普遍傳導(dǎo)(abortivetransduction)進(jìn)入受菌體的供體菌DNA片段不與受菌體染色體整合，也不能復(fù)制，僅能轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)特點(diǎn)細(xì)胞進(jìn)行分裂時(shí),只能將這段DNA分配給一個(gè)子細(xì)胞，另一子細(xì)胞只獲得供體基因的產(chǎn)物--酶

能在選擇性培養(yǎng)基平板上形成微小菌落

供體菌DNA片段不與受體菌染色體整合不可自我復(fù)制原核微生物的基因重組78.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(specializedtransduction

)

定義通過(guò)某些局部缺陷的溫和噬菌體，將供體菌的少數(shù)特定基因攜帶到受體菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率的上下可分為低頻傳導(dǎo)(lowfrequancytransduction,LFT)通過(guò)溶原菌釋放的噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，只能形成極少數(shù)的轉(zhuǎn)導(dǎo)子高頻傳導(dǎo)(highfrequancytransduction,HFT)通過(guò)雙重溶原菌釋放的噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo)，形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)子的頻率很高原核微生物的基因重組79.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(specializedtransduction

)

特點(diǎn)僅轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌少量特定基因該特定基因由局部缺陷溫和噬菌體攜帶缺陷溫和噬菌體是由于誤切所致，或由于雙重溶源菌的裂解而形成局限轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的產(chǎn)生要通過(guò)UV等因素對(duì)溶源菌的誘導(dǎo)并引起裂解后才產(chǎn)生原核微生物的基因重組80.接合〔conjugation〕接合通過(guò)供體菌和受體菌完整細(xì)胞間的直接接觸而傳遞大段DNA的過(guò)程稱(chēng)為接合接合子：獲得新性狀的受體細(xì)胞稱(chēng)為接合子接合及其發(fā)現(xiàn)研究細(xì)菌接合方法的根本原理通過(guò)U形管證實(shí)：接合需要細(xì)胞的直接接觸能進(jìn)行接合的微生物種類(lèi)細(xì)菌：以G--的腸道菌為常見(jiàn)放線菌：鏈霉菌屬、諾卡氏菌屬及天藍(lán)色鏈霉菌原核微生物的基因重組81.大腸桿菌的接合F因子(fertilityfactor)是一種獨(dú)立于染色體的小型環(huán)狀DNA具有自主的與染色體進(jìn)行同步復(fù)制和轉(zhuǎn)移到其它細(xì)胞中去的能力凡有F因子的菌株稱(chēng)為雄性菌株，其細(xì)胞外表產(chǎn)生1~4條中空而細(xì)長(zhǎng)的絲狀物,稱(chēng)為性菌毛根據(jù)F因子的有無(wú)，將E.coli分為四種F+菌株、F-菌株、Hfr菌株和F’菌株原核微生物的基因重組82.大腸桿菌的接合F因子與接合菌株F+菌株雄性菌株，細(xì)胞內(nèi)存在游離F因子，細(xì)胞外表有與F因子數(shù)相當(dāng)?shù)男跃哂信c雌性菌株相結(jié)合且使其獲得F因子F-菌株雌性菌株，胞內(nèi)無(wú)F因子和胞外表無(wú)性菌毛，但可獲得F因子F+菌株和F-菌株結(jié)合過(guò)程還可接受來(lái)自Hfr菌株的一局部或全部染色體信息原核微生物的基因重組83.大腸桿菌的接合F因子與接合菌株Hfr菌株雄性高頻重組菌株，胞內(nèi)存在與染色體整合的F因子與雌性菌株接合可產(chǎn)生高頻重組子而得名

Hfr菌株和F-菌株結(jié)合過(guò)程F’菌株由不正常切割而形成特殊F因子，即攜帶有小段染色體基因F因子傳導(dǎo)：利用F’菌株與F–接合可將供體染色體DNA傳入F–

菌株

原核微生物的基因重組84.四種菌株的接合傳遞圖

與Hfr接合原核微生物的基因重組85.真核微生物的基因重組

有性生殖準(zhǔn)性生殖86.有性生殖定義一般指性細(xì)胞之間的結(jié)合和隨之發(fā)生的染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術(shù)產(chǎn)生于兩個(gè)單倍體核之間通過(guò)質(zhì)配、核配、減數(shù)分裂釀酒酵母的基因重組釀酒酵母的生活史87.準(zhǔn)性生殖〔parasexualeproduction〕定義同種生物的兩個(gè)不同的體細(xì)胞發(fā)生融合，不經(jīng)減數(shù)分裂的方式而導(dǎo)致低頻率的基因重組并產(chǎn)生重組子的雜交方式根本過(guò)程菌絲連接形成異核體核融合體細(xì)胞交換88.89.

接合90.

第五節(jié)微生物遺傳變異的應(yīng)用誘變育種原生質(zhì)體融合育種基因工程91.誘變育種自發(fā)突變與育種誘變育種營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選92.自發(fā)突變與育種生產(chǎn)中選育菌種自發(fā)突變與豐富實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和細(xì)致觀察及抓住良機(jī)，選育優(yōu)良的生產(chǎn)菌株定向選育選用某一特定因素，長(zhǎng)期處理某一微生物的培養(yǎng)物，同時(shí)不斷地連續(xù)傳代，以到達(dá)累積相應(yīng)自發(fā)突變株被動(dòng)的育種方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且結(jié)果難以預(yù)測(cè)，育種過(guò)程緩慢93.

梯度平板法gradientplate梯度平板法gradientplate

94.95.誘變育種誘變育種是通過(guò)人工的方法處理微生物使之發(fā)生突變，并運(yùn)用合理的篩選程序和方法，把適合人類(lèi)需要的優(yōu)良菌種篩選出來(lái)的過(guò)程實(shí)踐意義提高生產(chǎn)性能與改善產(chǎn)品質(zhì)量擴(kuò)大品種與簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝方法簡(jiǎn)便易行、條件和設(shè)備要求簡(jiǎn)單96.誘變育種的一般方法出發(fā)菌株的誘變處理突變體的篩選97.出發(fā)菌株的誘變處理出發(fā)菌的選擇原那么具有優(yōu)良性狀的菌株對(duì)誘變劑敏感的菌株以單倍體純種為出發(fā)菌誘變劑的選擇原那么在同樣效果下選用最方便的在同樣方便的情況下選擇最高效的因素充分利用復(fù)合處理的協(xié)同作用98.出發(fā)菌株的誘變處理選用最適的誘變劑量劑量：一般指強(qiáng)度與作用時(shí)間的乘積表示方法：常采用殺菌率來(lái)作各種誘變劑的相對(duì)劑量誘變劑的劑量對(duì)產(chǎn)量變異的影響正變較多地出現(xiàn)在偏低的劑量中而負(fù)變那么較多地出現(xiàn)于偏高的劑量中經(jīng)屢次誘變而提高產(chǎn)量的菌株中，更容易出現(xiàn)負(fù)變99.突變體的篩選初篩目的：刪去明確不符合要求的大局部菌株，把生產(chǎn)性狀類(lèi)似的菌株盡量保存下來(lái)方法：一般通過(guò)平板稀釋法獲得單個(gè)菌落，然后對(duì)菌落進(jìn)行相關(guān)性狀的初步篩選復(fù)篩目的：對(duì)初篩出的菌株的有關(guān)性狀作精確的定量測(cè)定，然后經(jīng)過(guò)小試、中試，才能用于生產(chǎn)方法：一般是將微生物搖瓶培養(yǎng)，然后再對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行分析測(cè)定100.誘變育種選育的突變株的根本環(huán)節(jié)101.營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型是指通過(guò)誘變產(chǎn)生的，在某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成能力上出現(xiàn)缺陷，必須在培養(yǎng)基中參加相應(yīng)的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分才能生長(zhǎng)的變異菌株?duì)I養(yǎng)缺陷型突變株的應(yīng)用科學(xué)研究生物測(cè)定生產(chǎn)菌株102.與營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變有關(guān)的三類(lèi)遺傳型個(gè)體野生型從自然界別離到的任何微生物在其發(fā)生營(yíng)養(yǎng)缺陷突變前的原始菌株?duì)I養(yǎng)缺陷型經(jīng)誘變產(chǎn)生的一些合成能力出現(xiàn)缺陷，而必須在培養(yǎng)基內(nèi)參加相應(yīng)有機(jī)養(yǎng)分才能正常生長(zhǎng)的變異菌株原養(yǎng)型營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變經(jīng)回變或重組后產(chǎn)生的菌株，營(yíng)養(yǎng)要求在表型上與野生型相同103.與營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株篩選有關(guān)培養(yǎng)基根本培養(yǎng)基〔M.M，minimalmedium〕含有能滿足野生型菌株?duì)I養(yǎng)要求的最低成分的合成培養(yǎng)基“用[－]〞表示完全培養(yǎng)基〔C.M，completemedium〕滿足一切營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株生長(zhǎng)的天然或半合成培養(yǎng)基。用“[＋]〞表示補(bǔ)充培養(yǎng)基〔S.M，supplementalmedium〕在MM中有針對(duì)性地參加一或幾種營(yíng)養(yǎng)成分以滿足相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株生長(zhǎng)的合成培養(yǎng)基。用[A]或[B]表示104.營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法中間培養(yǎng)別離突變核和未突變核選擇適宜的培養(yǎng)基淘汰野生型抗生素法菌絲過(guò)濾法梯度培養(yǎng)法差異殺菌法105.營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法檢出缺陷型點(diǎn)種法夾層培養(yǎng)法限量補(bǔ)充培養(yǎng)法影印接種法鑒定缺陷型生長(zhǎng)譜法106.原生質(zhì)融合育種〔protoplastfusion〕原生質(zhì)融合通過(guò)人為的方法，使遺傳性狀不同的兩細(xì)胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合，并進(jìn)而發(fā)生遺傳重組以產(chǎn)生同時(shí)帶有雙親性狀的遺傳性穩(wěn)定的融合子的過(guò)程所獲得的重組子叫融合子〔fusant〕適用范圍原核生物和各種真核微生物和高等植物細(xì)胞107.原生質(zhì)融合育種〔protoplastfusion〕原生質(zhì)體融合的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣菌株間的基因重組雜交頻率較高

可進(jìn)行多親本融合遺傳物質(zhì)的傳遞更為完整

通過(guò)原生質(zhì)體融合提高產(chǎn)量108.原生質(zhì)融合育種的步驟選擇親本親株均要有一定的遺傳標(biāo)記、標(biāo)記必須穩(wěn)定原生質(zhì)體的制備在高滲溶液中選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコ?xì)胞壁細(xì)菌和放線菌主要采用溶菌酶酵母菌和霉菌一般用蝸牛酶和纖維素酶影響原生質(zhì)的制備的因素

菌體的前處理、培養(yǎng)時(shí)間、酶濃度、酶降解的溫度、酶降解的時(shí)間、滲透壓穩(wěn)定劑

109.原生質(zhì)融合育種的步驟原生質(zhì)體的再生使原生質(zhì)體恢復(fù)細(xì)胞壁，并能進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖原生質(zhì)再生率的計(jì)算影響因素本身的再生特性原生質(zhì)的制備條件再生培養(yǎng)基的成分再生的培養(yǎng)條件原生質(zhì)再生率=破壁前菌數(shù)-剩余菌數(shù)再生菌數(shù)-剩余菌數(shù)×100%110.原生質(zhì)融合育種的步驟原生質(zhì)體的融合選用恰當(dāng)?shù)姆椒?，促使原生質(zhì)的融合融合的方法化學(xué)助融：參加助融劑物理助融：離心、電脈沖、激光等方法生物助融：生物提取物111.原生質(zhì)融合育種的步驟融合子的檢出與鑒定檢出直接檢出法間接檢出法鑒定形態(tài)學(xué)生理生化遺傳學(xué)生產(chǎn)性能

112.第六節(jié)菌種的衰退復(fù)壯和保藏菌種的衰退與復(fù)壯菌種的保藏國(guó)內(nèi)外菌種保藏局部情況113.菌種的衰退與復(fù)壯衰退〔degeneration〕菌種在培養(yǎng)或保藏過(guò)程中，由于自發(fā)突變的存在，出現(xiàn)某些原有優(yōu)良生產(chǎn)性狀的劣化、遺傳標(biāo)記的喪失等現(xiàn)象，稱(chēng)為菌種的衰退衰退的原因基因突變對(duì)菌種工作放任自流盲目傳代不搞純化與復(fù)壯育種等114.菌種的衰退與復(fù)壯菌種衰退的現(xiàn)象菌落和細(xì)胞形態(tài)的改變生長(zhǎng)速度緩慢，產(chǎn)孢子越來(lái)越少抵抗力、抗不良環(huán)境能力減弱等代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力或其對(duì)宿主寄生能力下降115.菌種的衰退與復(fù)壯菌種衰退的防止控制傳代次數(shù)創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件利用不同類(lèi)型的細(xì)胞進(jìn)行接種傳代采用有效的菌種保藏方法116.菌種的衰退與復(fù)壯菌種的復(fù)壯復(fù)壯使衰退的菌種恢復(fù)原來(lái)的優(yōu)良性狀復(fù)壯的