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1、第十讲 微生物的遗传变异和育种,第一节：遗传变异的物质基础,第二节：基因突变和诱变育种,第三节：基因重组和杂交育种,第四节： 基因工程,基本概念,遗传型（基因型） 表型：一切外表特征和内部特征的总和 遗传型+环境条件-表型 （可能性） （现实性） 变异：遗传型的改变 特点：变异率低； 性状变化幅度大； 新性状稳定遗传 饰变；不涉及遗传物质结构变化 在转录和翻译水平上的表型变化,第一节 生物遗传信息的载体,生物的遗传变异有无物质基础，何种物质可执行 遗传变异功能的问题。（蛋白质？核酸？）,（一）经典转化实验,三组对照说明转化因子的本质,（二）噬菌体感染实验,（三）植物病毒(TMV)的重建实验,二
2、、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式,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,遗传物质类型,核基因组,核外染色体,细胞质基因：线粒体，叶绿体,共生生物 质粒,原核生物的质粒,第二节 基因突变和诱变育种,基因突变 突变的类型(p202) 突变率 基因突变的特点(p203) 基因突变自发性和不对应性的实验证明 基因突变及其机制,突变与育种,依表型的改变分为： 营养缺陷型因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力，并因而成为必须在培养基中添加某种物质才能生长的突变类型。 抗性突变型因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性 条件致死突变型突变后在某种条件下可
3、正常生长繁殖，而在另一条件下却无法生长繁殖的突变型 抗原突变型因突变而引起的抗原结构发生改变 产量突变型 形态突变型,（一）基因突变的类型,按是否比较容易、迅速地分离到发生突变的细胞来分： 选择性突变株（selective mutant）：具有选择标记（如营养缺陷性、抗性突变型、条件致死突变型），只要选择适当的环境条件，如培养基、温度、pH值等，就比较容易检出和分离到。 非选择性突变株（non-selective mutant）：无选择标记（如产量突变型、抗原突变型、形态突变型），能鉴别这种突变体的惟一方法是检查大量菌落并找出差异。,（三）突变的特点,适用于整个生物界，以细菌的抗药性为例。 不
4、对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。 自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。 稀有性：突变率低且稳定。 独立性：各种突变独立发生，不会互相影响。 可诱发性：诱变剂可提高突变率。 稳定性：变异性状稳定可遗传。 可逆性：从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突 变（forward mutation），从突变株回到野生型的 过程则称为回复突变或回变（back mutation或 reverse mutation）。,基因突变自发性和不对应性的实验证明,变量实验,涂布实验,影印平板接种法,突变与育种 诱变育种：概念（P213） 诱变是随机的，筛选是定向的-（定向培育）,诱
5、变 艾姆氏试验 Ames test 利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中 是否存在化学致癌剂的简便有效的方法 被试菌种：组氨酸营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌 被测试剂：疑似有毒物质 实验过程：P215 实验结果：无菌生长无致癌作用 有菌有致癌作用,筛选： 营养缺陷菌株的筛选 步骤：1诱变剂的处理 2 淘汰野生型 单细胞：抗生素法 菌丝状：过滤法 3 检出缺陷型影印平板法 4 鉴定缺陷型,第三节 基因重组和杂交育种,一、原核生物的基因重组,转化（定义）： 不经过其它媒介，来自供体的DNA片段或质粒DNA直接 进入受体菌，并在受体中复制表达的过程,转化的过程： 1. 受体细胞呈现感受态（容易
6、接受外源DNA的生理状态） 2. 外源的DNA与感受态细胞结合并被吸收 3. 外源的DNA整合到受体菌中，成为受体菌染色体的一部分,转染 只用提纯的病毒核酸去感染其宿主细胞或原生质体,可增殖 出一群正常病毒后代的现象.,转导（transduction),定义 通过完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把一个供体细胞的DNA片段转移到另一个受体细胞中，并使后者获得前者部分遗传性状的现象。,通过转导获得供体细胞部分遗传性状的重组受体细胞，称为转导子。 携带供体部分的物质（DNA片段）的噬菌体称为转导噬菌体或转导颗粒,普遍转导 噬菌体可误包供体菌中的任何基因（包括质粒）并使受体菌实现各种性状的转导。,完全
7、普遍性转导 形成了遗传性稳定的转导子,在许多获得供体菌的DNA片段的受体菌内，如果转导DNA不能进行重组和复制，其上的基因仅经过转录而得到表达能在选择性培养基平板上形成微小菌落成了流产转导的特点。,流产普遍性转导,局限转导,当溶源菌群经诱导后，其中极少数前噬菌体从宿主染色体脱落时产生错误切割，从而把宿主的某些基因整合到噬菌体的基因组上，当这样的噬菌体侵染另一宿主菌时，噬菌体DNA与受体菌的DNA同源区段配对，通过双交换而整合到受体菌的染色体上，使受菌体获得了供体的这部分遗传特性，而形成转导子（缺陷溶源菌）,缺陷噬菌体:丢失了自身部分基因，并被同等长度的宿主基因所取代的噬菌体称为如dgal或db
8、io 低频转导：形成转导子的频率很低只有 10-410-6 高频转导，形成转导子的频率很高。理论上可达50%,溶源转变,当温和噬菌体感染其宿主细胞而使之发生溶源化。因噬菌体的基因整合到宿主的基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象。 当宿主丧失这一噬菌体时，通过溶源转变而获得的性状也同时消失。 溶源转变与转导有本质上的不同 （P229） 首先 它的温和噬菌体不携带任何供体菌的基因。 其次 这种噬菌体是完整的，而不是缺陷型的 溶源转变的例子是不产毒素的白喉棒杆菌，该菌株在被-噬菌体感染而发生溶源化时，会变成产白喉毒素的致病菌株。,通过供体菌与受体菌间细胞相接触而传递大段DNA的过程。,
9、接合,The transfer of DNA from an Hfr strain invoke copying of a single strand of DNA by the rolling circle mechanism; the single strand then moves to the recipent cell.,单链双链化后才进行同源区段的配对，发生双交换,三者的简单比较,原生质体融合,定义：通过人为的方法，是遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。,原生质体的形成 有细胞壁的细胞-除壁后进行融合 动物和人的细胞-直接进行融合,原生质体融合的主要步骤,亲本的选择 （有特殊的价值，选择性的遗传标记） 去壁（高渗） 原生质体 用PEG或电泳冲（促融） 涂布平板(选择性培养基）长出细胞壁 检出融合子 筛选优良性状的融合子,二、真核微生物的基因重组,有性杂交 准性杂交 是一种了类似于有性繁殖，但比它更为原始的一种繁殖方式。它可使同种生物不同菌株的体细胞发生融合，不经减数分裂方式而导致低频效率的基因重组并产生重组子。,第四节 基因工程,定义：(p236),基因工程的基本操作：,目的基因的选取 优良载体的选择 目的基因与载体DNA的体外重组 重组载体导入受体细胞 重组受体细胞的筛选和鉴定,
