厦大微生物课件第七章微生物遗传变异与育种总结
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微生物的遗传变异和诱变育种
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1.化学诱变剂
1）碱基类似物 2）嵌入诱变剂 3）改变DNA结构的诱变剂
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碱基类似物：
定义： 一类与正常碱基类似的化合物。 机理：在DNA复制时可以替代正常碱基，掺入DNA；在DNA再
次复制时，这些类似物发生异构，发生错配，导致碱基置换。
2 ） 自发突变的随机性和突变率
自发突变在时间、地点上是随机的、偶然的，但是偶然性表现 在必然性之中，突变的必然性表现在一定的突变有一定的突变率。
突变率是某一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。
细菌中自发突变的概率一般是10-6-10-9。
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3）独立性
3） 染色体畸变
染色体缺失、重复、倒位、易位引起的大范围变化叫～。染色体畸变 可引起生物表型明显的改变。
染色体内畸变：只涉及同一条染色体上的核酸。
染色体间畸变：涉及不同染色体间的核酸。
易位现象：转座子、跳跃基因。
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（四） 人工诱变与诱变剂
自发突变的机率很低，一般在10－6～10－9。某些物理、化学因 子可以诱发突变，提高突变率，这些因子称为诱变剂；理化诱变剂 引起的突变率可提高103～104倍。
学其他学科广泛采用，产生了积极地影响。
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微生物是遗传学研究中的明星：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。
很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
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1.化学诱变剂
1）碱基类似物 2）嵌入诱变剂 3）改变DNA结构的诱变剂
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碱基类似物：
定义： 一类与正常碱基类似的化合物。 机理：在DNA复制时可以替代正常碱基，掺入DNA；在DNA再
次复制时，这些类似物发生异构，发生错配，导致碱基置换。
2 ） 自发突变的随机性和突变率
自发突变在时间、地点上是随机的、偶然的，但是偶然性表现 在必然性之中，突变的必然性表现在一定的突变有一定的突变率。
突变率是某一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。
细菌中自发突变的概率一般是10-6-10-9。
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3）独立性
3） 染色体畸变
染色体缺失、重复、倒位、易位引起的大范围变化叫～。染色体畸变 可引起生物表型明显的改变。
染色体内畸变：只涉及同一条染色体上的核酸。
染色体间畸变：涉及不同染色体间的核酸。
易位现象：转座子、跳跃基因。
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（四） 人工诱变与诱变剂
自发突变的机率很低，一般在10－6～10－9。某些物理、化学因 子可以诱发突变，提高突变率，这些因子称为诱变剂；理化诱变剂 引起的突变率可提高103～104倍。
学其他学科广泛采用，产生了积极地影响。
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微生物是遗传学研究中的明星：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。
很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
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《微生物学》教学课件：07 微生物的遗传变异和育种
4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝；
5）基因组的重复序列少而短；
注：古生菌的基因组在结构上类似于细菌。但是信息 传递系统(复制、转录和翻译)则与细菌不同而类 似于真核生物。
四、微生物的基因组结构
第二节 遗传的物质基础
3. 真核微生物的基因组（啤酒酵母）
1）典型的真核染色体结构；
啤酒酵母基因组大小为13.5×106bp，分布在16条染色体中。
有关内容在讲细菌的接合作用 （conjugation）时具体介绍
五、质粒
第二节 遗传的物质基础
3. 质粒的主要类型——抗性因抗子性质粒在细菌间的传递 抗性因子（Resistance factor是，细R因菌子产）生抗药性的重要 包括抗药性和抗重金属二大原类因之一。
R100质粒(89kb)可使宿主对 下列药物及重金属具有抗性：
编码细菌素的结构基因及相关的基因一般位 一般无直接的结构基因，相关酶的基因多在
于质粒或转座子上
染色体上
细菌素结构基因、 涉及细菌素运输及发挥作用（processing） 的蛋白质基因、赋予宿主对该细菌素具有“免疫力”的相关产 物的基因
一般都位于质粒或转座子上，因此，细菌素可以杀死 同种但不携带该质粒的菌株。
长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。
表型由遗传型决定，但也和环境有关
一、遗传变异是微生物的基本第特一征节 微生物遗传变异概述
表型饰变：
即外表的修饰性改变，是发生在转录、转译水平上 的变化，不涉及遗传物质结构改变的表型变化。
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
第二节 遗传的物质基础
• 通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简 称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；
微生物的遗传变异和育种PPT课件
实验设计者
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；
微生物学：第七章微生物的遗传和变异
感受态因子
是受体细胞表面上的一种蛋白质 功能使转化因子结合在受体细胞表面
转化过程
每个受体细胞表面约有30 -80个转化因子 结合点，当转化因子结合到受体表面结合 点上时 ，DNA一条链被受体细胞膜上的核 酸酶分解，另一条链进入受体细胞，通过 整合与受体细胞进行基因重组，有人发现 DNA也可通过双链形式进入受体细胞形成 双倍体的转化子。
喷入T1保温
6个平板共353个菌落
6个平板共28个菌落
影印培养试验
原始敏 感菌种
无药 培养基
含药 培养基
基因突变机制
碱基的置换 移码突变
染色体畸变
1 诱变的机制
(1)碱基的置换
一对碱基被另外的一对碱基置换。 转换(transition)：即DNA链中的一个嘌呤被嘌呤或嘧啶被嘧啶所置换。 颠换(transversion)：即一个嘌呤被嘧啶或嘧啶被嘌呤所置换。
第一节 遗传与变异的物质基础
（一）核酸－－遗传变异的物质基础（3个经典实验） （二）遗传物质在微生物细胞内的存在部位和方式
（一）核酸－－遗传变异的物质基础（3个经典实验）
1、经典转化实验
• Griffith是第一个发现转化现象的 ，虽然 当时还不知道称之为转化因子的本质是什 么，但是他的工作为后来Avery等人进一 步揭示转化因子的实质，确立DNA为遗
溶源转变
温和噬菌体的基因整合到宿主核基因组上的现象
温和噬菌体并不携带外源供体菌的基因 这种温和噬菌体是完整的，而不是缺陷的 获得新性状的是溶源化的宿主细胞，而不是转导子 获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失
染色体外遗传因子的转移与重组
一、质粒 转移性质粒、非转移性质粒
二、细菌转座因子 插入序列：只含有编码转座所必需的基因 转座子：含有编码转座所必需的基因和其他抗性基因 转座噬菌体：温和噬菌体
是受体细胞表面上的一种蛋白质 功能使转化因子结合在受体细胞表面
转化过程
每个受体细胞表面约有30 -80个转化因子 结合点，当转化因子结合到受体表面结合 点上时 ，DNA一条链被受体细胞膜上的核 酸酶分解，另一条链进入受体细胞，通过 整合与受体细胞进行基因重组，有人发现 DNA也可通过双链形式进入受体细胞形成 双倍体的转化子。
喷入T1保温
6个平板共353个菌落
6个平板共28个菌落
影印培养试验
原始敏 感菌种
无药 培养基
含药 培养基
基因突变机制
碱基的置换 移码突变
染色体畸变
1 诱变的机制
(1)碱基的置换
一对碱基被另外的一对碱基置换。 转换(transition)：即DNA链中的一个嘌呤被嘌呤或嘧啶被嘧啶所置换。 颠换(transversion)：即一个嘌呤被嘧啶或嘧啶被嘌呤所置换。
第一节 遗传与变异的物质基础
（一）核酸－－遗传变异的物质基础（3个经典实验） （二）遗传物质在微生物细胞内的存在部位和方式
（一）核酸－－遗传变异的物质基础（3个经典实验）
1、经典转化实验
• Griffith是第一个发现转化现象的 ，虽然 当时还不知道称之为转化因子的本质是什 么，但是他的工作为后来Avery等人进一 步揭示转化因子的实质，确立DNA为遗
溶源转变
温和噬菌体的基因整合到宿主核基因组上的现象
温和噬菌体并不携带外源供体菌的基因 这种温和噬菌体是完整的，而不是缺陷的 获得新性状的是溶源化的宿主细胞，而不是转导子 获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失
染色体外遗传因子的转移与重组
一、质粒 转移性质粒、非转移性质粒
二、细菌转座因子 插入序列：只含有编码转座所必需的基因 转座子：含有编码转座所必需的基因和其他抗性基因 转座噬菌体：温和噬菌体
第七章 微生物的遗传变异和育种
活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S 菌
以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在 一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细 胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。
第7页，共93页。
1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty从热死S
型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在 离体条件下进行了转化试验：
第20页，共93页。
4、质粒在基因工程中的应用
质粒的优点：
（1）体积小，易分离和操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个 常用的克隆载体
第21页，共93页。
5、质粒的分离与检定
提取所有胞内DNA后电镜观察； 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
F.Griffith，
研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌）
S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性;
R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性
第5页，共93页。
1928年，Griffith进行了以下几组实验：
（1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分离
活的S菌
加热杀死的S型细菌里可能存在一种具有遗传转化能力的物质，它能通过 某种方式进入R型细胞，使其获得S型的遗传特性
第6页，共93页。
（2）细菌培养实验
热死S菌———平皿—培—养 不生长 活 R 菌——平皿—培—养 —长出R菌 热死S菌——+活—R—菌 —长出大量R菌和10-6SI菌
以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在 一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细 胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。
第7页，共93页。
1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty从热死S
型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在 离体条件下进行了转化试验：
第20页，共93页。
4、质粒在基因工程中的应用
质粒的优点：
（1）体积小，易分离和操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个 常用的克隆载体
第21页，共93页。
5、质粒的分离与检定
提取所有胞内DNA后电镜观察； 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
F.Griffith，
研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌）
S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性;
R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性
第5页，共93页。
1928年，Griffith进行了以下几组实验：
（1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分离
活的S菌
加热杀死的S型细菌里可能存在一种具有遗传转化能力的物质，它能通过 某种方式进入R型细胞，使其获得S型的遗传特性
第6页，共93页。
（2）细菌培养实验
热死S菌———平皿—培—养 不生长 活 R 菌——平皿—培—养 —长出R菌 热死S菌——+活—R—菌 —长出大量R菌和10-6SI菌
第七章微生物的遗传变异和育种_微生物学_PPT幻灯片
遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质
二、朊病的发现与思考
亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止 尚为发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠 状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改 变。
思考
1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？
Ti质粒是一种200kb的环状质粒，包括毒性区（vir）、 接合转移（con）、复制起始区（ori）和T-DNA区4部分。
T-DNA区可携带任何外源基因整合到植物基因组中， Ti质粒是植物基因工程中使用最广、效果最佳的克隆载体。
Agrobacterium tumefaciens（根癌土壤杆菌或 根癌农杆菌）释放出的Ti质粒上的T-DNA片断与植 物细胞的核基因组整合，合成冠瘿碱类（opines）, 破坏控制细胞分裂的激素调节系统，使之变成癌 细胞。
1. 定义和特点
质粒：
一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质 遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。
ocDNA lDNA cccDNA
质粒是一种独立存在于细胞内的复制子（replicon）。
严紧型复制控制（stringent replication control）
质粒的复制与核染色体的复制同步， 在这类细胞中，一般只含1～2个质粒；
抗性决定因子（r-determinant）
大小不很固定，相对分子量从几百万至11×108以上， 无转移功能，含各种抗性基因，如抗青霉素、氨苄青 霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺胺等基因。
由RTF和r决定子结合而形成R质粒的过程：
抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性 的重要原因之一。
二、朊病的发现与思考
亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止 尚为发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠 状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改 变。
思考
1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？
Ti质粒是一种200kb的环状质粒，包括毒性区（vir）、 接合转移（con）、复制起始区（ori）和T-DNA区4部分。
T-DNA区可携带任何外源基因整合到植物基因组中， Ti质粒是植物基因工程中使用最广、效果最佳的克隆载体。
Agrobacterium tumefaciens（根癌土壤杆菌或 根癌农杆菌）释放出的Ti质粒上的T-DNA片断与植 物细胞的核基因组整合，合成冠瘿碱类（opines）, 破坏控制细胞分裂的激素调节系统，使之变成癌 细胞。
1. 定义和特点
质粒：
一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质 遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。
ocDNA lDNA cccDNA
质粒是一种独立存在于细胞内的复制子（replicon）。
严紧型复制控制（stringent replication control）
质粒的复制与核染色体的复制同步， 在这类细胞中，一般只含1～2个质粒；
抗性决定因子（r-determinant）
大小不很固定，相对分子量从几百万至11×108以上， 无转移功能，含各种抗性基因，如抗青霉素、氨苄青 霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺胺等基因。
由RTF和r决定子结合而形成R质粒的过程：
抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性 的重要原因之一。
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2.暗修复作用：
3、重组修复
4、SOS修复
二、
突变与育种
（一）自发突变与育种(定向培育） （二）诱变育种
1、基本原则（应考虑的问题）
1） 诱变剂的选择 (有效性,安全性，简便性)
●诱变剂诱变效果测定（回复突变率的测定）
---艾姆氏试 验(检测三致物质）
2）出发菌株
3）诱变菌株的状态
----处理单胞（孢）悬液
合进宿主染色体，又可与 染色体脱离，称之~。
4）质粒的消除：
----理化因子 ----原生质体诱导法
5）不相容性：
两种亲缘关系相近的质粒不能稳定地存 在于同一个细胞中。
（G-菌的部分不相容群）
●质粒的遗传表型
1） F质粒（致育因子）
Tra基因：编码转移相 关 蛋白；合成性纤毛
2）R质粒（抗药因子） ----RTF基因（抗性转移因子） ----抗性决定子
（抗抗生素、抗药、抗种金属）
3）Col质粒（大肠杆菌素因子）
----产大肠杆菌素
细菌素：由细菌质粒编码产生的只能
抑制或杀灭近缘细菌或同种
不同菌株的蛋白质。
Col质粒类型：
----非接合型：松弛型
----接合型：严紧型
4）Ti质粒：合成冠瘿碱、大型质粒
5）Ri质粒：产生根毛、大型质粒
7）降解质粒：降解、接合
2）染色体畸变
DNA分子的大段损伤，包括缺失、重复、
插入、易位（转座）和倒拉等。
●转座：DNA分子通过非同源重组方式，
从染色体的某一部位转移到另一部位的
现象。
●转座因子
凡具有转座作用的DNA序列均称之~。
特点：
---转座作用
---末端重复序列
---转座酶基因
●转座因子类型
插入序列 转座子(或称 复合转座子） 转座噬菌体
----选择单倍体或单核细胞
4）剂量：低剂量； (表示方法) 5）提高检出效率 ----利用形态特征 ----鉴别培养基
●利用鉴别培养基检出突变株 ----蛋白酶高活性菌株的检出 （酪蛋白为N源，加HgCl2观察透明圈）
----淀粉酶高活性菌株的检出
（淀粉为C源，加I2液观察透明圈）
----有机酸高产菌株的检出
●浓度：10-5 ug/ml
●转化因子
非交换
2、转化过程
1）酶解和吸收单链
2）同源区配对、 整合
3）复
制
4）形成转化子
3.转染(Tranfection)
提纯的病毒DNA或RNA进入宿主细胞 并增殖出正常的病毒后代现象。 If DNA from a virus is used as the cloning vector, the process is called transfection.
1、细菌转化实验 ---- 动物试验 (Grifith,1928)
----细菌培养实验
S（死）+R（活）
S（ 少量活） +R（活） S（无细胞提取液）+R（活） S（ 少量活） +R（活）
----细菌培养试验（Avery，1944）
2．噬菌体感染实验 (Hershey;Chase,1952)
B、高频转导（ＨＦＴ）
1）概念
●低频转导(LFT)裂解物：溶源噬菌体感染后， 带少数局限转导噬菌体的细胞裂解物。 ●双重溶源菌：同时感染有正常噬菌体
和缺陷噬菌体的受体菌。
(来源：LFT裂解物以高的感染复数感染宿主)
●双重溶源菌
2）高频转导：在局限转导中，用双重溶源
菌诱导后产生的高频转导裂解物转导受体菌
可获得的高达 50% 的转导子，称之~。
3）过程：
1）双重溶源菌
2）诱导，获得高频转导裂解物
3）高频转导裂解物低m.o.i感染受体菌
（3）溶源转变 温和噬菌体 感染宿主后，宿主通过
溶源化而获得免疫性以外新性状的现 象。
●白喉毒素： 白喉杆菌的ß -噬菌体带有“TOX”基因
（三）接合
● 接合：通过细胞间的直接接触,由质
●遗传工程
----基因重组技术
经典、同源、生物自然属性、
体内
----DNA重组技术： 分子水平、同-- 异源、体外
一、原核生物的基因重组 （一）转化
受体菌直接吸收供体菌游离的
DNA片段而获得部分遗传性状的现 象。
1、转化的基本条件
（1）感受态：
受体菌最容易接受外源DNA 片段并能实现 转化的一种生理状态。
(如温度敏感突变株：Ts） ●形态突变株 ●抗原突变株 ●产量突变株
●突变株类型划分：
----选择性突变株：营养缺陷型、抗性
突变型、条件致死突变型
----非选择突变株：形态、抗原、产量 突变型
（二）突变率及其捡出
●突变率：
某一细胞在每一世代中发生突变的几率。常用 单位群体中每一世代产生的突变株的数目来表 示。
(Introduction to microbiology, John L. Ingraham )
（二）转导
完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介,使 受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现 象。
1、普遍转导
完全缺陷噬菌体对供体任何DNA小片
段进行“误包”,而将其遗传性状传递给 受体菌的现象，包括完全普遍转导和流产 普遍转导两种类型。
●利用选择标记鉴别携带外源片段的转化子 (双抗菌素对照筛选）
建议读物
§.2 基因突变和诱变育种 一、基因突变
●野生型菌株：从自然界分离获得的菌株， 称之为~。
●基本培养基(MM)：满足野生型菌株生长最 低营养要求的合成培养基。
（一）突变类型
●营养缺陷型：野生型菌株由于突变而丧失
了 某种营养合成能力，而无法在基本培
（四）基因突变及其机制
1、诱发突变 (点突变, 畸变)
1)点突变
(1)碱基置换
---转换
---颠换
●可能的
突变型：
错义突变
无义突变
同义突变
●相关的诱变剂
－－直接引起置换： 亚硝酸、亚硝基胍、羟胺、烷化剂
－－间接引起置换： 碱基类似物
（5－BU, 5-AU)
(2）移码突变 DNA序列中插入或缺失少数核苷酸，从 而使该处后面遗传密码的阅读框架发生改变 的突变。
建议读物
Strain improvement for fermentation and biocatalysis processes by genetic engineering technology
§.3
基因重组
●基因重组（遗传重组）：
两个独立基因组内的遗传物
质，通过一定的途径转移到一
起，形成新的稳定的基因组过程。
●完全转导 (形成转导子)
感染复数：感染的噬菌体数/被感染细胞数
●流产转导：(仅形成一个转导子, 产生小菌落)
●经转导进入受体菌的供体菌DNA片段，在受体菌内不交换、整合、 复制，也不迅速消失，仅进行转录、翻译、性状表达转导现象。
２、局限转导
部分缺陷的温和噬菌体把供体菌少数特定的基因 携带到受体菌中并获得表达的转导现象。 A、低频转导（ＬＦＴ） １）噬菌体感染 ２）诱导裂解 ３）不正常切离（低频转 导裂解物）（ dgal、 dbio） ４）形成局限转导子
3．植物病毒的重建实验 (Fraenkel-Conrat,1956)
二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式
（一）真核与原核微生物遗传物质比较
●原核与真核微生物基因组大小
细菌染色体数目与形状
●细菌染色体结构
真核微生物染色体结构
(示核小体）
真核生物基因结构
真 核 微 生 物 基 因 表 达 控 制
粒介导的遗传物质转移的现象.
● 接合子：通过接合
而获得新的遗传 性状的受体细胞。
● 存在方式:四种接合型菌株
1、F -
2、
F+ 菌株
Orit：起始子
3、Hfr菌株：高频重组菌株， F+整合在染色体上 成为附加体的状态，若与F -接合，有很高的重组
频率。
1）细胞接触 2）Hfr断裂、 转移、 复制 3）接合中断 4）形成接合子
Chap.7
微生物遗传变异和育种
微生物遗传学研究意义
1） 微生物学的主要分支
2）为生命遗传现象的解释提供依据 3）是分子生物学发展的基础学科 4）促进工业微生物菌种的选育
§.1 遗传变异的物质基础
一、证明遗传物质的三个典型实验 ----细菌转化实验
----噬菌体感染实验
----植物病毒的重建实验
（培养基加CaCO3观察透明圈）
6）设计高效的
筛选方案
----初筛（数量、
定性）
----复筛（质量、
定量）
7）创新性的
筛选方法
2、营缺型的筛选 （1）三种基本培养基
●基本培养基[-] :满足野生型菌株生长 最低营养要求的组合培养基。 ●完全培养基[+] ：满足所有营缺型菌株 生长营养要求的天然或半组合培养基。 ●补充培养基[A]，[B] ：满足相应营缺型 菌株生长营养要求的组合或半组合培养基。
（2）三类遗传型个体
●野生型：从自然界分离获得的菌株不论
营养状况如何，均称为~。（A+B + ）
●营缺型：野生型菌株经诱变由于代谢障碍， 而必须添加某种物质才能生长的突变株。
（A+B - ） （A-B + ）
● 原养型：营缺型回复突变后的菌株。
（A+B + ）
（二）原核生物的质粒
质粒： 游离于染色体外，
独立复制，环状、共价、
闭合dsDNA分子， 即 cccDNA。
●质粒的特点