原核生物基因重组的四种方式
原核生物基因重组的特点
原核生物基因重组的特点原核生物基因重组的特点：（一）重组DNA的特点1、构建性：原核生物基因重组是一种以DNA作为原料、利用多种准确、可控的分子生物学技术，从而实现精确编织出大量高度接合的新型DNA片段的技术。
2、通用性：原核生物基因重组的技术可以改造植物和动物的基因，以获得期望的产物，这是一种多应用的技术。
3、可遗传性：原核生物基因重组的最大优点在于，所改造的基因可以遗传至其后代，在一定程度上实现了持久性。
（二）实现原核生物基因重组的手段1、重组PCR：通过PCR技术，让原始DNA片段复制و再结合，从而实现重组。
2、体外基因构建：利用各种DNA和RNA酶，以及载体DNA等，在实验环境中重组DNA。
3、定向连接：定向的将一种不受控的多个DNA片段连接起来，从而实现重组。
（三）原核生物基因重组的用途1、功能机器人：利用基因重组技术，可以构建出机器人，来在生物体内发生特定的功能活动，如基因疗法等。
2、基因表达：基因重组技术可以改变基因的表达强度，从而实现基因的表达。
3、抗逆性：基因重组技术也可以改造基因的结构，以增加对环境逆境的耐受性。
（四）原核生物基因重组的限制1、难以探测：由于改变的基因较少，因此难以通过细胞的形态学来识别这类基因的变异。
2、实验操作：成功重组基因需要精确操作，经常需要一系列复杂的实验，以及专业知识。
3、成本及时间：重组DNA技术需要大量的时间费用和实验室设备，一次重组DNA的价格也非常昂贵。
总之，原核生物基因重组是一种具有构建性、通用性和可遗传性的技术，可以用于改变原核生物的基因，制造出功能机器人、改变基因表达、增强对外界环境的抗逆性等，但也存在难以探测、复杂操作、以及高昂成本的问题。
基因重组
（一）转化（transformation）
具体转化过程如下： 进入受体细胞的DNA单链与受体菌染色体组上同源区 段配对，而受体菌染色体组的相应单链片段被切除， 并被进入受体细胞的单链DNA所取代，随后修复合成， 连接成部分杂合双链； 然后受体菌染色体进行复制，其中杂合区段被分离成2 个，一个类似供体菌，另一个类似受体菌； 当细胞分裂时，此染色体发生分离，形成一个转化子；
1、普遍性转导 普遍性转导又可分为完全普遍转导和流产普遍转导。 （1）完全普遍转导 通过重组，供体基因整合到受体细胞的染色体上，从而 使受体细胞获得供体菌的遗传性状，产生变异，形成稳 定的转导子，这种转导称为完全普遍转导。 （2）流产普遍转导 在普遍性转导中，有时转导来的供体DNA不一定都能整 合到受体染色体上，产生稳定转导子，更多的则是转导 来的供体染色体不能整合到受体染色体，也不能复制， 但可以表达，这种转导称为流产转导。
第三节 基因重组
凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移的一起，经过 遗传分子间的重新组合，形成新遗传个体的方式，称为 遗传重组。
一、原核微生物的基因重组
在原核微生物中，基因重组的方式主要有转化、转导、 接合和原生质体融合几种形式。
（一）转化（transformation）
受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换， 把它整合到自己的基因组中，再经复制就使自己变成一 个转化子。这种受体菌接受供体菌的DNA片段而获得部 分新的遗传性状的现象，就称转化。 能进行转化的受体细胞必须处于感受态，即受体细胞最 易接受外源DNA片段并实现其转化的一种生理状态。
（四）原生质体融合
原生质体融合的主要步骤： （2 ）在高渗溶液中，用适当的脱壁酶去除细胞壁； （3）将形成的原生质体进行离心聚集，并加入促融合剂 PEG或过电脉冲等促进融合； （4）然后在高渗液中稀释，再涂在能使其再生细胞壁和 进行分裂的培养基上，使其形成菌落； （5）通过影印接种法，将其接种到各种选择性培养基上， 鉴定它们是否为融合子，最后测定其他生物学性状或产 能性状；
基因重组育种
• 1998 年陈五岭等又报道了激光诱导动物细胞融合。此外， 其融合率还受其它诸因素的影响。
毒性小，仪器昂贵，操作难度高，很难推广。
原生质体融合技术的步骤
• 离心分离，洗涤菌体 • 酶解脱壁 • 原生质体再生及剩余菌数的测定 • 制备的原生质体去除酶液 • 促融 • 融合子再生 • 融合子筛选
参与融合的亲株数并不限于一个，可以多至三个、 四个，这是一般常规杂交所达不到的。
（3）重组频率特别高，因为有聚乙二醇作助融剂。
（4）可以和其他育种方法相结合，把由其它方法得到 的优良性状通过原生质体融合再组合到一个单株中。
（5）可以用温度、药物、紫外线等处理、钝化亲株的 一方或双方，然后使之融合，再在再生菌落中筛选重组 子。这样往往可以提高筛选效率。
• 应用灭活原生质体作为遗传标记选择融合子
原生质体经紫外线照射、加热或经某些化学药剂的 处理，可使其丧失在再生培养基上再生的能力，而只能 作为遗传物质的供体。从而只根据另一亲株特性设计选 择条件而选择融合子。周东坡等通过紫外线照射灭活原 生质体融合选育了啤酒酵母新菌株。用0.11 %碘乙酸， 30 ℃处理产阮假丝酵母( Candida utilis ) 原生质体40min 后，与啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 的原生质体融 合，利用形态差异选择融合子。
选定几种有特定整合 位点的 Hfr 菌株，使 之与F–菌株进行接合，
并在不同时间使其中 断，最后，根据F–中 出现Hfr菌株中各种形
状的时间顺序（分
钟），可以绘出较为
完整的环状染色体图 （chromosome map）。
中 断 杂 交 试 验
位点特异性重组
基因重组的四种类型
基因重组的四种类型
基因重组是指去除或置换某个特定种类的基因并将其接入另外的
生物体内的过程。
目前基因重组技术可分为四类：
一、分子技术—这是基因重组的基础技术，其原则是将某一特定
基因拆分、连接或回收。
二、克隆技术—这是一种大规模质粒样本制备技术，通常被用于
提取和复制某一特定基因或染色体。
三、分子克隆技术—这是在受体物种中插入指定基因的一种手段，最常见的是使用质粒进行克隆技术。
四、连锁原位重组技术—这是一种有效利用染色质重新组织的一
种基因重组技术，可以改变特定基因的结构，修改基因序列。
食品微生物学期末考试复习题及参考答案-专升本
《食品微生物学》复习题一、填空题1．第一个用自制显微镜观察到微生物的学者是，被称为微生物学研究的先驱者；而法国学者和德国学者则是微生物生理学和病原菌学研究的开创者。
2．原核微生物包括有两大类，即古生菌和真细菌。
真细菌主要包括、、、、、等。
3．微生物的几大特征中最基本的是。
4．细菌的基本形态有、、。
5．革兰氏阳性细菌细胞壁独有的化学成分是，而革兰氏阴性细菌细胞壁独有的化学成分是。
6．放线菌个体为分枝状菌丝体，根据菌丝在固体培养基上生长的情况，可以分为、和。
7．酵母菌的细胞壁为“三明治”结构，即外层为、内层为、中间夹着一层。
8．我国自古以来就懂得利用曲霉做发酵食品，如利用菌的蛋白分解能力作酱，利用菌的糖化能力制米酒。
9．病毒的核衣壳结构是：外壳是，壳体内是；复杂病毒还有包被，主要由脂类或脂蛋白组成。
10．烈性噬菌体入侵寄主的过程可分为、、、、五个阶段。
11．根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为、、和四大类营养类型。
12．加压蒸汽灭菌法常用的工艺条件是：温度℃，时间 min。
13．根据微生物与氧气的关系，可将微生物分成5个类型：、、、和。
14．原核生物的基因重组有四种主要形式：、、、。
15．微生物发酵的全部生产过程大致可以分为、、、和几个阶段。
16．食品的污染途径一般分为和两大类。
17．食品变质的基本因素有三个，即、和。
18．食品卫生标准中的微生物指标一般分为、和三项。
19．食品卫生微生物学检验的样品采集，要特别注意的是：以及。
20．原核生物包括古生菌和真细菌两大类。
真细菌的研究对象主要包括、、、、和等三菌三体。
21．霉菌有性孢子主要有、、和四种。
22．烈性噬菌体入侵寄主的过程可分为、、、和五个阶段。
23．微生物的六大类营养要素包括、、、、和。
24．根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为、、和四大类营养类型。
25．营养物质进出细胞膜的四种方式分别是、、和。
26．加压蒸汽灭菌法常用的工艺条件是：温度℃，时间 min。
微生物遗传
Chapter 8
微生物的遗传
Microbial Genetics
Chapter8 -3- 基因重组（Gene
Recombination） 两个独立基因组内的遗传基因，通 过一定的途径转移到一起，形成新的稳 定的基因组的过程，称为基因重组，是 遗传物质在分子水平的杂交。
一、原核生物的基因重组
C、F’×F 携带F’质粒的菌株称为初生F’菌株（primary F’strain），通过F’菌株与F -菌株接合，后者也可成为 F’菌株，是次生F’菌株（secondary F’-strain），是 一个部分双倍体。 这种基因转移过程又称为性导 （sexduction）、F因子转导（F-duction），或F因 子媒介的转导（F-mediated transduction）。
The single strand in the cell is bound by specific proteins, and recombination with homologous regions of the bacterial chromosome mediated by RecA protein occurs.
（2）大肠杆菌的4种接合型菌株（stains of conjugation） F-菌株：也称为“雌性”菌株，细胞内无F因子，细 胞表面无性菌毛。 F+菌株：也称为“雄性”菌株，细胞内独立存在1个 至几个F因子，细胞表面有性菌毛。 Hfr菌株：F因子整合在到染色体特定位点上，细 胞表面有性菌毛。 F’菌株：Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离 染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因 的F因子，称F’因子。 细胞表面有性菌毛。
1、转化（transformation）
原核微生物基因重组的方式
原核微生物基因重组的方式引言原核微生物是一类单细胞的微生物，其具有简单的细胞结构和基因组组成。
基因重组是指将不同的DN A片段组合在一起，创造出新的基因组序列的过程。
原核微生物基因重组的方式多种多样，本文将对其中的几种常见方式进行介绍。
1.水平基因转移水平基因转移是指基因从一种微生物向另一种微生物传递的过程。
常见的水平基因转移方式包括共轭转移、转导和转化。
1.1共轭转移共轭转移是指两个细菌之间通过直接接触传递质粒或染色体的过程。
质粒是一种环状D NA分子，它可以携带多种基因。
在共轭转移中，质粒通过共轭桥从一个细菌传递到另一个细菌。
这种方式使得基因可以在不同的细菌之间进行传递和交换，从而促进了基因的多样性。
1.2转导转导是指细菌间通过噬菌体传递D NA的过程。
噬菌体是一种寄生于细菌的病毒，它在感染细菌时会将自己的遗传物质注入到宿主细菌中。
如果宿主细菌的D NA与噬菌体D NA发生重组，那么在噬菌体复制时就会将宿主细菌的某些基因带走，并在感染新的细菌时将这些基因传递给后代细菌。
1.3转化转化是指细菌从周围环境中吸收外源D NA，并将其整合到自身的基因组中。
在转化过程中，外源D NA经过特殊的转化过程，如细菌细胞壁的转换、D NA的摄取和基因组的整合等，最终被细菌利用。
2.基因重组的限制和调控在原核微生物中，基因重组遭遇到一些限制和调控。
这些限制和调控有助于维持基因组的稳定性和适应环境的能力。
2.1限制酶限制酶是一种存在于细菌中的酶，它能够识别并切割特定的DN A序列。
限制酶的作用是保护细菌免受外源D NA的入侵。
当细菌吸收外源D NA时，限制酶可以切割这些外源DN A，从而阻止外源基因的整合。
2.2修饰酶修饰酶是一种存在于细菌中的酶，它能够在自己的DN A上添加化学修饰。
这些修饰可以阻止限制酶切割宿主细菌的DN A，从而保护宿主细菌的基因组。
2.3受体蛋白受体蛋白是一种存在于细菌中的蛋白质，它能够识别外源D NA并与之结合。
微生物基因重组
低频转导 通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的 转导。
因为这种转导因为原噬菌体从宿主细胞染色体上脱离下来时，因 误切而形成缺陷型噬菌体的频率只有10-4-10-6
。
高频转导 对双重溶源菌诱导,就会产生含50％ 左右高频转导裂解物,用此转导受体菌,获 得50％转导子。
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 dλgal λ
a）F-菌株， 不含F因子，没有性菌毛，但可以通过 接合作用接收 F因子而变成雄 性菌株（F+）；
b）F+菌株， F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。
c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。
d）F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带 一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。 细胞表面同样有性菌毛。
一条链从F+转移到F-,另一 条链同时复制
接合作用的特点
1）需要供体菌和受体菌的直接接触，才能进行重 组。 2）接合作用是一种低级的有性生殖方式。 3）能发生接合作用的细菌大多数是革兰氏阴性菌。 4）接合作用是在被称为雄性菌株和雌性菌株之间 进行的
5）接合作用相关基因位于F因子
F因子的四种细胞形式
3、转化过程
a、供体DNA片段和处于感受态受体细胞表面的膜 连DNA结合蛋白相结合，其中一条链被核酸酶 水解，另一条进入细胞。 b、在同源区内发生基因重组 c、受体DNA复制，杂合区也得到复制。 d、细胞分裂后，形成一个转化子和一个仍保持受 体原来基因型的子代。
转化过程示意图
抗链霉素 不抗链霉素
染色体上越靠近 F 因 子的先导区的基因，进 入的机会就越多，在 F 中出现重组子的的时间 就越早，频率也高。
基因重组的4种类型
基因重组的4种类型
基因重组是指在生物体内，通过人为的调整基因的结构，使其形成新的基因序列，从而改变该生物体的性状。
目前，已经有四种不同的基因重组技术，它们是：物理基因重组、基因交换、遗传工程和基因敲除。
一、物理基因重组
物理基因重组技术是由美国科学家 Paul Berg 于1972 年提出的。
它是一种将两个不同的 DNA 分子混合在一起，并将其中一个DNA 分子的基因复制到另一个DNA 分子上的技术。
这种技术可以用来制作“融合”基因，它们包含来自两个不同DNA 分子的基因序列。
物理基因重组技术的主要应用是在生物制造中。
二、基因交换
基因交换是指在不同的生物体之间，使用一种类似“入侵”的方法，将基因序列从一个生物体转移到另一个生物体中。
这种技术常用于改变植物和动物的性状。
它也被用于开发新的药物，如疫苗和抗生素。
三、遗传工程
遗传工程是指将一种基因插入另一种基因组中，从而改变该细胞的性状。
这项技术可以被用来开发新的品种，
增强植物或动物的抗病能力，改变食物的营养价值，以及增强和改变植物和动物的性状。
四、基因敲除
基因敲除是一种技术，它可以用来破坏特定的基因，从而改变植物或动物的性状。
基因敲除技术可以用来研究特定基因对生物体的影响，以及基因突变对性状的影响。
基因敲除技术也可以用来研究不同生物体之间基因的互作关系。
基因重组和杂交育种
（二）准性生殖
定义 通过同一物种两个不同菌株的体细胞发生融合，不 经过减数分裂而经有丝分裂导致低频率基因重组并 产生重组子。
存在范围：常见于一些真菌尤其是半知菌中，为半知 菌育种提供了一个重要手段。
Penicillum urticae 的准性杂交步骤
准性杂交：
选择亲本：以来自不同菌株的合适的营养缺陷型为亲本
肺炎链球菌 转化 过程
(二)转导
通过缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的小片段DNA携 带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部 分遗传性状的现象，称为转导。
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞，称为转导子
普遍转导 转导的种类
局限转导
转导的特点
需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触。
普遍性转导 噬菌体可以转导供体染色体的任何部分到受体 细胞中。 局限性转导 噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。
3. 转化过程
能进行转化的细胞必须是感受态细胞
感受态：
指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的 一种生理状态。
一般微生物的感受态出现在生长的指数期后期，有 的出现在指数期末和稳定期
可人为利用环腺苷酸（cAMP）及Ca2+ 等提高 感受态水平，环腺苷酸可提高1000倍、Ca2+能 促使细胞进入感受致生物科学发生深刻变化，主要表现在： 第一，引发了生物科学中技术上的创新和迅猛发展。 第二，技术上的重大突破，促使生物科学获得前所末有的高速
度发展，开辟了新的研究领域，进入了新的研究深度。 第三，为改造生物提供强有力的手段，使生物学进入创造性的
新时期。 基因工程是否具有潜在的危害性，特别是转移至人体的基因是
强制异合：将两菌亲株的分生孢子混合涂基本培养基[-]平板， 并做各单亲本对照， [-]平板上长出的菌落是异核体或杂合二 倍体
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原核生物基因重组的四种方式
原核生物基因重组的四种方式包括转化、转导、接合和原生质体融合。
转化是指受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通过交换整合到自己的基因组中，经复制使自己变成一个转化子。
转导是以完全缺陷或部分缺陷的噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换与整合使后者获得前者部分遗传性状的现象。
接合是指两个细菌通过直接接触形成基因转移的桥梁，通过交换与整合使受体菌获得供体菌部分遗传性状的现象。
原生质体融合是指将两种细菌的原生质体融合在一起，通过交换与整合使融合后的细胞获得两种细菌的遗传性状的现象。