【正文】 另外，可利用霉菌的原生質(zhì)體進(jìn)行轉(zhuǎn)化。第八章微生物的遺傳降解吸附切割成 4~5106單鏈入胞同源部分配對(duì)、整合復(fù)制分裂，只有一個(gè)子代DNA分子獲得供體基因非轉(zhuǎn)化子 轉(zhuǎn)化子第八章微生物的遺傳轉(zhuǎn)化的過(guò)程strrstrr第八章微生物的遺傳自然轉(zhuǎn)化的普遍性 到目前為止，已發(fā)現(xiàn)能發(fā)生轉(zhuǎn)化作用的菌屬主要有：4 Streptococcus pneumoniae、 Haemophilus（嗜血桿菌屬）、 Bacillus、 Neisseria（奈瑟氏球菌屬）、 Rhizobium（根瘤菌屬）、 Staphylococcus、 Pseudomonas和Xanthomonas中多見(jiàn)。稍后， DNA酶即無(wú)影響，說(shuō)明此時(shí)該轉(zhuǎn)化因子已進(jìn)入細(xì)胞；切割： 在吸附位點(diǎn)上的 DNA被核酸內(nèi)切酶分解，形成平均分子量為4~5106的 DNA片段；入胞： DNA雙鏈中的一條單鏈被膜上的另一種核酸酶切除，另一條單鏈逐步進(jìn)入細(xì)胞，這是一個(gè)耗能的過(guò)程。z 轉(zhuǎn)化頻率： 一般只有 ~1% ，最高時(shí)亦達(dá) 10% 左右。第八章微生物的遺傳轉(zhuǎn)化因子| 轉(zhuǎn)化因子：本質(zhì)是供體 DNA片段z 一般的轉(zhuǎn)化因子都是線狀雙鏈 DNA； 也有少數(shù)報(bào)道認(rèn)為線狀單鏈 DNA也有轉(zhuǎn)化作用。| 感受態(tài)細(xì)胞的比例： 當(dāng)處于感受態(tài)高峰時(shí)，群體中呈感受態(tài)的細(xì)胞因菌種而不同 .z Bacillus subtilis不超過(guò) 10~15%z Streptococcus pneumonia和 Haemophilus influenzae（ 流感嗜血桿菌）達(dá)到 100%| 轉(zhuǎn)化 DNA的最低濃度： 在群體中含有 15% 感受態(tài)細(xì)胞時(shí)，?gDNA/ml細(xì)胞懸液即可有效發(fā)生轉(zhuǎn)化第八章微生物的遺傳感受態(tài)因子： 細(xì)胞外蛋白， Streptococcus pneumonia和 Bacillus中分離的分子量為5,000~10,000Dalton， 可能存在于細(xì)胞膜上，可催化外來(lái) DNA分子的吸收或降解細(xì)胞表面某種成分，以讓細(xì)胞表面的 DNA受體顯露出來(lái)；也可能是一種自溶酶。轉(zhuǎn)化子 ： transformant， 將轉(zhuǎn)化基因重組進(jìn)入自身染色體組的重組子（一）轉(zhuǎn)化（transformation）轉(zhuǎn)化及其發(fā)現(xiàn)第八章微生物的遺傳 ① 受體細(xì)胞要處于感受態(tài) .216。有關(guān)名詞：216。第八章微生物的遺傳生 長(zhǎng) 快、 產(chǎn) 量低生 長(zhǎng) 慢、 產(chǎn) 量高基因重 組生 長(zhǎng) 快、 產(chǎn) 量高第八章微生物的遺傳一、原核微生物的基因重組| 基因重組的方式z 轉(zhuǎn)化z 轉(zhuǎn)導(dǎo)z 接合z 原生質(zhì)體融合第八章微生物的遺傳 R型 活菌 +S型死菌 → → S型活菌216。| 雜交育種的優(yōu)點(diǎn)： ① 由于雜交育種選用了已知性狀的供體菌和受體菌作為親本，因此，不論在方向性還是自覺(jué)性方面，均比誘變育種前進(jìn)了一大步。| 重組與雜交的關(guān)系：I 重組是分子水平上的一個(gè)概念，可以理解成是遺傳物質(zhì)分子水平上的雜交而一般所說(shuō)的雜交 （hybridization） 則是細(xì)胞水平上的一個(gè)概念。ABFEDCH G第八章微生物的遺傳缺陷型 的應(yīng)用v作 為 菌株的 遺傳標(biāo)記 ： 進(jìn) 行基因工程、 誘變 育種、v研究代 謝過(guò) 程 時(shí) 用作 親 本 標(biāo)記 ；v作 為 生 產(chǎn) 菌種： aa、 核苷酸等生 產(chǎn) 菌種； v作 為 aa、 維 生素、堿基的 測(cè) 定菌株。 方法： 將菌培養(yǎng)在含抗生素的 MM基中第八章微生物的遺傳② 菌 絲過(guò)濾 法u適用于 ： 絲 狀（放 線 菌、霉菌） u原理： 基本培養(yǎng)基上只有 發(fā) 育成菌 絲 ； auxo孢 子可通 過(guò)濾膜，野生型菌絲 不能通 過(guò) 。 營(yíng)養(yǎng)缺陷型 (auxotroph)的篩選第八章微生物的遺傳與篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株有關(guān)的三類(lèi)培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基 （ MM） []： 凡是能 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 。 野生型 ： 自然界分離到的任何微生物，在其 發(fā) 生 營(yíng)養(yǎng)缺陷突 變 前的原始菌株， 為該 微生物的野生型。應(yīng)用舉例v由谷氨酸產(chǎn)生菌乳糖發(fā)酵短桿菌 2256，經(jīng)誘變處理得到溫度敏感變異株 Ts88:v30℃ 培養(yǎng)時(shí)能正常生長(zhǎng)v40℃ 是死亡，但能在富含生物素的培養(yǎng)基中積累谷氨酸（而野生型卻受生物素的反饋抑制 ）。216。第八章微生物的遺傳誘變處 理方式： 單 一因子 處 理： 復(fù)合因子 處 理：先后使用 同 時(shí) 使用 單 一因子重復(fù)使用兩種以上因素第八章微生物的遺傳4. 菌種篩選 篩選 方案：216。在物理誘變劑中，尤以 紫外線 為最方便，而在化學(xué)誘變劑中，一般可選用誘變效果最為顯著的 “ 超誘變劑 ” ，如NTG。產(chǎn)生原因： ① 分離性遲延現(xiàn)象 。（七）誘變育種第八章微生物的遺傳 誘變 育種的步驟原始菌種純 化斜面 /肉 湯 培養(yǎng)單孢 子 /單細(xì) 胞 懸 液誘變劑處 理平板分離移至斜面小 試中 試初 篩復(fù) 篩計(jì) 算存活率觀 察形 態(tài)變異，挑 單 菌落良種保藏原菌種特性 鑒 定第八章微生物的遺傳誘變育種的基本過(guò)程選擇選擇合適的出發(fā)菌株↓制備待處理的菌懸液↓誘變處理↓篩選↓保藏和擴(kuò)大試驗(yàn)第八章微生物的遺傳 出發(fā)菌株 ——— 用來(lái) 育種 處 理的起始菌株◆ 出 發(fā) 菌株 應(yīng) 具 備 ： ① 對(duì)誘變劑 的敏感性高； ② 具有特定生 產(chǎn) 性狀的能力或潛力； ◆ 出 發(fā) 菌株的來(lái)源； ① 自然界直接分離到的野生型菌株： ② 歷經(jīng) 生 產(chǎn) 考 驗(yàn) 的菌株： ③ 已 經(jīng)歷 多次育種 處 理的菌株：第八章微生物的遺傳要求： ① 菌體處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并使細(xì)胞處于同步生長(zhǎng)； ② 細(xì)胞分散且為單細(xì)胞，以避免 表型遲延現(xiàn)象（phenotypic lag） 。通過(guò)染色體交換，空隙部位就不在面對(duì)著 胸腺嘧啶二聚體，而是面對(duì)著正常的單鏈，在這種條件下， DNA聚合酶和連接酶起作用將空隙部位進(jìn)行修復(fù)， 重組修復(fù)中的DNA損傷并沒(méi)有去除，但隨著微生物的傳代繁殖，損傷的比例逐漸降低。z 通常先繪制照射時(shí)間與死亡率的關(guān)系曲線，然后選擇合適的劑量。第八章微生物的遺傳第八章微生物的遺傳紫外誘變方法設(shè)備： 紫外燈、磁力攪拌器、暗室等，紫外燈： 波長(zhǎng)為 25 7nm, 功率是 15W處理時(shí)的照射距離： 20cm — 30cm樣品： 要直接暴露在紫外燈下，厚度不能超過(guò) 3mm照射時(shí)，要用 磁力攪拌器攪拌。OH端起合成缺失片段。P的單鏈缺口 核酸外切酶 從 5’173。這種修復(fù)作用與光無(wú)關(guān)。每一 25個(gè)光激活酶分子。z 這一現(xiàn)象最早是 （ 1949）在Strepotomyces griseus（ 灰色鏈霉菌）中發(fā)現(xiàn)的。 二聚體的出現(xiàn)會(huì)減弱雙鏈間氫鍵的作用，并引起雙鏈結(jié)構(gòu)扭曲變形，阻礙堿基間的正常配對(duì)，從而有可能引起突變或死亡。| 嘧啶對(duì)紫外線的敏感性要比嘌呤強(qiáng)得多。下圖就是環(huán)出效應(yīng)的設(shè)想機(jī)制。在運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對(duì)這些偶然事件做大量統(tǒng)計(jì)分析后，可以發(fā)現(xiàn)并掌握其中的規(guī)律。在許多微生物的陳舊培養(yǎng)物中易出現(xiàn)自發(fā)突變株，可能也是同樣的原因。第八章微生物的遺傳| 自發(fā)突變 是指在沒(méi)有人工參與下生物體自然發(fā)生的突變。第八章微生物的遺傳轉(zhuǎn)座因子的種類(lèi)（ 3）| Mu噬菌體（即 mutator phage， 誘變噬菌體） ：它是 E . coli的一種溫和噬菌體。 IS引起的突變可以回復(fù)，其原因可能是 IS被切離，如果因切離部位有誤而帶走 IS以外的一部分 DNA序列，就會(huì)在插入部位造成缺失，從而發(fā)生新的突變?？梢栽谌旧w、 F因子等質(zhì)粒上發(fā)現(xiàn)它們。在這些 DNA順序的跳躍過(guò)程中，往往導(dǎo)致 DNA鏈的斷裂或重接，從而產(chǎn)生重組交換或使某些基因啟動(dòng)或關(guān)閉，結(jié)果導(dǎo)致突變的發(fā)生。| 染色體間畸變 ：指非同源染色體間的 易位易位。| 有人認(rèn)為，由于它們是一種平面型三環(huán)分子，結(jié)構(gòu)與一個(gè) 嘌呤 – 嘧啶 對(duì)對(duì) 十分相似，故能嵌入 兩個(gè)相鄰 DNA堿基對(duì)之間，造成雙螺旋的部分解開(kāi)（兩個(gè)堿基對(duì)原來(lái)相距 ， 當(dāng)嵌入一個(gè)丫啶分子時(shí)，就變成 ）， 從而在DNA復(fù)制過(guò)程中，會(huì)使鏈上增添或缺失一個(gè)堿基，結(jié)果就引起了移碼突變。| 丫啶類(lèi)染料，包括原黃素、丫啶黃、丫啶橙和 α 氨基丫啶等，以及一系列稱(chēng)為 ICR類(lèi)的化合物，都是移碼突變的有效誘變劑。| 也可以知道，為什么像 5BU這類(lèi)代謝類(lèi)似物只有對(duì)正在進(jìn)行新陳代謝和繁殖著的微生物才起作用，而對(duì)休止細(xì)胞、游離的噬菌體粒子或離體的 DNA分子卻不起作用 。第八章微生物的遺傳亞硝酸引起 的 ATGC轉(zhuǎn)換細(xì)節(jié)第八章微生物的遺傳|這類(lèi)誘變劑主要是一些 堿基類(lèi)似物 ,如： 5溴尿嘧啶 (5BU)和 5氨基尿嘧啶（ 5— AU）、 疊氮胸腺嘧啶（ AIT） 等 等 ； | 作用方式 ： 通過(guò)活細(xì)胞的代謝活動(dòng)參入到 DNA分子中，主要是在 DNA復(fù)制時(shí)堿基類(lèi)似物插入 DNA中，引起堿基對(duì)配對(duì)錯(cuò)誤，造成堿基置換。z 羥胺只引起 G┇C→A : T ，z 其余都是可使 G┇C=A : T 發(fā)生互變的。第八章微生物的遺傳第八章微生物的遺傳直接引起置換的 誘變劑| 定義：一類(lèi)可直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的誘變劑，不論在機(jī)體內(nèi)或是在離體條件下均有作用。 它只涉及一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基所置換。具體類(lèi)型 可歸納如下：第八章微生物的遺傳1. 誘變機(jī)制誘變劑（ mutagen） ：凡能提高突變率的任何理化因子，就稱(chēng)為誘變劑 .種類(lèi)： 誘變劑的種類(lèi)很多，作用方式多樣。因此，通過(guò)影印培養(yǎng)法，就可以 從從 在非選擇性條件下生長(zhǎng)的細(xì)菌群體中，分離出各種類(lèi)型的突變。| 平板影印培養(yǎng)法 ，是一種能達(dá)到在 一系列培養(yǎng)皿 的 相同位置上 出現(xiàn) 相同遺傳型菌落 的接種培養(yǎng)方法：把長(zhǎng)有許多菌落的母種培養(yǎng)皿倒置于包有滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱印章上，使其沾上來(lái)自平板上的菌落。| 1943年， S. E. Luria 和 M. Delbr252。由于其中有自發(fā)突變、誘發(fā)突變、誘變劑與選擇條件等多種因素錯(cuò)綜在一起，所以難以探究問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。amp?？赡嫘?：從原始的野生型基因到變異株的突變 稱(chēng)為正向突 變（ forward mutation）， 從突變株回到野生型的過(guò)程則稱(chēng)為回復(fù)突變或回變（ back mutation或 reverse mutation）?？烧T發(fā)性 ：誘變劑可提高突變率。稀有性 ：突變率低且穩(wěn)定。不對(duì)應(yīng)性 ：突變的性狀與突變?cè)蛑g無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在同一個(gè)細(xì)胞中同時(shí)發(fā)生兩個(gè)基因突變的幾率是極低的，因?yàn)殡p重突變型的幾率只是各個(gè)突變幾率的乘積。突變率也可以用每一單位群體在每一世代中產(chǎn)生突變株（ mutant，即突變型）的數(shù)目來(lái)表示。非選擇性突變株（ non173。一些真核生物和原核生物基因組的比較 生 物 單倍體的分子量 核苷酸 已知染色體數(shù) 約數(shù)（ Da） 對(duì)數(shù) 基因數(shù) 人 32 3~5 1012 5~7 109 ~4000 黑腹果蠅 4 1010 107 5000~6000粗糙脈孢菌 7 1010 107 500 大腸桿菌 1 109 106 ~1027 噬菌體 T4 1 108 105 ~135 噬菌體 ? 1 107 104 ~35噬菌體 MS2 1 106 103 3 第八章微生物的遺傳密碼子（ coden）： 由 3個(gè)核苷酸順序決定，負(fù)載遺傳信息的基本單位不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄： 只有 DNA雙鏈的一股才作為有意義鏈被轉(zhuǎn)錄，這種現(xiàn)象又稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄。它們的降解性質(zhì)?？蔀橐幌盗心芙到鈴?fù)雜物質(zhì)的