【正文】 F’菌株：攜帶 有 F’因子的菌株 ， 其遺傳性狀介于 F+與 Hfr菌株之間 ， 這就是初生 F’菌株 (primary F’Strain)。 早期用于基因定位 。 因此 ， Hfr與F接合的結(jié)果其 重組頻率雖最高 ， 但 轉(zhuǎn)性頻率 卻最低 。 所以 ， 越是處于 Hfr染色體前端的基因 ， 進入 F的幾率就越高 ， 這類性狀在接合子中出現(xiàn)的時間就越早 ， 反之亦然 。 為什么高頻重組 ？ 帶動轉(zhuǎn)移 ， 位于末端 。 整段線狀染色體 (單鏈 )也以 5’末端引導 ， 等速地轉(zhuǎn)移至 F細胞 。 在 Hfr細胞中 ， 其 F因子已從游離狀態(tài)轉(zhuǎn)變成在核染色體組特定位點上的整合狀態(tài) (頻率約 105)。 有人統(tǒng)計 ， 從自然界分離到的 2022個 ， 約有30％ 的菌株是 F。 但它可通過與 F+菌株或 F’菌株的接合而接受供體菌的 F因子或 F’因子 ， 從而使自己轉(zhuǎn)變成 “ 雄性 ” 菌株 。 ③ 在 F細胞中 ， 在這條外來的供體 DNA線狀單鏈上也合成了一條互補的新 DNA單鏈 ， 并隨之恢復成一個環(huán)狀的雙鏈 F因子 ， 因此 ， F菌株變成了 F+菌株 （ 而原來的供體菌 F+菌株仍為 F+菌株 ） 。 當 F+菌株與 F－ 菌株接觸時 ， 前者可通過性菌毛將F因子轉(zhuǎn)移到后者的細胞內(nèi) ， 使 F－ 菌株也轉(zhuǎn)變成 F+菌株 。該菌株稱為初生 F′菌株。 F質(zhì)粒 (F plasmid)又稱 F因子 、 致育因子或性因子 ， 是大腸桿菌等細菌決定性別并有轉(zhuǎn)移能力的質(zhì)粒 。 決定其性別的是一種質(zhì)粒 ， 即 F因子 。 F質(zhì)粒： 在細菌中 ， 接 合現(xiàn)象研究得最清楚的是 。 在放線菌中，研究得最多的是鏈霉菌屬（ Streptomyces）和諾卡氏菌（ Nocardia）。 通過供體菌和受體菌完整細胞的直接接觸而傳遞大段 DNA的過程 。 (三 )、接合 （ conjugation） p222 1概念： 供體菌 （ “ 雄 ” ） 通過其性菌毛與受體菌 （ “ 雌 ” ） 直接接觸 ， 把 F質(zhì)?；蚱鋽y帶的核基因組片段傳遞給后者 ， 使后者獲得若干新遺傳性狀的現(xiàn)象 ， 稱為接合 。 他們將大腸桿菌 K12品系的兩個不同的三重營養(yǎng)缺陷型細胞各 108個混合涂布在基本培養(yǎng)基上 ， 經(jīng)過培養(yǎng)后出現(xiàn)少數(shù)原養(yǎng)型菌落 。 溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導有著本質(zhì)的 區(qū)別： ① 溫和噬菌體并不攜帶任何來自供體菌的外源基因 ， 使宿主帶來新性狀的正是噬菌體本身的基因； ② 溫和噬菌體是完整的 ， 而不是缺陷的； ③ 獲得新性狀的是溶源化的宿主細胞 ， 而不是轉(zhuǎn)導子； ④ 獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時消失 。 概念： 當溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時 ， 因噬菌體的基因整合到宿主的核基因組上 ， 而使后者獲得了除免疫性以外的新性狀的現(xiàn)象 ， 稱為溶源轉(zhuǎn)變 。 β棒狀桿菌噬體毒素基因 （ tox+） 編碼的蛋白質(zhì) 。這種方式的轉(zhuǎn)導，就稱 高頻轉(zhuǎn)導 。 HFT（高頻轉(zhuǎn)導）裂解物 : 由雙重溶源菌所產(chǎn)生的裂解物中，含有等量的 λ 和 λ dgal粒子，稱 為 HFT（高頻轉(zhuǎn)導）裂解物。 當雙重溶源菌被紫外線等誘導時，其中的正常 λ 噬菌體的基因可補償 λ dgal所缺失的部分基因功能，因而兩種噬菌體 都 獲得 了 復制機會。 ? 感染復數(shù) ： 感染時病毒與細胞數(shù)量的比值 multiplicity of infection: ‘’ ② 高頻轉(zhuǎn)導（ HFT， high frequency transduction） 雙重溶源菌 ：當 gal(不發(fā)酵半乳 糖 的營養(yǎng)缺陷型 )用高 LFT裂解物進行感染時，則凡感染有 λ dgal噬菌體的任一細胞，幾乎同時都感染有正常的 λ 噬菌體。 ? 低頻轉(zhuǎn)導 (LFT)： ? 用低感染復數(shù)的 LFT裂解物感染宿主，獲得極少量局限轉(zhuǎn)導子的方式。當這種缺陷噬菌體再次 感染宿主細胞 時，可 整合 到 宿主的核基因組上，使宿主細胞成為一個局限轉(zhuǎn)導子（即獲得了供體菌的 gal或 bio基因），而不是一個溶源菌，因而對 λ 噬菌體不具有免疫性。 ④ 可誘導：通過 UV等因素對溶源性菌株誘導裂解而產(chǎn)生局限轉(zhuǎn)導噬菌體。 （如 K12菌株 , λ 噬菌體、）。 局限 轉(zhuǎn)導（ Restricted transduction） p220 局限轉(zhuǎn)導是 1954年在 K12菌株中發(fā)現(xiàn)。所以，能在選擇性培養(yǎng)基平板上形成微小菌落就成了流產(chǎn)轉(zhuǎn)導子的特點。 特點：形成微小菌落是流產(chǎn)轉(zhuǎn)導子的特點。 ② 流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導 p220 概念： 簡稱流產(chǎn)轉(zhuǎn)導（ abortive transduction）。 ① 完全普遍轉(zhuǎn)導 P22 噬菌體完全轉(zhuǎn)導 轉(zhuǎn)導的發(fā)現(xiàn)： 1951年， Joshua Lederberg和 Norton Zinder為了證實大腸桿菌以外的其它菌種是否也存在接合作用，用二株具不同的多重營養(yǎng)缺陷型的 鼠傷寒沙門氏菌 進行類似的實驗，他們發(fā)現(xiàn)二株營養(yǎng)缺陷型混合培養(yǎng)后確實產(chǎn)生了約 105的重組子，又一次成功地證實了該菌中存在的重組現(xiàn)象。 完全缺陷噬菌體 :指僅僅含有供體菌 DNA的噬菌體 普遍轉(zhuǎn)導按其結(jié)果又可分為兩種類型： 完全普遍轉(zhuǎn)導 整合到染色體上 流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導 不整合但表達 簡稱 完全 轉(zhuǎn)導（ Complete transduction）。 缺陷噬菌體： 具有噬菌體的正常形態(tài)，但不能引起寄主細胞裂解性感染的一類溫和噬菌體的突變體。 目前 已知 的轉(zhuǎn)導 方式主要有以下幾 種 ： 普遍轉(zhuǎn)導 局限轉(zhuǎn)導 溶源轉(zhuǎn)變 普遍轉(zhuǎn)導（ Generalized transduction） p219 概念：通過完全缺陷噬菌體對供體菌任何 DNA小片段的 “ 誤包 ” ，而實現(xiàn)其遺傳性狀傳遞至受體菌的轉(zhuǎn)導現(xiàn)象，又稱完全轉(zhuǎn)導。 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導現(xiàn)象的微生物： 現(xiàn)在 ， 許多原核生物都發(fā)現(xiàn) 有轉(zhuǎn)導現(xiàn)象 ， 如 大腸桿菌 、 枯草桿菌 、假單胞菌屬 、 志賀氏菌屬 、 葡萄球菌屬 、 弧菌屬和根瘤菌屬等 。獲得新遺傳性狀的受體細胞，稱為轉(zhuǎn)導子（ transductant） 。 注意： 轉(zhuǎn)化子是質(zhì)粒 DNA時 ， 外源基因可存在于質(zhì)粒上 。 正常情況下，感染需要完整的病毒粒子。 轉(zhuǎn)染 (Transfection) 定義： 將噬菌體或其他 病毒的 DNA(RNA)抽提出來，使其感染感受態(tài)的宿主細胞或其原生質(zhì)體，進而產(chǎn)生正常的噬菌體或病毒的后代的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)染。低濃度溶菌酶處理，提高細胞壁通透性，可提高轉(zhuǎn)化頻率； ? ④轉(zhuǎn)化 ：進入的單鏈與受體菌染色體組上的同源區(qū)段配對，接著受體染色體組的相應單鏈片段被切除，并被外來的單鏈 DNA所交換和取代，形成雜合 DNA區(qū)段 (它們間的 DNA順序不一定互補，故可呈雜合狀態(tài) )； ? ⑤復制 ：染色體組復制，雜合區(qū)段分離成兩個，其中之一類似供體菌，另一類似受體菌。 dsDNA(G)進入細胞后降解單鏈。結(jié)合上去的供體 DNA聯(lián)接復制而形成雜合 DNA，含有雜合 DNA的受體菌，即成為轉(zhuǎn)化子。 轉(zhuǎn)化 DNA最初與特殊的蛋白質(zhì)結(jié)合或位于由受體細胞衍生的小泡囊中，并以這種保護方式移動到受體 DNA。 結(jié)合： 感受態(tài)細胞對轉(zhuǎn)化因子（ DNA）的吸附開始是可逆的，隨著更多的細胞質(zhì)膜蛋白的參與， DNA在細胞壁上的附著明顯增加，變?yōu)椴豢赡娼Y(jié)合。每個感受態(tài)細胞可摻入 10個轉(zhuǎn)化因子。有的細菌（流感嗜血桿菌）所產(chǎn)生的感受態(tài)因子，可使同菌株的非感受態(tài)細胞變成感受態(tài)的，而枯草桿菌的感受態(tài)因子則沒有這種作用。不同的微生物，其 DNA結(jié)合位點的數(shù)量變化較大，從幾個 幾十個不等。 影響因素 ： 感受態(tài)出現(xiàn)除與 菌種 、 菌齡 有關(guān)外，還受 環(huán)境因子的影響，如 cAMP和 Ca2+可提高細胞的感受態(tài)水平。 兩個菌株間能否發(fā)生轉(zhuǎn)化 ， 主要與微生物的 親緣關(guān) 系有關(guān) ， 但是 ， 即使在轉(zhuǎn)化率極高的那些種中 ， 不同 的 菌株間也不一定都發(fā)生轉(zhuǎn)化 。 原生質(zhì)體。 球形體 CaCl2。 一般是雙鏈 DNA片段 。 轉(zhuǎn)化子： 轉(zhuǎn)化后獲得新性狀的受體菌 ， 稱為轉(zhuǎn)化子 。 微生物基因重組的方式有那些 ？ 真核微生物中的 有性雜交 、 準性雜交 （ parasexual hybridization）及原核生物中的 轉(zhuǎn)化 、 轉(zhuǎn)導 、 接合和原生質(zhì)體融合 等都是基因重組在細胞水平上的反映 。 重組是遺傳物質(zhì)在分子水平上的雜交 ， 而雜交（ hybridization） 則是細胞水平上的一個概念 。 基因重組 ： 兩個獨立基因組內(nèi)的遺傳基因 ， 經(jīng)過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起 ， 形 成 新 的 穩(wěn) 定 基 因 組 的 過 程 稱 為 基 因 重 組 （ Gene rebination） 或遺傳重組 。CM : MM+菌 +MM+CM 影印平板法 ： CM amp。 ③ 原養(yǎng)型 （ Prototroph） ： 一般指營養(yǎng)缺陷型突變株經(jīng)回變或重組后產(chǎn)生的菌株 ， 其營 養(yǎng)要 求在表型上與野生型相同 ， 均為 [A+B+]。 營養(yǎng)缺陷型 不能在基本培養(yǎng)基上生長 ， 而只能在完全培養(yǎng)基或相應的補充培養(yǎng)基上生長 。 如果以 A和 B兩個基因來表示其對這兩種營養(yǎng)物的合成能力 ， 則野生型菌株的遺傳型應是 [A+B+]。 （ 2）三種遺傳型 ① 野生型 （ Wild type） ： 從自然界分離到的任何微生物在其發(fā)生營養(yǎng)缺陷突變前的原 始菌 株 ， 稱 為 微生物的野生型 。 完全培養(yǎng)基可用 “ [+]”來表示 。 基本培養(yǎng)基可用 “ []”來表示 。 ① 基本培養(yǎng)基 （ MM， minimal medium） ： 只 能滿足某微生物野生型菌株生長需要的最 低 成分的組合培養(yǎng)基 ， 稱基本培養(yǎng)基 。 （ 3)營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選 ③ 補充培養(yǎng)基 （ SM， supplemental medium） ： 凡只能滿足相應的營養(yǎng)缺陷型生長需要 的組 合培養(yǎng)基 ， 稱為補充培養(yǎng)基 。 基本原理是： Salmonella typhimurium（鼠傷寒沙門氏菌即圖 819中的“ S． t．”）的組氨酸缺陷型（ hisˉ ）菌株在基本培養(yǎng)基 []的平板上不能生長，如發(fā)生回復突變則能生長 ： （ 1） 篩選營養(yǎng)缺陷型突變株常用的三種培養(yǎng)基 （ 1） 產(chǎn)量突變株的篩選 —瓊脂塊法 —抗生素 。 (或單細胞 )懸液 :表形延遲效應 : ： 、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標 艾姆斯試驗（ Ames test）？ 利用微生物營養(yǎng)缺陷型的回復變來檢出化學致癌物的簡便快速的試驗。從方法上來說 ， 它具有簡便易行 、 工作進度快和收效顯著等優(yōu)點 ，是目前廣泛使用的一種育種手段 。 當前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產(chǎn)部門所使用的高產(chǎn)菌株 ， 幾乎都是通過誘變育種 來 提高生產(chǎn)性能的 。 從 100到 10萬 （ U/mL） p214。 （二）、 誘變育種 概念： 誘變育種是指利用物理或化學誘變劑處理均勻而分散的微生物細胞群 ， 促使其突變率顯著提高 ， 然后采用簡便 、 快速和高效的篩選方法 ， 從中挑選少數(shù)符合育種目的的突變株 ， 以供科學實驗或生產(chǎn)實踐使用 。 與誘變育種 、 雜交育種和基因工程等現(xiàn)代育種技術(shù)相比 ， 定向培育是十分被動的 。 定向培育是一種 古老的育種方法 。 如 :抗噬菌體菌株； 上酒白種宇佐美曲霉 （ Aspergillus usamii)白色孢子變種 。 二 、 突變與育種 p208 （一） .自發(fā)突變與育種 在日常生產(chǎn)中 ， 微生物會以一定頻率發(fā)生自發(fā)突變 。 如對嘧啶二聚體的修復： p212。對受損部位進行切除和修復 。 鑒于在微生物中普遍存在光復活作用 ， 因此 ， 在進行紫外線誘變育種時 ， 只能在紅光下進行照射和處理照射后的菌液 ， 并在黑暗中培養(yǎng) 。 1 ） 光 復 活 現(xiàn) 象 ： 1949 年 ， 在 灰 色 鏈 霉 菌(Streptomyces griseus)中首先發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象 ， 以后 ， 在 。 微生物可以多種方式修復損傷的 DNA， 現(xiàn)主要介紹以下兩種 。 在互補雙鏈間形成嘧啶二聚體的機會較少 ， 但一旦形成 ， 就會妨礙雙鏈的解開 ， 因而影響 DNA的復制和轉(zhuǎn)錄 ， 并使細胞死亡 。 紫外線的主要作用是使同鏈 DNA的相鄰嘧啶間形成胸腺嘧啶二聚體 。 ④ 由轉(zhuǎn)座因子引起 （六） .紫外線對 DNA的損傷及其修復 已知的 DNA損傷類型很多 ， 機體對其修復的方式也各異 。 環(huán)出效應 在上鏈中 ， 因標記 B處發(fā)生“ 環(huán)出 ” ， 故只有 A及 C能進行復制 ， 從而發(fā)生自發(fā)突變 。 在 DNA的復制過程中 ， 如果其中一條單鏈偶然形成一個小環(huán) ，環(huán)上的基因就可能越過復制而發(fā)生遺傳缺失 ， 從而造成自發(fā)突變 。 ③ 復制過程中堿基配對錯誤引起。 ② 微生物自身有害代謝產(chǎn)物的誘變效應 過氧化氫 是許多微生物的代謝產(chǎn)物 ， 這種物質(zhì)具有強氧化性 ，對脈胞