第八章微生物遺傳第八章微生物遺傳1遺傳（heredity,

inheritance）：親代與子代相似變異（variation）

：親代與子代、子代間不同個(gè)體不完全相同遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質(zhì)特性之一遺傳（heredity,inheritance）：親代與2（1）遺傳型（genotype）生物的全部遺傳因子及基因

又稱(chēng)基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組（genome）所攜帶的遺傳信息。（1）遺傳型（genotype）生物的全部遺傳因子及基因3（2）表型（phenotype）具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)等生物學(xué)特征的總和。

又稱(chēng)表現(xiàn)型，指某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境下通過(guò)代謝和發(fā)育而得到的具體表現(xiàn)。（2）表型（phenotype）具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定4表型是由遺傳型所決定，但也和環(huán)境有關(guān)。遺傳型＋環(huán)境條件表型代謝發(fā)育表型是由遺傳型所決定，遺傳型＋環(huán)境條件表型代謝發(fā)育5（3）變異遺傳型變異（基因變異、基因突變）：指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，亦即遺

傳型的改變。遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致表型改變特點(diǎn)：遺傳性、群體中極少數(shù)個(gè)體的行為（自發(fā)突變頻率通常為10-9～10-6）（3）變異遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)6表型飾變：指不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、翻譯水平上的表型變化。表型的差異只與環(huán)境有關(guān)特點(diǎn)：暫時(shí)性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。（4）飾變（modification）表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)橘生淮南則為橘，生于淮北則為7微生物學(xué)課件8微生物是遺傳學(xué)研究中的明星！——模式生物（modelorganism）微生物是遺傳學(xué)研究中的明星！9遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第一節(jié)10一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（三）11（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

最早進(jìn)行轉(zhuǎn)化（transformation）實(shí)驗(yàn)的是F.Griffith（1928年），以Streptococcuspneumoniae（肺炎鏈球菌，舊稱(chēng)“肺炎雙球菌”）作為研究對(duì)象。（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)最早進(jìn)行轉(zhuǎn)化（transforma12實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌（Streptococcuspneumoniae）光滑型（S）粗糙型（R）有莢膜無(wú)莢膜菌落光滑菌落粗糙分泌毒素?zé)o毒致病不致病SⅠ、SⅡ、SⅢ三個(gè)血清型RⅠ、RⅡ、RⅢ三個(gè)血清型實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌光滑型（S）粗糙型（R）有莢膜無(wú)莢膜13（１）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)（１）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)14S型R型加熱滅菌熱死S菌＋活R菌S型R型加熱滅菌熱死S菌＋活R菌15

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：

加熱殺死的S型細(xì)菌，其細(xì)胞內(nèi)可能存在一種具有遺傳轉(zhuǎn)化能力的物質(zhì)，通過(guò)某種方式進(jìn)入R型細(xì)胞，并使R型細(xì)菌獲得表達(dá)S型莢膜性狀的遺傳特性。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：161944年，O.T.Avery等從熱死的S型S．pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了更為精密的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。1944年，O.T.Avery等從熱死的17（1）從活的S菌中抽提各種細(xì)胞成分（DNA，蛋白質(zhì)，莢膜多糖等）（2）對(duì)各組分進(jìn)行轉(zhuǎn)化試驗(yàn)（1）從活的S菌中抽提各種細(xì)胞成分18只有DNA被酶降解破壞的抽提物無(wú)轉(zhuǎn)化活性DNA是轉(zhuǎn)化所必需的轉(zhuǎn)化因子只有DNA被酶降解破壞的抽提物無(wú)轉(zhuǎn)化活性DNA是轉(zhuǎn)化所必需的19

1944年Avery和他的合作者發(fā)表了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為Griffith的轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì)提供了第一證據(jù)。

DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高；轉(zhuǎn)化效率隨DNA濃度的增加而增加。1944年Avery和他的合作者發(fā)20（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)1952年，A.D.Hershey和M.Chase發(fā)表了證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的著名實(shí)驗(yàn)——噬菌體感染實(shí)驗(yàn)大腸桿菌大腸桿菌T2噬菌體實(shí)驗(yàn)材料（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)1952年，A.D.Hersh21吸附10min后用搗碎器使空殼脫離離心上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性用含32P-DNA標(biāo)記的噬菌體作感染實(shí)驗(yàn)沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體吸附10min后用搗碎器離心上清液中含沉淀中含用含322吸附10min后用搗碎器使空殼脫離離心上清液中含75%放射性沉淀中含25%放射性沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體用含35S-蛋白質(zhì)標(biāo)記的噬菌體作感染實(shí)驗(yàn)吸附10min后用搗碎器離心上清液中含沉淀中含沉淀細(xì)23在DNA中存在著包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。在DNA中存在著包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。24（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)

為了證明核酸是遺傳物質(zhì)，H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的煙草花葉病毒

（tobaccomosaicvirus,TMV）進(jìn)行了著名的植物病毒重建實(shí)驗(yàn)。（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)為了證明核酸是遺傳物質(zhì)，H.25微生物學(xué)課件26煙草花葉病毒的核酸抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來(lái)自病毒1，而非病毒2雜種病毒的后代的蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)為病毒2，而非病毒1霍氏車(chē)前病毒的蛋白質(zhì)外殼TMVHRV遺傳物質(zhì)是核酸（RNA）而非蛋白質(zhì)煙草花葉病毒的核酸抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來(lái)自病27二、遺傳物質(zhì)在細(xì)

胞內(nèi)存在的部位和方式1.細(xì)胞水平（一）7個(gè)水平2.細(xì)胞核水平3.染色體水平4.核酸水平5.基因水平6.密碼子水平7.核苷酸水平二、遺傳物質(zhì)在細(xì)

胞內(nèi)存28DNA都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中1.細(xì)胞水平DNA都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中1.細(xì)胞水平292.細(xì)胞核水平2.細(xì)胞核水平30微生物學(xué)課件313.染色體水平（1）染色體數(shù)3.染色體水平（1）染色體數(shù)32微生物學(xué)課件33（2）染色體倍數(shù)單倍體（heploid）：一個(gè)細(xì)胞中只有一套染色體。雙倍體（diploid）：一個(gè)細(xì)胞中含有兩套功能相同的染色體。指同一細(xì)胞中相同染色體的套數(shù)（2）染色體倍數(shù)單倍體（heploid）：指同一細(xì)胞中相同染344.核酸水平（1）核酸種類(lèi)（2）核酸結(jié)構(gòu)（3）DNA長(zhǎng)度

DNA長(zhǎng)度即基因組的大小，一般可用bp（堿基對(duì)，basepair）、kb（千堿基對(duì)，kilobp）和Mb（百萬(wàn)或兆堿基對(duì)，megabp）作單位。4.核酸水平（1）核酸種類(lèi)DNA長(zhǎng)度即基因組的大小355.基因水平基因是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的最小遺傳功能單位，其物質(zhì)基礎(chǔ)是一條以直線(xiàn)排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。5.基因水平基因是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的36微生物學(xué)課件37基因調(diào)控系統(tǒng)操縱子啟動(dòng)基因（啟動(dòng)子）操縱基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因基因調(diào)控系統(tǒng)操縱子啟動(dòng)基因（啟動(dòng)子）調(diào)節(jié)基因38微生物學(xué)課件396.密碼子水平遺傳密碼（geneticcode）是指DNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序。

遺傳密碼的信息單位是密碼子（codon），每一密碼子由3個(gè)核苷酸序列即一個(gè)三聯(lián)體(triplet）所組成。一般都用mRNA上3個(gè)連續(xù)的核苷序列表示。6.密碼子水平遺傳密碼（geneticcode）是指DN40微生物學(xué)課件417.核苷酸水平腺苷酸（AMP）胸苷酸（TMP）鳥(niǎo)苷酸（GMP）胞苷酸（CMP）5-羥甲基胞嘧啶7.核苷酸水平腺苷酸（AMP）42①

每個(gè)堿基對(duì)（bp）的平均相對(duì)分子質(zhì)量

約為650；②1×106的dsDNA約為1.5kb（千堿基對(duì)）

或0.5m（長(zhǎng)度）；③3nmol堿基的質(zhì)量約等于1g。①每個(gè)堿基對(duì)（bp）的平均相對(duì)分子質(zhì)量43（二）原核生物的質(zhì)粒

1.定義和特點(diǎn)質(zhì)粒（plasmid）：一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。是一種獨(dú)立存在于細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制子（replicon）。（二）原核生物的質(zhì)粒

1.定義和特點(diǎn)質(zhì)粒（plasm44質(zhì)粒的3種構(gòu)型ocDNAlDNAcccDNAcccDNAocDNAlDNA質(zhì)粒的3種構(gòu)型ocDNAcccDNAocDNAlDNA45質(zhì)粒通常以共價(jià)閉合環(huán)狀（covalentlyclosedcircle，簡(jiǎn)稱(chēng)CCC）的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中。質(zhì)粒通常以共價(jià)閉合環(huán)狀（covalentlyclosed46嚴(yán)緊型復(fù)制控制（stringentreplicationcontrol）松弛型復(fù)制控制（relaxedreplicationcontrol）質(zhì)粒的復(fù)制與核染色體的復(fù)制同步，在這類(lèi)細(xì)胞中，一般只含1～2個(gè)質(zhì)粒；另一類(lèi)質(zhì)粒的復(fù)制與核染色體的復(fù)制不同步，在這類(lèi)細(xì)胞中，一般含10～15個(gè)或更多質(zhì)粒。嚴(yán)緊型復(fù)制控制（stringentreplication472.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用2.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用48(1)質(zhì)粒DNA鑒定:電鏡觀察；(2)利用密度梯度離心法（densitygradientcentrifugation）；

(4)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室常用菌，可用質(zhì)粒所帶的某些特點(diǎn)，例如抗藥性初步判斷。3.質(zhì)粒的分離與鑒定(3)利用瓊脂糖或聚丙烯酰胺凝膠電泳；(1)質(zhì)粒DNA鑒定:電鏡觀察；(2)利用密度梯度離心法（d49瓊脂糖凝膠電泳后UV下觀察質(zhì)粒的結(jié)果電鏡下的質(zhì)粒和染色體瓊脂糖凝膠電泳后電鏡下的質(zhì)粒和染色體50質(zhì)粒的主要功能在某些特殊條件下，質(zhì)粒有時(shí)能賦予宿主細(xì)胞以特殊的機(jī)能，從而使宿主得到生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。質(zhì)粒所含的基因?qū)λ拗骷?xì)胞一般是非必需的；質(zhì)粒的主要功能在某些特殊條件下，質(zhì)粒有時(shí)能賦予宿主細(xì)胞質(zhì)粒所51F質(zhì)粒（fertilityfactor，F(xiàn)因子）R質(zhì)粒（resistancefactor，R因子）Col質(zhì)粒（colicinplasmid，colplasmid）Ti質(zhì)粒（tumorinducingplasmid）Ri質(zhì)粒（rootinducingplasmid）mega質(zhì)粒（megaplasmid）降解性質(zhì)粒4.典型質(zhì)粒簡(jiǎn)介F質(zhì)粒（fertilityfactor，F(xiàn)因子）4.典型52（1）F質(zhì)粒（Fplasmid）

又稱(chēng)F因子、致育因子（fertilityfactor）或性因子（sexfactor），其大小約100kb，為cccDNA，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。（1）F質(zhì)粒（Fplasmid）又稱(chēng)F因子53攜帶F質(zhì)粒的菌株稱(chēng)為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無(wú)F質(zhì)粒的菌株稱(chēng)為F-菌株（相當(dāng)于雌性）。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱(chēng)為F+菌株（相當(dāng)于雄性），54（2）R質(zhì)粒（Rplasmid）抗藥性抗重金屬

又稱(chēng)R因子（Rfactor）、抗性因子（resisitranceplasmid）。（2）R質(zhì)粒（Rplasmid）抗藥性55抗性轉(zhuǎn)移因子抗性決定因子R質(zhì)粒一般由兩個(gè)相連的DNA片段組成抗性轉(zhuǎn)移因子抗性決定因子R質(zhì)粒一般由兩個(gè)相連的DNA片段組成56含調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和拷貝數(shù)的基因以及轉(zhuǎn)移基因，相對(duì)分子質(zhì)量約11×107，具有轉(zhuǎn)移功能；抗性轉(zhuǎn)移因子（resistancetransferfactor，RTF）抗性決定因子（r-determinant）大小不很固定，相對(duì)分子質(zhì)量從幾百萬(wàn)至11×108以上，無(wú)轉(zhuǎn)移功能，含各種抗性基因，如抗青霉素、氨芐青霉素、氯霉素、鏈霉素、卡那霉素和磺胺等基因。R質(zhì)粒一般由兩個(gè)相連的DNA片段組成含調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和拷貝數(shù)的基因以及轉(zhuǎn)移基因，相對(duì)分子質(zhì)量約157

抗性質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一?？剐再|(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要58（3）Col質(zhì)粒（colicinplasmid，colplasmid）

又稱(chēng)大腸桿菌素質(zhì)粒或產(chǎn)大腸桿菌素因子（colicinogenicfactor，colfactor）、細(xì)菌素（bacteriocin），是質(zhì)粒編碼的蛋白質(zhì)，一般由細(xì)菌產(chǎn)生，可抑制或殺死其他近緣細(xì)菌或同種不同菌株的代謝產(chǎn)物，但不具有很廣的殺菌譜。（3）Col質(zhì)粒（colicinplasmid，colp59細(xì)菌素結(jié)構(gòu)基因、涉及細(xì)菌素運(yùn)輸及發(fā)揮作用（processing）的蛋白質(zhì)的基因、賦予宿主對(duì)該細(xì)菌素具有“免疫力”的相關(guān)產(chǎn)物的基因一般都位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，細(xì)菌素可以殺死同種但不攜帶該質(zhì)粒的菌株。細(xì)菌素結(jié)構(gòu)基因、一般都位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，60細(xì)菌素一般根據(jù)產(chǎn)生菌的種類(lèi)進(jìn)行命名：

大腸桿菌（E.coli）產(chǎn)生的細(xì)菌素為colicins（大腸桿菌素），而質(zhì)粒被稱(chēng)為Col質(zhì)粒。細(xì)菌素一般根據(jù)產(chǎn)生菌的種類(lèi)進(jìn)行命名：大腸桿菌（61（4）Ti質(zhì)粒（tumorinducingplasmid）

即誘癌質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒（crowngallplasmid）。T-DNA區(qū)可攜帶任何外源基因整合到植物基因組中，Ti質(zhì)粒是植物基因工程中使用最廣、效果最佳的克隆載體。（4）Ti質(zhì)粒（tumorinducingplasmid62微生物學(xué)課件63Agrobacteriumtumefaciens（根癌土壤桿菌或根癌農(nóng)桿菌）釋放出的Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段與植物細(xì)胞的核基因組整合，合成冠癭堿類(lèi)（opines）,破壞控制細(xì)胞分裂的激素調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使之變成癌細(xì)胞。Agrobacteriumtumefac64（5）Ri質(zhì)粒（rootinducingplasmid）

250kb的Ri質(zhì)粒中的一段T-DNA整合到宿主根部細(xì)胞的核基因組中，可發(fā)生轉(zhuǎn)化。Agrobacteriumrhizogenes（發(fā)根土壤桿菌或發(fā)根農(nóng)桿菌）可侵染雙子葉植物的根部，并誘發(fā)大量稱(chēng)為毛狀根的不定根。Ri質(zhì)粒是外源基因的良好載體！（5）Ri質(zhì)粒（rootinducingplasmid）65（6）mega質(zhì)粒（megaplasmid）

即巨大質(zhì)粒，其相對(duì)分子質(zhì)量比一般質(zhì)粒大幾十倍至幾百倍，存在于Rhizobium（根瘤菌屬）中，其上有一系列與共生固氮相關(guān)的基因。（6）mega質(zhì)粒（megaplasmid）66（7）降解質(zhì)粒

這類(lèi)質(zhì)粒是由降解一系列復(fù)雜有機(jī)物的酶編碼，所以在污水處理、環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮作用。只在假單胞菌屬（Pseudomonas）中發(fā)現(xiàn)降解質(zhì)粒。（7）降解質(zhì)粒這類(lèi)質(zhì)粒是由降解一系列復(fù)雜有機(jī)67降解質(zhì)粒以其所分解的底物命名，例如，CAM（樟腦）質(zhì)粒，OCT（辛烷）質(zhì)粒，XYL（二甲苯）質(zhì)粒，SAL（水楊酸）質(zhì)粒，MDL（扁桃酸）質(zhì)粒，NAP（萘）質(zhì)粒，TOL（甲苯）質(zhì)粒等。降解質(zhì)粒以其所分解的底物命名，68“超級(jí)菌”通過(guò)遺傳工程手段構(gòu)建具有數(shù)種降解質(zhì)粒的菌株，具有廣譜降解能力的工程菌?！俺?jí)菌”69下節(jié)課再見(jiàn)了……微生物學(xué)課件70第八章微生物遺傳第八章微生物遺傳71遺傳（heredity,

inheritance）：親代與子代相似變異（variation）

：親代與子代、子代間不同個(gè)體不完全相同遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質(zhì)特性之一遺傳（heredity,inheritance）：親代與72（1）遺傳型（genotype）生物的全部遺傳因子及基因

又稱(chēng)基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組（genome）所攜帶的遺傳信息。（1）遺傳型（genotype）生物的全部遺傳因子及基因73（2）表型（phenotype）具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)等生物學(xué)特征的總和。

又稱(chēng)表現(xiàn)型，指某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境下通過(guò)代謝和發(fā)育而得到的具體表現(xiàn)。（2）表型（phenotype）具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定74表型是由遺傳型所決定，但也和環(huán)境有關(guān)。遺傳型＋環(huán)境條件表型代謝發(fā)育表型是由遺傳型所決定，遺傳型＋環(huán)境條件表型代謝發(fā)育75（3）變異遺傳型變異（基因變異、基因突變）：指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，亦即遺

傳型的改變。遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致表型改變特點(diǎn)：遺傳性、群體中極少數(shù)個(gè)體的行為（自發(fā)突變頻率通常為10-9～10-6）（3）變異遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)76表型飾變：指不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、翻譯水平上的表型變化。表型的差異只與環(huán)境有關(guān)特點(diǎn)：暫時(shí)性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。（4）飾變（modification）表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)橘生淮南則為橘，生于淮北則為77微生物學(xué)課件78微生物是遺傳學(xué)研究中的明星！——模式生物（modelorganism）微生物是遺傳學(xué)研究中的明星！79遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第一節(jié)80一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（三）81（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

最早進(jìn)行轉(zhuǎn)化（transformation）實(shí)驗(yàn)的是F.Griffith（1928年），以Streptococcuspneumoniae（肺炎鏈球菌，舊稱(chēng)“肺炎雙球菌”）作為研究對(duì)象。（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)最早進(jìn)行轉(zhuǎn)化（transforma82實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌（Streptococcuspneumoniae）光滑型（S）粗糙型（R）有莢膜無(wú)莢膜菌落光滑菌落粗糙分泌毒素?zé)o毒致病不致病SⅠ、SⅡ、SⅢ三個(gè)血清型RⅠ、RⅡ、RⅢ三個(gè)血清型實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌光滑型（S）粗糙型（R）有莢膜無(wú)莢膜83（１）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)（１）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)84S型R型加熱滅菌熱死S菌＋活R菌S型R型加熱滅菌熱死S菌＋活R菌85

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：

加熱殺死的S型細(xì)菌，其細(xì)胞內(nèi)可能存在一種具有遺傳轉(zhuǎn)化能力的物質(zhì)，通過(guò)某種方式進(jìn)入R型細(xì)胞，并使R型細(xì)菌獲得表達(dá)S型莢膜性狀的遺傳特性。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：861944年，O.T.Avery等從熱死的S型S．pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了更為精密的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。1944年，O.T.Avery等從熱死的87（1）從活的S菌中抽提各種細(xì)胞成分（DNA，蛋白質(zhì)，莢膜多糖等）（2）對(duì)各組分進(jìn)行轉(zhuǎn)化試驗(yàn)（1）從活的S菌中抽提各種細(xì)胞成分88只有DNA被酶降解破壞的抽提物無(wú)轉(zhuǎn)化活性DNA是轉(zhuǎn)化所必需的轉(zhuǎn)化因子只有DNA被酶降解破壞的抽提物無(wú)轉(zhuǎn)化活性DNA是轉(zhuǎn)化所必需的89

1944年Avery和他的合作者發(fā)表了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為Griffith的轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì)提供了第一證據(jù)。

DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高；轉(zhuǎn)化效率隨DNA濃度的增加而增加。1944年Avery和他的合作者發(fā)90（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)1952年，A.D.Hershey和M.Chase發(fā)表了證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的著名實(shí)驗(yàn)——噬菌體感染實(shí)驗(yàn)大腸桿菌大腸桿菌T2噬菌體實(shí)驗(yàn)材料（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)1952年，A.D.Hersh91吸附10min后用搗碎器使空殼脫離離心上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性用含32P-DNA標(biāo)記的噬菌體作感染實(shí)驗(yàn)沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體吸附10min后用搗碎器離心上清液中含沉淀中含用含392吸附10min后用搗碎器使空殼脫離離心上清液中含75%放射性沉淀中含25%放射性沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體用含35S-蛋白質(zhì)標(biāo)記的噬菌體作感染實(shí)驗(yàn)吸附10min后用搗碎器離心上清液中含沉淀中含沉淀細(xì)93在DNA中存在著包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。在DNA中存在著包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。94（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)

為了證明核酸是遺傳物質(zhì)，H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的煙草花葉病毒

（tobaccomosaicvirus,TMV）進(jìn)行了著名的植物病毒重建實(shí)驗(yàn)。（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)為了證明核酸是遺傳物質(zhì)，H.95微生物學(xué)課件96煙草花葉病毒的核酸抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來(lái)自病毒1，而非病毒2雜種病毒的后代的蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)為病毒2，而非病毒1霍氏車(chē)前病毒的蛋白質(zhì)外殼TMVHRV遺傳物質(zhì)是核酸（RNA）而非蛋白質(zhì)煙草花葉病毒的核酸抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來(lái)自病97二、遺傳物質(zhì)在細(xì)

胞內(nèi)存在的部位和方式1.細(xì)胞水平（一）7個(gè)水平2.細(xì)胞核水平3.染色體水平4.核酸水平5.基因水平6.密碼子水平7.核苷酸水平二、遺傳物質(zhì)在細(xì)

胞內(nèi)存98DNA都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中1.細(xì)胞水平DNA都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中1.細(xì)胞水平992.細(xì)胞核水平2.細(xì)胞核水平100微生物學(xué)課件1013.染色體水平（1）染色體數(shù)3.染色體水平（1）染色體數(shù)102微生物學(xué)課件103（2）染色體倍數(shù)單倍體（heploid）：一個(gè)細(xì)胞中只有一套染色體。雙倍體（diploid）：一個(gè)細(xì)胞中含有兩套功能相同的染色體。指同一細(xì)胞中相同染色體的套數(shù)（2）染色體倍數(shù)單倍體（heploid）：指同一細(xì)胞中相同染1044.核酸水平（1）核酸種類(lèi)（2）核酸結(jié)構(gòu)（3）DNA長(zhǎng)度

DNA長(zhǎng)度即基因組的大小，一般可用bp（堿基對(duì)，basepair）、kb（千堿基對(duì)，kilobp）和Mb（百萬(wàn)或兆堿基對(duì)，megabp）作單位。4.核酸水平（1）核酸種類(lèi)DNA長(zhǎng)度即基因組的大小1055.基因水平基因是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的最小遺傳功能單位，其物質(zhì)基礎(chǔ)是一條以直線(xiàn)排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。5.基因水平基因是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的106微生物學(xué)課件107基因調(diào)控系統(tǒng)操縱子啟動(dòng)基因（啟動(dòng)子）操縱基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因基因調(diào)控系統(tǒng)操縱子啟動(dòng)基因（啟動(dòng)子）調(diào)節(jié)基因108微生物學(xué)課件1096.密碼子水平遺傳密碼（geneticcode）是指DNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序。

遺傳密碼的信息單位是密碼子（codon），每一密碼子由3個(gè)核苷酸序列即一個(gè)三聯(lián)體(triplet）所組成。一般都用mRNA上3個(gè)連續(xù)的核苷序列表示。6.密碼子水平遺傳密碼（geneticcode）是指DN110微生物學(xué)課件1117.核苷酸水平腺苷酸（AMP）胸苷酸（TMP）鳥(niǎo)苷酸（GMP）胞苷酸（CMP）5-羥甲基胞嘧啶7.核苷酸水平腺苷酸（AMP）112①

每個(gè)堿基對(duì)（bp）的平均相對(duì)分子質(zhì)量

約為650；②1×106的dsDNA約為1.5kb（千堿基對(duì)）

或0.5m（長(zhǎng)度）；③3nmol堿基的質(zhì)量約等于1g。①每個(gè)堿基對(duì)（bp）的平均相對(duì)分子質(zhì)量113（二）原核生物的質(zhì)粒

1.定義和特點(diǎn)質(zhì)粒（plasmid）：一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。是一種獨(dú)立存在于細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制子（replicon）。（二）原核生物的質(zhì)粒

1.定義和特點(diǎn)質(zhì)粒（plasm114質(zhì)粒的3種構(gòu)型ocDNAlDNAcccDNAcccDNAocDNAlDNA質(zhì)粒的3種構(gòu)型ocDNAcccDNAocDNAlDNA115質(zhì)粒通常以共價(jià)閉合環(huán)狀（covalentlyclosedcircle，簡(jiǎn)稱(chēng)CCC）的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中。質(zhì)粒通常以共價(jià)閉合環(huán)狀（covalentlyclosed116嚴(yán)緊型復(fù)制控制（stringentreplicationcontrol）松弛型復(fù)制控制（relaxedreplicationcontrol）質(zhì)粒的復(fù)制與核染色體的復(fù)制同步，在這類(lèi)細(xì)胞中，一般只含1～2個(gè)質(zhì)粒；另一類(lèi)質(zhì)粒的復(fù)制與核染色體的復(fù)制不同步，在這類(lèi)細(xì)胞中，一般含10～15個(gè)或更多質(zhì)粒。嚴(yán)緊型復(fù)制控制（stringentreplication1172.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用2.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用118(1)質(zhì)粒DNA鑒定:電鏡觀察；(2)利用密度梯度離心法（densitygradientcentrifugation）；

(4)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室常用菌，可用質(zhì)粒所帶的某些特點(diǎn)，例如抗藥性初步判斷。3.質(zhì)粒的分離與鑒定(3)利用瓊脂糖或聚丙烯酰胺凝膠電泳；(1)質(zhì)粒DNA鑒定:電鏡觀察；(2)利用密度梯度離心法（d119瓊脂糖凝膠電泳后UV下觀察質(zhì)粒的結(jié)果電鏡下的質(zhì)粒和染色體瓊脂糖凝膠電泳后電鏡下的質(zhì)粒和染色體120質(zhì)粒的主要功能在某些特殊條件下，質(zhì)粒有時(shí)能賦予宿主細(xì)胞以特殊的機(jī)能，從而使宿主得到生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。質(zhì)粒所含的基因?qū)λ拗骷?xì)胞一般是非必需的；質(zhì)粒的主要功能在某些特殊條件下，質(zhì)粒有時(shí)能賦予宿主細(xì)胞質(zhì)粒所121F質(zhì)粒（fertilityfactor，F(xiàn)因子）R質(zhì)粒（resistancefactor，R因子）Col質(zhì)粒（colicinplasmid，colplasmid）Ti質(zhì)粒（tumorinducingplasmid）Ri質(zhì)粒（rootinducingplasmid）mega質(zhì)粒（megaplasmid）降解性質(zhì)粒4.典型質(zhì)粒簡(jiǎn)介F質(zhì)粒（fertilityfactor，F(xiàn)因子）4.典型122（1）F質(zhì)粒（Fplasmid）

又稱(chēng)F因子、致育因子（fertilityfactor）或性因子（sexfactor），其大小約100kb，為cccDNA，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。（1）F質(zhì)粒（Fplasmid）又稱(chēng)F因子123攜帶F質(zhì)粒的菌株稱(chēng)為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無(wú)F質(zhì)粒的菌株稱(chēng)為F-菌株（相當(dāng)于雌性）。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱(chēng)為F+菌株（相當(dāng)于雄性），124（2）R質(zhì)粒（Rplasmid）抗藥性抗重金屬

又稱(chēng)R因子（Rfactor）、抗性因子（resisitranceplasmid）。（2）R質(zhì)粒（Rplasmid）抗藥性125抗性轉(zhuǎn)移因子抗性決定因子R質(zhì)粒一般由兩個(gè)相連的DNA片段組成抗性轉(zhuǎn)移因子抗性決定因子R質(zhì)粒一般由兩個(gè)相連的DNA片段組成126含調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和拷貝數(shù)的基因以及轉(zhuǎn)移基因，相對(duì)分子質(zhì)量約11×107，具有轉(zhuǎn)移功能；抗性轉(zhuǎn)移因子（resistancetransferfactor，RTF）抗性決定因子（r-determinant）大小不很固定，相對(duì)分子質(zhì)量從幾百萬(wàn)至11×108以上，無(wú)轉(zhuǎn)移功能，含各種抗性基因，如抗青霉素、氨芐青霉素、氯霉素、鏈霉素、卡那霉素和磺胺等基因。R質(zhì)粒一般由兩個(gè)相連的DNA片段組成含調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和拷貝數(shù)的基因以及轉(zhuǎn)移基因，相對(duì)分子質(zhì)量約1127

抗性質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一?？剐再|(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要128（3）Col質(zhì)粒（colicinpl