微生物学重组与质粒.pptVIP

第九讲 原微核生物重组和质粒 Advanced Microbiology 主讲人：吴莹莹 wuyingying@xmu.edu.cn当前1页，共33页，星期日。 纲 要 细菌的重组：一般原理 细菌的质粒（应用：质粒载体） DNA转化 转导 细菌的结合 转座因子 当前2页，共33页，星期日。 原核微生物的遗传物质 染色体DNA 环状或线状双链DNA,，不与组蛋白结合； 单倍体； 决定主要性状。 2. 染色体外DNA 较小的共价闭合环状或线状双链DNA，如质粒； 一般多拷贝； 决定次要性状。 3. 基因一般连续排列，转录和翻译偶联 当前3页，共33页，星期日。 1. 细菌的重组：一般原理 基因重组（gene recombination）： 将两个不同性状个体的基因通过一定的方式转移到一起，并发生重新组合，产生新的遗传性状的过程，称为基因重组(gene recombination)或遗传重组。 不同的亲本DNA --- 交换 --- 重组 重组：遗传物质在分子水平上发生的交换； 杂交：在细胞水平上遗传物质的交换. 杂交必然包含着重组，但重组不仅限于杂交这一形式。 当前4页，共33页，星期日。 3. DNA转化 定义：受体细胞直接吸收供体细胞的DNA片段, 并与其染色体同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传性状的现象。 转化子（ transformant）：经转化后出现了供体性状的受体细胞称为转化子，即转化成功的菌落。 目前已知有二十多个种的G+和G-细菌具有自然转化的能力， 此过程可以发生在土壤和海洋环境中，可能是自然界遗传交换的重要方式。 当前5页，共33页，星期日。 转化的过程 感受态阶段 受体菌成为感受态 产生DNA受体位点（DNA结合蛋白）或局部原生质体化 条件： 特殊遗传类型 诱导因子：多肽类物质、SSCS、CaCl2、低温等 当前6页，共33页，星期日。 什么是感受态 感受态：是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。一个细菌能否出现感受态是由其遗传性决定的，但受环境条件的影响也很大，因而表现差别很大。 感受态细胞（competent cell） ：具有摄取外源DNA能力的细胞。 自然感受态细胞 人工感受态细胞 当前7页，共33页，星期日。 自然感受态与人工感受态 人工感受态则是通过人为诱导的方法，使细胞具有 摄取DNA的能力，或人为地将DNA导入细胞内。 该过程与细菌自身的遗传控制无关 自然感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性 （如肺炎链球菌的感受态出现在对数生长期） 受细菌自身的基因控制 当前8页，共33页，星期日。 转化因子 本质是离体的DNA片断或质粒DNA 。在不同的微生物中，转化因子的形式不同，dsDNA或ssDNA。其中最易与细胞表面结合的仍是dsDNA。 由于每个细胞表面能与转化因子相结合的位点有限（如肺炎链球菌约10个），因此，从外界加入无关的dsDNA就可竞争并干扰转化作用。 质粒DNA也是良好的转化因子，但它们通常并不能与核染色体组发生重组。 转化的频率通常为0.1％～1％，最高为20％。 当前9页，共33页，星期日。 II. DNA的结合与吸收 III. 转化DNA的整合 （RecA蛋白介导） 当前10页，共33页，星期日。 4. 转 导 转导：利用完全或部分缺陷噬菌体为媒介，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。 由转导作用而获得供体细胞部分遗传性状的重组受体 细胞称为转导子 （transductant）。 携带供体部分遗传物质（DNA片段）的噬菌体称为 转导噬菌体。 细菌转导的二种类型： 普遍性转导 局限性转导 当前11页，共33页，星期日。 普遍性转导（generalized transduction） 由烈性或温和噬菌体在裂解寄主菌的过程中进行的任何宿主基因转导。 条件： 存在错误包装的可能 供体寄