质粒的优点：
（1）体积小，易分离和操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个常用的克隆载体
第二节 基因突变
一、基因突变 一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变、
可遗传、自发或诱变产生 狭义：点突变
基因突变 广义：基因突变和染色体畸变 野生型（原始性状） 基因突变 突变型（新性状）
一、三个证明DNA是遗传物质的经典实验
1、经典转化实验 肺炎链球菌： S型：菌体具荚膜，菌落表面 光滑，有致病能力。 R型：菌体无荚膜，菌落表面 粗糙，无致病能力。
1928年，F.Griffth作了3组实验:
1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了转化因子
实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为
粘质沙雷氏菌产色素，斜面 和液体在25 ℃培养产生红 色色素，在 37 ℃条件下培 养则不产生色素。
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-610-9）.
第一节 遗传变异的物质基础
-
错误
+
错误
-+
正常
---
正常
+++ 正常
（3）染色体畸变：缺失、重复、插入、易位、倒位
2、自发突变：无人为因素下的低频率突变原因： （1）背景辐射 （2）有害产物积累 （3）碱基错配
第三节 基因重组
一、原核生物的基因重组
（一）转化
供体菌
DNA片段
受体菌
1928年，Griffith发现肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）的转化现象,目前已知有二十多个种的细菌具有 自然转化的能力
2、真核微生物的基因组
1）典型的真核染色体结构； 2）没有明显的操纵子结构； 3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列； 4）重复序列多；
3、原核生物和真核生物的基因组比较
（二）原核生物的质粒
1、定义
质粒（plasmid）：一种独立于染色体外，能进行自主 复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。
隐秘质粒（cryptic plasmid）
供体细胞 载体
目的基因 重 组 D N A分 子
受体细胞
转化细胞
基因治疗 基因诊断
多肽药物 疫苗、抗体
转基因动物
(畜 牧 业 、 渔 业 生 物反应 器)
转 基因 植物 冶金、环保
(农 业 、 林 业 轻 工 、 食 品 生 物反应 器)
4、质粒在基因工程中的应用
3、质粒的主要种类 致育因子（Fertility factor，F因子）
质粒所编码 的功能和赋 予宿主的表 型效应
抗性因子（Resistance factor，R因子） 产细菌素的质粒（Bacteriocin production
plasmid）
毒性质粒（virulence plasmid）
代谢质粒（Metabolic plasmid）
质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的； 在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的
机能，从而使宿主得到生长优势。
2、结构特点
(1) 通常以共价闭合环状超螺旋双链 DNA分子存在
(2) 具有自我复制能力； (3) 质粒基因不是生长所必需，但决
定宿主细胞的某些特性； (4) 具有不相容性； (5) 可自行或以人工方法消除 (6) 可从一个细菌转移给另一个细菌
2、噬菌体感染实验
实验证明，进 入细菌细胞内部 的物质是DNA。
DNA包含有产 生完整噬菌体的 全部信息。
3、植物病毒重建实验
实验证明，遗传信息的流向与DNA的传递是一致的。
二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式
（一）微生物基因组结构的特点
1、原核生物的基因组
1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）； 2）基因组上遗传信息具有连续性； 3）功能相关的结构基因组成操纵子结构； 4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝； 5）基因组的重复序列少而短；
（一）突变类型
营养缺陷型
突变株的表型
选择性突变株
抗性突变型 条件致死突变型
形态突变型
非选择性突变株 抗原突变型
产量突变型
（二）基因突变的特点
1、自发性：各种性状的突变，可以在没有人为诱变因素下自 发发生。
2、不对应性：突变性状与引起突变的原因间无直接对应关系。 3、稀有性：一般在 10 -6 ~10 -10 。 4、独立性：两个基因发生突变是各不相关的两个事件。 5、可诱变性：过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率，一
变量实验（fluctuation analysis）
Newcombe的涂布实验（1949）
影印实验（replica plating ）
（四）基因突变及其机制
1、诱发突变：物理、化学核生物的因素，提高突 变率的人为的作法
（1）碱基的置换
碱基的置换引起的突变
（2）移码突变：添加或缺失核苷酸，引起阅读错误
般可提高 10~105 。 6、稳定性：产生的新性状可稳定遗传。 7、可逆性：任何性状既有正向突变，也可发生回复突变。
（三）基因突变自发性和不对应性的实验证明
野生型 （原始性状）
特定环境
？？
驯化
定向
诱变
三个经典实验
变量实验
涂布实验
影印实验
？
筛选
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
突变型 （适应环境的新性状）
？
突变的原因
证明突变是自发产生 的，并且突变的性状 与引起突变的原因间 无直接对应关系。
进行自然转化，需要二方面必要的条件：
1、建立了感受态的受体细胞 感受态细胞：具有摄取外源DNA能力的细胞
自然感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性，受细 菌自身的基因控制；
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
2、外源游离DNA分子（转化因子）
转化过程（革兰氏阳性菌的转化模型）
转化过程的特点：
a）对核酸酶敏感； b）不需要活的DNA供体细胞； c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化供体菌
第八章 微生物遗 传和变异
遗传： 亲代与子代相似 变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同
遗传型： 生物的全部遗传因子所携带的遗传信息
表型：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育 所表现出来的外表特征和内在特征的总和。
遗传型 （可能性）
环境条件
代谢，发育
表型 （现实性）
表型饰变：表型的差异只与环境有关