环境工程微生物学第七章微生物遗传.ppt

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1、第7章 微生物的遗传,第五节 细菌基因转移和重组,第一节 遗传变异的物质基础,第四节 基因突变及修复,第二节 微生物的基因组结构,第三节 质粒,遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一,遗传型：,表型（表现型）：,生物的全部遗传因子,即基因组所携带的所有遗传信息,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形态等生物学特征的总和。,表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。,第7章 微生物的遗传,表型饰变：,表型的差异只与环境有关特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质结构改变,只发生在转录,翻译水平上的表型变化.,橘生淮南则为橘，生于淮

2、北则为枳。,表型饰变：,Production of a red pigment(prodigiosin)by Serratia marcescens.From left to right:slant culture grown at 25C,slant culture grown at 37C,broth culture grown at 25C,broth culture grown at 37C.,遗传型变异（基因变异、基因突变）：,生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变.（自发突变频率通常为10-6-10-9）,微生物在遗传学研究中担当重要角色：,微生物细胞结构简

3、单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。,很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。,对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。,生长周期、孟德尔,第一节 遗传变异的物质基础,一、DNA作为遗传物质,二、RNA作为遗传物质,三、朊病毒的发现与思考,第一节 遗传变异的物质基础,一、DNA作为遗传物质,1、经典转化实验(F.Griffith 1928年)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）,一、DNA作为遗传物质,第一节 遗传的物质基础,分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于有毒的S型菌细胞抽提物,只有DNA被酶

4、降解破坏的抽提物无转化活性,DNA是转化所必需的转化因子,第一节 遗传的物质基础,Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验,一、DNA作为遗传物质,第一节 遗传的物质基础,1944年，Avery证实DNA是遗传物质，这是20世纪生物科学的重大发现，现代生物学正是建立在这个基础之上。在此之后，建立DNA分子结构模型的科学家获得了诺贝尔奖，阐述DNA生物合成机理的科学家获得了诺贝尔奖，发明DNA复制技术的科学家也获得了诺贝尔奖。可是，DNA的发现者或确定者始终没有被授予诺贝尔奖。Avery完成这项惊世之作时已经67岁,当诺贝尔奖委员会认识到他的发现伟大之时，他已经谢世了。,第一节 遗传

5、的物质基础,2、噬菌体感染实验(A.D.Hershey 和M.Chase 1952年)把 携带有噬菌体的E.coli 培养在含 32P和35S作为磷源和硫源的培养基中,从而制备出含32P-DNA的核心和含35S-蛋白质外壳的噬菌体,接下来进行以下实验:,第一节 遗传的物质基础,T2噬菌体感染实验（1952年）,第一节 遗传的物质基础,二、RNA作为遗传物质,植物病毒的重建实验(H.Fraenkel-Conrat 1956年)材料:烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus TMV)霍氏车前花叶病毒(Holmes ribgrass virus HRV),第一节 遗传的物质基础,二、R

6、NA作为遗传物质,第一节 遗传的物质基础,三、朊病毒的发现与思考,亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未 发现该蛋白内含有核酸。,其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。,第一节 遗传的物质基础,三、朊病毒的发现与思考,人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease,CJD)等,羊搔痒症(scrapie),牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy),引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病,Prusiner(1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵

7、染颗粒（proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino。-朊病毒,1997年，Stanley B.Prusiner荣获诺贝尔奖,第一节 遗传的物质基础,三、朊病毒的发现与思考,1）蛋白质是否可以作为遗传物质？prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？,2）蛋白质折叠与功能的关系？,DNARNA蛋白质,第二节 微生物的基因组结构,一、概念,基因组（genome）：一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称,原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体）真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染

8、色体。有时为双倍体,第二节 微生物的基因组结构,二、微生物与人类基因组计划,人类基因组计划（Human Genome Project）,1985年提出；1990年正式开始实施；2001年2月，测序工作完成；,后基因组时代（Postgenome Era）,第二节 微生物的基因组结构,二、微生物与人类基因组计划,微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的，最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为研究微生物学的最有力的手段。,第二节 微生物的基因组结构,二、微生物与人类基因组计划,被选择进行全基因组测序的微生物：,1、人类基因组计划中的模式生物,2、与人类生活关系密切的微生物,重要的致病

9、菌及一些工业生产菌,3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物,例如一些古生菌：如Methanococcus jannaschii(詹氏甲烷球菌)等，它们是微生物世界多样性的代表，它们的序列比较有助于找出其进化关系。,第二节 微生物的基因组结构,三、微生物基因组结构的特点,1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组,1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）；,第二节 微生物的基因组结构,三、微生物基因组结构的特点,1、原核生物（细菌、古生菌）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；,微生物基因组DNA绝大部分用来编码蛋白质、RNA；用作为复制起点、启动子

10、、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。,一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。,真核生物基因组的一个重要特点就是含有内含子,第二节 微生物的基因组结构,三、微生物基因组结构的特点,1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组,第二节 微生物的基因组结构,三、微生物基因组结构的特点,1、原核生物（细菌、古生菌）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；,操纵子（operon）：功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调

11、节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。,操纵子（operon）：功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。,第二节 微生物的基因组结构,三、微生物基因组结构的特点,2、真核微生物（啤酒酵母）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；,啤酒酵母基因组大小为13.5106bp，分布在16条染色体中。,3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；,4）重复序列多；,第三节 质粒,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

12、。,转座因子（transposable element）：,位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。,质粒和转座因子是细胞中除染色体以外的另外两类遗传因子,第三节 质粒,一、质粒的分子结构,通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；,也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；,质粒分子的大小范围多在1kb到100Kb左右；,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,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。,质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；,二

13、、质粒的主要类型,1、致育因子(Fertility factor，F因子),又称F质粒，其大小约100kb，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。,携带F质粒的菌株称为F+菌株（相当于雄性），无F质粒的菌株称为F-菌株（相当于雌性）。,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,1、致育因子(Fertility factor，F因子),F因子能以游离状态(F+)和以与染色体相结合的状态(Hfr)存在于细胞中.,有关内容在讲细菌的接合作用（conjugation）时具体介绍,第三节 质 粒,2、抗性因子（Resistance factor，R因子）,主要包括抗药性和抗重金属二

14、大类，简称R质粒。,R100质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性：汞（mercuric ion，mer）四环素（tetracycline，tet）链霉素(Streptomycin,Str)、磺胺(Sulfonamide,Su)、氯霉素(Chlorampenicol,Cm)夫西地酸（fusidic acid，fus）并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。,抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,3、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,4、毒性

15、质粒（virulence plasmid）,许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这些质粒具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害。,产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一，其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。,苏云金杆菌含有编码内毒素(伴孢晶体中)的质粒,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,5、代谢质粒（Metabolic plasmid）,质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基质的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某些放线菌）等。,将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式，环境保护方面具有重要的意义。,假单胞菌：具有降解

16、一些有毒化合物，如芳香簇化合物(苯)、农药(2,4-dichlorophenoxyacetic acid)、辛烷和樟脑等的能力。,降解质粒：,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,6、隐秘质粒（cryptic plasmid）,隐秘质粒不显示任何表型效应，它们的存在只有通过物理的方法，例如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现.它们存在的生物学意义，目前几乎不了解。,在应用上，很多隐秘质粒被加以改造作为基因工程的载体（一般加上抗性基因）,第三节 质 粒,二、质粒的主要类型,第四节 基因突变及修复,一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变,基因突变：,基因突变是重要的生物学现象，它是一切生物变化

17、的根源，连同基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性。,突变,自发突变,诱发突变,环境因素的影响，DNA复制过程的偶然错误等而导致，一般频率较低，通常为10-6-10-9。,某些物理、化学因素对生物体的DNA进行直接作用，突变以较高的频率产生。,基因突变,狭义：点突变广义：基因突变和染色体畸变,第四节 基因突变及修复,基因突变：,1、特点,1）自发性2）非对应性3）稀有性4）独立性5）遗传和回复性6）可诱变性,第四节 基因突变及修复,一、基因突变的特点,如何证明基因突变的 自发性和非对应性？,三个经典实验,变量实验、涂布实验、影印实验,一、基因突变的特点,2、实验证据,证明突变是自发产

18、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。,变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943）,实验要点:1,甲乙两试管各装10mL对噬菌体敏感的103/mL大肠杆菌培养物.2,甲管中培养物分装50小管,保温24-36小时.(每管0.2毫升)乙管中培养物不分装,直接保温24-36小时.3,甲管实验中,50小管涂布在50个含有大肠杆菌噬菌体的平板上.对乙管,分别取0.2毫升,也涂布在50个同样的平板上.4,因为每个平板上涂的大肠杆菌数量是相同的,如果突变与选择 性压力有关(也就是说,如果抗噬菌体的大肠杆菌菌落

19、的出现,和噬菌体的存在有关),那么甲管实验所涂的平板,和乙管实 验所涂的平板,抗性菌落的数量应该没有统计学上的差异.,变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943）,Newcombe的涂布实验（1949）,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,表型,基因型,这里主要介绍几种常用的由于基因突变而造成微生物表型变化的突变型及其分离,二、常见的微生物突变类型,1）营养缺陷型（auxotroph）,一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前

20、体物（precursor）才能生长。,营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段,表型判断的标准：,在基本培养基上能否生长,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,1）营养缺陷型（auxotroph）,特点：,在选择培养基（一般为基本培养基）上不生长,负选择标记,突变株不能通过选择平板直接获得,第四节 基因突变及修复,1）营养缺陷型（auxotroph）,野生型：从自然界分离到的，没有发生人为营养缺陷突变的 原始菌株。,野生型,营养缺陷型,基因突变具有可回复性,原养型,原养型：一般指营养缺陷型突变株经回复突变或重组后产生 的菌株，其营养要求在表型上与野生型相同。,第

21、四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,营养缺陷型的表示方法：,1）营养缺陷型（auxotroph）,基因型：,所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：his（组氨酸缺陷型）,在具体使用时多用his-和his+，分别表示缺陷型和野生型。,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,2）抗药性突变型（resistant mutant）,基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。,特点：,正选择标记（突变株可直接从抗性平板上获得-在加有相应抗生素的平板上，只有抗性突变能生长。所以很容易分离得到。）,表示方法：,所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上“r”表示strr 和

22、 strs 分别表示对链霉素的抗性和敏感性,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,3）条件致死突变型（conditional lethal mutant）,在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。,常用的条件致死突变是温度敏感突变，用ts（temperaturesensitive）表示，这类突变在高温下（如42）是致死的，但可以在低温（如25-30）下得到这种突变。,特点：,负选择标记,这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,4）形态突变型（morphological mutant）,造成形态改变的突变型

23、,特点：,非选择性突变突变株和野生型菌株均可生长，但可从形态特征上进行区分。,举例：,产蛋白酶缺陷突变株的筛选,菌落颜色变化,半乳糖苷酶基因的插入失活，使重组子菌落为白色而与兰色的非重组子分开。,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,5）其它突变类型,抗原突变型、产量突变型,第四节 基因突变及修复,二、常见的微生物突变类型,三、诱变剂与致癌物质Ames试验,a）利用各种诱变剂获得各类遗传突变，进行诱变育种；,c）危害人类自身的健康,b）对有害微生物进行控制；,很多种化学物质，能以各种机制导致DNA的突变,第四节 基因突变及修复,“生物化学统一性”法则：,人和细菌在DNA的结构及特性

24、方面是一致的，能使微生物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA，使其发生突变，最后造成癌变或其他不良的后果。,诱变剂的共性原则：化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比,超过95%的致癌物质对微生物有诱变作用90%以上的非致癌物质对微生物没有诱变作用,回复突变(reverse mutation或back mutation)：突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变,美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授于1966年发明，因此称为Ames试验,具体操作：检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium)组氨酸营养缺陷型菌株(his

25、-)的回复突变率,Ames试验,由于生物体内、体外可能存在的差异，可在体外加入哺乳动物（如大鼠）微粒体酶系统，使待测物活化，使Ames试验的准确率达80-90%。,第四节 基因突变及修复,三、诱变剂与致癌物质Ames试验,证明Ames试验重要性的应用实例：,国外曾开发了一种降低妇女妊娠反应的药物“反应停”，由于其药效显著，在60-70年代十分流行，但随后人们就发现畸形儿的出生率明显增高，而且生产畸形儿的妇女大多曾服用“反应停”，后来采用Ames试验发现这种物质的确具有很强的致突变作用，因此这种药物被禁止使用.但如果能在这种药物上市之前就进行Ames试验检测，那么这种大量出生畸形儿的悲剧完全可以

26、避免。,第五节 细菌基因转移和重组,细菌的三种水平基因转移形式,接合,转导,自然转化,一、细菌的接合作用(conjugation),通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程,1.实验证据,1946年，Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm细菌的多重营养缺陷型杂交实验,证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实验（Bernard Davis，1950）,2.机制,(大肠杆菌的接合机制),接合作用是由一种被称为F因子的质粒介导,F因子通常为环状,大小约为细菌组DNA的2%,94.5kb，上面有编码细菌产生性菌毛（sex pili）及控制接合过程进行的

27、20多个基因。,含有F因子的细胞：“雄性”菌株（F+），其细胞表面有性菌毛,不含F因子的细胞：“雌性”菌株（F-），细胞表面没有性菌毛,2.机制,F因子为附加体质粒既可以脱离染色体在细胞内独立存在，也可插入（整合）到染色体上,F因子的四种细胞形式,a）F-菌株，不含F因子，没有性菌毛，但可以通过 接合作用接收 F因子而变成雄性菌株（F+）；,b）F+菌株，F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。,c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。,d）F菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F因 子。细胞表面同样有性菌毛。,

28、1）F+F-杂交,杂交的结果：给体细胞和受体细胞均成为F+细胞,理化因子的处理可将F因子消除而使F+菌株变成F-菌株,F+菌株的F因子向F-细胞转移，但含F因子的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移。,2）Hfr F-杂交,2）Hfr F-杂交,Hfr菌株仍然保持着F+细胞的特征，具有F性菌毛，能够与F-细胞进行接合。所不同的是，细菌发生接合后，F因子的先导区(leading region)结合着染色体DNA向受体细胞转移，F因子除先导区以外，其余绝大部分是处于转移染色体的末端，由于转移过程常被中断，因此F因子不易转入受体细胞中，故HfrF-杂交后的受体细胞(或接合子)大多数仍然是F-。,Hfr

29、菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移过程，就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生重组，由此而得名为高频重组菌株。,2）Hfr F-杂交,染色体上越靠近F因子的先导区的基因，进入的机会就越多，在F-中出现重组子的频率也高。,F因子不易转入受体细胞中，故HfrF-杂交后的受体细胞（或称接合子）大多数仍然是F-。,3）FF-杂交,Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，称为F因子;,FF-与F+F-的不同：给体的部分染色体基因随F一起转入受体细胞;,3）FF-杂交,二、细菌的转导（transduction）,由噬菌体介导

30、的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式：一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中,能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA带到另一个细菌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,1、普遍性转导（generalized transduction）,(1)意外的发现,1951年，Joshua Lederberg和Norton Zinder为了证实大肠杆菌以外的其它菌种是否也存在接合作用，用二株具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌进行类似的实验：,用“U”型管进行同样的实验时，在给体和受体细胞不接触的情况下，同样出现原养型细菌！,沙门氏菌LT22A是携带P22噬

31、菌体的溶源性细菌 另一株是非溶源性细菌,一个表面看起来的常规研究却导致一个惊奇和十分重要发现的重要例证！,基因的传递很可能是由可透过“U”型管滤板的P22噬菌体介导的,（普遍性转导这一重要的基因转移途径的发现）,(2)转导模型,噬菌体的DNA包装酶也能识别染色体DNA上类似的位点并进行切割，并把染色体DNA片段包装进P22噬菌体外壳，形成只含宿主DNA的转导噬菌体颗粒（假噬菌体）。,这种“错装”机率一般仅约10-6-10-8,形成转导颗粒的噬菌体可以是温和的也可以是烈性的，但必须具有能偶尔识别宿主DNA的包装机制并在宿主基因组完全降解以前进行包装。,普遍性转导的基本要求：,普遍性转导的三种后果

32、：,进入受体的外源DNA通过与细胞染色体的重组交换而形成稳定的转导子,流产转导（abortive transduction）,转导DNA不能进行重组和复制，但其携带的基因可经过转录而得到表达。,特点：在选择培养基平板上形成微小菌落,外源DNA被降解，转导失败。,DNA不能复制，因此群体中仅一个细胞含有DNA，而其它细胞只能得到其基因产物，形成微小菌落。,2、局限性转导（specialized transduction）,温和噬菌体感染,整合到细菌染色体的特定位点上宿主细胞发生溶源化,溶源菌因诱导而发生裂解时，在前噬菌体二侧的少数宿主基因因偶尔发生的不正常切割而连在噬菌体DNA上,部分缺陷的温和

33、噬菌体,把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中,2、局限性转导（specialized transduction）,温和噬菌体裂解时的不正常切割：包含gal或bio基因,缺陷噬菌体在宿主细胞内能够象正常的DNA分子一样进行复制、包装，提供所需要的裂解功能，形成转导颗粒。,局限性转导与普遍性转导的主要区别：,a）被转导的基因共价地与噬菌体DNA连接，与噬菌体DNA一起 进行复制、包装以及被导入受体细胞中。而普遍性转导包装的 全部是宿主菌的基因。,b）局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因 导入受体，故称为局限性转导。而普遍性转导携带的宿主基 因具有随机性。,2、局限性转导（speci

34、alized transduction）,C）局限性转导的媒介是温和噬菌体，而普遍性转导的媒介可以是 温和噬菌体，也可以是烈性噬菌体。,三、细菌的遗传转化（genetic transformation）,定义：同源或异源的游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转移过程,自然遗传转化（natural genetic transformation）,人工转化（artificial transformation）,感受态细胞：具有摄取外源DNA能力的细胞,（competent cell）,自然感受态与人工感受态的不同？,自然感受态的出现是细胞一定生

35、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。（该过程与细菌自身的遗传控制无关！）,1、自然遗传转化（简称自然转化）,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,进行自然转化，需要二方面必要的条件：,建立了感受态的受体细胞,外源游离DNA分子,噬菌体DNA被感受态细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒,转染(transfection)：,现在把DNA转移至动物细胞的过程也称转染,提纯的噬菌体DNA以转化的（而

36、非感染）途径进入细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。,特点：,2、人工转化,用CaCl2处理细胞，电穿孔等是常用的人工转化手段。,在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段，是基因工程的奠基石和基础技术。,不是由细菌自身的基因所控制；,用多种不同的技术处理受体细胞，使其人为地处于一种可以摄取外源DNA的“人工感受态”。,质粒的转化效率高；,接合(conjugation)：,细胞与细胞的直接接触（由F因子介导）,转导(transduction)：,由噬菌体介导,自然遗传转化(natural genetic transformation)：,游离DNA分子+感受态细胞,“接合”“转导”及“自然转化”这三种在自然界中存在的细菌遗传重组过程各自的特点：,a）外源DNA的来源及进入途径有差异；,b）决定因素也各有不同；,