山东大学微生物各个章节学习辅导 - 图文(9)

? 烷化剂:甲磺酸乙酯和亚硝基胍烷基化鸟嘌呤和腺嘌呤, 烷化后的碱基也像碱基结构类

似物一样能引起碱基配对的错误。

? 辐射和热 ：紫外线：T-T二聚体，SOS修复

χ-射线，γ-射线：DNA单链断裂；自由基。 热：胞嘧啶脱氨基而成为尿嘧啶

? 生物诱变因子 ：

诱变剂与致癌物质——Ames试验 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。 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(hisˉ)的回复突变率。 (3) 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。

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%。

六、DNA损伤及其修复

主要的四种类型：光复活作用；切除修复；重组修复； SOS修复 光修复（光能）：光复活作用 暗修复（ATP）：切除修复，重组修复，SOS修复 1. 光复活作用：光解酶在黑暗中专一性识别嘧啶二聚体，并与之结合，形成酶-DNA复合物，当有光照时，酶利用光能将二聚体拆开，恢复原状，酶再释放出来 2. 切除修复

暗修复的一种，是细胞内主要的 修复系统。四种蛋白质联合作用：UvrA，UvrB，UvrC和UvrD

3. 重组修复：越过损伤而进行的修复。DNA的嘧啶二聚体仍然需经过其他的修复系统加以修复，或经过细胞的分裂而稀释。 4. SOS修复

DNA分子受到较大范围的重大损伤时诱导产生的一种应急反应。 涉及一批修复基因及产物：

recA（RecA，单链DNA的结合活性，以及由此而出的蛋白酶活性）

lexA（LexA，调节蛋白，与操作子结合阻止基因的转录,可以被RecA –DNA切割成2个部分,此时无阻遏功能）

uvrA（UvrA） uvrB（UvrB） uvrC（UvrC）

RecA与DNA的结合能够抑制DNA聚合酶III的3’-5’外切酶活性,使DNA聚合酶顺利通过损伤部位,以错误为代价的快速修复过程,导致突变而保存生命.

七、细菌基因转移和重组 细菌的四种水平基因转移形式

接合：细胞与细胞的直接接触（由F因子介导） 转导：由噬菌体介导

转化：游离DNA分子 + 感受态细胞

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原生质体融合：细胞原生质体融合

1．细菌的接合作用(conjugation) 机制 (大肠杆菌的接合机制)

7(

接合作用是由一种被称为F因子的质粒介导，F因子的分子量通常为5×1094.5kb)，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。

F因子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:

+

? Fˉ 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）；

+

? F菌株， F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。

? Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。

? 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。

(1) F+×Fˉ杂交

F+菌株的F因子向Fˉ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。 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Fˉ菌株 (2) Hfr ×Fˉ杂交（参见P 217） Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移转移过程，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。

Hfr菌株仍然保持着F+细胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一样与Fˉ细胞进行接合。所不同的是，当OriT序列被缺刻螺旋酶识别而产生缺口后，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Hfr×Fˉ杂交后的受体细胞(或接合子)大多数仍然是Fˉ。 (3) F′×Fˉ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，特称为F′因子。

F′×F-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 a）与染色体发生重组；

b）继续存在于F′因子上，形成一种部分二倍体； 细胞基因的这种转移过程又常称为性导(sexduction），F因子转导（F-duction），F因子媒介的转导（F-mediated transduction）。

2． 细菌的转导（transduction）

由噬菌体介导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）

噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程 (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，

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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（几率一般仅有10），部分缺陷的温和噬菌体，把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中。

3．细菌的遗传转化（genetic transformation）

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） 进行转化必要的二方面条件：

感受态的受体细胞: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。

外源游离DNA分子:

转染(transfection)：噬菌体DNA被感受态细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒。特点：提纯的噬菌体DNA以转化的（而非感染）途径进入细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。

4．原生质体融合

两个亲本菌株去除细胞壁后的一种体细胞杂交育种方法 (1) 亲本及其遗传标记选择

营养缺陷、抗性标记、荧光染色标记等 (2) 原生质体制备

? 高渗溶液：无机盐（KCl, NaCl, MgSO4）、

有机物(蔗糖、甘露醇、山梨醇)

? 水解酶： 溶菌酶\\蜗牛酶、纤维素酶、葡聚糖酶） (3) 原生质体融合

化学融合法：30%-50%PEG(1000-6000)诱导，渗透压，低速离心1000-2000g

电融合:细胞在电场作用下,细胞内产生偶极化,促使细胞排列成串,外加瞬间高频直流强电压作用,原生质膜穿孔复原 (4) 原生质体再生

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