1、微生物的遗传和变异 医学知识第一节第一节 遗传和变异现象遗传和变异现象2微生物的遗传和变异 医学知识n遗传（遗传（heredity或或inheritance）亲代的性状在子代表现出来，使子代与亲代亲代的性状在子代表现出来，使子代与亲代有相似的现象，叫遗传。从分子水平上讲，有相似的现象，叫遗传。从分子水平上讲，遗传就是遗传信息的复制和表达。遗传就是遗传信息的复制和表达。遗传即是生物的遗传即是生物的保守性保守性像。像。3微生物的遗传和变异 医学知识n 变异（变异（variation）亲代与子代及子代各个体之间，无论在形亲代与子代及子代各个体之间，无论在形态结构和生理机能方面，总会有差异，这态结构和
2、生理机能方面，总会有差异，这种同类型不同个体之间的差异称为变异。种同类型不同个体之间的差异称为变异。从分子水平讲，是遗传信息发生了变化。从分子水平讲，是遗传信息发生了变化。变化变化不像。不像。遗传和变异是生物体最本质的属性之一遗传和变异是生物体最本质的属性之一4微生物的遗传和变异 医学知识n 意义：遗传和变异是一切生物存在和进化的基意义：遗传和变异是一切生物存在和进化的基本要素。本要素。对于育种的意义：前提条件是稳定性，同时又有变对于育种的意义：前提条件是稳定性，同时又有变化。化。在环境保护领域的应用。在环境保护领域的应用。n 遗传是相对的，变异是绝对的；遗传中有变异遗传是相对的，变异是绝对的
3、；遗传中有变异，变异中有遗传。，变异中有遗传。n 遗传学（遗传学（Genetics):研究生物遗传和变异现象的研究生物遗传和变异现象的学科。学科。5微生物的遗传和变异 医学知识第二节第二节微生物的遗传微生物的遗传6微生物的遗传和变异 医学知识一、遗传和变异的物质基础一、遗传和变异的物质基础DNA1、对、对DNA的认识和研究历史的认识和研究历史n 孟德尔的理论（孟德尔的理论（1865年）年）豌豆实验豌豆实验 孟德尔定理的重新发现（孟德尔定理的重新发现（1900年）年）n DNA（及（及RNA）是遗传物质的研究历史）是遗传物质的研究历史7微生物的遗传和变异 医学知识三个经典实验三个经典实验（1）肺
4、炎链球菌的转化实验）肺炎链球菌的转化实验(F.Griffith，1928)8微生物的遗传和变异 医学知识1944年，年，O.T.Averyl在加热杀死的在加热杀死的S型细菌中，必然存在某种活性物质型细菌中，必然存在某种活性物质转化转化因子，促使小鼠体内因子，促使小鼠体内R型活细菌转化为有毒性型活细菌转化为有毒性S型活细菌。型活细菌。l这种转化因子到底是什么物质呢？这种转化因子到底是什么物质呢？9微生物的遗传和变异 医学知识（2）噬菌体感染实验（）噬菌体感染实验（A.D.Hershy，M.Chase，1952）l在噬菌体侵染细菌过程中，蛋白质外壳留在细菌在噬菌体侵染细菌过程中，蛋白质外壳留在细菌
5、细胞外，只有细胞外，只有DNA进入了细胞。证明进入了细胞。证明遗传物质是遗传物质是DNA，而不是蛋白质。，而不是蛋白质。10微生物的遗传和变异 医学知识（3）病毒的拆开和重建实验）病毒的拆开和重建实验(H.Fraenkel-Conrat,Singer.1956)l 结论：烟草花叶病毒中的遗传物质是结论：烟草花叶病毒中的遗传物质是RNA，而，而不是蛋白质。不是蛋白质。11微生物的遗传和变异 医学知识二、二、DNA的结构与复制的结构与复制（一）（一）DNA结构结构l DNA由两条多个核苷酸组成的链配对而成，两条链由两条多个核苷酸组成的链配对而成，两条链彼此互补，以右手螺旋的方式围绕一根主轴而互相彼
6、此互补，以右手螺旋的方式围绕一根主轴而互相盘绕形成。四种碱基盘绕形成。四种碱基A（腺嘌呤）、（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）（胸腺嘧啶）、G（鸟 嘌 呤）、（鸟 嘌 呤）、C（胞 嘧 啶）相 互 配 对。（胞 嘧 啶）相 互 配 对。AT,GC互相间通过氢键连接。互相间通过氢键连接。12微生物的遗传和变异 医学知识核苷酸核苷酸的结构的结构13微生物的遗传和变异 医学知识四种碱基的结构四种碱基的结构14微生物的遗传和变异 医学知识DNA分子分子结构结构15微生物的遗传和变异 医学知识A与与T、G与与C的配对（依靠氢键连接）的配对（依靠氢键连接）16微生物的遗传和变异 医学知识17微生物的遗传和变异 医
7、学知识1、DNA的存在形式的存在形式l 真核生物：真核生物：染色体染色体（DNA+组蛋白），组蛋白），丝状丝状结构结构，所有染色体由核膜包成一个细胞膜，所有染色体由核膜包成一个细胞膜l 原核生物：原核生物：DNA细丝构成细丝构成环状环状的的染色体染色体，质粒质粒2、基因、基因:是一切生物体内储存信息的，有自我复是一切生物体内储存信息的，有自我复制能力的遗传功能单位。是具有固定起点和终制能力的遗传功能单位。是具有固定起点和终点的核苷酸或密码的线性序列。点的核苷酸或密码的线性序列。3、遗传信息的传递、遗传信息的传递:中心法则中心法则18微生物的遗传和变异 医学知识(二）二）DNA的复制的复制半保留
8、复制半保留复制l 以亲代以亲代DNA分子的两条链为模板合成各自的互分子的两条链为模板合成各自的互补链，形成两个子代的补链，形成两个子代的DNA分子的过程称为复分子的过程称为复制，这个过程是半保留复制即合成新的制，这个过程是半保留复制即合成新的DNA分分子时，子代子时，子代DNA的一条链来自亲代，另一条链的一条链来自亲代，另一条链为新合成的互补链。为新合成的互补链。19微生物的遗传和变异 医学知识过程：过程：1、DNA解旋酶解旋酶对对DNA进行解旋进行解旋.2、DNA结合蛋白结合在打开的结合蛋白结合在打开的DNA单链上，不与双链结合，单链上，不与双链结合，促使反应向偏向单链形成的方向进行，使促使
9、反应向偏向单链形成的方向进行，使DNA在大大低于在大大低于Tm温度下发生双链的解离，双螺旋则在复制叉的前方分开，并温度下发生双链的解离，双螺旋则在复制叉的前方分开，并在复制叉处稳定单链结构，阻止再形成双螺旋。在复制叉处稳定单链结构，阻止再形成双螺旋。20微生物的遗传和变异 医学知识3、DNA复制在一段复制在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸。引物的基础上加进脱氧核苷酸。由由RNA引物酶引物酶催化合成一段催化合成一段RNA。4、DNA聚合酶聚合酶（I、II、III）催化）催化DNA片段的延长。片段的延长。5、DNA连接酶连接酶。DNA后随链后随链上的复制是不连续的，冈崎片段上的复制是不连续的，
10、冈崎片段形成后，形成后，5端的端的RNA引物通过引物通过DNA聚合酶聚合酶I催化的切口移位而催化的切口移位而降解，并为降解，并为DNA片段所置换，片段所置换，形成的切口由形成的切口由DNA连接酶封闭。连接酶封闭。6、DNA回旋酶回旋酶使松弛使松弛DNA变变成负超螺旋成负超螺旋21微生物的遗传和变异 医学知识DNA变性伴随着许多物理性变性伴随着许多物理性质的变化，特别有用的是质的变化，特别有用的是增色效增色效应应。DNA变性过程中，变性过程中，A260值先值先是缓慢上升到达一个温度值后骤是缓慢上升到达一个温度值后骤然上升，吸收值增加的中点称为然上升，吸收值增加的中点称为融解温度（融解温度（mel
11、tingtemperature，Tm）,即即解链温度解链温度。一般。一般Tm在在85-95度之间，度之间，Tm取决于取决于DNA的的G+C含量，含量高，含量，含量高，Tm也高。也高。三、三、DNA的变性和复性的变性和复性（一）（一）DNA变性变性DNA的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋DNA受热或其受热或其他因素作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链他因素作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链DNA，即称为，即称为DNA变性。变性。22微生物的遗传和变异 医学知识（二）（二）DNA复性复性l 热变性热变性DNA若缓慢冷却，已分开的互补链又可若缓慢冷
12、却，已分开的互补链又可重新形成天然重新形成天然DNA的过程叫的过程叫复性或退火复性或退火。复性。复性的的DNA是随机结合的。是随机结合的。由由DNA复性研究发展成的一复性研究发展成的一种实验技术是种实验技术是分子杂交分子杂交，杂交可，杂交可以发生在以发生在DNA之间或之间或DNA与与RNA之间，之间，DNA之间杂交可用之间杂交可用于估测于估测DNA间的同源序列，不同间的同源序列，不同生物在进化过程中相关性。生物在进化过程中相关性。DNA与与RNA杂交可通过杂交可通过RNA转录来检转录来检测测DNA中特定基因的存在。中特定基因的存在。23微生物的遗传和变异 医学知识四、四、RNAl RNARNA
13、（核糖核酸）和（核糖核酸）和DNADNA很相似，不同的是以很相似，不同的是以核糖核糖代替脱氧核糖代替脱氧核糖，以，以尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)代替胸腺嘧啶代替胸腺嘧啶(T)(T)。尿嘧啶尿嘧啶(U)代替代替胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)24微生物的遗传和变异 医学知识l RNA分子的主要生物功能是参与蛋白质的生物分子的主要生物功能是参与蛋白质的生物合成，可分为合成，可分为tRNA、rRNA、mRNA和反义和反义RNA，都由，都由DNA转录而来。转录而来。1、mRNAmessageRNA，信使，信使RNA多聚核苷酸的一级结构，其上带有指导蛋白质多聚核苷酸的一级结构，其上带有指导蛋白质合成的密码子（三联密码
14、子）。它的生物功能合成的密码子（三联密码子）。它的生物功能是从是从DNA上把遗传密码即蛋白质中氨基酸排列上把遗传密码即蛋白质中氨基酸排列顺序的信息接受过来，并起模板作用合成蛋白顺序的信息接受过来，并起模板作用合成蛋白质。质。25微生物的遗传和变异 医学知识26起始密码子起始密码子微生物的遗传和变异 医学知识2、tRNAtransferRNA转移转移RNA是是mRNA与氨基酸之间的与氨基酸之间的接合体接合体，带有能和，带有能和mRNA互互补的反密码子，补的反密码子，3末端末端AMP上结合氨基酸，反密码子与上结合氨基酸，反密码子与mRNA上的密码子互补。一上的密码子互补。一个 氨 基 酸 有 一
15、种 或 多 种个 氨 基 酸 有 一 种 或 多 种t R N A。三 叶 草 结 构三 叶 草 结 构(Holley,1965)27微生物的遗传和变异 医学知识3、rRNAribosomalRNAl核糖体核糖体RNA:rRNA与蛋白质共同组成核糖体。与蛋白质共同组成核糖体。原核生物：原核生物：5S、16S、23S真核生物：真核生物：5S、5.8S、16S、28S4、反义、反义RNAantisenseRNA与与mRNA序列相同的那条序列相同的那条DNA链称为编码链，链称为编码链，并把另一条链根据碱基互补原则指导并把另一条链根据碱基互补原则指导mRNA合成的合成的DNA链称为反义链，在链称为反义
16、链，在DNA的复制、的复制、RNA转录和转录和翻译以及传递氨基酸的过程中有调价或抑制作用。翻译以及传递氨基酸的过程中有调价或抑制作用。28微生物的遗传和变异 医学知识五、微生物生长和蛋白质合成五、微生物生长和蛋白质合成l 微生物生长的主要活动是微生物生长的主要活动是蛋白质的合成蛋白质的合成，同化的碳，同化的碳和消耗的能量和消耗的能量80-90%直接或间接用于蛋白质的合成直接或间接用于蛋白质的合成。DNA的复制合成和的复制合成和RNA的复制合成最终目的在于的复制合成最终目的在于蛋白质的合成。蛋白质的合成。蛋白质合成的过程：蛋白质合成的过程：DNA复制复制DNA转录：合成转录：合成mRNA、tRN
17、A、rRNA及反义及反义RNAmRNA翻译成蛋白质翻译成蛋白质29微生物的遗传和变异 医学知识核酸和蛋白质的合成核酸和蛋白质的合成30微生物的遗传和变异 医学知识核糖体核糖体蛋白质蛋白质tRNA氨基酸氨基酸31微生物的遗传和变异 医学知识六、微生物的细胞分裂六、微生物的细胞分裂l 微生物将倍增的核物质微生物将倍增的核物质和蛋白质均等地分配给和蛋白质均等地分配给两个细胞，在细胞的中两个细胞，在细胞的中部合成横隔膜并逐渐内部合成横隔膜并逐渐内陷，最终将两个子细胞陷，最终将两个子细胞分开，细胞分裂完成。分开，细胞分裂完成。32微生物的遗传和变异 医学知识第二节第二节微生物的变异微生物的变异33微生物
18、的遗传和变异 医学知识一、变异的实质一、变异的实质基因突变基因突变l 基因突变基因突变：DNA因某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，因某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表型的改变其后代表型的改变34微生物的遗传和变异 医学知识（一）自发突变（一）自发突变:l 指微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基指微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变因突变1、多因素低剂量的诱变效应、多因素低剂量的诱变效应2、互变异构效应、互变异构效应如如T不以酮形式、而以烯醇式出现不以酮形式、而以烯醇式出现G-TC以
19、亚氨基形式出现以亚氨基形式出现C-A二、突变的类型二、突变的类型35微生物的遗传和变异 医学知识自发突变的概率很低（突变频率），细菌为自发突变的概率很低（突变频率），细菌为10-10.36微生物的遗传和变异 医学知识（二）诱发突变（二）诱发突变l 凡 提 高 突 变 率 的 理 化 因 子 都 可 称凡 提 高 突 变 率 的 理 化 因 子 都 可 称 诱 变 剂诱 变 剂(mutagen)诱发突变的概率大大提高，可以达到诱发突变的概率大大提高，可以达到10-410-5.1、物理诱变、物理诱变:（1）紫外辐射诱变作用机制：紫外辐射诱变作用机制：主要的生物效应是主要的生物效应是DNA吸收紫外辐
20、射，引起吸收紫外辐射，引起DNA结构的变化。引起结构的变化。引起DNA结构的变化有很多结构的变化有很多方面：方面：DNA断裂、断裂、DNA交联、交联、DNA与蛋白质交与蛋白质交联、胞嘧啶与鸟嘌呤的水合作用及嘧啶二聚体联、胞嘧啶与鸟嘌呤的水合作用及嘧啶二聚体的形成。的形成。37微生物的遗传和变异 医学知识（2）DNA损伤的修复损伤的修复光复活光复活光复活光复活：光裂合酶在可见光下（：光裂合酶在可见光下（300-500nm）会）会因获得光能而发生解离从而使二聚体重新因获得光能而发生解离从而使二聚体重新分解成单体。分解成单体。38微生物的遗传和变异 医学知识切除修复切除修复：需要三种酶协同作用，不需
21、：需要三种酶协同作用，不需要可见光的激活。首先在二聚体两侧核酸要可见光的激活。首先在二聚体两侧核酸内切酶作用下造成单链断裂并切除二聚体。内切酶作用下造成单链断裂并切除二聚体。DNA聚合酶聚合酶I作用下修复，最后作用下修复，最后DNA连接连接酶缝合新合成的酶缝合新合成的DNA片段和原片段和原DNA片段。片段。重组修复重组修复：必须在：必须在DNA进行复制的情进行复制的情况下进行，所以又称复制后修复。大肠杆况下进行，所以又称复制后修复。大肠杆菌可以在不切除胸腺二聚体情况下以带有菌可以在不切除胸腺二聚体情况下以带有二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，但在二聚体
22、附近留下了一个空隙，经过染但在二聚体附近留下了一个空隙，经过染色体交换，使空隙部分面对正常单链，色体交换，使空隙部分面对正常单链，DNA聚合酶和连接酶将此修复。聚合酶和连接酶将此修复。39暗复活暗复活：切除修复和重组修复：切除修复和重组修复微生物的遗传和变异 医学知识SOS修复修复：DNA大范大范围损失作为一种求救信围损失作为一种求救信号引发设计号引发设计DNA修复的修复的多种细胞功能参加的诱多种细胞功能参加的诱导作用。正常的导作用。正常的SOS系系统被统被LexA蛋白所抑制，蛋白所抑制，DNA损伤时激活损伤时激活RecA蛋白酶活性，使蛋白酶活性，使LexA蛋蛋白失活，启动白失活，启动SOS系
23、统。系统。一旦修复完成，一旦修复完成，SOS系系统关闭。统关闭。SOS系统是一系统是一种倾向差错的种倾向差错的DNA修复修复机制，可造成突变。机制，可造成突变。40微生物的遗传和变异 医学知识适应性修复适应性修复：细菌由于长期接触低剂量诱变剂会产生修复蛋白细菌由于长期接触低剂量诱变剂会产生修复蛋白酶，修复酶，修复DNA上因甲基化而遭受的损伤。上因甲基化而遭受的损伤。41微生物的遗传和变异 医学知识2、化学诱变化学诱变；l 化学诱变可造成碱基对的置换化学诱变可造成碱基对的置换 转换转换（transition）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧啶取代另一嘧啶取代 颠换颠换（t
24、ransversion）：嘌呤被嘧啶取代）：嘌呤被嘧啶取代化学诱变对化学诱变对DNA作用形式有三类：作用形式有三类：（1）直接引起置换的诱变剂）直接引起置换的诱变剂是一类可直接与核酸碱基发生化学反应的诱变是一类可直接与核酸碱基发生化学反应的诱变剂。可与一个或几个核苷酸发生化学反应，引剂。可与一个或几个核苷酸发生化学反应，引起起DNA复制时碱基配对的转换。复制时碱基配对的转换。42微生物的遗传和变异 医学知识亚硝酸亚硝酸可使碱基发生氧化脱氨，使腺嘌呤可使碱基发生氧化脱氨，使腺嘌呤A转变为次黄转变为次黄嘌呤嘌呤H，胞嘧啶，胞嘧啶C变成尿嘧啶变成尿嘧啶U，引起，引起A=T向向G-=C转换转换 43微
25、生物的遗传和变异 医学知识（2）间接引起置换的诱变剂间接引起置换的诱变剂l 这类诱变剂是一些这类诱变剂是一些碱基类似物碱基类似物，5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-Bu）、）、5-氨基尿嘧啶（氨基尿嘧啶（5-Au）、）、8-氮鸟嘌呤（氮鸟嘌呤（8-NG）、）、2-氨基嘌呤（氨基嘌呤（2-AP）等。它们的作用是）等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到通过活细胞的代谢活动掺入到DNA分子后引起的分子后引起的，因此是间接的。，因此是间接的。（3）引起移码突变的诱变剂引起移码突变的诱变剂l 由诱变剂引起由诱变剂引起DNA分子中的一个或少数几个核苷分子中的一个或少数几个核苷酸的增添、插入或缺失，从而使该部
26、位后面的全酸的增添、插入或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。44微生物的遗传和变异 医学知识45微生物的遗传和变异 医学知识第三节第三节基因重组基因重组基因重组：基因重组：两个不同性状个体细胞的两个不同性状个体细胞的DNA融融合，使基因重新组合，从而发生遗传变异，合，使基因重新组合，从而发生遗传变异，产生新品种，此过程称为基因重组。产生新品种，此过程称为基因重组。47微生物的遗传和变异 医学知识一、杂交一、杂交l 杂交是在细胞水平上发生的一种遗传重组方式。杂交是在细胞水平上发生的一种遗传重组方式。有性杂交，一般指性细胞间的
27、接合和随之发生染有性杂交，一般指性细胞间的接合和随之发生染色体重组，并产生新遗传型后的一种方式。凡能色体重组，并产生新遗传型后的一种方式。凡能产生产生有性孢子的酵母菌或霉菌，有性孢子的酵母菌或霉菌，原则上都可应用原则上都可应用与高等动、植物杂交育种相似的有性杂交方法进与高等动、植物杂交育种相似的有性杂交方法进行育种。行育种。48微生物的遗传和变异 医学知识二、转化二、转化transformationl 受体菌直接吸收来自供体菌的受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，片段，通过交通过交换，把它组合到自己的基因组中，从而获得供体换，把它组合到自己的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象，称为转
28、化。转化后的受菌部分遗传性状的现象，称为转化。转化后的受体菌称为转化子。体菌称为转化子。49微生物的遗传和变异 医学知识三、三、转导转导(transduction)通过通过温和噬菌体温和噬菌体的媒介，把供体细胞的的媒介，把供体细胞的DNA片段片段携带到受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗携带到受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗传性状的现象，称为转导。传性状的现象，称为转导。1 1、普遍转导、普遍转导(generalized transduction)(generalized transduction)噬菌体可误包供体菌中的任何基因噬菌体可误包供体菌中的任何基因(包括质粒包括质粒)，并使受
29、体菌实现各种性状的转导，此即普遍性转，并使受体菌实现各种性状的转导，此即普遍性转导。导。50微生物的遗传和变异 医学知识51裂解周期裂解周期噬菌体噬菌体微生物的遗传和变异 医学知识2、局限转导、局限转导(restrictedspecializedtransduction)l 指通过某些部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的指通过某些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的转导现象。少数特定基因转移到受体菌中的转导现象。52微生物的遗传和变异 医学知识第四节第四节遗传工程技术在环遗传工程技术在环境保护中的应用境保护中的应用53微生物的遗传和变异 医学知识一、遗传工程技术在环境保护中的应
30、用一、遗传工程技术在环境保护中的应用（一）质粒育种（一）质粒育种l 质粒质粒是细菌体内一种独立于染色体外，与细菌细是细菌体内一种独立于染色体外，与细菌细胞共生能独立复制和稳定地延续遗传的遗传单位，胞共生能独立复制和稳定地延续遗传的遗传单位，其基因由环状双链共价闭合其基因由环状双链共价闭合DNA分子组成，长分子组成，长1-200kb。不带有重要基因，存在与否不对细菌产生。不带有重要基因，存在与否不对细菌产生致死效应致死效应。l 根据质粒的遗传性状，可以利用质粒间的传递，实根据质粒的遗传性状，可以利用质粒间的传递，实现优良品种的培育。在基因工程中现优良品种的培育。在基因工程中被用作基因转移的运载工
31、具被用作基因转移的运载工具载体。载体。54微生物的遗传和变异 医学知识l 目前已知的目前已知的降解质粒降解质粒有有4类：类：石油降解质粒石油降解质粒农药降解质粒农药降解质粒工业污染物降解质粒工业污染物降解质粒抗重金属离子的质粒抗重金属离子的质粒55微生物的遗传和变异 医学知识二、基因工程技术在环境保护中的作用二、基因工程技术在环境保护中的作用l 基因工程基因工程是指在基因水平上的遗传工程，又叫基是指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或因剪接或DNA体外重组体外重组。l 通过人工方法将某一供体生物的通过人工方法将某一供体生物的DNA提取出来，提取出来，在离体条件下，通过限制性内切酶将在离体条件
32、下，通过限制性内切酶将DNA切割成切割成带有目的基因的带有目的基因的DNA片段，再用片段，再用DNA酶把它和质酶把它和质粒（载体）的粒（载体）的DNA分子在体外连接重组，然后将分子在体外连接重组，然后将重组体导入目标受体细胞中，通过在受体中的复重组体导入目标受体细胞中，通过在受体中的复制、扩增和表达，进一步筛选、分离和提纯，得制、扩增和表达，进一步筛选、分离和提纯，得到新品种。到新品种。56微生物的遗传和变异 医学知识1、目的基因的获得、目的基因的获得2、DNA体外重组体外重组3、将重组体转入受体细胞、将重组体转入受体细胞4、重组体克隆的筛选和鉴定、重组体克隆的筛选和鉴定5、外源基因表达产物的
33、分离、外源基因表达产物的分离与提纯与提纯57微生物的遗传和变异 医学知识三、三、PCR技术在环境保护中的应用技术在环境保护中的应用PCR(DNA缩合酶链反应缩合酶链反应)的原理和操作的原理和操作：加热变性：将待扩增的加热变性：将待扩增的DNA置于置于94-95度高温水浴中加热度高温水浴中加热退火：将加热变性的单链退火：将加热变性的单链DNA溶液溶液的温度缓慢下降至的温度缓慢下降至55度，引物度，引物DNA碱基与单链模板碱基与单链模板DNA配对配对延伸：冷至延伸温度时，加入延伸：冷至延伸温度时，加入TaqDNA聚合酶反应聚合酶反应1min变性变性复性复性延伸，反复延伸，反复25-30次。次。将扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳并将扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳并观察。观察。58微生物的遗传和变异 医学知识59微生物的遗传和变异 医学知识PCR在环境微生物学的应用主要集中在：在环境微生物学的应用主要集中在：研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分析种群动态析种群动态 监测环境中特定的微生物如致病菌和工程菌监测环境中特定的微生物如致病菌和工程菌60微生物的遗传和变异 医学知识
