现代微生物遗传学

第一章 微生物的遗传物质 1

第一节 证明遗传物质是DNA（有时是RNA）的三个经典实验 1

一、细菌的转化 1

二、噬菌体感染实验 2

三、病毒重建实验 2

第二节 DNA的结构和复制 3

一、DNA的结构 3

二、DNA的复制 6

第三节 原核生物的染色体和复制 10

一、原核生物染色体的数目和大小 10

二、细菌染色体的结构 10

三、细菌染色体的复制 12

四、细菌染色体的分离 17

第四节 真核生物的染色体和复制 18

一、真核生物染色体的组成和结构 18

二、真核生物染色体的复制 19

一、基因结构和基因概念的发展 25

第五节 基因结构和基因组 25

二、基因组学 28

三、大肠杆菌基因组 28

四、X174噬菌体的基因组 31

五、真核生物的基因组及其特点 32

主要参考文献 35

二、基因突变的类型 36

一、基因的符号 36

第一节 基因突变的类型、符号和规律 36

第二章 基因突变和损伤DNA的修复 36

三、遗传上常用的几个突变株 37

四、基因突变的规律 37

第二节 基因突变的分子基础 38

一、碱基置换及其对遗传信息的影响 38

二、移码突变及其产生 39

三、缺失和重复 39

第三节 诱变剂和诱变机制 39

一、碱基类似物在DNA复制时的掺入 40

二、DNA分子上碱基的化学修饰 41

三、嵌合剂和移码突变 43

四、辐射诱变 43

第四节 自发突变和适应性突变 45

一、突变的自发性的证实 45

二、自发突变的机制 48

三、适应性突变 49

第五节 损伤DNA的修复 50

一、光修复 50

二、错配修复 51

三、切除修复 53

四、重组修复 55

五、交联修复 55

六、SOS修复 55

七、链断裂的修复 59

主要参考文献 60

二、T4噬菌体的基因组和遗传图谱 61

一、T4噬菌体的形态结构 61

第一节 T4噬菌体 61

第三章 病毒遗传分析 61

三、研究噬菌体感染的方法 62

四、重组测验 64

第二节 λ噬菌体 69

一、λ噬菌体的生活周期 69

二、λ噬菌体基因组 70

三、λ噬菌体的复制 70

四、λ噬菌体基因的转录和调控 72

五、溶源途径和裂解途径的遗传调控 73

六、λ噬菌体的溶源化和诱导 75

第三节 反转录病毒 77

一、反转录病毒的毒粒结构 77

二、反转录病毒的生活周期 77

三、反转录病毒的基因组 78

四、反转录过程中DNA双链的合成和LTR的产生 80

四、病毒线性DNA整合到寄主细胞基因组 80

六、原病毒的基因表达 80

主要参考文献 84

第四章 细菌基因转移和基因重组 85

第一节 转化 85

一、自然转化 85

二、人工转化 88

三、利用转化绘制遗传图 89

第二节 接合作用 91

一、接合现象的发现和证实 91

二、F质粒的结构及其在细胞中的存在状态 93

三、F质粒与接合作用 95

四、中断杂交试验和基因定位 98

五、细菌接合作用的普遍性 100

第三节 转导 103

一、普遍性转导 103

二、局限性转导 108

主要参考文献 109

二、质粒的命名原则 111

一、质粒的发现 111

第一节 质粒的发现和命名 111

第五章 质粒 111

第二节 质粒编码的遗传表型 112

一、致育质粒 112

二、抗药性质粒 112

三、产生抗生素的质粒和产生细菌素的质粒 113

四、产生毒素的质粒 114

五、降解质粒 114

六、致病性质粒 114

七、共生固氮质粒 114

八、隐蔽质粒 115

第三节 质粒的检测 115

一、质粒消除 115

二、遗传转移 116

三、分子杂交 116

四、质粒的分离、检测与纯化 116

第四节 质粒的复制和调节 118

二、质粒的复制 119

一、质粒的大小和拷贝数 119

三、质粒的复制调节 121

四、质粒之间的不相容性 125

五、质粒的稳定性（细胞分裂中的质粒分配） 127

六、质粒的转移性（自我转移质粒和可移动质粒） 130

七、IncP组质粒的特征和接合转移 132

八、广寄主范围质粒载体 134

九、F质粒与细菌人工染色体（BAC） 137

主要参考文献 138

第六章 放线菌遗传 139

第一节 链霉菌属的染色体 139

一、链霉菌的染色体DNA 139

二、链霉菌染色体的缺失、扩增和重排 140

第二节 链霉菌中的质粒、转座因子和噬菌体 144

一、链霉菌中的质粒 144

二、链霉菌中的转座因子 150

一、链霉菌基因重组的发现 151

第三节 链霉菌的接合作用 151

三、链霉菌中的噬菌体 151

二、天蓝色链霉菌中的性别体制和遗传重组 152

三、链霉菌的遗传分析方法和基因连锁图的制作 157

四、链霉菌与大肠杆菌之间的接合作用 161

第四节 链霉菌的转化和原生质体融合 161

一、原生质体融合 161

二、转化和传染 162

主要参考文献 163

一、酵母基因组 164

第七章 酵母菌的遗传 164

第一节 酵母的基因组和染色体 164

二、酵母染色体结构 165

第二节 酵母线粒体基因组及其遗传 169

一、呼吸缺陷突变株 169

二、酵母线粒体基因组的物理图谱及其特点 169

第三节 酵母中的质粒 170

一、酵母中的2μm质粒 170

二、嗜杀现象 170

一、酵母基因的启动子元件 172

第四节 酵母基因表达的遗传调控 172

二、酵母的转录调控因子 173

第五节 酵母菌的接合型基因及其基因转换 175

一、酿酒酵母的生活史 175

二、酿酒酵母细胞分裂的遗传控制 175

三、接合型基因的转换 179

第六节 酵母的载体系统 183

一、克隆载体 183

三、酵母菌的分泌载体 186

二、酵母的表达载体 186

主要参考文献 187

第八章 丝状真菌的遗传 189

第一节 粗糙脉孢菌（顺序排列四分体）的遗传分析 189

一、粗糙脉孢菌的生活史 189

二、粗糙脉孢菌有性杂交的四分体遗传分析 189

三、粗糙脉孢菌有性杂交的随机孢子分析 194

二、构巢曲霉有性杂交的遗传分析 195

第二节 构巢曲霉（非顺序排列四分体）的遗传分析 195

一、构巢曲霉的生活史 195

第三节 真菌的准性生殖 196

一、准性生殖的普遍性 197

二、准性生殖的过程 197

第四节 丝状真菌的遗传物质和基因表达调控 200

一、基因组结构 200

二、基因结构 201

三、基因表达的调控 201

第五节 丝状真菌中的质粒 201

一、丝状真菌中的天然质粒及其分布 202

二、质粒的类型和特征 202

三、质粒的遗传 204

四、质粒整合到mtDNA 204

第六节 丝状真菌的转化及其特点 205

一、外源DNA导入丝状真菌受体的方法 205

二、载体及其选择标记 205

主要参考文献 206

三、丝状真菌转化子的表达及其稳定性 206

第九章 原核生物基因表达的调控 207

第一节 概述 207

一、 操纵子 207

二、 阻遏物和激活物 207

第二节 转录水平的调控 209

二、 启动子 209

一、 细菌的RNA聚合酶 209

四、 诱导物和共阻遏物 209

三、 负调控和正调控 209

三、 转录过程 211

四、 σ因子与转录起起始调控 211

五、转录的终止和抗终止 214

第三节 操纵子类型 218

一、大肠杆菌乳糖操纵子的正负调控 218

二、半乳糖操纵子的双重调控 224

三、阿拉伯糖操纵子的双重调控 227

四、色氨酸操纵子的弱化作用 229

五、肺炎克氏杆菌的固氮调控 232

一、SD序列与翻译效率 238

二、重叠基因对翻译的影响 238

第四节 转录后的调控 238

三、严紧反应 239

四、反义RNA的调控作用 240

主要参考文献 241

第一节 细菌中转座因子的类型 242

一、插入序列 242

第十章 微生物中的转座因子 242

二、细菌转座子 244

三、细菌转座因子的插入机制、转座模型 246

四、Mu噬菌体的转座 252

五、接合型转座子 255

第二节 细菌转座因子的遗传效应和应用 257

一、转座因子的遗传效应 257

二、转座子的应用 258

第三节 丝状真菌中的转座因子 260

一、反转座子 260

二、DNA转座子 261

一、Ty因子在酵母基因组中的分布 266

二、Ty因子的分子结构和转录 266

第四节 酵母中的转座因子 266

三、Ty因子的转座机制 268

四、Ty因子的遗传性质和遗传效应 269

主要参考文献 270

第一节 遗传重组的类型 272

一、同源重组 272

第十一章 遗传重组 272

二、位点特异性性重组 273

三、异常重组 273

第二节 同源重组的分子模型 273

一、Holliday双链侵入模型 273

二、单链侵入模型 273

三、双链断裂修复模型 275

第三节 大肠杆菌的同源重组 276

一、同源重组的起始（RecBCD核酸酶） 277

二、链侵入、同源配对和Holliday结构的形成（RecA蛋白质） 278

三、异源双链的扩展（RuvAB） 281

四、Holliday连接体的切割 281

第四节 酿酒酵母的同源重组 281

一、酿酒酵母同源重组 282

二、有丝分裂重组 282

第五节 同源重组的应用 282

第六节 位点特异性重组 284

一、λ噬菌体的整合和切除 284

二、酵母2μm质粒的位点特异性重组 285

三、P1噬菌体的位点特异性重组 286

四、同源重组与位点特异性重组的区别 288

第七节 异常重组 288

一、互补末端的连接 288

二、非互补末端的连接 288

主要参考文献 288

第十二章 基因工程 290

第一节 限制性核酸内切酶与连接酶 290

一、 限制性核酸内切酶的类型及其命名 290

二、DNA连接酶及其连接作用 293

一、质粒载体 294

二、λ噬菌体载体 294

第二节 克隆载体 294

三、柯斯质粒载体 296

第三节 基因组文库和cDNA文库 297

一、基因组文库 297

二、cDNA文库 299

二、原位杂交 302

三、原位放射免疫法 302

一、遗传学方法 302

第四节 重组DNA的筛选和鉴定 302

第五节 DNA的人工合成、扩增和基因定位诱变 303

一、DNA的人工合成 303

二、DNA扩增 304

三、基因的定位诱变 304

主要参考文献 307

二、原生质体融合育种的特点 308

一、原生质体融合技术的发展 308

第一节 原生质体融合育种 308

第十三章 微生物育种 308

三、原生质体融合育种步骤 309

第二节 诱变育种 311

一、紫外线诱变 311

二、激光诱变 312

三、离子束诱变 312

四、亚硝基胍（NTG）诱变 312

五、转座子诱变 312

一、利用基因工程技术改良农业微生物菌株 313

第三节 基因工程育种 313

二、利用基因工程技术改良工业酶的生产菌株 314

三、利用基因工程技术提高代谢产物的量 315

四、利用基因工程技术生产疫苗 315

第四节 基因突变型的检出 315

一、 大肠杆菌营养缺陷型的检出 315

二、 真菌营养缺陷型的检出 316

主要参考文献 316