1. 微生物與自然界中物質循環的轉換關系
周德慶微生物學筆記下
3節：環境條件對生長影響
一、溫度
影響兩方面。
最低、最適、最高生長溫度，致死溫度。
微生物生長溫度類型：
低溫型（嗜冷微生物）
中溫型（嗜溫微生物）
高溫型（嗜熱微生物）
二、pH
主要影響：引起膜電荷變化，從而影響營養吸收；影響酶活性；改變營養物狀態和有害物毒性。
有最適pH，此時酶活性最高，其他條件適合，生長速率最高，但不是生產的最適pH。
微生物細胞內的pH多接近於中性。
pH調節措施：
三、氧化還原電位 Eh
Eh與氧分壓有關，也與pH有關。
不同種類微生物所要求的Eh不同。
Eh影響酶活性，也影響呼吸作用。
四、輻射
指通過空氣或外層空間以波動方式從一個地方傳播或傳遞到另一個地方的能量。
（一）紫外線（非電離輻射）10-380nm
致死主要是細胞中很多物質對紫外線吸收。殺菌作用隨劑量增加而增加。紫外線穿透力弱，應用於空氣消毒、表面消毒、菌種誘變。
（二）電離輻射（X、α、β、γ）
效應無專一性， α、β穿透力較弱，X、 γ較強。
KI對電離輻射具保護作用。
五、乾燥
水分對正常生長必不可少，各種微生物抵抗乾燥能力不同。
六、滲透壓
微生物對滲透壓有一定適應能力。高滲溶液—質壁分離，低滲溶液—細胞膨脹破裂。
七、超聲波（20，000Hz以上）
使細胞破裂，科研中破碎細胞。
八、表面張力
4.5--6.5x10-4 N/cm，降低影響。
4節：滅菌與消毒
滅菌 sterilization ：殺死所有微生物。
消毒 disinfection ：殺死一切病原微生物。
防腐 antisepsis：利用理化因素抑制微生物生長繁殖。
化療 chemotherapy：利用具有選擇毒性化學葯物或抗生素來抑制宿主體內病原微生物的生長繁殖，藉以達到治療的一種措施。
一、常用滅菌消毒方法
1、乾熱滅菌法
火焰滅菌（灼燒滅菌）、乾熱滅菌
2、濕熱滅菌
巴氏消毒、煮沸消毒、高壓蒸汽滅菌、間歇加熱滅菌、實罐滅菌
3、過濾除菌
4、放射線滅菌
二、常用的消毒劑
理想的消毒劑：殺菌力強，使用方便；價廉；對人、畜無害；能長期保存；溶解度大；無腐蝕性等。
消毒劑種類：氧化劑、重金屬鹽、有機化合物
相對葯效：
三、影響滅菌與消毒因素
1、微生物種類
2、培養基
3、消毒劑
4、環境因素
5節：化學療劑對微生物作用
能直接干擾病原微生物的生長繁殖並可用於治療感染性疾病的化學葯物。
化學療劑能選擇性地作用於病原微生物新陳代謝的某個環節，使其生長受到抑制或致死。
一、抗代謝物
結構上類似，競爭性地與酶結合，只有當正常代謝物量少或不存在時才起作用。
最常用的是磺胺類葯物。是氨苯磺胺衍生物，其結構與對氨基苯甲酸（PABA）類似，而PABA是葉酸分子組成。葉酸是輔酶，在氨基酸、維生素合成中起重要作用，許多細菌需自己合成葉酸，而人和動物利用現成葉酸，因此不受磺胺干擾。
還有異煙肼rimifon，是吡哆醇對抗物。
二、抗生素
作用范圍：抗菌譜
作用位點：
1、抑制細胞壁合成：青黴素，多氧黴素
2、影響細胞膜功能：多肽類，多烯類
3、干擾蛋白合成：抑制而非殺死
4、阻礙核酸合成：對細胞有毒
三、微生物抗葯性
對葯物的適應性即是抗葯性。
抗葯性主要表現（產生機制）
1、菌體內產生鈍化或分解葯物的酶
2、改變膜的透性而導致抗葯性產生
3、被葯物作用的部位發生改變
4、形成救護途徑。
五章：微生物遺傳
遺傳heredity—親代將其特有的生物學特性傳遞給子代。
遺傳性—子代總保持與親代相同的生物學特性。
遺傳型genotype—生物體所具有的全套遺傳物質總稱。又稱基因型。
表型phenotype—特定環境中生物體表現出的種種形態與生理特徵。
變異variation— 遺傳型的改變。
適應或飾變modification—表型的改變。
基因—指帶有足以決定一個蛋白質全部組成所需信息的最短DNA片段。
菌株&克隆—指一組遺傳型相同的細胞群。
微生物在遺傳上特點：
1、微生物細胞結構簡單，營養體一般為單倍體，方便建立純系。
2、很多常見微生物都易於人工培養，快速、大量生長繁殖。
3、對環境因素的作用敏感，易於獲得各類突變株，操作性強。大多是無性生殖，變異易保留。
1節：遺傳變異的物質基礎
一、證明經典實驗
（一）轉化實驗
1928，Griffith首次發現Streptococcus pneumoniae的轉化現象。
1944，Avery等在離體條件下重復這一實驗，並對轉化本質進行了研究。
終於證明了DNA是遺傳物質。
Griffith轉化實驗：
Avery轉化實驗
（二）噬菌體T2的感染實驗
1952，Hershey & Chase 用E. coli, phage T2做材料，利用同位素示蹤法進行實驗。
蛋白質只含S不含P，DNA只含P不含S，分別用35S、32P標記E. coli, 用T2感染，得到35ST2、32PT2。
實驗過程（插入）
（三）病毒拆開與重建實驗
1956，Fraenkel & Conrat 用TMV（煙草花葉病毒）和HRV（霍氏車前病毒）進行實驗，說明遺傳信息在RNA中。
（插入）
二、遺傳物質在細胞中存在方式
（一）細胞水平
（二）核水平（plasmid）
（三）染色體水平
（四）核酸水平
（五）基因水平（遺傳功能單位）
（六）密碼子水平（遺傳信息單位）
（七）核苷酸水平（最低突變或交換單位）
染色體外遺傳物質—質粒
染色體外，獨立存在的，能自主復制的遺傳物質。
雙股環狀DNA，可游離存在，也可整合到宿主DNA上。
吖啶類染料、高溫、某些離子作用可消除質粒。
附加體episome：質粒插入到染色體上和染色體一起復制。
質粒種類
1、F因子（致育因子）：大腸桿菌中發現，含質粒為F+（♂）；無質粒為F-（♀）；質粒DNA整合到染色體上為Hfr.
2、R因子（耐葯性）：痢疾桿菌，多價耐葯性，耐葯信息攜帶在質粒上。
3、Col因子（大腸桿菌素產生因子）
4、青黴素酶質粒
5、Ti質粒（誘癌質粒）：植物根癌，植物基因工程重要載體。
6、降解質粒：Pseudomonas
隱蔽質粒、表達質粒、分泌質粒等。 ←
2節：基因突變
突變mutation—遺傳物質核酸中的核苷酸順序突然發生了可遺傳的變化。
包括基因突變（點突變）—由於DNA鏈上的一對或少數幾對鹼基發生改變而引起。
染色體畸變—DNA的大段變化現象，表現為插入、缺失、重復、易位、倒位。
由於重組或附加體等外源遺傳物質的整合而引起的DNA改變，不屬突變范圍。
一、基因突變
（一）類型
按突變體mutant表型 特徵不同
1、形態突變型：細胞或菌落形態改變。
2、生化突變型：代謝途徑變異
營養缺陷型—由基因突變引起某酶合成能力喪失，必須在原有培養基中添加相應的營養成分才能生長。
抗性突變型—能抵抗有害理化因素，包括抗葯性、抗噬菌體等。
抗原突變型—細胞成分尤其是表面成分的細致變異。
3、致死突變型：基因突變導致個體死亡。
4、條件致死突變型：在某一條件下呈現致死效應，如溫度敏感突變型。
如果從研究者能否從巨大群體中迅速檢測和分離出個別突變體的目的來看，則只有兩類突變：
選擇性突變—具有選擇性標記，可通過某種環境條件使它們得到優勢生長，從而取代原始菌株。
非選擇性突變—無選擇性標記，而只有一些性狀的數量差別，如菌落大小、顏色深淺、代謝物產量等。
（二）特點
1、不對應性：
突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應關系。
相應的環境僅起著淘汰原有非突變型個體的作用，如果說其有誘變作用，也可以誘發任何性狀的變異，而不是專一性地誘發一種變異。
2、自發性：
各種突變可以在沒有人為的誘變因素下自發發生。
3、稀有性：
自發突變頻率較低，一般10-610-9 。
突變率— 每個細胞在每一世代中發生某一性狀突變的幾率。或每單位群體在繁殖一代過程中形成的突變體的數目。
一個細胞長大分裂成兩個細胞的過程稱為細胞世代。
細胞世代數=n-n0, 對於非同步生長來說，對數生長期，平均世代數= n-n0 /Ln2, m 為n-n0 期突變體數目，
突變率= m
n-n0 /Ln2
測定m的簡單辦法是將一細胞群體培養在平板上，讓突變在平板培養中發生。這種情況下，每一突變產生一固定在原位的突變體克隆，經適當處理可以以單一菌落狀態檢出。
非選擇性突變的突變率很難測定。
4、獨立性：
突變的發生一般是獨立的，某一基因的突變，既不提高也不降低其他基因的突變率。突變不僅對某一細胞是隨機的，而且對某一基因也是隨機的。
5、誘變性：
誘變劑作用可提高突變率。
6、穩定性：
遺傳物質結構發生的穩定變化，因而產生的新性狀也是穩定的，可遺傳的。
7、可逆性
野生型突變型，為正向突變
野生型突變型，為回復突變（回變）。
（三）自發性與不對應性的證明
突變是通過適應而產生的，突變的原因與性狀間是相對應的。
突變是自發的，與環境是不相對應的。
1、變數試驗（1943，Luria & Delbruck）
實驗要點：（插入）
結果：甲各皿抗性菌落數相差較大，乙各皿數基本相同。
說明：抗性突變不是由噬菌體誘導出來的。
如果是噬菌體誘導的話，結果會怎樣？
突變發生在什麼時間？
噬菌體起什麼作用？
2、塗布試驗（1949，Newcombe設計）
實驗要點（插入）
說明：抗性突變發生在未接觸噬菌體之前，噬菌體加入只起篩選作用。
如果不是這樣，結果會怎樣？
3、影印培養試驗（1952，Lederberg設計）
影印培養法—使在一系列培養皿相同位置上能出現相同菌落的一種接種培養方法。
利用此法可以從在非選擇性條件下生長的群體中，分離出各類突變體。
實驗要點：（插入）
結果：3上出現抗性菌落，在2上找出相應菌落接種到含葯平板上，長出抗性菌落。而取與3上無對應關系的菌落接種到含葯平板上則無生長。
（四）突變機制
1、誘變機制 ince mutation , mutagen
1）鹼基對置換（點突變）
只涉及一對鹼基被另一對鹼基所置換，分為轉換和顛換。
①直接引起置換的誘變劑
可直接與鹼基發生反應，不論在體內還是離體都起作用。包括亞硝酸、羥胺和各種烷化劑（硫酸二乙酯、NTG等）。
以HNO2為例：
HNO2 可使鹼基氧化脫氨，使A→H，C→U，G→X。
AT→HeT HkC HkC
②間接引起置換的誘變劑
一些鹼基結構類似物，但穩定性比正常鹼基小，易發生互變。通過活細胞的代謝活動摻入到DNA中，只對正在生長發育的細胞有作用，即DNA復制時起作用。
主要是5-BU，5-AU，2-AP，8-NG等。
以5-BU為例：
AT A:5-BU(酮式） AT GC
AT G:5-BU(烯醇式） A:5-BU(酮式）
還可以看出5-BU摻入引起GC回復至AT的過程。
鹼基對置換對密碼子影響
簡拼 UCG(Ser)（不表現突變現象）
錯義 UAC(Tyr)
UCC 錯義 UUC(Phe) (所合成蛋白質
(Ser) 有活性或純化)
無義 UAA(終止符)（合成一些蛋白質碎片）
2）移碼突變
由一種誘變劑引起DNA分子中一個或少數幾個核苷酸的增添或缺失，從而使該部位後面的全部密碼的轉錄和轉譯發生錯誤。也屬於DNA分子的微小損傷。
主要是吖啶類染料，一系列ICR化合物。
在DNA鏈上增缺1、2、4、5鹼基，可引起移碼突變，增缺3、6，則不影響讀碼，只引起短的缺、增。
3）染色體畸變
DNA分子大的損傷。
①數量變化：真核有倍數性變化和非倍數性變化；原核只一條染色體，獲得一段DNA，形成部分二倍體。
②結構變化：又分染色體內與染色體間畸變（非同源染色體間易位）。
4）轉座因子 transposible element
1940`s B. McClintock 玉米遺傳研究發現染色體易位。
在染色體組中或染色體組間能改變自身位置的一段DNA序列稱作轉座因子。
有三類：
插入序列 IS：0.7-1.4 kb，只能引起轉座效應，不含其它基因。
轉座子 Tn ：2-2.5 kb，含有幾個至十幾個基因。
Mu噬菌體：37 kb，含有20多個基因。
2、自發突變機制
Spontanous mutation：指微生物在沒有人工參與下發生的突變。
1）背景輻射和環境因素的誘變：低劑量長期效應。輻射、高溫、低濃度誘變劑。
2）自身代謝產物的誘變：H2O2—內源誘變劑。
3）互變異構效應：T、G酮式或烯醇式，A、C氨基式或亞氨基式。一般傾向於酮式和烯醇式。T以烯醇式與G配對，C以亞氨基式與A配對。
4）環出效應：DNA復制過程中偶爾環出。
（五）紫外線對DNA的損傷及機體對損傷DNA的修復
紫外線作用：同鏈DNA的相鄰T間形成共價T二聚體，阻礙鹼基間正常配對，從而引起突變或死亡。
機體對損傷DNA的修復：
1、光復活作用：經UV照射後的微生物暴露於可見光下，可明顯降低起死亡率，此稱光復活作用。
2、暗修復作用（切補修復）：與光無關，須4種酶參與：核酸內切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶。
3、重組修復：發生在DNA復制過程或復制之後，不切除DNA損傷部位的修復。DNA鏈在復制時，受損的模板作用消失，互補單鏈（新鏈）里留下空隙，產生誘導信號，recA基因被誘導，產生大量重組蛋白，與新鏈缺口結合，引起 子鏈和母鏈交換。交換後母鏈缺口，通過聚合作用，以對側子鏈為模板合成DNA 片段填充，連接酶連接新舊鏈完成復制。
4、SOS修復 ：一種能夠引起誤差修復的緊急呼救修復，是在無模板DNA 情況下合成酶的誘導修復。正常情況下無活性有關酶系，DNA受損傷而復制又受到抑制情況下發出信號，激活有關酶系，對DNA損傷進行修復，其中DNA多聚酶起重要作用，在無模板情況下，進行DNA修復再合成，並將DNA片段插入受損DNA空隙處。
5、DNA 多聚酶的校正作用：DNA 多聚酶除了對多核苷酸的多聚作用外，還具有3`到5`核酸外切酶作用，依***這一作用，能在復制過程中隨時切除不正常的核柑酸。
上述修復中前3種屬無錯誤修復，使誘變作用降低。而SOS修復屬易誤修復，造成誤差修復，引起突變。
3節：突變與育種
菌種工作包括三方面：選種、育種、復壯和保藏。
選種—從自然界和生產中選擇符合需要菌種。
育種—進一步提高已有菌種某種性能，使更符合要求。
選育新菌種可從幾方面著手：
1）從原有菌株入手進行各種遺傳改造工作。
2）根據文獻資料報導的微生物種屬，向國內外菌種保藏機構索取同種或同屬菌株，從中尋求符合要求者。
3）根據所需菌種特性、嗜好或工藝要求，從特定的生態環境中以特定方法重新分離自然菌株。
（一）從自然界分離菌種（菌種分離與篩選）
一般步驟：（插入）
一、采樣
主要以土壤為樣品，一般采5-20cm深處土，須記錄日期、地點、環境情況等。要根據篩選目的、微生物分布、菌種特性以及與之有關的環境，綜合考慮，具體分析來決定。
二、增殖培養（富集培養）
實際上是初篩濃縮，方法主要是：
1、控制營養成分；2、控制培養條件。
菌種篩選主要步驟
調查研究及查閱充分的資料
↓
設計實驗方案
↓確定採集樣品的生態環境
采樣
↓確定特定的增殖條件
增殖培養
↓確定特殊的選擇培養基及可能的
↓定性或半定量快速檢出法
平板分離
↓
原種斜面
↓確定發酵培養基礎條件
篩選
↓
初篩（1株1瓶）
↓
復篩（1株3～5瓶）
↓結合初步工藝條件摸索
再復篩（1株3～5瓶）
↓
3～5株
↓
單株純種分離
↓ 生產性能試驗
↓→毒性試驗
菌種鑒定
三、分離
目的微生物不純，需分離純化。採用簡便迅速，有一定準確性的檢出方法，提高篩選效率。常用平皿反應法：
紙片培養顯色法：浸有指示劑濾紙。
透明圈法：混濁底物被分解後形成透明圈。如可溶性澱粉、碳酸鈣等。
變色圈法：直接用顯色劑或指示劑。
生長圈法：利用某些具有特殊營養要求的微生物作為工具菌，要分離的微生物能在一般培養條件下生長而合成該營養物而使工具菌能生長，形成生長圈。
抑制圈法：瓊脂塊培養法。
四、篩選
即進行生產性能測定，確定適合生產要求菌種。
一般初篩、復篩、再復篩，少數幾株進行全面考察。
篩選時培養條件確定是關鍵，培養基組成、通風、pH、溫度等應根據菌株性能、產物代謝途徑、類似產品的培養條件及前人的工作進行綜合考察，慎重選定。
初篩一株一瓶，取其中10-20%復篩，一株3瓶，直至最後3-5株，廣泛考察。
（二）自發突變與育種
一、生產育種
二、定向育種
用某一特定環境長期處理某一微生物群體，同時不斷地進行移種傳代，以達到積累和選擇合適的自發突變體的一種古老育種方法。
近年發展代謝類似物的梯度培養皿法。
（三）誘變育種
利用物理或化學誘變劑處理均勻分散的微生物細胞群，促進其突變率大幅度提高，然後設法採用簡便、快速、高效的篩選方法，從中挑選少數符合目的的突變株，以供生產科研之用。
基本工作步驟：
基本步驟
原種 （出發菌株） → 純化→斜面→同步培養→離心洗滌→振盪打散→過濾→菌懸液
→誘變處理 → 平板分離 → 斜面 → 斜面→ 斜面 →保藏及擴大試驗
（活菌計數） （計數） （變異率）（初篩） （復篩） （再復篩）
一、出發菌株的選擇
用作出發菌株有：野生型菌株；生產菌株；經過誘變的菌株。
一般要求生長快，營養要求粗放，發育早，產孢子多，對誘變劑敏感性高，已能積累少量產品或前體物的菌株。
二、菌懸液制備
一般採用單孢子或單細胞懸液。
誘變劑一般只作用與DNA的一條鏈，發生變異無法反映在當代表型上，只有經過DNA復制和細胞分裂後，才會使表型發生變異，此即表型延遲。
制備菌懸液時要注意生理狀態、均一性、細胞濃度、菌懸液介質（生理鹽水或緩沖液）。
三、誘變處理
1、常用誘變劑：
物理誘變劑：紫外線（UV）、X射線、r射線、快中子（0.2-10Mev）。
化學誘變劑：硫酸二乙酯DES，甲基磺酸乙酯EMS，亞硝基胍NTG。
總結表
2、誘變劑量：
誘變劑作用：提高突變率；擴大產量變異幅度；使變異朝正變或負變方向移動。
凡是在高誘變率基礎上，既能擴大變異幅度，又能使變異移向正變范圍的劑量就是合適劑量。圖8-21
3、處理方法：
採用復合處理，包括誘變劑先後使用，同時使用和重復使用，提高效果。
表8-8
四、變異菌株的分離和篩選
誘變處理後一般要經過後培養和變異株篩選。
一般將篩選分為初篩和復篩。
初篩重點在於分離培養盡可能多菌株，採用預先設計的相同培養條件，以量為主，准確性其次，減少漏篩機會。
復篩以質為主，反復多次。
高效篩選方案：
尋找利用和創造形態、生理與生產性狀間的相關性。
篩選抗生素生產菌時，可採用瓊脂塊培養法：圖8-22
（四）營養缺陷型篩選
基本培養基（MM，[—]）：凡能滿足某一菌種野生型和原養型菌株營養要求的最低成分的組合培養基。
完全培養基（CM，[+]）：在基本培養基中加入一些富含生長因子的物質，以滿足該微生物各種營養缺陷型要求。
補充培養基（SM，[X]）：在基本培養基中有針對性地加上某一種或幾種其自身不能合成的成分，以滿足相應營養缺陷型生長的培養基。
營養缺陷型表示：所要求的營養物的頭三個字母表示，如bio-，對應的野生型以bio+表示。
一般步驟：
1、誘變處理
2、淘汰野生型：抗生素法、菌絲過濾法。
3、檢出缺陷型：方法有
1）夾層培養法：圖8-23。
2）限量補充培養法：含微量蛋白腖（0.01%）的[一]上。
3）逐個檢出法：分別接種到[—]和[+]上。
4）影印接種法：[+]培養，影印至[—]上。
4、鑒定缺陷型：
1）生長譜法：缺陷型斜面培養後，製成菌懸液塗布於[—]上，平板上劃成不同區域，分別加上一種所需測驗的營養物，培養觀察。
2）組合補充培養基法：菌株較多時用。
營養缺陷型應用
1、標記菌種：代謝途徑、雜交、基因重組中。
2、生物測定用菌
3、生產菌株：前體積累。
（五）抗性突變株篩選
1、一次性篩選：在對於出發菌株完全致死的環境中一次性篩選少數抗性突變株。
2、階梯性篩選：使用濃度梯度與某一空間或時間。
空間—梯度培養皿法：圖8-18。
時間—類似於馴化。
4節:基因重組與雜交育種
雜交hybridization：兩個性狀不同的菌株或變種之間進行細胞結合，遺傳物質交換重新組合成新的性狀。
基因重組gene recombination：兩個不同性狀個體內的遺傳基因轉移到一起，經過遺傳分子的重新組合後，形成新遺傳型個體的方式。
二者關系
一、原核微生物的基因重組
（一）轉化 transformation
概念：受體菌直接吸收了來自供體菌的DNA片段，通過交換，把它組合到自己的基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的現象。
轉化後的受體菌，稱轉化子transformant
DNA—轉化因子。
條件：
1、能進行轉化的細胞必須是感受態的。即受體菌最易接收外源DNA片段並實現轉化的生理狀態。
2、DNA一般都是線狀雙鏈DNA，不小於5×105D，轉化的片段小於107D，平均含15個基因。
轉化頻率較低，一般0.1~1%。
過程：圖8-25
雙鏈DNA結合→酶促分解、形成片段→一條單鏈降解，一條進入→同源配對、受體相應段切除，交換，雜種DNA→復制、分離、轉化子。
圖8-26
轉化育種：DNA提取，感受態細胞培養和轉化。
轉染：把噬菌體或其他病毒DNA（RNA）提取出來，用它去感染感受態的宿主細胞，並產生正常噬菌體或病毒後代。
（二）轉導transction
概念：通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞的DNA片段攜帶到受體細胞中，從而使後者獲得前者部分遺傳性狀的現象。
U型管實驗：兩株營養缺陷型LA-22（try-)，溶源性細菌（受體）；LA-2（his-），敏感菌（供體）；溫和性噬菌體P22。結果在LA-22端出現原養型his+try+。原因？
1、普遍轉導
噬菌體可誤包裹供體菌中任何基因（包括染色體外遺傳物質），並使受體菌實現各種性狀的轉導。
1）完全普遍轉導：
噬菌體誤包入供體菌DNA片段，形成完全不含本身DNA的假噬菌體（一種完全缺陷噬菌體），感染受體菌後，受體不會溶源化，也不會裂解。導入的DNA片段與同源區配對，通過兩次交換而重組到受體菌DNA上，形成穩定轉導子。
2）流產普遍轉導
在獲得供體菌DNA片段的受體菌內，如果轉導的DNA不能進行重組和復制，其上的基因僅經過轉錄而得到表達。
此外源DNA能夠保持下去，任何時候只有一個細胞含有它。表型上仍 出現供體菌特徵，能在選擇性培養基上形成微小菌落。
2、局限轉導
通過某些部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數特定基因轉移到受體菌中的轉導現象。
產生機制：不正常切割 圖8-30
溫和噬菌體整合到細菌DNA特定位點上，誘導裂解時，在插入位點兩側的少數宿主基因會因偶爾發生的不正常切割而連在噬菌體DNA上，一起包入噬菌體中，形成部分缺陷噬菌體，無正常噬菌體的溶源性和增殖能力。
Compbell模型
（1）低頻轉導（LFT）
E. coli k12的 phage 成熟時，產生轉導噬菌體（ dgal） 頻率為10-4--10-6 ，稱低頻轉導。LFT 裂解物在低moi 下感染宿主，可得極少量局限轉導子。
dgal— 帶有半乳糖基因的 缺陷噬菌體。
（2）高頻轉導（HFT）
E. coli gal-受體菌用高moi的LFT裂解物進行感染時，則凡感染有 dgal 的 細胞，幾乎同時感染有正常 。
兩種噬菌體可同時整合到受體菌DNA 上，使其成為雙重溶源菌 ，誘導裂解時，正常 可補償 dgal 所 缺失基因功能，兩個噬菌體同時復制，產生裂解物中，大體上含等量 和 dgal。 用低moi 的HFT 裂解物感染宿主，可高頻率轉導。
3、溶源轉變 lysogenic conversion
當溫和噬菌體感染其宿主而使之發生溶源化時，因噬菌體基因整合到宿主基因上，而使後者獲得了除免疫性以外新性狀的現象，稱溶源轉變。
與轉導本質上不同，噬菌體不攜帶任何供體菌基因，是完整的，而非缺陷的。
普遍轉導與局限轉導比較(插入)
（三）接合conjugation
概念：通過供體菌和受體菌完整細胞間的直接接觸而傳遞大段DNA的過程。也稱雜交。
基本原理：
細菌、放線菌中都存在接合現象。放線菌中天藍色鏈黴菌( Streptomyces coelicolor)研究的最為詳細。細菌中，大腸桿菌研究最清楚。
F+ + F- = F+
F因子傳遞過程—滾環模型：
Hfr + F- = F-
與F-接合時， Hfr染色體在F因子處發生斷裂，環狀變成線狀，轉移至 F- 約100分鍾，F因子最後轉移。轉移過程中經常會發生斷裂，所以重組頻率高，但很少出現F+ 。
轉移過程與F因子傳遞過程基本相同，但進入F- 的單鏈DNA經雙鏈化後，形成部分合子，然後同源配對，經過兩次或以上的交換才能發生重組。
中斷雜交實驗
Hfr染色體轉移有嚴格的順序性，實驗中可每隔一定時間利用強烈攪拌等措施，中斷接合，從而獲得呈現不同數量Hfr性狀的F- 接合子。
根據在F- 中出現Hfr各種性狀的時間早晚，可以畫出一幅較完整的環狀染色體圖。
F` 菌株—Hfr菌株的F因子因不正常切割而脫離染色體時，可形成游離的但帶有一小段染色體基因的F因子，稱為F`因子。
此帶有F`因子的菌株—初生F`菌株。
初生F`+ F- =F`（次生F`菌株）
既獲得了F因子，又獲得了來自初生F`菌株的若干遺傳性狀，以這種接合來傳遞供體菌基因的方式，稱F因子轉導。（F—ction）
次生F`菌株中，一部分F因子可重新整合到染色體上，恢復成Hfr菌株。
接合育種
育種前所選擇的親本必須具有一定的選擇性標記，還必須具有F因子，受體菌無F因子，但必須為F因子可親和。
1、菌株准備
2、雜交
3、重組體檢出
（四）原生質體融合 Protoplast Fusion
通過人為方法，使遺傳性狀不同的兩細胞的原生質體發生融合，並產生重組子的過程，又稱細胞融合。
一、特點
1、雜交頻率高
2、受接合型或致育性限制較少，但與親緣性有一定關系。
3、遺傳物質傳遞更完整。
4、存在兩株以上親株同時參與融合可能。
5、可以採用產量性狀較高菌株作融合
2. 酒精如何使蛋白質變性
酒精是有機溶劑，會使蛋白質的構象被破壞，生化中叫做變性。變性蛋白會凝固。蛋白質是由肽鏈按一定方式折疊而成的，稱為構象。有機溶劑改變了蛋白質所處的環境，從而破壞其構象，使其變性。不是脫水。
3. 高溫滅菌原理:高溫使微生物的什麼物質發生
使微生物的發生蛋白質變性 ，且為不可逆的過程，就像煮雞蛋一樣，使微生物蛋白質受熱變性而失去活性，死亡。
4. 加熱能使微生物包括病毒失活的機制是什麼。
病毒失活的機制比較簡單，其實就是加熱破壞了蛋白的高級結構使病毒失去侵染力（高溫也可以破壞核酸結構使其徹底失活）；
微生物的失活機制比較復雜：1.微生物所具備的膜結構在受到較高溫度的沖擊時會發生內翻或者崩解的情況（所有細胞都一樣，只是有的細胞膜較耐熱）；2.蛋白結構破壞，這是非常致命的，蛋白結構破壞導致的後果就是細胞不能進行有效的生命活動從而死亡或者進入休眠狀態（部分芽孢）；3.核酸結構的破壞 DNA的崩解是最致命的，盡管DNA的雙螺旋結構較蛋白耐高溫，但在高溫狀態下解螺旋和崩解的概率大大提高，溫度越高越易失活。
綜合至少以上3點吧，當然還有一些內源蛋白酶、核酸酶的釋放等一些其他因素。
5. 微生物會使蛋白質變性嗎
微生物要生長 必須需要營養物質 而牛奶中的葡萄糖就可供
其生長 所以 微生物會在牛奶中大量繁殖 形成菌落 菌落越來越多
就是所謂的牛奶結塊了 此時牛奶中已經沒有多少營養了
6. 3. 舉例說明發酵條件優化改變微生物代謝調控的方法如何利用微生物形狀的改變
微生物有著一整套可塑性極強和極精確的代謝調節系統，以保證上千種酶能正確無誤、有條不紊地進行極其復雜的新陳代謝反應。從細胞水平上來看，微生物的代謝調節能力要超過復雜的高等動植物。這是因為，微生物細胞的體積極小，而所處的環境條件卻十分多變，每個細胞要在這樣復雜的環境條件下求得生存和發展，就必須具備一整套發達的代謝調節系統。在長期進化過程中，微生物發展出一整套十分有效的代謝調節方式，巧妙地解決了這一矛盾。
通過代謝調節微生物可最經濟地利用其營養物，合成出能滿足自己生長、繁殖所需要的一切中間代謝物，並做到既不缺乏也不剩餘任何代謝物的高效「經濟核算」。
正常情況下，微生物代謝產物由於反饋抑制和反饋阻遏是不會大量積累的。但自然界里常發現一些微生物產生了過量的代謝產物，這主要是由於這些微生物代謝機制失調造成的，在工業發酵上，可運用遺傳的和環境的控制和人為的代謝調節，使其產物大量積累。
如氨基酸發酵生產就是在代謝調節研究的基礎上發展起來的。目前已經能夠在轉錄和翻譯上控制微生物的代謝，使微生物工業發酵進入了一個嶄新階段，即代謝控制發酵階段。所謂的代謝控制發酵，就是人為地在DNA分子水平上改變和控制微生物的代謝活動，使目的產物大量生成、積累。
一般改變微生物代謝調節的方法有如下幾種:
第一種是採用物理化學誘變，獲得營養缺陷型
第二種方法是應用抗反饋調節突變法。
第三種就是控制發酵條件，改變細胞的滲透性。
7. 具體說明影響微生物生長的因素有哪些
營養因素，具體來說有水，氮源，碳源，無機鹽和生長因子。水是構成生命體必備的要素之一。一方面營養元素需要溶解在水中才能被微生物吸收，另一方面很多新陳代謝過程也需要水作為媒介。氮源和碳源分別提供氮元素和碳元素，這是構成生物大分子的必要元素。無機鹽離子一方面維持著微生物必要的滲透壓，另一方面也參與新陳代謝過程，是很多酶活性的影響因素。生長因子不是所有微生物所必需的。 對於某些微生物，比如流感嗜血桿菌，需要添加生長因子以保證特殊的營養需求。
溫度。多數細菌和病毒都以37℃為最適生長溫度，真菌一般生長溫度較低，大約22~30℃。但是並不絕對，如鼠疫耶爾森菌的最適溫度為22℃，一部分古生菌可以在海底火山口生長。溫度過高會導致微生物體內蛋白變性，從而導致微生物死亡。而溫度過低，會降低微生物的新陳代謝頻率，從而減緩微生物的生長速度。
pH值。通常微生物的最適pH在中性，7左右。部分微生物嗜酸，部分微生物嗜鹼。比如霍亂弧菌要求pH在8左右。pH過高或者過低都會導致微生物蛋白變性從而對微生物致死。
氧氣。依據對氧氣的需求不同，可以分為好氧菌，微需氧菌，厭氧菌和兼性厭氧菌等。好氧菌需氧，由氧化提供能量，無氧就死。微需氧菌對氧氣要求在一定范圍內，如空腸彎麴菌，氧氣濃度過高會死亡。厭氧菌不需氧，氧氣會帶來毒性，導致細菌死亡。兼性厭氧菌，有無氧氣均可，有氧氣長得更好。