试述微生物与自然界氮素循环的关系。 微生物与自然界中物质循环的转换关系
氮素是构成生物体的另一种必需元素，自然界中的氮素循环包括许多转化作用。空气中的氮气被固氮微生物及植物与微生物的共生体固定成氨态氮，经过硝化微生物的作用转化成硝态氮，后者被植物或微生物同化成有机氮化物。动物食用含氮的植物，又转变成动物体内的蛋白质。动物、植物、微生物的尸体及排泄物被微生物分解后，又以氨的形式释放出来，这种过程叫做氨化作用。由硝化菌产生的硝酸盐在无氧条件下被一些微生物还原成为氮气，重新回到大气中，开始新的氮素循环。微生物在氮素循环中的几种作用归纳为：固氮作用、硝化作用、同化作用、氨化作用和反硝化作用。
微生物分解有机物，能产生氮元素，植物吸收氮元素。产生有机物。
论述微生物与氮素循环的关系~
固氮作用：固氮菌，能把大气中的游离氮转换为NH3。
硝化作用：硝化细菌，将铵盐转化为硝酸盐
反硝化作用：反硝化作用，将硝酸盐转化为亚硝酸盐
周德庆微生物学笔记下
3节：环境条件对生长影响
一、温度
影响两方面。
最低、最适、最高生长温度，致死温度。
微生物生长温度类型：
低温型（嗜冷微生物）
中温型（嗜温微生物）
高温型（嗜热微生物）
二、pH
主要影响：引起膜电荷变化，从而影响营养吸收；影响酶活性；改变营养物状态和有害物毒性。
有最适pH，此时酶活性最高，其他条件适合，生长速率最高，但不是生产的最适pH。
微生物细胞内的pH多接近于中性。
pH调节措施：
三、氧化还原电位 Eh
Eh与氧分压有关，也与pH有关。
不同种类微生物所要求的Eh不同。
Eh影响酶活性，也影响呼吸作用。
四、辐射
指通过空气或外层空间以波动方式从一个地方传播或传递到另一个地方的能量。
（一）紫外线（非电离辐射）10-380nm
致死主要是细胞中很多物质对紫外线吸收。杀菌作用随剂量增加而增加。紫外线穿透力弱，应用于空气消毒、表面消毒、菌种诱变。
（二）电离辐射（X、α、β、γ）
效应无专一性， α、β穿透力较弱，X、 γ较强。
KI对电离辐射具保护作用。
五、干燥
水分对正常生长必不可少，各种微生物抵抗干燥能力不同。
六、渗透压
微生物对渗透压有一定适应能力。高渗溶液—质壁分离，低渗溶液—细胞膨胀破裂。
七、超声波（20，000Hz以上）
使细胞破裂，科研中破碎细胞。
八、表面张力
4.5--6.5x10-4 N/cm，降低影响。
4节：灭菌与消毒
灭菌 sterilization ：杀死所有微生物。
消毒 disinfection ：杀死一切病原微生物。
防腐 antisepsis：利用理化因素抑制微生物生长繁殖。
化疗 chemotherapy：利用具有选择毒性化学药物或抗生素来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗的一种措施。
一、常用灭菌消毒方法
1、干热灭菌法
火焰灭菌（灼烧灭菌）、干热灭菌
2、湿热灭菌
巴氏消毒、煮沸消毒、高压蒸汽灭菌、间歇加热灭菌、实罐灭菌
3、过滤除菌
4、放射线灭菌
二、常用的消毒剂
理想的消毒剂：杀菌力强，使用方便；价廉；对人、畜无害；能长期保存；溶解度大；无腐蚀性等。
消毒剂种类：氧化剂、重金属盐、有机化合物
相对药效：
三、影响灭菌与消毒因素
1、微生物种类
2、培养基
3、消毒剂
4、环境因素
5节：化学疗剂对微生物作用
能直接干扰病原微生物的生长繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物。
化学疗剂能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或致死。
一、抗代谢物
结构上类似，竞争性地与酶结合，只有当正常代谢物量少或不存在时才起作用。
最常用的是磺胺类药物。是氨苯磺胺衍生物，其结构与对氨基苯甲酸（PABA）类似，而PABA是叶酸分子组成。叶酸是辅酶，在氨基酸、维生素合成中起重要作用，许多细菌需自己合成叶酸，而人和动物利用现成叶酸，因此不受磺胺干扰。
还有异烟肼rimifon，是吡哆醇对抗物。
二、抗生素
作用范围：抗菌谱
作用位点：
1、抑制细胞壁合成：青霉素，多氧霉素
2、影响细胞膜功能：多肽类，多烯类
3、干扰蛋白合成：抑制而非杀死
4、阻碍核酸合成：对细胞有毒
三、微生物抗药性
对药物的适应性即是抗药性。
抗药性主要表现（产生机制）
1、菌体内产生钝化或分解药物的酶
2、改变膜的透性而导致抗药性产生
3、被药物作用的部位发生改变
4、形成救护途径。
五章：微生物遗传
遗传heredity—亲代将其特有的生物学特性传递给子代。
遗传性—子代总保持与亲代相同的生物学特性。
遗传型genotype—生物体所具有的全套遗传物质总称。又称基因型。
表型phenotype—特定环境中生物体表现出的种种形态与生理特征。
变异variation— 遗传型的改变。
适应或饰变modification—表型的改变。
基因—指带有足以决定一个蛋白质全部组成所需信息的最短DNA片段。
菌株&克隆—指一组遗传型相同的细胞群。
微生物在遗传上特点：
1、微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。
2、很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
3、对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。大多是无性生殖，变异易保留。
1节：遗传变异的物质基础
一、证明经典实验
（一）转化实验
1928，Griffith首次发现Streptococcus pneumoniae的转化现象。
1944，Avery等在离体条件下重复这一实验，并对转化本质进行了研究。
终于证明了DNA是遗传物质。
Griffith转化实验：
Avery转化实验
（二）噬菌体T2的感染实验
1952，Hershey & Chase 用E. coli, phage T2做材料，利用同位素示踪法进行实验。
蛋白质只含S不含P，DNA只含P不含S，分别用35S、32P标记E. coli, 用T2感染，得到35ST2、32PT2。
实验过程（插入）
（三）病毒拆开与重建实验
1956，Fraenkel & Conrat 用TMV（烟草花叶病毒）和HRV（霍氏车前病毒）进行实验，说明遗传信息在RNA中。
（插入）
二、遗传物质在细胞中存在方式
（一）细胞水平
（二）核水平（plasmid）
（三）染色体水平
（四）核酸水平
（五）基因水平（遗传功能单位）
（六）密码子水平（遗传信息单位）
（七）核苷酸水平（最低突变或交换单位）
染色体外遗传物质—质粒
染色体外，独立存在的，能自主复制的遗传物质。
双股环状DNA，可游离存在，也可整合到宿主DNA上。
吖啶类染料、高温、某些离子作用可消除质粒。
附加体episome：质粒插入到染色体上和染色体一起复制。
质粒种类
1、F因子（致育因子）：大肠杆菌中发现，含质粒为F+（♂）；无质粒为F-（♀）；质粒DNA整合到染色体上为Hfr.
2、R因子（耐药性）：痢疾杆菌，多价耐药性，耐药信息携带在质粒上。
3、Col因子（大肠杆菌素产生因子）
4、青霉素酶质粒
5、Ti质粒（诱癌质粒）：植物根癌，植物基因工程重要载体。
6、降解质粒：Pseudomonas
隐蔽质粒、表达质粒、分泌质粒等。 ←
2节：基因突变
突变mutation—遗传物质核酸中的核苷酸顺序突然发生了可遗传的变化。
包括基因突变（点突变）—由于DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起。
染色体畸变—DNA的大段变化现象，表现为插入、缺失、重复、易位、倒位。
由于重组或附加体等外源遗传物质的整合而引起的DNA改变，不属突变范围。
一、基因突变
（一）类型
按突变体mutant表型 特征不同
1、形态突变型：细胞或菌落形态改变。
2、生化突变型：代谢途径变异
营养缺陷型—由基因突变引起某酶合成能力丧失，必须在原有培养基中添加相应的营养成分才能生长。
抗性突变型—能抵抗有害理化因素，包括抗药性、抗噬菌体等。
抗原突变型—细胞成分尤其是表面成分的细致变异。
3、致死突变型：基因突变导致个体死亡。
4、条件致死突变型：在某一条件下呈现致死效应，如温度敏感突变型。
如果从研究者能否从巨大群体中迅速检测和分离出个别突变体的目的来看，则只有两类突变：
选择性突变—具有选择性标记，可通过某种环境条件使它们得到优势生长，从而取代原始菌株。
非选择性突变—无选择性标记，而只有一些性状的数量差别，如菌落大小、颜色深浅、代谢物产量等。
（二）特点
1、不对应性：
突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。
相应的环境仅起着淘汰原有非突变型个体的作用，如果说其有诱变作用，也可以诱发任何性状的变异，而不是专一性地诱发一种变异。
2、自发性：
各种突变可以在没有人为的诱变因素下自发发生。
3、稀有性：
自发突变频率较低，一般10-610-9 。
突变率— 每个细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。或每单位群体在繁殖一代过程中形成的突变体的数目。
一个细胞长大分裂成两个细胞的过程称为细胞世代。
细胞世代数=n-n0, 对于非同步生长来说，对数生长期，平均世代数= n-n0 /Ln2, m 为n-n0 期突变体数目，
突变率= m
n-n0 /Ln2
测定m的简单办法是将一细胞群体培养在平板上，让突变在平板培养中发生。这种情况下，每一突变产生一固定在原位的突变体克隆，经适当处理可以以单一菌落状态检出。
非选择性突变的突变率很难测定。
4、独立性：
突变的发生一般是独立的，某一基因的突变，既不提高也不降低其他基因的突变率。突变不仅对某一细胞是随机的，而且对某一基因也是随机的。
5、诱变性：
诱变剂作用可提高突变率。
6、稳定性：
遗传物质结构发生的稳定变化，因而产生的新性状也是稳定的，可遗传的。
7、可逆性
野生型突变型，为正向突变
野生型突变型，为回复突变（回变）。
（三）自发性与不对应性的证明
突变是通过适应而产生的，突变的原因与性状间是相对应的。
突变是自发的，与环境是不相对应的。
1、变量试验（1943，Luria & Delbruck）
实验要点：（插入）
结果：甲各皿抗性菌落数相差较大，乙各皿数基本相同。
说明：抗性突变不是由噬菌体诱导出来的。
如果是噬菌体诱导的话，结果会怎样？
突变发生在什么时间？
噬菌体起什么作用？
2、涂布试验（1949，Newcombe设计）
实验要点（插入）
说明：抗性突变发生在未接触噬菌体之前，噬菌体加入只起筛选作用。
如果不是这样，结果会怎样？
3、影印培养试验（1952，Lederberg设计）
影印培养法—使在一系列培养皿相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法。
利用此法可以从在非选择性条件下生长的群体中，分离出各类突变体。
实验要点：（插入）
结果：3上出现抗性菌落，在2上找出相应菌落接种到含药平板上，长出抗性菌落。而取与3上无对应关系的菌落接种到含药平板上则无生长。
（四）突变机制
1、诱变机制 induce mutation , mutagen
1）碱基对置换（点突变）
只涉及一对碱基被另一对碱基所置换，分为转换和颠换。
①直接引起置换的诱变剂
可直接与碱基发生反应，不论在体内还是离体都起作用。包括亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二乙酯、NTG等）。
以HNO2为例：
HNO2 可使碱基氧化脱氨，使A→H，C→U，G→X。
AT→HeT HkC HkC
②间接引起置换的诱变剂
一些碱基结构类似物，但稳定性比正常碱基小，易发生互变。通过活细胞的代谢活动掺入到DNA中，只对正在生长发育的细胞有作用，即DNA复制时起作用。
主要是5-BU，5-AU，2-AP，8-NG等。
以5-BU为例：
AT A:5-BU(酮式） AT GC
AT G:5-BU(烯醇式） A:5-BU(酮式）
还可以看出5-BU掺入引起GC回复至AT的过程。
碱基对置换对密码子影响
简拼 UCG(Ser)（不表现突变现象）
错义 UAC(Tyr)
UCC 错义 UUC(Phe) (所合成蛋白质
(Ser) 有活性或纯化)
无义 UAA(终止符)（合成一些蛋白质碎片）
2）移码突变
由一种诱变剂引起DNA分子中一个或少数几个核苷酸的增添或缺失，从而使该部位后面的全部密码的转录和转译发生错误。也属于DNA分子的微小损伤。
主要是吖啶类染料，一系列ICR化合物。
在DNA链上增缺1、2、4、5碱基，可引起移码突变，增缺3、6，则不影响读码，只引起短的缺、增。
3）染色体畸变
DNA分子大的损伤。
①数量变化：真核有倍数性变化和非倍数性变化；原核只一条染色体，获得一段DNA，形成部分二倍体。
②结构变化：又分染色体内与染色体间畸变（非同源染色体间易位）。
4）转座因子 transposible element
1940`s B. McClintock 玉米遗传研究发现染色体易位。
在染色体组中或染色体组间能改变自身位置的一段DNA序列称作转座因子。
有三类：
插入序列 IS：0.7-1.4 kb，只能引起转座效应，不含其它基因。
转座子 Tn ：2-2.5 kb，含有几个至十几个基因。
Mu噬菌体：37 kb，含有20多个基因。
2、自发突变机制
Spontanous mutation：指微生物在没有人工参与下发生的突变。
1）背景辐射和环境因素的诱变：低剂量长期效应。辐射、高温、低浓度诱变剂。
2）自身代谢产物的诱变：H2O2—内源诱变剂。
3）互变异构效应：T、G酮式或烯醇式，A、C氨基式或亚氨基式。一般倾向于酮式和烯醇式。T以烯醇式与G配对，C以亚氨基式与A配对。
4）环出效应：DNA复制过程中偶尔环出。
（五）紫外线对DNA的损伤及机体对损伤DNA的修复
紫外线作用：同链DNA的相邻T间形成共价T二聚体，阻碍碱基间正常配对，从而引起突变或死亡。
机体对损伤DNA的修复：
1、光复活作用：经UV照射后的微生物暴露于可见光下，可明显降低起死亡率，此称光复活作用。
2、暗修复作用（切补修复）：与光无关，须4种酶参与：核酸内切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶。
3、重组修复：发生在DNA复制过程或复制之后，不切除DNA损伤部位的修复。DNA链在复制时，受损的模板作用消失，互补单链（新链）里留下空隙，产生诱导信号，recA基因被诱导，产生大量重组蛋白，与新链缺口结合，引起 子链和母链交换。交换后母链缺口，通过聚合作用，以对侧子链为模板合成DNA 片段填充，连接酶连接新旧链完成复制。
4、SOS修复 ：一种能够引起误差修复的紧急呼救修复，是在无模板DNA 情况下合成酶的诱导修复。正常情况下无活性有关酶系，DNA受损伤而复制又受到抑制情况下发出信号，激活有关酶系，对DNA损伤进行修复，其中DNA多聚酶起重要作用，在无模板情况下，进行DNA修复再合成，并将DNA片段插入受损DNA空隙处。
5、DNA 多聚酶的校正作用：DNA 多聚酶除了对多核苷酸的多聚作用外，还具有3`到5`核酸外切酶作用，依***这一作用，能在复制过程中随时切除不正常的核柑酸。
上述修复中前3种属无错误修复，使诱变作用降低。而SOS修复属易误修复，造成误差修复，引起突变。
3节：突变与育种
菌种工作包括三方面：选种、育种、复壮和保藏。
选种—从自然界和生产中选择符合需要菌种。
育种—进一步提高已有菌种某种性能，使更符合要求。
选育新菌种可从几方面着手：
1）从原有菌株入手进行各种遗传改造工作。
2）根据文献资料报导的微生物种属，向国内外菌种保藏机构索取同种或同属菌株，从中寻求符合要求者。
3）根据所需菌种特性、嗜好或工艺要求，从特定的生态环境中以特定方法重新分离自然菌株。
（一）从自然界分离菌种（菌种分离与筛选）
一般步骤：（插入）
一、采样
主要以土壤为样品，一般采5-20cm深处土，须记录日期、地点、环境情况等。要根据筛选目的、微生物分布、菌种特性以及与之有关的环境，综合考虑，具体分析来决定。
二、增殖培养（富集培养）
实际上是初筛浓缩，方法主要是：
1、控制营养成分；2、控制培养条件。
菌种筛选主要步骤
调查研究及查阅充分的资料
↓
设计实验方案
↓确定采集样品的生态环境
采样
↓确定特定的增殖条件
增殖培养
↓确定特殊的选择培养基及可能的
↓定性或半定量快速检出法
平板分离
↓
原种斜面
↓确定发酵培养基础条件
筛选
↓
初筛（1株1瓶）
↓
复筛（1株3～5瓶）
↓结合初步工艺条件摸索
再复筛（1株3～5瓶）
↓
3～5株
↓
单株纯种分离
↓ 生产性能试验
↓→毒性试验
菌种鉴定
三、分离
目的微生物不纯，需分离纯化。采用简便迅速，有一定准确性的检出方法，提高筛选效率。常用平皿反应法：
纸片培养显色法：浸有指示剂滤纸。
透明圈法：混浊底物被分解后形成透明圈。如可溶性淀粉、碳酸钙等。
变色圈法：直接用显色剂或指示剂。
生长圈法：利用某些具有特殊营养要求的微生物作为工具菌，要分离的微生物能在一般培养条件下生长而合成该营养物而使工具菌能生长，形成生长圈。
抑制圈法：琼脂块培养法。
四、筛选
即进行生产性能测定，确定适合生产要求菌种。
一般初筛、复筛、再复筛，少数几株进行全面考察。
筛选时培养条件确定是关键，培养基组成、通风、pH、温度等应根据菌株性能、产物代谢途径、类似产品的培养条件及前人的工作进行综合考察，慎重选定。
初筛一株一瓶，取其中10-20%复筛，一株3瓶，直至最后3-5株，广泛考察。
（二）自发突变与育种
一、生产育种
二、定向育种
用某一特定环境长期处理某一微生物群体，同时不断地进行移种传代，以达到积累和选择合适的自发突变体的一种古老育种方法。
近年发展代谢类似物的梯度培养皿法。
（三）诱变育种
利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后设法采用简便、快速、高效的筛选方法，从中挑选少数符合目的的突变株，以供生产科研之用。
基本工作步骤：
基本步骤
原种 （出发菌株） → 纯化→斜面→同步培养→离心洗涤→振荡打散→过滤→菌悬液
→诱变处理 → 平板分离 → 斜面 → 斜面→ 斜面 →保藏及扩大试验
（活菌计数） （计数） （变异率）（初筛） （复筛） （再复筛）
一、出发菌株的选择
用作出发菌株有：野生型菌株；生产菌株；经过诱变的菌株。
一般要求生长快，营养要求粗放，发育早，产孢子多，对诱变剂敏感性高，已能积累少量产品或前体物的菌株。
二、菌悬液制备
一般采用单孢子或单细胞悬液。
诱变剂一般只作用与DNA的一条链，发生变异无法反映在当代表型上，只有经过DNA复制和细胞分裂后，才会使表型发生变异，此即表型延迟。
制备菌悬液时要注意生理状态、均一性、细胞浓度、菌悬液介质（生理盐水或缓冲液）。
三、诱变处理
1、常用诱变剂：
物理诱变剂：紫外线（UV）、X射线、r射线、快中子（0.2-10Mev）。
化学诱变剂：硫酸二乙酯DES，甲基磺酸乙酯EMS，亚硝基胍NTG。
总结表
2、诱变剂量：
诱变剂作用：提高突变率；扩大产量变异幅度；使变异朝正变或负变方向移动。
凡是在高诱变率基础上，既能扩大变异幅度，又能使变异移向正变范围的剂量就是合适剂量。图8-21
3、处理方法：
采用复合处理，包括诱变剂先后使用，同时使用和重复使用，提高效果。
表8-8
四、变异菌株的分离和筛选
诱变处理后一般要经过后培养和变异株筛选。
一般将筛选分为初筛和复筛。
初筛重点在于分离培养尽可能多菌株，采用预先设计的相同培养条件，以量为主，准确性其次，减少漏筛机会。
复筛以质为主，反复多次。
高效筛选方案：
寻找利用和创造形态、生理与生产性状间的相关性。
筛选抗生素生产菌时，可采用琼脂块培养法：图8-22
（四）营养缺陷型筛选
基本培养基（MM，[—]）：凡能满足某一菌种野生型和原养型菌株营养要求的最低成分的组合培养基。
完全培养基（CM，[+]）：在基本培养基中加入一些富含生长因子的物质，以满足该微生物各种营养缺陷型要求。
补充培养基（SM，[X]）：在基本培养基中有针对性地加上某一种或几种其自身不能合成的成分，以满足相应营养缺陷型生长的培养基。
营养缺陷型表示：所要求的营养物的头三个字母表示，如bio-，对应的野生型以bio+表示。
一般步骤：
1、诱变处理
2、淘汰野生型：抗生素法、菌丝过滤法。
3、检出缺陷型：方法有
1）夹层培养法：图8-23。
2）限量补充培养法：含微量蛋白胨（0.01%）的[一]上。
3）逐个检出法：分别接种到[—]和[+]上。
4）影印接种法：[+]培养，影印至[—]上。
4、鉴定缺陷型：
1）生长谱法：缺陷型斜面培养后，制成菌悬液涂布于[—]上，平板上划成不同区域，分别加上一种所需测验的营养物，培养观察。
2）组合补充培养基法：菌株较多时用。
营养缺陷型应用
1、标记菌种：代谢途径、杂交、基因重组中。
2、生物测定用菌
3、生产菌株：前体积累。
（五）抗性突变株筛选
1、一次性筛选：在对于出发菌株完全致死的环境中一次性筛选少数抗性突变株。
2、阶梯性筛选：使用浓度梯度与某一空间或时间。
空间—梯度培养皿法：图8-18。
时间—类似于驯化。
4节:基因重组与杂交育种
杂交hybridization：两个性状不同的菌株或变种之间进行细胞结合，遗传物质交换重新组合成新的性状。
基因重组gene recombination：两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子的重新组合后，形成新遗传型个体的方式。
二者关系
一、原核微生物的基因重组
（一）转化 transformation
概念：受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换，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。
转化后的受体菌，称转化子transformant
DNA—转化因子。
条件：
1、能进行转化的细胞必须是感受态的。即受体菌最易接收外源DNA片段并实现转化的生理状态。
2、DNA一般都是线状双链DNA，不小于5×105D，转化的片段小于107D，平均含15个基因。
转化频率较低，一般0.1~1%。
过程：图8-25
双链DNA结合→酶促分解、形成片段→一条单链降解，一条进入→同源配对、受体相应段切除，交换，杂种DNA→复制、分离、转化子。
图8-26
转化育种：DNA提取，感受态细胞培养和转化。
转染：把噬菌体或其他病毒DNA（RNA）提取出来，用它去感染感受态的宿主细胞，并产生正常噬菌体或病毒后代。
（二）转导transduction
概念：通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。
U型管实验：两株营养缺陷型LA-22（try-)，溶源性细菌（受体）；LA-2（his-），敏感菌（供体）；温和性噬菌体P22。结果在LA-22端出现原养型his+try+。原因？
1、普遍转导
噬菌体可误包裹供体菌中任何基因（包括染色体外遗传物质），并使受体菌实现各种性状的转导。
1）完全普遍转导：
噬菌体误包入供体菌DNA片段，形成完全不含本身DNA的假噬菌体（一种完全缺陷噬菌体），感染受体菌后，受体不会溶源化，也不会裂解。导入的DNA片段与同源区配对，通过两次交换而重组到受体菌DNA上，形成稳定转导子。
2）流产普遍转导
在获得供体菌DNA片段的受体菌内，如果转导的DNA不能进行重组和复制，其上的基因仅经过转录而得到表达。
此外源DNA能够保持下去，任何时候只有一个细胞含有它。表型上仍 出现供体菌特征，能在选择性培养基上形成微小菌落。
2、局限转导
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。
产生机制：不正常切割 图8-30
温和噬菌体整合到细菌DNA特定位点上，诱导裂解时，在插入位点两侧的少数宿主基因会因偶尔发生的不正常切割而连在噬菌体DNA上，一起包入噬菌体中，形成部分缺陷噬菌体，无正常噬菌体的溶源性和增殖能力。
Compbell模型
（1）低频转导（LFT）
E. coli k12的 phage 成熟时，产生转导噬菌体（ dgal） 频率为10-4--10-6 ，称低频转导。LFT 裂解物在低moi 下感染宿主，可得极少量局限转导子。
dgal— 带有半乳糖基因的 缺陷噬菌体。
（2）高频转导（HFT）
E. coli gal-受体菌用高moi的LFT裂解物进行感染时，则凡感染有 dgal 的 细胞，几乎同时感染有正常 。
两种噬菌体可同时整合到受体菌DNA 上，使其成为双重溶源菌 ，诱导裂解时，正常 可补偿 dgal 所 缺失基因功能，两个噬菌体同时复制，产生裂解物中，大体上含等量 和 dgal。 用低moi 的HFT 裂解物感染宿主，可高频率转导。
3、溶源转变 lysogenic conversion
当温和噬菌体感染其宿主而使之发生溶源化时，因噬菌体基因整合到宿主基因上，而使后者获得了除免疫性以外新性状的现象，称溶源转变。
与转导本质上不同，噬菌体不携带任何供体菌基因，是完整的，而非缺陷的。
普遍转导与局限转导比较(插入)
（三）接合conjugation
概念：通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程。也称杂交。
基本原理：
细菌、放线菌中都存在接合现象。放线菌中天蓝色链霉菌( Streptomyces coelicolor)研究的最为详细。细菌中，大肠杆菌研究最清楚。
F+ + F- = F+
F因子传递过程—滚环模型：
Hfr + F- = F-
与F-接合时， Hfr染色体在F因子处发生断裂，环状变成线状，转移至 F- 约100分钟，F因子最后转移。转移过程中经常会发生断裂，所以重组频率高，但很少出现F+ 。
转移过程与F因子传递过程基本相同，但进入F- 的单链DNA经双链化后，形成部分合子，然后同源配对，经过两次或以上的交换才能发生重组。
中断杂交实验
Hfr染色体转移有严格的顺序性，实验中可每隔一定时间利用强烈搅拌等措施，中断接合，从而获得呈现不同数量Hfr性状的F- 接合子。
根据在F- 中出现Hfr各种性状的时间早晚，可以画出一幅较完整的环状染色体图。
F` 菌株—Hfr菌株的F因子因不正常切割而脱离染色体时，可形成游离的但带有一小段染色体基因的F因子，称为F`因子。
此带有F`因子的菌株—初生F`菌株。
初生F`+ F- =F`（次生F`菌株）
既获得了F因子，又获得了来自初生F`菌株的若干遗传性状，以这种接合来传递供体菌基因的方式，称F因子转导。（F—duction）
次生F`菌株中，一部分F因子可重新整合到染色体上，恢复成Hfr菌株。
接合育种
育种前所选择的亲本必须具有一定的选择性标记，还必须具有F因子，受体菌无F因子，但必须为F因子可亲和。
1、菌株准备
2、杂交
3、重组体检出
（四）原生质体融合 Protoplast Fusion
通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并产生重组子的过程，又称细胞融合。
一、特点
1、杂交频率高
2、受接合型或致育性限制较少，但与亲缘性有一定关系。
3、遗传物质传递更完整。
4、存在两株以上亲株同时参与融合可能。
5、可以采用产量性状较高菌株作融合
微生物环在水域生态系统物质循环和能量流动中的作用?
答：2. 固氮作用：微生物能够将氮气转化为氨、硝酸盐等化合物，为水域生态系统提供了重要的氮源，促进了生态系统的生产力。3. 氮素循环：微生物还能够将有机氮转化为无机氮，使其能够被其他生物利用，同时也能够将硝酸盐还原为氨，使其能够再次被植物利用。4. 磷素循环：微生物能够将有机磷转化为无机磷...
简述生物圈中氮循环的主要过程
答：氮循环(Nitrogen Cycle)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反覆循环，以至无穷。空气中含有大约78%的...
简单叙述氮元素在生态系统中是怎样循环的
答：能够完成这一转变的是一些特殊的微生物类群如固氮菌、蓝绿藻和根瘤菌等，即生物固氮；闪电、宇宙线辐射和火山活动，也能把气态氮转变成氨，即高能固氮；此外，随着石油工业的发展，工业固氮也成为开发自然界氮素的一种重要途径。自然界中的氮处于不断的循环过程中。首先，进入生态系统的氮以氨或氨盐的...
氮循环是指
答：氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分，全球每年通过人类活动新增的“活性”氮导致全球氮循环严重失衡，并引起水体的富营养化、水体酸化、温室气体排放等一系列环境问题。定义 氮循环是指氮在自然界中的循环转化过程，是生物圈内基本的物质循环之一，如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物...
氮循环过程
答：如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反复循环，以至无穷。构成陆地生态系统氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。相关信息：氮对我国及世界环境造成了多方面影响，我们应采用科学的措施和政策，...
氮是怎样循环的
答：将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮在自然界中经微生物分解、氨化、硝化成简单氮化物，重新被植物利用；土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，形成自然界的氮循环 ...
微生物在自然界氮素循环,哪些主要是细菌完成的
答：2)硝化作用：土壤中由氨化作用生成的NH3，经硝化细菌氧化生成亚硝酸、硝酸的过程。3)同化型硝酸盐还原作用：以硝酸盐作营养，合成氨基酸、蛋白质和核酸等含氮物的过程。4)氨化作用：含氮有机物通过各类微生物分解、转化成氨的过程。5) 反硝化作用：微生物还原NO3－产生气态N2的过程。即硝酸盐的异化...
氮循环,解释细一点,
答：氮素在自然界中有多种存在形式，其中，数量最多的是大气中的氮气，总量约3.9×1015 t。除了少数原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮气。目前，陆地上生物体内储存的有机氮的总量达1.1×1010～1.4×1010 t。这部分氮素的数量尽管不算多，但是能够迅速地再循环，从而可以反复地供植物吸收...
不是微生物专利的氮素循环是什么
答：氮素是构成生物体的另一种必需元素，自然界中的氮素循环包括许多转化作用。空气中的氮气被固氮微生物及植物与微生物的共生体固定成氨态氮，经过硝化微生物的作用转化成硝态氮，后者被植物或微生物同化成有机氮化物。动物食用含氮的植物，又转变成动物体内的蛋白质。动物、植物、微生物的尸体及排泄物被微...
高一生物作文
答：在这个过程中，动物植物无休止地向自然界索取营养元素并为己所用，然后它们又“大方”地向自然界排放废物垃圾（动物和植物的粪便、遗骸和残枝败叶），微生物却从事着最脏最累最为人不齿的垃圾处理工作，如果没有微生物，我们将会生活在一个到处充斥着有害气体的恶臭难耐的垃圾堆中。氮素的生物循环离不...
