【正文】 dsDNA分子，即 cccDNA (covalently closed circle ） 。 2）質(zhì)粒：是真核細(xì)胞細(xì)胞核外或原核生物擬核區(qū)外能進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括 ?? 近年來在疏螺旋體、鏈霉菌和酵母菌中發(fā)現(xiàn)了線型雙鏈 DNA質(zhì)粒和RNA質(zhì)粒 質(zhì)粒的構(gòu)型和大小 1）構(gòu)型： CCC型（ covalently closed circular): 共價閉合環(huán)狀，超螺旋環(huán)狀； OC型（ open circular form):開環(huán)型； L型（ linear form)：線型； 2）大小 ： 分子量一般在 106～ 108Da，大小約為 1%核基因組。 質(zhì)粒分子的大小范圍從 1kb左右到 1000kb，細(xì)菌質(zhì)粒多在10kb以內(nèi)。每個質(zhì)粒含有幾個到數(shù)百個基因。每一個細(xì)胞可含有 1—幾百個質(zhì)粒。 3）數(shù)目： 質(zhì)粒復(fù)制與核染色體同步 ， 稱 “ 嚴(yán)緊型復(fù)制控制 ” ，細(xì)胞一般含 1～ 2個質(zhì)粒 ； 不同步 ， 稱 “ 松弛型復(fù)制控制 ” ，一般含 10～ 15個或更多。 質(zhì)粒的特性 。 質(zhì)?？刂浦?xì)菌的次要性狀，失去質(zhì)粒通常不會影響細(xì)菌的正常生活，但質(zhì)粒的存在可使細(xì)菌獲得生長優(yōu)勢。 。 某些屬于同一組并具有共同阻遏物的質(zhì)粒不能在同一細(xì)胞中共存。 。 某些質(zhì)粒能以較高的頻率（ 106）通過細(xì)胞間的接合作用或其他機(jī)制從供體細(xì)胞轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中。如 F、 R等。 。 在一定條件下，質(zhì)粒可整合到染色體的 DNA上（ 附加體 ），并且也可與 DNA重新分離。 。 不同的質(zhì)粒與染色體上的基因可以在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外進(jìn)行交換重組并形成新的重組質(zhì)粒。 。 在高溫或某些化學(xué)藥物 啶類染料、絲裂霉素 C的處理下，質(zhì)?？梢员幌?，同時宿主細(xì)胞也將失去質(zhì)?？刂频谋硇托誀?。 。 質(zhì)粒與染色體的 DNA比較，質(zhì)粒 DNA具有較強(qiáng)的耐堿性。 質(zhì)粒的檢測 DNA后電鏡觀察； ； ，如抗藥性初步判斷。 （ 5）質(zhì)粒的類型 質(zhì)粒按功能和賦予宿主的表型效應(yīng) 接合質(zhì)粒 (Fertility factor， F因子 ) 抗性質(zhì)粒 (Resistance factor， R因子 ) 細(xì)菌素質(zhì)粒 (Bacteriocin plasmid) 毒性質(zhì)粒 (Virulence plasmid) 代謝質(zhì)粒 (Metabolic plasmid) 隱秘質(zhì)粒 (Cryptic plasmid) FERTILITY PLASMID A fertility plasmid carries the genes for conjugation as well as a number of other genes. In this figure the fertility plasmid also carries antibiotic resistant genes. 質(zhì)粒的類型 （ 1） F因子、致育因子或性因子： 。約等于 2%核染色體 DNA的小型cccDNA。分子量為 107Da， （千堿基對），其中有 1/3的基因與接合作用有關(guān)。 （ 2） R因子、 R質(zhì)粒：抗性質(zhì)粒： 包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡稱 R質(zhì)粒。 如 R1質(zhì)?？墒顾拗鲗β让顾亍㈡溍顾?、磺胺、氨芐青霉素、卡那霉素產(chǎn)生抗性。 （ 3） Col因子、產(chǎn)大腸桿菌素因子： 大腸桿菌素是 ，具有通過抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯或能量代謝等，專一地殺死其他腸道細(xì)菌的功能。約 4～ 8 104Da。 攜帶 Col因子的菌株，由于質(zhì)粒本身編碼一種免疫蛋白，從而對大腸桿菌素有免疫作用，不受其傷害。 質(zhì)粒的類型 （ 4）、毒性質(zhì)粒： 許多致病菌的致病性是由其所攜帶的質(zhì)粒引起的，這些質(zhì)粒具有編碼毒素的基因。 如 Bt (蘇云金芽孢桿菌 Bacillus thuringiensis）產(chǎn)生的毒素伴孢晶體即由位于質(zhì)粒上的基因所編碼。 （ 5）、代謝質(zhì)粒：降解性質(zhì)粒： 假單胞菌中發(fā)現(xiàn)， 此類質(zhì)粒上攜帶有能降解某些基質(zhì)的酶的基因。這類質(zhì)粒也稱為降解質(zhì)粒，每種具體的質(zhì)粒常以其降解的底物而命名。在有毒化合物的降解方面有重要意義。 超級細(xì)菌。 （ 6）隱秘質(zhì)粒： 不顯示任何表型效應(yīng)，它們的存在只有通過物理的方法才能檢測發(fā)現(xiàn)。 質(zhì)粒的類型 （ 7） Ti質(zhì)粒、誘癌質(zhì)粒 (tumor indcing plasmid)： 大型，長 200kb。根癌土壤桿菌 (Agrobacterium tumefaciens)。 侵入到雙子葉植物細(xì)胞中， Ti質(zhì)粒片段與植物細(xì)胞核染色體組發(fā)生整合，破壞控制細(xì)胞分裂的激素調(diào)節(jié)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞。 植物遺傳工程研究的重要載體 。 Ri質(zhì)粒： root inducing plasmid, p201. （ 8）巨大質(zhì)粒： megaplasmid: 200～ 300 106Da，比一般質(zhì)粒大幾十倍至幾百倍。根瘤菌屬中發(fā)現(xiàn)，具有一系列固氮基因。 一 .基因突變 二 .突變與育種 第二節(jié) 基因突變和誘變育種 一 .基因突變 基因突變 (Gene mutation)又稱點(diǎn)突變，是指生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化。 根據(jù)突變的原因又可將其分為 自發(fā)突變 (Spontaneous mutation)和 誘發(fā)突變 (Induced mutation)兩種類型。 野生型菌株： 從自然界分離到的菌株一般稱為野生型菌株。 突變株 ：野生型突變后帶有新性狀的菌株。 菌株 (strain)：菌株又稱品系，表示任何由一個獨(dú)立分離的單細(xì)胞 (或單個病毒粒子 )繁殖而成的純種群體及其后代。因此 ,一種微生物的每一個不同來源的純培養(yǎng)物均可稱為該菌種的一個菌株。 根據(jù)菌株的定義 ,菌株實(shí)際上是某一微生物達(dá)到“遺傳性純”的標(biāo)志 ,一旦菌株發(fā)生變異 ,均應(yīng)標(biāo)上新的菌株名稱。當(dāng)進(jìn)行菌種保藏、篩選或科學(xué)研究時 ,在進(jìn)行學(xué)術(shù)交流或發(fā)表論文時 ,在利用菌種進(jìn)行生產(chǎn)時 ,都必須同時標(biāo)明該菌種及菌株名稱。 品系：源出于一個共同的祖先而且具有特定基因型的動植物或微生物。 （一） .突變的類型 突變株的表型 選擇性突變株 非選擇性突變株 營養(yǎng)缺陷型 抗性突變型 條件致死突變型 形態(tài)突變型 抗原突變型 產(chǎn)量突變型 突變的類型較多 ,按分離的方法分： 選擇性突變株（ Selective mutant）：凡能用選擇性培養(yǎng)方法快速選擇出來的突變型 反之則稱為非選擇性突變株（ Nonselective mutant）。 營養(yǎng)缺陷型 (Auxotroph) 野生型菌株（ Wild type strain）由于發(fā)生基因突變，喪失了合成一種或幾種生長因子的能力，因而無法在 基本培養(yǎng)基 上正常生長繁殖的變異類型，稱為營養(yǎng)缺陷型。 基本培養(yǎng)基：僅能滿足微生物野生型菌株生長需要的培養(yǎng)基，成為基本培養(yǎng)基（ minimal medium,MM），有時用符號“ [ － ]” 來表示。不同微生物的基本培養(yǎng)基是不相同的。 完全培養(yǎng)基：凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的天然或者半天然培養(yǎng)基，成為完全培養(yǎng)基（ plete medium,CM），有時用符號“ [ + ]”表示。完全培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，全面，一般可在基本培養(yǎng)基中加入富含氨基酸，維生素和堿基之類的天然物質(zhì)配制而成。 補(bǔ)充培養(yǎng)基：凡是只能滿足相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型生長需要的組合培養(yǎng)基，成為補(bǔ)充培養(yǎng)基（ supplemental medium,SM）。它是再基本培養(yǎng)基中加入該菌株不能合成的營養(yǎng)因子而組成的。 野生型菌株：從自然界分離得到的微生物再其發(fā)生突變前的原始菌株，成為野生型菌株（ wild type strain）。 營養(yǎng)缺陷型：野生型菌株經(jīng)過人工誘變或者自然突變失去合成某種營養(yǎng)（氨基酸，維生素，核酸等）的能力，只有在基本培養(yǎng)基中補(bǔ)充所缺乏的營養(yǎng)因子才能生長，成為營養(yǎng)缺陷型（ auxotroph）。營養(yǎng)缺陷型是一種生化突變株，它的出現(xiàn)是由基因突變引起的。遺傳信息的載體是一系列為酶蛋白編碼的核酸系列，如果核酸系列中某堿基發(fā)生突變，由該基因所控制的酶合成受阻，該菌株也因此不能合成某種營養(yǎng)因子，是正常代謝失去平衡。 抗性突變型 (Resisant mutant) 是指由于基因突變而使原始菌株對某種化學(xué)藥物或致死物理因子產(chǎn)生抗性的變異類型 。 抗藥性、抗紫外線或抗噬菌體等。 條件致死突變型 (Conditional lethal mutant) 微生物在有的條件下可正常地生長、繁殖并實(shí)現(xiàn)其表型，而在另一種條件下卻無法生長、繁殖的突變類型，即為條件致死突變型。 如： 溫度敏感突變株 (Ts突變株）： temperature sensitive mutant E. coli Ts突變株， 37度長， 42度不長。 原因： 形態(tài)突變型 (Morphological mutant) 由于基因突變而使個體或菌落形態(tài)發(fā)生非選擇性的變異，稱為形態(tài)突變型。 如：莢膜的有無、孢子的顏色等。 抗原突變型 (Antigenic mutant) 產(chǎn)量突變型（ metabolite quantitative mutant) 由于基因突變而引起細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生變異的類型，稱為抗原突變型。 如：細(xì)胞壁、莢膜和鞭毛成分的變異。 通過基因突變而產(chǎn)生的在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株的突變株，即產(chǎn)量突變型。高產(chǎn)突變株。 正突變株 :高產(chǎn)突變株。 負(fù)突變株： （二）突變率 (Mutation rate) 每一個細(xì)胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率，稱為突變率。 也可用每一單位群體在每一世代中產(chǎn)生的突變株 (Mutant)的數(shù)目來表示。 108表示， 108個細(xì)胞分裂產(chǎn)生 2*108個細(xì)胞時可發(fā)生 1次突變 （三）基因突變的特點(diǎn) 由于遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)相同，微生物在遺傳變異的特點(diǎn)上與其他生物一樣遵循同樣的規(guī)律。比如細(xì)菌的耐藥性可借三種方式產(chǎn)生：即基因突變、質(zhì)粒轉(zhuǎn)移和生理適應(yīng)。 基因突變一般具有以下 7個共同特點(diǎn)： （ 1）不對應(yīng)性 ：突變性狀與引起突變的原因間無直接的對應(yīng)關(guān)系。如抗青霉素的突變。 （ 2）自發(fā)性： 各種性狀的突變，可在沒有人為的誘變因素處理下自發(fā)地產(chǎn)生。 （ 3）稀有性： 自發(fā)突變的頻率極低，一般 106~109。 （ 4）獨(dú)立性： 在某一群體中，突變是隨機(jī)的，獨(dú)立發(fā)生的，任何性狀都可發(fā)生基因突變，并且該基因的突變不會影響其他基因的突變率（？）。 雙重突變的幾率？ （ 5）可誘變性： 利用誘變劑處理，可以提高突變率 10~105倍 。 （ 6）穩(wěn)定性： 由于突變造成遺傳物質(zhì)在結(jié)構(gòu)上發(fā)生穩(wěn)定的變化，所產(chǎn)生的新的變異性狀也是穩(wěn)定的、可遺傳的。 （ 7）可逆性： 任何性狀既可發(fā)生正向突變，也可發(fā)生回復(fù)突變。 （四） .基因突變的自發(fā)性和不對應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)證明 又稱 波動試驗(yàn)或彷徨試驗(yàn) ，是 1943年 Luria和 Delbruck根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理設(shè)計的實(shí)驗(yàn) (獲 1969年諾貝爾生理學(xué)獎 ): 變量實(shí)驗(yàn)（ Fluctuation test） Salvador Luria Max Delbruck 什么是基因突變的不對應(yīng)性？ 突變產(chǎn)生的新性狀與引起突變的原因間無直接的對應(yīng)關(guān)系 。 抗藥性突變產(chǎn)生的原因是什么？ 1）馴養(yǎng)論：藥物導(dǎo)致的定向突變。 2）抗藥性突變：自發(fā)性、與藥物無關(guān) 實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：取對 T1噬菌體敏感的 ，用新鮮培養(yǎng)液稀釋至 103／ ml的濃度，然后在甲、乙兩試管內(nèi)各裝 10ml。（ 1） 將甲管中的菌液先分裝到 50支小試管中 (每管裝 )，保溫24~36小時后，把各小管的菌液分別倒在 50套預(yù)先涂有 T1的平板上，經(jīng)培養(yǎng)后分別計算各皿上所產(chǎn)生的抗噬菌體的菌落數(shù)。 （ 2）將 乙管的 10ml菌液先整管保溫 24~36小時，再分成 50份加到同樣涂有 T1的平板上，經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后，同樣分別計算各皿形成的抗性菌落數(shù) 。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，來自甲管的 50皿中，各皿間抗性菌落數(shù)相差極大，而來自乙管的各皿數(shù)目基本相同。 結(jié)論：說明 ，不是由噬菌體誘導(dǎo)出來的，而是在它接觸噬菌體前，在細(xì)胞分裂過程中隨機(jī)地自發(fā)產(chǎn)生的。 而且自發(fā)突變發(fā)生得越早，抗性菌落數(shù)就越多，反之則越少。噬菌體在這里僅起著淘汰原始的未突變的敏感菌和甄別抗噬菌體突變型的作用。利用這一方法還可計算出突變率 。 涂布試驗(yàn)（ Newbe experiment） 1949年， Newbe設(shè)計了一種與變量試驗(yàn)相似，但方法更為簡便的涂布試驗(yàn)。 涂布試驗(yàn)采用固體平板培養(yǎng)法。在 12套平板上分別涂以數(shù)目相等（ 5 104）的對 T1敏感的 ，培養(yǎng) 5小時，待平板上長出大量微菌落后，取其中 6皿直接噴上 T1噬菌體