【正文】 率是各個(gè)基因突變概率的乘積，例如某一基因的突變率為108，另一為106，則雙重突變的概率僅1014。(二) 突變率概念：某一細(xì)胞（或病毒顆粒）在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的概率，稱突變率。例如，細(xì)菌的鞭毛或莢膜的有無，霉菌或放線菌的孢子有無或顏色變化，菌落表面的光滑、粗糙以及噬菌斑的大小、清晰度等的突變。廣泛應(yīng)用的一類是溫度敏感突變型。營養(yǎng)缺陷型突變株在遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳工程和育種等工作中十分有用。廣義的突變包括染色體畸變和點(diǎn)突變。核苷酸是最小的突變單位或交換單位?；蛑袛y帶的遺傳信息通過mRNA傳給蛋白質(zhì)。有單倍體、雙倍體之分。例如，真核微生物的中心體、線粒體、葉綠體等細(xì)胞器，還有2 μm質(zhì)粒。在不同的微生物細(xì)胞中，細(xì)胞核的數(shù)目是不同的，但孢子只有一個(gè)核。3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的共同結(jié)論：只有核酸才是負(fù)載遺傳信息的真正物質(zhì)基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)中，還選用了另一株與TMV近緣的霍氏車前花葉病毒(HRV)。（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)(1956年)進(jìn)一步用含RNA的煙草花葉病毒（TMV）進(jìn)行了著名的植物病毒重建實(shí)驗(yàn)。接著做以下兩組實(shí)驗(yàn)（）。(1) 從活的S菌中抽提各種細(xì)胞成分（DNA、蛋白質(zhì)、莢膜多糖等）(2) 對各生化組分進(jìn)行轉(zhuǎn)化試驗(yàn) ①加S菌的DNA ②加S菌的DNA和DNA酶以外的酶 長出S菌 ③加S菌的DNA和DNA酶活R菌 ④加S菌的RNA ⑤加S菌的蛋白質(zhì) 只長R菌 ⑥加S菌的莢膜多糖結(jié)果只有S型菌株的DNA才能將肺炎鏈球菌的R型轉(zhuǎn)化為S型，而且DNA的純度越高，其轉(zhuǎn)化效率也越高，只取用6108g的純DNA時(shí)，仍保持轉(zhuǎn)化活力。★第二節(jié) 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、證明核酸是遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)★★（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928年）以肺炎鏈球菌（舊稱肺炎雙球菌）作為研究對象。變異的特點(diǎn)是在群體中以極低的概率(一般為105～1010)出現(xiàn)，性狀變化的幅度大，且變化后的新性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的。變異：指子代與親代之間的不相似性。三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體感染實(shí)驗(yàn)和植物病毒重建實(shí)驗(yàn)。基因突變、 誘變育種:相關(guān)概念營養(yǎng)缺陷型的篩選環(huán)節(jié)。應(yīng)掌握的幾個(gè)概念：（一）遺傳型（又稱基因型）指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。（四）飾變指一種不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、翻譯水平上的表型變化。有莢膜肺炎鏈球菌是致病性的，它的菌落表面光滑，所以稱S型；無莢膜肺炎鏈球菌無致病性，菌落外觀粗糙，故稱R型。說明S型轉(zhuǎn)移給R型的絕不是遺傳性狀（在這里是莢膜多糖）的本身，而是以DNA為物質(zhì)基礎(chǔ)的遺傳信息。在噬菌體的感染過程中，蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞。把TMV放在一定濃度的苯酚溶液中振蕩，就能將它的蛋白質(zhì)外殼與RNA核心相分離。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果如下：當(dāng)用TMVRNA與HRV衣殼重建后的雜合病毒去感染煙草時(shí)，煙葉上出現(xiàn)的是典型的TMV病斑，再從中分離出來的新病毒也是未帶任何HRV痕跡的典型TMV病毒。二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式從7個(gè)層次探討。（二）細(xì)胞核水平真核微生物的DNA與組蛋白結(jié)合在一起形成染色體，由核膜包裹，形成有固定形態(tài)的真核。原核微生物的質(zhì)粒種類很多，常見的質(zhì)粒有細(xì)菌的致育因子（F因子）、抗藥因子（R因子）以及大腸桿菌素因子等。（四）核酸水平考慮：遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA、是雙鏈還是單鏈結(jié)構(gòu)、長短差別、呈環(huán)狀還是線狀。遺傳密碼的單位是密碼子。第三節(jié) 基因突變和誘變育種一、基因突變基因突變：一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變，包括一對或少數(shù)幾對堿基的缺失、插入或置換，而導(dǎo)致的遺傳變化。從自然界分離得到的菌株一般稱野生型菌株，簡稱野生型。2. 抗性突變型概念：抗性突變型是指野生型菌株因發(fā)生基因突變，而產(chǎn)生的對某化學(xué)藥物或致死物理因子的抗性變異類型，它們可在加有相應(yīng)藥物或用相應(yīng)物理因子處理的培養(yǎng)基平板上選出。這些突變型在一定溫度條件下并不致死，所以可以在這一溫度中保存下來。5. 抗原突變型概念：抗原突變型是指由于基因突變引起的細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生的變異類型。為方便突變率也可以用某一單位群體在每一世代（即分裂一次）中產(chǎn)生突變株的數(shù)目來表示?！?三) 基因突變的特點(diǎn)1. 不對應(yīng)性即突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應(yīng)關(guān)系。3. 稀有性指自發(fā)突變的頻率較低，而且穩(wěn)定，一般在106～109 間。通過各種物理、化學(xué)誘變劑的作用，可提高突變率，一般可提高10～105倍。凡具有誘變效應(yīng)的任何因素，都可稱為誘變劑。它們可與一個(gè)或幾個(gè)堿基發(fā)生生化反應(yīng)，引起DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)換。（2）移碼突變 概念： 指誘變劑會(huì)使DNA序列中一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸發(fā)生增添(插入)或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和翻譯錯(cuò)誤的一類突變。吖啶類化合物引起移碼突變的機(jī)制：因?yàn)樗鼈兌际且环N平面型三環(huán)分子，結(jié)構(gòu)與一個(gè)嘌呤嘧啶對十分相似，故能嵌入兩個(gè)相鄰DNA堿基對之間，造成雙螺旋的部分解開，在DNA復(fù)制過程中，使鏈上增添或缺失一個(gè)堿基，并引起了移碼突變。嘧啶的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物主要是嘧啶二聚體（TT，TC，CC）和水合物，相鄰嘧啶形成二聚體后造成局部DNA分子無法配對，從而引起微生物的死亡或突變。由于一般的微生物中都存在著光復(fù)活作用，所以在利用UV進(jìn)行誘變育種等工作時(shí)，就應(yīng)在紅光下進(jìn)行照射和后續(xù)操作，并放置在黑暗條件下培養(yǎng)。一般認(rèn)為通過染色體交換，空隙部位就不再面對著胸腺嘧啶二聚體而面對著正常的單鏈，在這種情況下DNA多聚酶和連接酶便能起作用而把空隙部分進(jìn)行修復(fù)。2. 定向培育優(yōu)良菌株定向培育是指用某一特定因素長期處理某一微生物培養(yǎng)物，同時(shí)不斷對它們進(jìn)行傳代，以達(dá)到累積并選擇相應(yīng)的自發(fā)突變體的一種古老的育種方法。誘變育種不僅能提高菌種的生產(chǎn)性能而增加產(chǎn)品的產(chǎn)量外，而且還可達(dá)到改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種和簡化生產(chǎn)工藝等目的，故仍是目前使用最廣泛的育種手段之一。④多挑選一些已經(jīng)過誘變的菌株為出發(fā)菌株，進(jìn)行多步育種，確保高產(chǎn)菌株的獲得。一般處理真菌的孢子或酵母細(xì)胞時(shí)，其懸浮液的濃度大約為106個(gè)/ml，細(xì)菌和放線菌孢子的濃度大約為108個(gè)/ml。最常用的烷化劑有N甲基N′硝基N亞硝基胍(NTG)、甲基磺酸乙酯(EMS) 、甲基亞硝基脲(NMU)、硫酸二乙酯(DES)和環(huán)氧乙烷等。在育種實(shí)踐中，常采用殺菌率來作各種誘變劑的相對劑量。（4）利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng) 誘變劑的復(fù)合處理常呈現(xiàn)一定的協(xié)同效應(yīng)，因而對育種有利。復(fù)篩指對初篩出的菌株的有關(guān)性狀作精確的定量測定。補(bǔ)充培養(yǎng)基（SM，符號(hào)為[A]或[B]等）：是指在基本培養(yǎng)基中添加某種營養(yǎng)物質(zhì)以滿足該營養(yǎng)物質(zhì)缺陷型菌株生長需求的合成或半合成培養(yǎng)基。通過以下的抗生素法或菌絲過濾法就可淘汰為數(shù)眾多的野生型菌株即濃縮了營養(yǎng)缺陷型。在基本培養(yǎng)基中加入抗生素，野生型生長被殺死，營養(yǎng)缺陷型不能在基本培養(yǎng)基中生長而被保留下來。第三步，檢出缺陷型：具體方法很多。夾層培養(yǎng)法及結(jié)果限量補(bǔ)充培養(yǎng)法 把誘變處理后的細(xì)胞接種在含有微量（＜%）蛋白胨的基本培養(yǎng)基平板上，野生型細(xì)胞就迅速長成較大的菌落，而營養(yǎng)缺陷型則緩慢生長成小菌落。影印平板法 將誘變劑處理后的細(xì)胞群涂布在一完全培養(yǎng)基平板上，經(jīng)培養(yǎng)長出許多菌落。第四步，鑒定缺陷型：生長譜法。用類似方法還可測定雙重或多重營養(yǎng)缺陷型。通過轉(zhuǎn)化方式而形成的雜種后代，稱為轉(zhuǎn)化子。能進(jìn)行轉(zhuǎn)化的細(xì)胞必須是感受態(tài)的。受體菌染色體組進(jìn)行復(fù)制，雜合區(qū)段分離成兩個(gè)，其中之一獲得了供體菌的轉(zhuǎn)化基因，形成轉(zhuǎn)化子，另一個(gè)未得獲轉(zhuǎn)化基因。1. 普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 概念：通過極少數(shù)完全缺陷噬菌體對供體菌基因組上任何小片段DNA進(jìn)行“誤包”，而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象，稱為普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)。體內(nèi)同時(shí)含有供體DNA和噬菌體DNA的缺陷噬菌體稱為部分缺陷噬菌體。它只能轉(zhuǎn)導(dǎo)一種或少數(shù)幾種基因（一般為位于附著點(diǎn)兩側(cè)的基因）。F因子(即致育因子或性質(zhì)粒) ：決定大腸桿菌性別，是一種獨(dú)立于染色體外的小型的環(huán)狀DNA，一般呈超螺旋狀態(tài)，它具有自主的與染色體進(jìn)行同步復(fù)制和轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞中去的能力。有些大腸桿菌的F因子可與核染色體整合在一起，這種類型的菌株與F－菌株接合的重組頻率比F＋與F－菌株接合的重組頻率高幾百倍以上，因此，常將其稱為高頻重組(Hfr)菌株。當(dāng)帶有F′菌株與F－菌株接合后，可使F－菌株成為既有F因子又帶有部分供體菌基因的次生F′菌株。形成菌落后，再通過影印平板法，接種到各種選擇性培養(yǎng)基平板上，檢驗(yàn)它們是否為穩(wěn)定的融合子，最后再測定其有關(guān)生物學(xué)性狀或生產(chǎn)性能。凡能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌或霉菌，原則上都可應(yīng)用與高等動(dòng)、植物雜交育種相似的有性雜交方法進(jìn)行育種。把兩個(gè)親體的不同性別的單倍體細(xì)胞密集在一起就有更多機(jī)會(huì)出現(xiàn)雙倍體的雜交后代。例如：用于酒精發(fā)酵的酵母和用于面包發(fā)酵的酵母雖屬同一種釀酒酵母，但兩者是不同的菌株，表現(xiàn)在前者產(chǎn)酒精率高而對麥芽糖和葡萄糖的發(fā)酵力弱，后者則產(chǎn)酒精率低而對麥芽糖和葡萄糖的發(fā)酵力強(qiáng)。準(zhǔn)性生殖常見于某些真菌,尤其是半知菌類中。異核體能獨(dú)立生活。雙倍體雜合子性狀極不穩(wěn)定，在其進(jìn)行有絲分裂過程中，其中極少數(shù)核中的染色體會(huì)發(fā)生交換和單倍體化，從而形成了極個(gè)別具有新性狀的單倍體雜合子。一、基因工程的基本操作基因工程的基本操作包括：目的基因的取得，載體系統(tǒng)的選擇，目的基因與載體重組體的構(gòu)建，重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，“工程菌”或“工程細(xì)胞株”的表達(dá)、檢測以及實(shí)驗(yàn)室和一系列生產(chǎn)性試驗(yàn)等。真核細(xì)胞受體的載體主要有SV40病毒（動(dòng)物）和Ti質(zhì)粒（植物）。這時(shí)，在外加連接酶的作用下，供體的DNA片段與質(zhì)粒DNA片段的裂口處被“縫合”，形成一個(gè)完整的有復(fù)制能力的環(huán)狀重組體。在理想情況下，上述重組載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，能通過自主復(fù)制而得到大量擴(kuò)增，從而使受體細(xì)胞表達(dá)出供體基因所提供的部分遺傳性狀，受體細(xì)胞就成了“工程菌”。3. 基因工程在醫(yī)療上的應(yīng)用用正?；驈浹a(bǔ)有缺陷的基因，以治療某些遺傳性疾病，并可能治愈大多數(shù)遺傳性疾病。1降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴 “超級(jí)菌”,它能把原油中約三分之二的烴消耗掉。5. 基因工程與基本理論研究基因工程技術(shù)的發(fā)展，對生物學(xué)基本理論的研究起著巨大的推動(dòng)作用，尤其是為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究方面提供了極大的方便。基因工程的宿主細(xì)胞已從微生物發(fā)展到植物、動(dòng)物和人類細(xì)胞