【正文】 ? A:BU G:C A:T A:BU ? 從上圖中，還可看到 5BU的摻入引起的 G┇ C回復(fù)到 A︰ T的過程。 5BU是 T的代謝類似物。其中 A→H而引起的轉(zhuǎn)換過程分以下幾個(gè)環(huán)節(jié)： ? ①腺嘌呤經(jīng)氧化脫氨后變成烯醇式次黃嘌呤（ He）； ? ② He通過自發(fā)的互變異構(gòu)效應(yīng)而形成 Hk（酮式次黃嘌呤）； ? ③ DNA雙鏈第一次復(fù)制，結(jié)果 Hk因其在 6位上含有酮基，故只能與 6位上含有氨基的胞嘧啶（ C）配對(duì)； ? ④ DNA雙鏈的第二次復(fù)制，這時(shí)其中的 C按常規(guī)與 G配對(duì)，因而最終實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。在這些誘變劑中，除羥胺只引起 G┇ C→A： T外，其余都是可使 G┇ C A： T發(fā)生互變的。 ? 對(duì)某一具體誘變劑來(lái)說(shuō)，可同時(shí)引起轉(zhuǎn)換與顛換，也可只具其中的一種功能。即使是同一種誘變劑，也常有不同的作用方式。 ：誘變劑可提高突變率。 ：突變的性狀與突變?cè)蛑g無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 ? 突變率 =突變細(xì)胞數(shù) /分裂前群體細(xì)胞數(shù) ? 突變率是獨(dú)立的 。 (一 )基因突變的類型 （根據(jù)遺傳信息的變化） ? 原序列 5‘AUG CCU UCA AGA UGU GGG Met Pro Ser Arg Cys Gly (1)同義突變 5‘ AUG CCU UCA AGA UGU GGA Met Pro Ser Arg Cys Gly (2)錯(cuò)義突變 5‘ AUG CCU UCA GGA UGU GGA Met Pro Ser Gly Cys Gly (3)無(wú)義突變 5‘ AUG CCU UCA AGA UGA GGA Met Pro Ser Arg (4)移碼突變 5‘AUG CCU UCA AGU GUG GG Met Pro Ser Ser Val 突變類型 ? 突變株的表型 成因 檢出方法 ? 營(yíng)養(yǎng)缺陷型 因突變而喪失合成一 補(bǔ)充培養(yǎng)基 ? （ auxotroph） 種或幾種生長(zhǎng)因子的 ? 能力不能在基本培養(yǎng) ? 基上生長(zhǎng)突變株 ? 抗性突變型 因突變而產(chǎn)生了對(duì)某 藥物培養(yǎng)基 （ resistant mutant） 種化學(xué)藥物或致死 ? 物理因子的抗性 ? 條件致死突變型 突變后在某種條件下 培養(yǎng)條件改變 ? （ conditional 可正常生長(zhǎng)、繁殖并 ? lethal mutant） 實(shí)現(xiàn)其表型，而在另 ? 一條件下卻無(wú)法生長(zhǎng) ? 繁殖的突變型 ? 突變株的表型 成因 檢出方法 ? 形態(tài)突變型 因突變而產(chǎn)生的個(gè)體 形態(tài) ? Morphologycal 或菌落形態(tài)的非選擇 （常用顏色變化） ? mutant 性變異 ? 抗原突變型 因突變而引起的抗原 借助于抗原 ? antigenic 結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 抗體反應(yīng) ? mutant ? 產(chǎn)量突變型 因突變而獲得的在有 測(cè)定產(chǎn)量或 ? high producing 用代謝物產(chǎn)量上高于 其它 ? mutant 原始菌株的突變株 ? 其它突變型：毒力、糖發(fā)酵能力、代謝產(chǎn)物等 （二）突變率 ? 突變率 : 每一細(xì)胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率 。含有噬菌體生長(zhǎng)繁殖和轉(zhuǎn)座所必需的基因，其分子量最大（ 39kb），含有 20多個(gè)基因，但并沒有固定的整合位置。除了與轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的基因外，還含有抗性基因（對(duì)抗生素、某些毒物）、乳糖發(fā)酵基因等幾個(gè)至十幾個(gè)基因。 E . coli的 F因子和核染色體組上有一些相同的 IS，通過這些同源序列間的重組，就可使 F因子插入到 E . coli的核染色體組上，形成 Hfr菌株。目前已把在染色體組中或染色體組間能改變自身位置的一段 DNA順序稱為 轉(zhuǎn)座因子 （ transposible element），也稱作 跳躍基因 （ jumping gene）或 可移動(dòng)基因 （ movable gene）。 ? 40年代 B. McClintock對(duì)玉米的遺傳研究而發(fā)現(xiàn)染色體易位，打破了基因是固定在染色體 DNA上的一些不可移動(dòng)的核苷酸片段的說(shuō)法。它們的降解性質(zhì)?？蔀橐幌盗心芙到鈴?fù)雜物質(zhì)的酶編碼，從而能利用一般細(xì)菌所難以分解的物質(zhì)做碳源。 ?（抗生素抗性和重金屬抗性）因子（ resistence factor） ? 最初發(fā)現(xiàn)于痢疾志賀氏菌（ Shigella dysenteriae），后來(lái)發(fā)現(xiàn)還存在于 Salmonella、 Vibrio、 Bacillus、Pseudomonas和 Staphylococcus中。 ? （ colicinogenic factor） ? 產(chǎn)大腸桿菌素因子。 ? 當(dāng)帶有 Ti質(zhì)粒的細(xì)菌侵入植物細(xì)胞中后，在其細(xì)胞中溶解，把細(xì)菌的 DNA釋放至植物細(xì)胞中。 ?（毒性）質(zhì)粒（ tumoe inducing plasmid） ? 即誘癌質(zhì)粒。 原核生物的質(zhì)粒 ?存在范圍 ：很多細(xì)菌如 、 Shigella、 、Streptococcus lactis Agrobacterium tumefaciens et al ?制備 ：包括增殖、裂解細(xì)胞、分離質(zhì)粒與染色體和蛋白質(zhì)等成分、去除 RNA和蛋白質(zhì)等步驟?？梢酝ㄟ^交換摻入細(xì)胞核成為附加體；可以從寄主細(xì)胞中消除。 ?上述結(jié)果說(shuō)明，在 RNA病毒中， 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)也是核酸。 （三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn) ?為了證明核酸是遺傳物質(zhì)， H. FraenkelConrat（ 1956）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) 。 McCarty從熱死 S型 S. pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分 ， 在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗(yàn)： 只有 S型細(xì)菌的 DNA才能將 S. Pneumoniae的 R型轉(zhuǎn)化為 S型 。 ?基因?qū)W說(shuō) ： 二十世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了染色體并提出基因?qū)W說(shuō)，使得遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的范圍縮小到染色體上 。 研究微生物遺傳的意義 ?微生物的獨(dú)特生物學(xué)特性： （ 1） 個(gè)體的體制極其簡(jiǎn)單； （ 2） 營(yíng)養(yǎng)體一般都是單倍體； （ 3） 易于在成分簡(jiǎn)單的組合培養(yǎng)基上大量生長(zhǎng)繁殖； （ 4） 繁殖速度快； （ 5） 易于積累不同的中間代謝產(chǎn)物或終產(chǎn)物； （ 6） 菌落形態(tài)特征的可見性和多樣性； （ 7） 環(huán)境條件對(duì)微生物群體中各個(gè)個(gè)體作用的直接性和均一性； （ 8） 易于形成營(yíng)養(yǎng)缺陷型； （ 9） 各種微生物一般都有相應(yīng)的病毒； （ 10） 存在多種處于進(jìn)化過程中的原始有性生殖方式； ?微生物是研究現(xiàn)代遺傳學(xué)和其它許多主要的 生物學(xué)基本理論問題 中最熱衷的 研究對(duì)象 。 ? 遺傳型 （ genotype）：一個(gè)生物體所含有的基因的總和。 ? 遺傳 ：親代將自身一整套遺傳因子傳遞給下一代的行為和功能， ? 變異 ：生物體的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變，在群體中以極低的幾率（ 105~106）出現(xiàn)，性狀變化幅度大；新性狀穩(wěn)定、可遺傳。舉例： Serratia marcescens 的紅色素在 25℃ 和 37℃的變化。認(rèn)為遺傳物質(zhì)是一種具有特定分子結(jié)構(gòu)的化合物。 ?DNA是遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)的證明 ： 1944年以后，利用微生物為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行的三個(gè)著名實(shí)驗(yàn)（肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)、噬菌體感染試驗(yàn)、病毒的拆開與重建試驗(yàn)） 1928年， Griffith進(jìn)行了以下幾組實(shí)驗(yàn)： （ 1）動(dòng)物實(shí)驗(yàn) 對(duì)小鼠注射活 R菌或死 S菌 ————小鼠存活 對(duì)小鼠注射活 S菌 ————————小鼠死亡 對(duì)小鼠注射活 R菌和熱死 S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分離活的 S菌 一、三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) ?（一） 經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) （ transformation）： ， ?研究對(duì)象： Streptococcus pneumoniae（肺炎雙球菌） ?S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有莢膜 ?R型菌株：無(wú)致病性，菌落表面粗糙，無(wú)莢膜 （ 2）細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) 熱死 S菌 ————— 不生長(zhǎng) 活 R 菌 ————— 長(zhǎng)出 R菌 熱死 S菌 +活 R 菌 ————— 長(zhǎng)出大量 R菌和 106S菌 （ 3） S型菌的無(wú)細(xì)胞抽提液試驗(yàn) 活 R菌 +S菌無(wú)細(xì)胞抽提液 ————長(zhǎng)出大量 R菌和少量S菌 以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：加熱殺死的 S型細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)可能存在一種轉(zhuǎn)化物質(zhì)，它能通過某種方式進(jìn)入 R型細(xì)胞并使 R型細(xì)胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀 ?① 加 S菌 DNA ?② 加 S菌 DNA及 DNA酶以 外的酶 ?③加 S菌的 DNA和 DNA酶 ?④加 S菌的 RNA ?⑤ 加 S菌的蛋白質(zhì) ?⑥加 S菌的莢膜多糖 活 R菌 長(zhǎng)出 S菌 只有 R菌 1944年 、 M。 （二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn) ? A. D. Hershey和 M. Chase， 1952年 （ 1） 含 32PDNA的一組：放射性 85%在沉淀中 （ 2） 含 35S蛋白質(zhì) 的一組：放射性 75%在上清液中 所以 ， 進(jìn)入細(xì)胞的是噬菌體的核酸而不是蛋白質(zhì) 。 ?選用 TMV和 霍氏車前花葉病毒（ HRV） ，分別拆分取得各自的 RNA和蛋白質(zhì)，將兩種 RNA分別與對(duì)方的蛋白質(zhì)外殼重建形成兩種雜合病毒： （ 1） RNA（ TMV） 蛋白質(zhì)（ HRV） （ 2） RNA（ HRV） 蛋白質(zhì)（ TMV） ?用兩種雜合病毒感染寄主： （ 1）表現(xiàn) TMV的典型癥狀病分離到正常 TMV粒子 （ 2）表現(xiàn) HRV的典型癥狀病分離到正常 HRV粒子。 ? 負(fù)責(zé)信息傳遞功能的結(jié)構(gòu)（復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯）類似于真核生物，如啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)、復(fù)制起始因子、 RNA聚合酶、翻譯延伸因子等 第三節(jié) 質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子 原核生物的質(zhì)粒 ?定義 ： 是一類小型共價(jià)閉合環(huán)狀核外 DNA，能獨(dú)立于細(xì)胞核進(jìn)行自主復(fù)制。 ?重組 ：在質(zhì)粒之間、質(zhì)粒與染色體之間菌可發(fā)生。 ?（ mega質(zhì)粒） ? 為近年來(lái)在 Rhizobium（ 根瘤菌屬）中發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒，分子量為 200~300 106Dalton，比一般質(zhì)粒大幾十倍到幾百倍，故稱巨大質(zhì)粒，其上有一系列固氮基因。賦予宿主引起許多雙子葉植物的根癌的特性。一些具有重要形狀的外源基因可借 DNA重組技術(shù)設(shè)法插入到 Ti質(zhì)粒中，并進(jìn)一步使之整合到植物染色體上，以改變?cè)撝参锏倪z傳性，達(dá)到培育植物優(yōu)良品種的目的。 ? 有些 G+細(xì)菌也產(chǎn)生細(xì)菌素，如用于食品保藏的 Nisin ? ColE1研究得很多，并被廣泛地用于重組 DNA 的研究和用于體外復(fù)制系統(tǒng)上。 ?（代謝）質(zhì)粒 ? 如假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。如酵母菌的 2um質(zhì)粒。這似乎就是自然界所固有的“基因工程”。已在染色體、 F因子等質(zhì)粒上發(fā)現(xiàn) IS序列。 轉(zhuǎn)座子（ Tn， transposon) ? 轉(zhuǎn)座子又稱轉(zhuǎn)位子或易位子 分子量居中（一般為2~25kb）。 Mu噬菌體（即 mutator phage） Mu噬菌體即 誘變噬菌體 是 E . coli的一種溫和噬菌體。突變率常在 108~109范圍內(nèi)。如一個(gè)含 108個(gè)細(xì)胞的群體，當(dāng)其分裂為 2 108個(gè)細(xì)胞時(shí)，即可產(chǎn)生一個(gè)突變表型。 一些菌種某些性狀的自發(fā)突變率 菌名 突變性狀 突變率 Escherichia coli Staphylococcus aureus S. aureu