【正文】 變育種時(shí) ， 只能在紅光下進(jìn)行照射和處理照射后的菌液 ， 并在黑暗中培養(yǎng) 。 微生物可以多種方式修復(fù)損傷的 DNA， 現(xiàn)主要介紹以下兩種 。 紫外線的主要作用是使同鏈 DNA的相鄰嘧啶間形成胸腺嘧啶二聚體 。 環(huán)出效應(yīng) 在上鏈中 ， 因標(biāo)記 B處發(fā)生“ 環(huán)出 ” ， 故只有 A及 C能進(jìn)行復(fù)制 ， 從而發(fā)生自發(fā)突變 。 ③ 復(fù)制過程中堿基配對錯(cuò)誤引起。 自發(fā)突變是由于一些原因不詳?shù)牡蛣┝空T變因素的長期作用而造成的綜合誘變效應(yīng) 。 ③ Mu噬菌體的分子量最大 （ 37kb） ， 含有 20多個(gè)基因 。 IS在染色體組上插入的位置和方向不同 ， 所引起的突變效應(yīng)也不同 。 轉(zhuǎn)座因子 ① IS分子量最小 （ ~） ， 可引起轉(zhuǎn)座效應(yīng) （ transposition） ，但不含其他任何基因 。 轉(zhuǎn)座因子是 上世紀(jì) 40年代 ， 由 Clintock發(fā)現(xiàn) 的一種 染色體易位 。 染色體結(jié)構(gòu)的變化： 可分為 染色體內(nèi)畸變和染色體間畸變 。 由移碼突變所產(chǎn)生的突變株 ， 稱為移碼突變株 （ frame shift mutant） 。 （ 2）移碼突變（ frameshift or Phaseshift mutation） 指誘變劑使 DNA分子增添或缺失一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸 ， 從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯(cuò)誤的一類突變 。它們可與一個(gè)或幾個(gè)核苷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起 DNA復(fù)制時(shí)堿基配對的轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步使微生物發(fā)生變異。 誘變劑： 亞硝基胍 、 硫酸二乙酯等可與堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而直接引起轉(zhuǎn)換 （ 少數(shù)是顛換 ） 。 （五） .基因突變的機(jī)制 基因突變的原因多種多樣，包括 自發(fā)突變 誘發(fā)突變， 誘變又可分為點(diǎn)突變和畸變。經(jīng)培養(yǎng)后，在平板（ 3）上出現(xiàn)了個(gè)別抗鏈霉素菌落。 經(jīng)過培養(yǎng) ， 將各平板相同位置上的菌落進(jìn)行對比 ， 就可篩選出所需的突變菌株 。 平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)（ Replica plating） 1952年， J. Lederberg夫婦設(shè)計(jì)了一種平板影印培養(yǎng)法，可更好地證明微生物的抗藥性是在未接觸藥物前自發(fā)產(chǎn)生的，這一突變與相應(yīng)的藥物環(huán)境毫不相干。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果還能計(jì)算出 E． coli抗噬菌體突變的突變率。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(shí)，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，另 6皿則先用滅菌玻棒把平板上的微菌落重新均勻涂布一遍，然后再噴上 T1培養(yǎng)過夜，計(jì)算這兩組平板上所形成的抗噬菌體菌落數(shù)。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。 （ 2）將 乙管的 10ml菌液先整管保溫 24~36小時(shí)，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(jì)算各皿形成的抗性菌落數(shù) 。 （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(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)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 。 （ 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（？）。 基因突變一般具有以下 7個(gè)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。 負(fù)突變株： （二）突變率 (Mutation rate) 每一個(gè)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。 如：細(xì)胞壁、莢膜和鞭毛成分的變異。 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。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。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。不同微生物的基本培養(yǎng)基是不相同的。 品系：源出于一個(gè)共同的祖先而且具有特定基因型的動植物或微生物。 菌株 (strain)：菌株又稱品系，表示任何由一個(gè)獨(dú)立分離的單細(xì)胞 (或單個(gè)病毒粒子 )繁殖而成的純種群體及其后代。 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。 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。 超級細(xì)菌。 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。 （ 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。約等于 2%核染色體 DNA的小型cccDNA。 。 。 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。 質(zhì)粒控制著細(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。每個(gè)質(zhì)粒含有幾個(gè)到數(shù)百個(gè)基因。在絕大多數(shù)生物的 DNA中，都只含腺苷酸 (AMP)、胸苷酸 (TMP)、鳥苷酸 (GMP)和胞苷酸 (CMP) 4種脫氧核苷酸 ，但也有少數(shù)例外，如 T偶數(shù)噬菌體的 DNA上就含有少量的 稀有堿基 ——5羥甲基胞嘧啶。指信使 RNA(mRNA)分子上從 539。調(diào)節(jié)基因能轉(zhuǎn)錄出自己的mRNA，并經(jīng)轉(zhuǎn)譯產(chǎn)生阻遏蛋白，后者能識別和結(jié)合在操縱基因上。啟動基因是轉(zhuǎn)錄起始的部位。 原核生物的基因調(diào)控系統(tǒng)由操縱子 (Operon)和它的調(diào)節(jié)基因(Regulator gene)組成。 基因水平 （ 1）基因 ： 是生物體內(nèi) 具有特定核苷酸順序的核酸片段，具有自主復(fù)制能力的最小 遺傳功能單位 。大多數(shù)真菌病毒是雙鏈的，而多數(shù) RNA噬菌體則為單鏈。 部分雙倍體的細(xì)胞：？ 原核生物通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接合等過程而獲得外源染色體片段時(shí)，只能形成一種不穩(wěn)定的稱作部分雙倍體的細(xì)胞。 真核生物的染色體數(shù)目較多，如 酵母菌屬為 1617（單倍體），脈孢菌屬為 7（單倍體）；而原核生物只有一個(gè)裸露的、在光學(xué)顯微鏡下無法看到的環(huán)狀染色體。 （ 核基因組；線粒體基因組 ） 細(xì)胞核水平 (1)真核和核區(qū)： 真核生物與原核生物存在著明顯的差別。） 小問題：ＴＭＶ與ＨＲＶ有何區(qū)別？ 結(jié)論： RNA是遺傳物質(zhì)！ 結(jié)果：ＴＭＶ－ＲＮＡ＋ＨＲＶ－蛋白外殼＝＝＝ＴＭＶ后代 ＨＲＶ－ＲＮＡ＋ＴＭＶ－蛋白外殼＝＝＝ＨＲＶ后代 證明核酸是遺傳變異物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 通過上述三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，確信無疑地得出結(jié)論 ： 核酸是貯存遺傳信息的物質(zhì)！ 朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考！ 第二遺傳密碼 折疊密碼 : 多肽鏈中氨基酸的序列如何決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)？ 二 .遺傳物質(zhì)在胞內(nèi)的存在部位及方式 （一）、七個(gè)水平 細(xì)胞水平 細(xì)胞核水平 染色體水平 核酸水平 基因水平 密碼子水平 核苷酸水平 細(xì)胞水平 在微生物細(xì)胞中，其大部或幾乎全部的 DNA都集中于 細(xì)胞核或核質(zhì)體 。 (三 )、 植物病毒的重建實(shí)驗(yàn) 1956年， FraenkelConrat利用煙草花葉病毒（ TMV）和霍氏車前花葉病毒（ HRV）進(jìn)行了植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)。做了兩組實(shí)驗(yàn)： 小問題：如何標(biāo)記？ 實(shí)驗(yàn)原理： DNA含Ｐ不含 Ｓ，蛋白質(zhì)含Ｓ不含Ｐ。 Griffith將這一現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化（ transformation),并將引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為轉(zhuǎn)化因子。肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)是一種成雙或成鏈排列的球菌，可使人患肺炎，也可使小鼠患敗血癥而死亡。 重新降溫至 25℃ ，所有細(xì)胞產(chǎn)色素能力又可以恢復(fù)。 （ 二）、表型 （ Phenotype)：某一生物體所具有的一切外表特征及內(nèi)在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境下，通過代謝和發(fā)育而得到的具體體現(xiàn)。 基本概念 ? 遺傳和變異是 生物體最本質(zhì)的屬性之一。 指同種生物后代與前代、同代生物不同個(gè)體之間在形體特征、生理特征等方面所表現(xiàn)出來的差別 . ? 變異特點(diǎn)：在群體中以極低的幾率 (一般為 105～ 1010)出現(xiàn)；性狀變化的幅度大；變化后的新性狀是穩(wěn)定和可遺傳的。 基因型只是一種內(nèi)在的可能性或潛力，只有在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，通過自身的代謝和發(fā)育，才能使其具體化，轉(zhuǎn)變?yōu)楸硇汀? 例： 粘質(zhì)沙雷氏菌 Serratia marcescens 25℃ 培養(yǎng)，產(chǎn)生 深紅色靈桿菌素 ，把菌落染成鮮血狀 (因此過去稱它為 “ 神靈色桿菌 ” 或 “ 靈桿菌 ” )； 37℃ 時(shí)，群體中所有個(gè)體都不產(chǎn)色素。 一 .證明 遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 二 .遺傳物質(zhì)在胞內(nèi)的存在部位及方式 第一節(jié) 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 一 .證明 DNA是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) （一）、 細(xì)菌的轉(zhuǎn)化（ Transformation）實(shí)驗(yàn) 1928年， 。 從何而來？ 細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn) 熱死 S菌 培養(yǎng)皿培養(yǎng) 不生長 活 R菌 培養(yǎng)皿培養(yǎng) 長出 R菌 熱死 S菌 + 活 R菌 培養(yǎng)皿培養(yǎng) 長出大量 R菌和 106S菌 結(jié)論 A 不是死而復(fù)活 B 不是回復(fù)突變 C R從死的 S獲得遺傳物質(zhì) S型菌的無細(xì)胞提取液試驗(yàn) 活 R菌 S菌無細(xì)胞抽提液 + 培養(yǎng)皿培養(yǎng) 長出大量 R菌和少量 S菌 實(shí)驗(yàn)說明：加熱殺死的 S型細(xì)菌，在其細(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形細(xì)胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀。 （二）、 T2噬菌體感染試驗(yàn) 1952年， Hershey和 Chase利用同位素 P32和 S35標(biāo)記 T2噬菌體，感染大腸桿菌，試驗(yàn)證明 DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： DNA攜帶了包括蛋白外殼的全部遺傳信息 。 （ RNA在沒有蛋白質(zhì)包裹的情況下，也能感染煙草并使其患典型癥狀，從病斑中可分離出正常的病毒粒子，但感染頻率較低。 基因組（ genome）： 一個(gè)物種的單倍體的所有染色體及其所包含的遺傳信息的總稱。 染色體水平 (1)不同生物含有不同數(shù)目的染色體 。 多數(shù)微生物是單倍體的，少數(shù)真核微生物（釀酒酵母）的營養(yǎng)細(xì)胞，合子是雙倍體。 核酸水平 （ 2）在核酸的結(jié)構(gòu)上 ，絕大多數(shù)微生物的 DNA是 雙鏈 的，少數(shù)病毒，如 ΦX174和 fd噬菌體的核酸為 單鏈結(jié)構(gòu) 。 此外 ，不同微生物的 DNA，其存在狀態(tài)也不同：在原核生物中都是環(huán)狀；在病毒粒子中有的呈環(huán)狀，有的呈線狀的；細(xì)菌質(zhì)粒的DNA是超螺旋結(jié)構(gòu)的。 （ 2） 基因調(diào)控系統(tǒng) ： 原核生物由操縱子和它的調(diào)節(jié)基因組成調(diào)控系統(tǒng)而發(fā)揮作用的： 基因調(diào)控系統(tǒng) 操 縱 子 調(diào)節(jié)基因 啟動基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 真核生物一般無操縱子、存在大量的不編碼序列（內(nèi)含子）和重復(fù)序列。操縱基因是與結(jié)構(gòu)基因緊密連鎖在一起的，它能控制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的開啟與關(guān)閉。調(diào)節(jié)基因一般位于與操縱子有一定間隔距離（一般小于 100個(gè)堿基）的部位，它是能調(diào)節(jié)操縱子中結(jié)構(gòu)基因活動的基因。 遺傳密碼，又稱密碼子、遺傳密碼子、三聯(lián)體密碼。它決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號 核苷酸水平 基因水平是遺傳的功能單位，密碼子水平是信息單位， 而核苷酸水平（即堿基水平）則可認(rèn)為是一個(gè)最低突變單位或交換單位 。 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)。 質(zhì)粒的特性 。 。 在一定條件下，質(zhì)?？烧系饺旧w的 DNA上（ 附加體 ），并且也可與 DNA重新分離。 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瑫r(shí)宿主細(xì)胞也將失去質(zhì)?？刂频谋硇托誀?。 （ 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 (Metab