【正文】 G） AT=GC雙向轉換 烷化磷酸基團 AT→TA的顛換 喪失烷化的嘌呤 GC→CG的顛換 糖 磷酸骨架的斷裂 巨大損傷 （ 缺失 、 重復 、 倒位 、 易位 ） 丫啶類 堿基之間的相互作用 （ 雙鏈變形 ） 碼組移動 （ ＋或－ ） 紫外線 形成嘧啶的水合物 GC→AT轉換 形成嘧啶的二聚體 碼組移動 （ ＋或－ ） 交 聯(lián) 電離輻射 堿基的羥基化核降解 AT=GC雙向轉換 DNA降解 碼組移動 （ ＋或－ ） 糖 磷酸骨架的斷裂 巨大損傷 （ 缺失 、 重復 、 倒位 、 易位 ） 喪失嘌呤 加熱 C脫氨基 CG→TA轉換 Mu噬菌體 結合到一個基因中間 碼組移動 （ 2） 移碼突變 移碼突變： 指誘變劑使 DNA分子中增加 （ 插入 ） 或缺失一個或少數(shù)幾個核苷酸 ， 從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉錄和轉譯錯誤的一類突變 。 例如 亞硝酸 、 羥胺 和各種烷化劑 （ 硫酸二乙酯 ，甲基磺酸乙酯 ， N甲基 N’硝基 N亞硝基胍 ， N甲基 N亞硝基脲 ， 乙烯亞胺 ， 環(huán)氧乙酸 ， 氮芥等 ） 。 對某一具體誘變劑來說，即可同時引起轉換與顛換，也可只具其中的一種功能。 按照遺傳物質結構變化的特點討論幾種有代表性的誘變劑的作用機制 。 （五）基因突變的機制 基因突變的原因是多種多樣的 ， 可以是 自發(fā) 的或 誘發(fā) 的 ， 誘發(fā)又 可分為點突變和畸變 。 然后可把這一 “ 印章 ” 上的菌落一一接種到不同的選擇性培養(yǎng)基平板上 。ck 根據(jù)統(tǒng)計學原理 ， 設計了左方的實驗 。 由于其中有自發(fā)突變 、 誘發(fā)突變 、 誘變劑與選擇條件等多種因素錯綜在一起 ， 所以難以探究問題的實質 。 （四）基因突變的自發(fā)性和不對應性的證明 在各種基因突變中 ， 抗性突變 最為常見 。 ?獨立性 ：各種突變獨立發(fā)生 ， 不會互相影響 。 （二）突變率 若干細菌某一性狀的自發(fā)突變率 菌 名 突變性狀 突變率 E. coli 抗 T1噬菌體 3 10–8 E. coli 抗 T3噬菌體 1 10–7 E. coli 不發(fā)酵乳糖 1 10–10 E. coli 抗紫外線 1 10–5 Staphylococcus aureus 抗青霉素 1 10–7 S. aureus 抗鏈霉素 1 10–9 Salmonella typhi 抗 25?g/L鏈霉素 1 10–6 Bacillus megaterium 抗異煙肼 5 10–5 （三）基因突變的特點 適用于整個生物界 ， 以細菌的抗藥性為例 。 如一個含108個細胞的群體 ， 當其分裂為 2 108個細胞時 ， 即可平均發(fā)生一次突變的突變率也是 10–8 。 非選擇性突變株 （ nonselective mutant）：無選擇標記（如產量突變型、抗原突變型、形態(tài)突變型），能鑒別這種突變體的惟一方法是檢查大量菌落并找出差異。 ?6. 巨大質粒 （ mega質粒 ） 基因： 能夠表達和產生基因產物 （ 蛋白質或 RNA） 的DNA序列 。 Ti質粒長 200kb， 是一個大型質粒 。 4. 降解性質粒 即 誘癌質粒 。 凡帶 Col因子的菌株 ， 由于質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 。 大腸桿菌素 是由 ， 能通過抑制復制 、 轉錄 、 轉譯或能量代謝等而專一地殺死其它腸道細菌 。 –R因子由相連的兩個 DNA片段組成，即 抗性轉移因子（ resistence transfor factor， RTF ）和 抗性決定因子（ rdeterminant）， RTF為分子量約為 11 106Dalton，控制質粒 copy數(shù)及復制，抗性決定質粒大小不固定，從幾百萬到 100 106Dalton以上。 存在范圍 ：很多細菌如 、 Shigella、 、Streptococcus lactis、根癌土壤桿菌等 制備 ：包括增殖、裂解細胞、分離質粒與染色體和蛋白質等成分、去除 RNA和蛋白質等步驟。 性質 ： ① 可以在細胞質中獨立于染色體之外獨立存在 （ 游離態(tài) ） ， 也可以通過交換摻入染色體上 ， 以附加體 （ episome） 的形式存在； ② 質粒是一種復制子 （ replicon） ， 根據(jù)自我復制能力的不同 ， 可把質粒復制的控制形式分為嚴緊型和松弛型兩種 ， 嚴緊型質粒的復制受細胞核控制 ， 與染色體 DNA復制相伴隨 ,一般一個寄主細胞內只有少數(shù)幾個 （ 15） 個拷貝；松弛型質粒的復制不受細胞核控制 ， 在染色體 DNA復制停止的情況下仍可以進行復制 ， 在細胞內的數(shù)量可以達到 10200個或更多 。 上述結果說明 ， 在 RNA病毒中 ，遺傳的物質基礎也是核酸 。 （ 二 ） 噬菌體感染實驗 A. D. Hershey和 M. Chase， 1952年 （ 1） 含 32PDNA的一組：放射性 85%在沉淀中 10分鐘后 用搗碎器 使空殼脫離 吸附 離心 沉淀細胞進一步培養(yǎng)后，可產生大量完整的子代噬菌體 上清液中含 15%放射性 沉淀中含 85%放射性 沉淀中含 25%放射性 以 35S標記蛋白質外殼做噬菌體感染實驗 （ 2） 含 35S蛋白質的一組：放射性 75%在上清液中 10分鐘后 用搗碎器 使空殼脫離 吸附 離心 沉淀細胞進一步培養(yǎng)后，可產生大量完整的子代噬菌體 上清液中含 75%放射性 （ 三 ） 植物病毒的重建實驗 為了證明核酸是遺傳物質 ， H. FraenkelConrat（ 1956） 用含 RNA的 煙草花葉病毒（ TMV） 進行了著名的植物病毒重建實驗 。 1928年， Griffith進行了以下幾組實驗： （ 1）動物實驗 對小鼠注射活 RII菌或死 SIII菌 ————小鼠存活 對小鼠注射活 SIII菌 ————————小鼠死亡 對小鼠注射活 RII菌和熱死 SIII菌 ———小鼠死亡 抽取心血 分離 活的 SIII菌 一 、 證明核酸是遺傳物質基礎的三個經典實驗 （ 一 ） 經典轉化實驗 （ transformation） ： ， 研究對象： Streptococcus pneumoniae（ 肺炎雙球菌 ） SIII型菌株：有莢膜 ， 菌落表面光滑 ， 有致病性 RII型菌株：無莢膜 ， 菌落表面粗糙 ， 無致病性 Griffith 轉化試驗示意 混合培養(yǎng) RII型活菌 SIII型活菌 SIII型熱死菌 RII型活菌 SIII型活菌 健康 健康 健康 健康 健康 健康 健康 病死 病死 病死 （ 2） 細菌培養(yǎng)實驗 （ 3） S型菌的無細胞抽提液試驗 以上實驗說明：加熱殺死的 SIII型細菌細胞內可能存在一種轉化物質，它能通過某種方式進入 RII型細胞并使 RII型細胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀，轉變?yōu)?SIII型細胞。 但 染色體 是由 核酸 和 蛋白質 兩種長鏈高分子組成 。 例如：粘質沙雷氏菌： 在 25℃ 下培養(yǎng)，產生深紅色的靈桿菌素；在 37℃ 下培養(yǎng)，不產生色素；如果重新將溫度降到 25℃ ，又恢復產色素的能力。 變異的特點： 率出現(xiàn) ， （ 一般為 106～ 1010） ； ； c. 變化后形成的新性狀是穩(wěn)定的 ， 可遺傳的 。 遺傳型 （ genotype） ：又稱基因型 ， 指某一生物個體所含有的全部基因的總和； 是一種內在可能性或潛力 。第八章 微生物的遺傳變異與育種 微生物是研究現(xiàn)代遺傳學和其它許多主要的生物學基本理論問題中最熱衷的 研究對象 。 遺傳 (heredity)： 上一代生物如何將自身的一整套遺傳基因穩(wěn)定地傳遞給子代的 行為或功能 ， 它具有及其穩(wěn)定 （ 保守 ）的特性 。 代謝 發(fā)育 變異 (variation):生物體在外因 或內因的作用下 ， 遺傳物質的結構或數(shù)量發(fā)生改變 。 引起飾變的因素消失后 ， 表型即可恢復 。 基因學說 ： 1933年摩爾根 （ Thomas Hunt Man） 發(fā)現(xiàn)了染色體 ， 并證明基因在染色體上呈直線排列 ， 提出了基因學說 ，使得遺傳物質基礎的范圍縮小到染色體上 。 才使人們普遍接受 核酸 才是真正的遺傳物質 。 說明 S型菌株轉移給 R型菌株的 ， 是遺傳因子 。 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 ， 將兩種RNA分別與對方的蛋白質外殼重建形成兩種雜合病毒： （ 1） RNA（ TMV） 蛋白質 （ HRV） （ 2） RNA（ HRV） 蛋白質 （ 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 。 大小 ：約為 2100 106Dalton， 上面攜帶有數(shù)個到數(shù)十個甚至 上百個基因 。 重組 ：在質粒之間、質粒與染色體之間菌可發(fā)生。 Figure. Representative 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. 最初發(fā)現(xiàn)于痢疾志賀氏菌（ Shigella dysenteriae），后來發(fā)現(xiàn)還存在于 Salmonella、 Vibrio、 Bacillus、 Pseudomonas和 Staphylococcus中。 2. R因子（ resistence factor） 產大腸桿菌素因子 。 Col因子可分為兩類 ， 分別以 ColE1和 ColIb為代表 。這些質粒以其所分解的底物命名，例如有分解 CAM（樟腦）質粒， XYL（二甲苯）質粒，SAL（水楊酸）質粒， MDL（扁桃酸）質粒， NAP（奈）質粒和 TOL（甲苯）質粒等。 這時 ，含有復制基因的 Ti質粒的小片段與植物細胞中的核染色體發(fā)生整合 ， 破壞控制細胞分裂的激素調節(jié)系統(tǒng) ， 從而使它轉變成癌細胞 。 ?5. Ti質粒 （ tumor inducing plasmid） 是近年來在 Rhizobium（ 根瘤菌屬 ） 中發(fā)現(xiàn)的一種質粒 ， 分子量為 200~300 106Dalton， 比一般質粒大幾十倍到幾百倍 ， 故稱巨大質粒 ， 其上有一系列固氮基因 。 抗性突變型 ——因突變而產生了對某種化學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可正常生長繁殖 ， 而在另一條件下卻無法生長繁殖的突變型 形態(tài)突變型 —— 抗原突變型 ——因突變而引起的抗原結構發(fā)生改變 產量突變型 —— 發(fā)酵突變型 ——喪失產生某種生物合成酶能力的突變型 （一）基因突變的類型 ★ 按是否比較容易、迅速地分離到發(fā)生突變的細胞來分： 選擇性突變株 （ selective mutant）：具有選擇標記（如營養(yǎng)缺陷性、抗性突變型、條件致死突變型），只要選擇適當?shù)沫h(huán)境條件，如培養(yǎng)基、溫度、 pH值等，就比較容易檢出和分離到。 突變率也可以用每一單位群體在每一世代中產生突變株 （ mutant， 即突變型 ） 的數(shù)目來表示 。 在同一個細胞中同時發(fā)生兩個基因突變的幾率是極低的 ， 因為雙重突變型的幾率只是各個突變幾率的乘積 。 ?稀有性 ：突變率低且穩(wěn)定 。 ?可逆性 ：從原始的 野生型 基因到變異株的突變稱為正向突 變（ forwar