【正文】 G） AT=GC雙向轉(zhuǎn)換 烷化磷酸基團(tuán) 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(fù) 、 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù) 、 倒位 、 易位 ） 喪失嘌呤 加熱 C脫氨基 CG→TA轉(zhuǎn)換 Mu噬菌體 結(jié)合到一個(gè)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(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 。 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(shí)引起轉(zhuǎn)換與顛換，也可只具其中的一種功能。 按照遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的特點(diǎn)討論幾種有代表性的誘變劑的作用機(jī)制 。 （五）基因突變的機(jī)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(diǎn)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(jì)學(xué)原理 ， 設(shè)計(jì)了左方的實(shí)驗(yàn) 。 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(cuò)綜在一起 ， 所以難以探究問題的實(shí)質(zhì) 。 （四）基因突變的自發(fā)性和不對應(yīng)性的證明 在各種基因突變中 ， 抗性突變 最為常見 。 ?獨(dú)立性 ：各種突變獨(dú)立發(fā)生 ， 不會互相影響 。 （二）突變率 若干細(xì)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(diǎn) 適用于整個(gè)生物界 ， 以細(xì)菌的抗藥性為例 。 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(biāo)記（如產(chǎn)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(zhì)粒 （ mega質(zhì)粒 ） 基因： 能夠表達(dá)和產(chǎn)生基因產(chǎn)物 （ 蛋白質(zhì)或 RNA） 的DNA序列 。 Ti質(zhì)粒長 200kb， 是一個(gè)大型質(zhì)粒 。 4. 降解性質(zhì)粒 即 誘癌質(zhì)粒 。 凡帶 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 。 大腸桿菌素 是由 ， 能通過抑制復(fù)制 、 轉(zhuǎn)錄 、 轉(zhuǎn)譯或能量代謝等而專一地殺死其它腸道細(xì)菌 。 –R因子由相連的兩個(gè) DNA片段組成，即 抗性轉(zhuǎn)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(zhì)粒 copy數(shù)及復(fù)制，抗性決定質(zhì)粒大小不固定，從幾百萬到 100 106Dalton以上。 存在范圍 ：很多細(xì)菌如 、 Shigella、 、Streptococcus lactis、根癌土壤桿菌等 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。 性質(zhì) ： ① 可以在細(xì)胞質(zhì)中獨(dú)立于染色體之外獨(dú)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(zhì)粒是一種復(fù)制子 （ replicon） ， 根據(jù)自我復(fù)制能力的不同 ， 可把質(zhì)粒復(fù)制的控制形式分為嚴(yán)緊型和松弛型兩種 ， 嚴(yán)緊型質(zhì)粒的復(fù)制受細(xì)胞核控制 ， 與染色體 DNA復(fù)制相伴隨 ,一般一個(gè)寄主細(xì)胞內(nèi)只有少數(shù)幾個(gè) （ 15） 個(gè)拷貝；松弛型質(zhì)粒的復(fù)制不受細(xì)胞核控制 ， 在染色體 DNA復(fù)制停止的情況下仍可以進(jìn)行復(fù)制 ， 在細(xì)胞內(nèi)的數(shù)量可以達(dá)到 10200個(gè)或更多 。 上述結(jié)果說明 ， 在 RNA病毒中 ，遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)也是核酸 。 （ 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 10分鐘后 用搗碎器 使空殼脫離 吸附 離心 沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)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(biāo)記蛋白質(zhì)外殼做噬菌體感染實(shí)驗(yàn) （ 2） 含 35S蛋白質(zhì)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(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)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(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) 。 1928年， Griffith進(jìn)行了以下幾組實(shí)驗(yàn)： （ 1）動物實(shí)驗(yàn) 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(zhì)基礎(chǔ)的三個(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(zhuǎn)化試驗(yàn)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(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) （ 3） S型菌的無細(xì)胞抽提液試驗(yàn) 以上實(shí)驗(yàn)說明：加熱殺死的 SIII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 RII型細(xì)胞并使 RII型細(xì)胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀，轉(zhuǎn)變?yōu)?SIII型細(xì)胞。 但 染色體 是由 核酸 和 蛋白質(zhì) 兩種長鏈高分子組成 。 例如：粘質(zhì)沙雷氏菌： 在 25℃ 下培養(yǎng)，產(chǎn)生深紅色的靈桿菌素；在 37℃ 下培養(yǎng)，不產(chǎn)生色素；如果重新將溫度降到 25℃ ，又恢復(fù)產(chǎn)色素的能力。 變異的特點(diǎn)： 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(gè)體所含有的全部基因的總和； 是一種內(nèi)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(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(nèi)因的作用下 ， 遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(fù) 。 基因?qū)W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?qū)W說 ，使得遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)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(zhì) 。 說明 S型菌株轉(zhuǎn)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(zhì) ， 將兩種RNA分別與對方的蛋白質(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 。 大小 ：約為 2100 106Dalton， 上面攜帶有數(shù)個(gè)到數(shù)十個(gè)甚至 上百個(gè)基因 。 重組 ：在質(zhì)粒之間、質(zhì)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(chǎn)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(zhì)粒以其所分解的底物命名，例如有分解 CAM（樟腦）質(zhì)粒， XYL（二甲苯）質(zhì)粒，SAL（水楊酸）質(zhì)粒， MDL（扁桃酸）質(zhì)粒， NAP（奈）質(zhì)粒和 TOL（甲苯）質(zhì)粒等。 這時(shí) ，含有復(fù)制基因的 Ti質(zhì)粒的小片段與植物細(xì)胞中的核染色體發(fā)生整合 ， 破壞控制細(xì)胞分裂的激素調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 從而使它轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞 。 ?5. Ti質(zhì)粒 （ tumor inducing plasmid） 是近年來在 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 。 抗性突變型 ——因突變而產(chǎn)生了對某種化學(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(jié)構(gòu)發(fā)生改變 產(chǎn)量突變型 —— 發(fā)酵突變型 ——喪失產(chǎn)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(xì)胞來分： 選擇性突變株 （ selective mutant）：具有選擇標(biāo)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(dāng)?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(chǎn)生突變株 （ mutant， 即突變型 ） 的數(shù)目來表示 。 在同一個(gè)細(xì)胞中同時(shí)發(fā)生兩個(gè)基因突變的幾率是極低的 ， 因?yàn)殡p重突變型的幾率只是各個(gè)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