【正文】 另一個細胞。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 染色體畸變 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 轉(zhuǎn)座因子 （ transposible element） ? 由 40年代 B. McClintock對的遺傳研究而發(fā)現(xiàn)染色體易位，自 1967年以來，已在微生物和其它生物中得到普遍證實，并已成為分子遺傳學研究中的一個熱點。 ? 倒位 是指斷裂下來的一段染色體旋轉(zhuǎn) 180?后，重新插入到原來染色體的原位置上，從而使其基因順序與其它的基因順序相反； ? 易位 是指斷裂下來的一小段染色體再順向或逆向地插入到同一條染色體的其它部位上。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 丫啶類化合物誘發(fā)的移碼突變及其回復突變圖示 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （ 3） 染色體畸變 （ chromosomal aberration） ? 某些理化因子，如 X射線等的輻射及烷化劑、亞硝酸等，除了能引起點突變外，還會引起DNA的大損傷（ macrolesion） ——染色體畸變，它包括： ? 染色體結(jié)構上的變化： ? 缺失（ deletion） ? 重復（ duplication） ? 易位（ translocation） ? 倒位（ inversion） ? 染色體數(shù)目的變化 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 染色體結(jié)構上的變化 ? 分為染色體內(nèi)畸變和染色體間畸變兩類。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 丫啶類化合物的誘變機制 ? 至今還不很清楚。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 圖 814——能誘發(fā)移碼突變的幾種代表性化合物 ?引起移碼突變的誘變劑：主要是 吖啶類染料，如吖啶黃、吖啶橙等等。與染色體畸變相比，移碼突變也只能算是 DNA分子的微小損傷。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （ 2） 移碼突變 ? frameshift mutation 或 phaseshift mutation，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(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯誤的一類突變。通過這兩個圖示，就很容易理解為什么同一種誘變劑既可造成正向突變，又可使它產(chǎn)生回復突變的原因了。 ?以 5溴尿嘧啶 (5BU)為例： 5BU是胸腺嘧啶（ T）的類似物 ，酮式的 5BU可以和 A配對， 烯醇式的 5BU ?可以和 G配對，在 DNA分子復制的過程中，由于 5BU的插入和互變異構導致堿基置換。 堿基轉(zhuǎn)換的分子機制 ——以亞硝酸為例 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 腺嘌呤（ A）變成次黃嘌呤（ H）后引起的轉(zhuǎn)換過程 ① 腺嘌呤氧化脫氨后形成烯醇式次黃嘌呤（ He） ② He通過互變異構效應形成酮式次黃嘌呤（ HK） ③ DNA復制時， HK 與胞嘧啶（ C） 配對 ④ DNA第二次復制時， C與 G正常配對，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 ? 能引起顛換的誘變劑很少，只是部分烷化劑才有（參見下表）。 ? 作用：它們可與一個或幾個核苷酸發(fā)生化學反應，從而引起 DNA復制時堿基配對的轉(zhuǎn)換，并進一步使微生物發(fā)生變異。 ? 種類：很多。根據(jù)化學誘變劑是 直接 還是 間接 地引起置換，可把置換的機制分成以下兩類來討論。 ? 分類： 轉(zhuǎn)換（ transition）， 即 DNA鏈中的一個嘌呤被另一個嘌呤或是一個嘧啶被另一個嘧啶所置換； 顛換（ transversion）， 即一個嘌呤被一個嘧啶 ,或是一個嘧啶被一個嘌呤所置換。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （ 1）堿基置換（ substitution） ? 定義 ：對 DNA來說，堿基的置換屬于一種染色體的微小損傷（ microlesion），一般也稱點突變（ point mutation）。即使是同一種誘變劑，也常有幾種作用方式。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （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，誘變又 可分為點突變和畸變。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 平板影印培養(yǎng)法 ? 在根本未接觸過任何一點鏈霉素的情況下，就可以篩選到大量抗鏈霉素的突變株，充分說明了突變是自發(fā)產(chǎn)生的，鏈霉素只是起到了一種檢出作用。據(jù)報道，用此法可把母平板上 10~20%量的細菌轉(zhuǎn)移到絲絨布上，并可利用這一 “ 印章 ” 接種 8個子培養(yǎng)皿。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。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 涂布試驗中突變率的計算 初始接種量： 5 104 個 /皿 培養(yǎng) 5小時，繁殖了 ，每個微菌落約含5100個細菌 這時，每個平皿上的細胞數(shù)為： 5100 5 104 ≈ 108個 /皿 在 6個平板上，比接種時增加的細胞數(shù)為： 6 （ 108 ? 5 104） = 108 在未涂布的平板上共發(fā)現(xiàn) 28個突變，故 突變率 = 28/ 108 = 10?8 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 3. 平板影印培養(yǎng)試驗（ replica plating） ? 1952年， J. Lederberg夫婦的論文 《 平板影印培養(yǎng)法和細菌突變株的間接選擇 》 ，更好地證明了微生物的抗藥性是在未接觸藥物前自發(fā)地產(chǎn)生的，這一突變與相應藥物環(huán)境毫不相干。ck 根據(jù)統(tǒng)計學原理，設計了左方的實驗。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 ?變量試驗又稱波動試驗或彷徨試驗。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(zhì)。 ?一種觀點認為，突變是通過適應而發(fā)生的，即各種抗性是由其環(huán)境（指其中所含的抵抗對象）誘發(fā)出來的，突變的原因和突變的性狀間是相對應的，并認為這就是“ 定向變異 ” ，也有人稱它為 “ 馴化 ” 或 “ 馴養(yǎng) ” 。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （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。 ?穩(wěn)定性 ：變異性狀穩(wěn)定可遺傳 。 ?獨立性 ：各種突變獨立發(fā)生 ， 不會互相影響 。 ?自發(fā)性 ：突變可以在沒有人為誘變因素處理下自發(fā)地產(chǎn)生 。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 若干細菌某一性狀的自發(fā)突變率 ? 菌 名 突變性狀 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 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （三）突變的特點 適用于整個生物界 ， 以細菌的抗藥性為例 。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。 ?突變率 =突變細胞數(shù) /分裂前群體細胞數(shù) ?突變是 獨立 的 。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。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 （二）突變率 ?定義： 每一細胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率。 ? 發(fā)酵突變型 ——喪失產(chǎn)生某種生物合成酶能力的突變型 ? 抗性突變型 ——因突變而產(chǎn)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 ? 抗原突變型 ——因突變而引起的抗原結(jié)構發(fā)生改變 ? 產(chǎn)量突變型 —— （一）基因突變的類型 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 ★ 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。 起始密碼子： AUG，甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸 終止密碼子： UAA、 UGA、 UAG 遺傳密碼 指 DNA鏈上各個核苷酸的特定排列順序 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 核外 DNA的種類 核外染色體 真核生物的 “ 質(zhì)粒 ” 原核生物的質(zhì)粒 線粒體 細胞質(zhì)基因 葉綠體 （ 質(zhì)體 ） 中心體 動 體 共生生物： 卡巴顆粒 酵母菌的 2?m質(zhì)粒 F因子 R因子 Col質(zhì)粒 Ti質(zhì)粒 巨大質(zhì)粒 降解性質(zhì)粒 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 第二節(jié) 基因突變和誘變育種 ?突變（ mutation ） 指生物體的表型突然發(fā)生的可遺傳的變化。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 細胞水平： 大部分或全部 DNA都集中于細胞核或核質(zhì)體中，不同種類微 生物或同種不同細胞中細胞核的數(shù)目不同； 染色體水平： 真核微生物的每個細胞核內(nèi)含有一定數(shù)量的染色體；而原核微生物中一個核質(zhì)體就是一個裸露的、光學顯微鏡下不能看到的環(huán)狀染色體 。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。 6. 巨大質(zhì)粒 （ mega質(zhì)粒 ） 5. 降解性質(zhì)粒 ?降解性質(zhì)粒 只在假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。一些具有重要性狀的外源基因可借 DNA重組技術設法插入到 Ti質(zhì)粒中，并進一步使之整合到植物染色體上，以改變該植物的遺傳性，達到培育植物優(yōu)良品種的目的。 Ti質(zhì)粒長 200kb，是一個大型質(zhì)粒。 當細菌侵入植物細胞中后，在其細胞中溶解，把細菌的DNA釋放到植物細胞中。 3. Col因子（ colicinogenic factor） 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 4. Ti質(zhì)粒（ tumor inducing plasmid） 即誘癌質(zhì)粒 。 ? ColIb分子量約為 80 106Dalton，它與 F因子相似，具有通過接合作用轉(zhuǎn)移的功能，屬于嚴緊型控制，只有 12個 copy。 ? Col因子可分為兩類，分別以 ColE1和 ColIb為代表。其分子量約 4 1048 104Dalton。 2. R因子（ resistance factor） 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 ? 產(chǎn)大腸桿菌素因子。其上帶有其它抗生素的抗性基因。 第 八 章 微 生 物 的 遺 傳 最初發(fā)現(xiàn)于痢疾志賀氏菌（ Shigella