【正文】 的遺傳紫外誘變方法設(shè)備： 紫外燈、磁力攪拌器、暗室等，紫外燈： 波長為 , 功率是 15W處理時(shí)的照射距離： 20cm ~ 30cm樣品： 要直接暴露在紫外燈下，厚度不能超過 3mm照射時(shí)，要用磁力攪拌器攪拌。每一 25個(gè)光激活酶分子。最明顯的是在 ：z 對(duì)照： 8106個(gè) /ml . 100個(gè)/ml z 試驗(yàn)： 8106個(gè) /ml . 360~490nm 2106個(gè) /ml z 可見光， 30分| 經(jīng)紫外線照射后形成的帶有胸腺嘧啶二聚體的 DNA分子，在黑暗下會(huì)被一種 光激活酶（ photoreactivating enzyme） 即光裂合酶（ photolyase）結(jié)合，當(dāng)形成的復(fù)合物暴露在可見光（300~500nm）下時(shí)，此酶會(huì)因獲得光能而發(fā)生解離，從而使二聚體重新分解成單體。z 這一現(xiàn)象最早是 （ 1949）在 Strepotomyces griseus（灰色鏈霉菌）中發(fā)現(xiàn)的。但一旦形成，就會(huì)妨礙雙鏈的解開，因而影響 DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，并使細(xì)胞死亡 。 二聚體的出現(xiàn)會(huì)減弱雙鏈間氫鍵的作用，并引起雙鏈結(jié)構(gòu)扭曲變形，阻礙堿基間的正常配對(duì)，從而有可能引起突變或死亡。其中了解較清楚的是胸腺嘧啶二聚體的形成和消除。| 嘧啶對(duì)紫外線的敏感性要比嘌呤強(qiáng)得多。而在下鏈中，復(fù)制仍正常進(jìn)行第八章微生物的遺傳④ 紫外線對(duì) DNA的損傷及其修復(fù)| 已知的 DNA損傷類型很多，機(jī)體對(duì)其修復(fù)的方式也各異。下圖就是環(huán)出效應(yīng)的設(shè)想機(jī)制。第八章微生物的遺傳③ 環(huán)出效應(yīng)| 即環(huán)狀突出效應(yīng)。在運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對(duì)這些偶然事件做大量統(tǒng)計(jì)分析后，可以發(fā)現(xiàn)并掌握其中的規(guī)律。這可能就是發(fā)生相應(yīng)的自發(fā)突變的原因。C、 A的第六位上是氨基，會(huì)以氨基式或亞氨基式兩種互變異構(gòu)的狀態(tài)出現(xiàn)| 平衡一般趨向于酮式或氨基式，在 DNA雙鏈結(jié)構(gòu)中一般總是以 A︰ T和 G┇C 堿基配對(duì)的形式出現(xiàn) ,在偶然情況下，在DNA復(fù)制到達(dá)這一位置的瞬間，在 T以稀有的烯醇式出現(xiàn)時(shí)，其相對(duì)位置上就出現(xiàn) G。在許多微生物的陳舊培養(yǎng)物中易出現(xiàn)自發(fā)突變株，可能也是同樣的原因。它對(duì) Neurospora（脈孢菌）有誘變作用，這種作用可因同時(shí)加入過氧化氫酶而降低，如果在加入該酶的同時(shí)又加入酶抑制劑 KCN，則又可提高突變率。第八章微生物的遺傳| 自發(fā)突變 是指在沒有人工參與下生物體自然發(fā)生的突變。與以上的IS和 Tn兩種轉(zhuǎn)座因子相比， Mu噬菌體的分子量最大（ 37kb），它含有 20多個(gè)基因。第八章微生物的遺傳轉(zhuǎn)座因子的種類（ 3）| Mu噬菌體（即 mutator phage，誘變噬菌體）：它是 。它含有幾個(gè)至十幾個(gè)基因，其中除了與轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的基因外，還含有抗藥基因或乳糖發(fā)酵基因等其它基因。 IS引起的突變可以回復(fù)，其原因可能是 IS被切離，如果因切離部位有誤而帶走 IS以外的一部分 DNA序列，就會(huì)在插入部位造成缺失，從而發(fā)生新的突變。 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 ，從而使后者成為 Hfr菌株。第八章微生物的遺傳轉(zhuǎn)座因子的種類（ 1）| 插入序列 （ IS， insertion sequence） ： 特點(diǎn)是分子量最?。▋H ~），只能引起轉(zhuǎn)座 （ transposition） 效應(yīng)而不含其它基因。| 轉(zhuǎn)座因子 （ transposible element） ：： 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。| 新發(fā)現(xiàn) ：： 有些 DNA片段不但可在染色體上移動(dòng)，還可從一個(gè)染色體跳到另一個(gè)染色體，從一個(gè)質(zhì)粒跳到另一個(gè)質(zhì)粒或染色體，甚至還從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞。| 染色體間畸變 ：指非同源染色體間的 易位易位 。| 染色體內(nèi)畸變 ：只涉及一條染色體上的變化，z 如發(fā)生染色體的部分 缺失 或 重復(fù) 時(shí)，其結(jié)果可造成基因的減少或增加；z 如發(fā)生 倒位 或 易位 時(shí)，則可造成基因排列順序的改變，但數(shù)目卻不改變。| 有人認(rèn)為，由于它們是一種平面型三環(huán)分子，結(jié)構(gòu)與一個(gè) 嘌呤 – 嘧啶 對(duì)對(duì) 十分相似，故能 嵌入兩個(gè)相鄰 DNA堿基對(duì)之間，造成雙螺旋的部分解開（兩個(gè)堿基對(duì)原來相距 ，當(dāng)嵌入一個(gè)丫啶分子時(shí)，就變成 ），從而在 DNA復(fù)制過程中，會(huì)使鏈上增添或缺失一個(gè)堿基，結(jié)果就引起了移碼突變。u這類化合物都是平面型的三環(huán)分子，它們的結(jié)構(gòu)與一個(gè)嘌呤 — 嘧啶對(duì)十分相似。| 吖啶 類染料，包括原黃素、 吖啶 黃、 吖啶 橙和 α 氨基 吖啶 等，以及一系列稱為 ICR類的化合物，都是移碼突變的有效誘變劑。shift mutant）。分子卻不起作用DNA體的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(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。通過這兩個(gè)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(fù)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(duì)，烯醇式的 5BU|可以和 G配對(duì)，在 DNA分子復(fù)制的過程中，由于 5BU的插入和互變異構(gòu)導(dǎo)致堿基置換。堿基轉(zhuǎn)換的分子機(jī)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(gòu)效應(yīng)形成酮式次黃嘌呤（ HK）③ DNA復(fù)制時(shí)， HK 與胞嘧啶（ C） 配對(duì)④ DNA第二次復(fù)制時(shí)， C與 G正常配對(duì)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。磷酸骨架的斷裂AT=GC雙向轉(zhuǎn)換AT→TA 的顛換GC→CG 的顛換巨大損傷（缺失、重復(fù)、倒位、易位）吖啶類 堿基之間相互作用 雙鏈變形 碼組移動(dòng)（＋或－）紫外線嘧啶的水合物形成嘧啶的二聚體交 聯(lián)GC→AT 轉(zhuǎn)換碼組移動(dòng)（＋或－）電離輻射堿基的羥基化核降解DNA降解 糖 173。z 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(gè)或幾個(gè)核苷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起 DNA復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)換。| 種類：很多。根據(jù)化學(xué)誘變劑是 直接 還是 間接 地引起置換，可把置換的機(jī)制分成以下兩類來討論。| 分類： 轉(zhuǎn)換 （ transition）， 即 DNA鏈中的一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘌呤或是一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘧啶所置換； 顛換 （ transversion）， 即一個(gè)嘌呤被一個(gè)嘧啶 ,或是一個(gè)嘧啶被一個(gè)嘌呤所置換。第八章微生物的遺傳（ 1）堿基置換（ substitution）| 定義 ：對(duì) 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(diǎn)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(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，誘變又 可分為點(diǎn)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4 在根本未接觸過任何一點(diǎn)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。待這些平板培養(yǎng)后，對(duì)各平板相同位置上的菌落作對(duì)比后，就可選出適當(dāng)?shù)耐蛔冃途辍 平板影印培養(yǎng)法 ，是一種能達(dá)到在 一系列培養(yǎng)皿 的 相同位置上 出現(xiàn) 相同遺傳型菌落 的接種培養(yǎng)方法：把長有許多菌落的母種培養(yǎng)皿倒置于包有滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱印章上，使其沾上來自平板上的菌落。1. 變量試驗(yàn) fluctuation test第八章微生物的遺傳原理與變量試驗(yàn)相同，方法更為簡便，且可計(jì)算突變率。|1943年， S. E. Luria 和M. Delbr252。從 1943年起，經(jīng)過幾個(gè)嚴(yán)密而巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要攻克了檢出在接觸抗性因子前已產(chǎn)生的自發(fā)突變株的難題，終于解決了這場(chǎng)紛爭。另一種看法則認(rèn)為，基因突變是自發(fā)的，且與環(huán)境是不相對(duì)的。但在過去相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)對(duì)這種抗性產(chǎn)生的原因爭論十分激烈?？赡嫘?：從原始的野生型基因到變異株的突變稱為正向突變（ forward mutation），從突變株回到野生型的過程則稱為回復(fù)突變或回變（ back mutation或 reverse mutation）。穩(wěn)定性 ：變異性狀穩(wěn)定可遺傳?？烧T發(fā)性 ：誘變劑可提高突變率。獨(dú)立性 ：各種突變獨(dú)立發(fā)生，不會(huì)互相影響。稀有性 ：突變率低且穩(wěn)定。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。不對(duì)應(yīng)性 :突變的性狀與突變?cè)蛑g無直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第八章微生物的遺傳若干細(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 310 –8| E. coli 抗 T3噬菌體 110 –7 | E. coli 不發(fā)酵乳糖 110 –10| E. coli 抗紫外線 110 –5| Staphylococcus aureus 抗青霉素 110 –7| S. aureus 抗鏈霉素 110 –9 | Salmonella typhi 抗 25?g/L鏈霉素 110 –6 | Bacillus megaterium 抗異煙肼 510 –5 第八章微生物的遺傳（三）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。某一基因發(fā)生突變 不會(huì)影響不會(huì)影響 其它基因其它基因 的突變率。如一個(gè)含 108個(gè)細(xì)胞的群體，當(dāng)其分裂為 210 8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 。(突變率為 10–8是指該細(xì)胞在一億次細(xì)胞分裂中，會(huì)發(fā)生一次突變。selective 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。| 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(duì)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| 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 —— （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(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。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遺傳密碼遺傳密碼指 DNA鏈上各個(gè)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(xì)胞質(zhì)基因 葉綠體（質(zhì)體） 中心體動(dòng) 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(xì)胞水平： 大部分或全部 DNA都集中于細(xì)胞核或核質(zhì)體中，不同種類微生物或同種不同細(xì)胞中細(xì)胞核的數(shù)目不同；染色體水平： 真核微生物的每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)含有一定數(shù)量的染色體；而原核微生物中一個(gè)核質(zhì)體就是一個(gè)裸露的、光學(xué)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v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(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，