【正文】 繁殖的突變型 ? 突變株的表型 成因 檢出方法 ? 形態(tài)突變型 因突變而產生的個體 形態(tài) ? Morphologycal 或菌落形態(tài)的非選擇 （常用顏色變化） ? mutant 性變異 ? 抗原突變型 因突變而引起的抗原 借助于抗原 ? antigenic 結構發(fā)生改變 抗體反應 ? mutant ? 產量突變型 因突變而獲得的在有 測定產量或 ? high producing 用代謝物產量上高于 其它 ? mutant 原始菌株的突變株 ? 其它突變型：毒力、糖發(fā)酵能力、代謝產物等 （二）突變率 ? 突變率 : 每一細胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率 。 轉座的遺傳效應 ?插入突變 ?產生染色體畸變（復制性轉座子） ?基因的移動和重排 第四節(jié) 基因突變及修復 一 、 基因突變 基因突變 （ gene mutation）簡稱突變，是變異的一種，指生物體內遺傳物質的分子結構或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化。含有噬菌體生長繁殖和轉座所必需的基因，其分子量最大（ 39kb），含有 20多個基因，但并沒有固定的整合位置。 Tn雖能插到受體 DNA分子的許多位點上，但并不完全是隨機的，某些區(qū)域更易插入。除了與轉座作用有關的基因外，還含有抗性基因（對抗生素、某些毒物）、乳糖發(fā)酵基因等幾個至十幾個基因。 IS被切離時引起的突變可以回復，如果因切離部位有誤而帶走 IS以外的一部分 DNA序列，就會在插入部位造成缺失，從而發(fā)生新的突變。 E . coli的 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 E . coli的核染色體組上，形成 Hfr菌株。 原核生物中的轉座子類型 轉座的遺傳效應 插入序列 （ IS， insertion sequence) 分子量最?。▋H ~），只有引起轉座的轉座酶基因而不含其它基因，具有反向末端重復序列。目前已把在染色體組中或染色體組間能改變自身位置的一段 DNA順序稱為 轉座因子 （ transposible element），也稱作 跳躍基因 （ jumping gene）或 可移動基因 （ movable gene）。在這些 DNA順序的跳躍過程中，往往導致 DNA鏈的斷裂或重接，從而產生重組交換或使某些基因啟動或關閉，結果導致突變的發(fā)生。 ? 40年代 B. McClintock對玉米的遺傳研究而發(fā)現(xiàn)染色體易位，打破了基因是固定在染色體 DNA上的一些不可移動的核苷酸片段的說法。 ? 不顯示任何表型效應，只能通過物理的方法檢測的質粒。它們的降解性質?？蔀橐幌盗心芙到鈴碗s物質的酶編碼，從而能利用一般細菌所難以分解的物質做碳源。 ? R因子在細胞內的 copy數(shù)可從 1~2個到幾十個，分為嚴緊型和松弛型兩種，經氯霉素處理后，松弛型質?？蛇_ 2022~3000個 /細胞。 ?（抗生素抗性和重金屬抗性）因子（ resistence factor） ? 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。 ? 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。 ? （ colicinogenic factor） ? 產大腸桿菌素因子。 ? Ti質粒已成為植物遺傳工程研究中的重要載體。 ? 當帶有 Ti質粒的細菌侵入植物細胞中后，在其細胞中溶解，把細菌的 DNA釋放至植物細胞中。 ? 存在于根癌土壤桿菌（ Agrobacterium tumefaciens）中。 ?（毒性）質粒（ tumoe inducing plasmid） ? 即誘癌質粒。 ? 存在于腸細菌屬、假單胞菌屬、嗜血桿菌、奈瑟氏球菌、鏈球菌等細菌中，決定性別。 原核生物的質粒 ?存在范圍 ：很多細菌如 、 Shigella、 、Streptococcus lactis Agrobacterium tumefaciens et al ?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 ：質粒是一種復制子，分為嚴緊型和松弛型，嚴緊型質粒的復制受細胞核控制，一般一個寄主細胞內有 2~3個；松弛型質粒的復制不受細胞核控制，在細胞內的數(shù)量可以達到 1015個 ?功能 ：進行細胞間接合并帶有一些基因，如產生毒素、抗藥性、降解功能等?？梢酝ㄟ^交換摻入細胞核成為附加體；可以從寄主細胞中消除。 ? 微生物的基因組一般較小，見 P137 原核生物（大腸桿菌）的基因組 ? 緊密纏繞的環(huán)狀雙鏈 DNA分子 ? 遺傳信息的連續(xù)性 ? 功能相關的結構基因組成操縱子結構 ? 結構基因的單拷貝及 rRNA基因的多拷貝 ? 基因組的重復序列少而短 真核生物（啤酒酵母）的基因組 ? DNA與組蛋白構成染色體 ? 有間隔子或內含子序列 ? 沒有明顯的操縱子結構 ? 含有一定數(shù)量的重復序列（低度、中度和高度重復） 遺傳豐余 ：較高同源性的 DNA重復序列 古細菌（詹氏甲烷球菌）的基因組 ? 古細菌的基因組結構類似于細菌，即在環(huán)形 DNA分子上功能相關的基因組成操縱子結構，無內含子序列。 ?上述結果說明，在 RNA病毒中， 遺傳的物質基礎也是核酸。分離后的 RNA在沒有蛋白質包裹的情況下，也能感染煙草并使其患典型癥狀，而且在病斑中還能分離出正常病毒粒子 。 （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 。 說明 S型菌株轉移給 R型菌株的 ， 是遺傳因子 。 McCarty從熱死 S型 S. pneumoniae中提純了可能作為轉化因子的各種成分 ， 在離體條件下進行了轉化試驗： 只有 S型細菌的 DNA才能將 S. Pneumoniae的 R型轉化為 S型 。 20多種氨基酸經過不同排列組合，可以演變出的蛋白質數(shù)目幾乎可以達到一個天文數(shù)字，而核酸的組成卻簡單得多，一般僅由 4種不同的核苷酸組成，它們通過排列組合只能產生較少種類的核酸，因此當時認為決定生物遺傳型的染色體和基因，起活性成分是 蛋白質 。 ?基因學說 ： 二十世紀初發(fā)現(xiàn)了染色體并提出基因學說，使得遺傳物質基礎的范圍縮小到染色體上 。 研究微生物遺傳學的意義 第一節(jié) 遺傳變異的物質基礎 ?種質連續(xù)理論 ： 1883~1889年間 Weissmann提出。 研究微生物遺傳的意義 ?微生物的獨特生物學特性： （ 1） 個體的體制極其簡單； （ 2） 營養(yǎng)體一般都是單倍體； （ 3） 易于在成分簡單的組合培養(yǎng)基上大量生長繁殖； （ 4） 繁殖速度快； （ 5） 易于積累不同的中間代謝產物或終產物； （ 6） 菌落形態(tài)特征的可見性和多樣性； （ 7） 環(huán)境條件對微生物群體中各個個體作用的直接性和均一性； （ 8） 易于形成營養(yǎng)缺陷型； （ 9） 各種微生物一般都有相應的病毒； （ 10） 存在多種處于進化過程中的原始有性生殖方式； ?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 。 ? 飾變 （ modification）：指生物體由于非遺傳因素引起的表型改變，變化發(fā)生在轉錄、轉譯水平，特點是幾乎整個群體中的每一個個體都發(fā)生同樣的變化，性狀變化的幅度小，不遺傳，引起飾變的因素消失后，表型即可恢復。 ? 遺傳型 （ genotype）：一個生物體所含有的基因的總和。第八章 微生物的遺傳變異與育種 ?第一節(jié) 遺傳變異的物質基礎 ?第二節(jié) 微生物的基因組結構 ?第三節(jié) 質粒和轉座因子 ?第四節(jié) 基因突變及修復 ?第五節(jié) 基因重組 ?第六節(jié) 微生物育種 ? 第七節(jié) 菌種的衰退、復壯與保藏 遺傳與變異的概念 遺傳和變異是生物體的最本質的屬性之一。 ? 遺傳 ：親代將自身一整套遺傳因子傳遞給下一代的行為和功能， ? 變異 ：生物體的遺傳物質結構和數(shù)量的改變，在群體中以極低的幾率（ 105~106）出現(xiàn)，性狀變化幅度大；新性狀穩(wěn)定、可遺傳。 ? 表型 （ phenotype）：一個生物體所具有的一切外表特征和內在特性的總和。舉例： Serratia marcescens 的紅色素在 25℃ 和 37℃的變化。 ?對微生物遺傳規(guī)律的深入研究，不僅促進了 現(xiàn)代 分子生物學 和 生物工程學 的發(fā)展，而且為 育種 工作 提供了豐富的理論基礎，促使育種工作從不自覺到自覺、從低效到高效、從隨機到定向、從近緣雜交到遠緣雜交的方向發(fā)展。認為遺傳物質是一種具有特定分子結構的化合物。 染色體由核酸和蛋白質兩種長鏈高分子組成。 ?DNA是遺傳變異的物質基礎的證明 ： 1944年以后，利用微生物為實驗對象進行的三個著名實驗（肺炎球菌的轉化試驗、噬菌體感染試驗、病毒的拆開與重建試驗） 1928年， Griffith進行了以下幾組實驗： （ 1）動物實驗 對小鼠注射活 R菌或死 S菌 ————小鼠存活 對小鼠注射活 S菌 ————————小鼠死亡 對小鼠注射活 R菌和熱死 S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分離活的 S菌 一、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） ?S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有莢膜 ?R型菌株：無致病性，菌落表面粗糙，無莢膜 （ 2）細菌培養(yǎng)實驗 熱死 S菌 ————— 不生長 活 R 菌 ————— 長出 R菌 熱死 S菌 +活 R 菌 ————— 長出大量 R菌和 106S菌 （ 3） S型菌的無細胞抽提液試驗 活 R菌 +S菌無細胞抽提液 ————長出大量 R菌和少量S菌 以上實驗說明：加熱殺死的 S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 R型細胞并使 R型細胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀 ?① 加 S菌 DNA ?② 加 S菌 DNA及 DNA酶以 外的酶 ?③加 S菌的 DNA和 DNA酶 ?④加 S菌的 RNA ?⑤ 加 S菌的蛋白質 ?⑥加 S菌的莢膜多糖 活 R菌 長出 S菌 只有 R菌 1944年 、 M。 且 DNA純度越高 ， 轉化效率也越高 。 （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 （ 2） 含 35S蛋白質 的一組：放射性 75%在上清液中 所以 ， 進入細胞的是噬菌體的核酸而不是蛋白質 。 ?將 TMV在一定濃度的苯酚溶液中振蕩，就能將其蛋白質外殼與 RNA核心相分離。 ?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。 元病毒的發(fā)現(xiàn)和思考 ?元病毒含有微量的核酸，仍未發(fā)現(xiàn)？ ?元病毒僅由蛋白質構成 ?元病毒的遺傳物質為蛋白質？ 第二節(jié) 微生物的基因組結構 ? 基因組：細胞中基因以及非基因的 DNA序列的總稱，包括結構基因、調控序列以及目前功能未知的 DNA序列。 ? 負責信息傳遞功能的結構（復制、轉錄和翻譯）類似于真核生物，如啟動子結構、復制起始因子、 RNA聚合酶、翻譯延伸因子等 第三節(jié) 質粒和轉座子 原核生物的質粒 ?定義 ： 是一類小型共價閉合環(huán)狀核外 DNA，能獨立于細胞核進行自主復制。 近年來也發(fā)現(xiàn)了線性雙鏈 DNA質粒和 RNA質粒 ?大小 ： 2~100 106Da，含有數(shù)個到數(shù)十個甚至上百個基因