【正文】 病死 Griffith（格里菲斯）轉(zhuǎn)化試驗(yàn)結(jié)果 ? (有毒 )死細(xì)菌中的某種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到 (無(wú)毒 )活細(xì)菌中，并使之具有毒性，導(dǎo)致小家鼠死亡； ? 他將這種細(xì)菌遺傳類型的轉(zhuǎn)變稱為轉(zhuǎn)化，并將引起轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為轉(zhuǎn)化因子 (tranforming principle)； ? 當(dāng)時(shí)的化學(xué)與生化分析技術(shù)還無(wú)法鑒定殺死細(xì)菌中的成分，因而不知轉(zhuǎn)化因子為何物。 第一節(jié) 微生物的遺傳 一、遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) ? 18831889年間， Weissmann提出種質(zhì)連續(xù)理論， 認(rèn)為遺傳物質(zhì)是一種具有特定分子結(jié)構(gòu)的化合物 ； ? 20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)了染色體并提出了基因?qū)W說(shuō)， 使得遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的范圍縮小到染色體上 ； ? 1944年后，由于連續(xù)利用微生物這一有利的實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了三個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，才以確鑿的事實(shí)證實(shí)核酸，尤其是 DNA才是遺傳變異的真正物質(zhì)基礎(chǔ)。 ? 很多常見微生物都易于人工培養(yǎng)，快速、大量生長(zhǎng)繁殖 。 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。不是真正的變異，是不遺傳的。 飾變 (modification) 指不涉及遺傳物質(zhì)的改變，而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化，即同樣遺傳型的生物，在不同的外界條件下，會(huì)呈現(xiàn)不同的表型，這種表型上的差別，只能稱為適應(yīng)或飾變。 ? 遺傳型 +環(huán)境條件 表型 代謝 發(fā)育 ? 變異 (variation) ：指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，亦即遺傳型的改變。 ? 遺傳型是一種內(nèi)在的可能性或潛力，其實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)上所負(fù)載的特定遺傳信息。主要內(nèi)容 ? 1微生物的遺傳 ? 2微生物的變異 ? 3微生物基因重組 ? 4菌種的衰退、復(fù)壯和保藏 第 4章 微生物的遺傳與變異 引言（相關(guān)概念） ? 遺傳 (heredity 或 inheritance) 指生物的上一代將自己的一整套遺傳因子傳遞給下一代的行為或功能，具有極其穩(wěn)定的特性。 ? 遺傳型 (genotype)：又稱基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子，即基因的總和。 ? 表型 (phenotype) ? 具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定的外界環(huán)境中，通過生長(zhǎng)和發(fā)育所表現(xiàn)出來(lái)的種種形態(tài)和生理特征的總和，即為其表型； ? 即是遺傳型在合適的環(huán)境下的具體表現(xiàn)。 ? 變異的特點(diǎn)是在群體中以極低的幾率出現(xiàn)，性狀改變的幅度極大， ? 變化后的性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的。 其特點(diǎn)是整個(gè)群體中的幾乎每一個(gè)體都發(fā)生同樣的變化，性狀變化的幅度較小，遺傳物質(zhì)不變。 引起飾變的因素消失后 ， 表型即可恢復(fù) 。 微生物是遺傳學(xué)研究中的明星 ? 微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，營(yíng)養(yǎng)體一般為單倍體，方便建立純系。 ? 對(duì)環(huán)境因素的作用敏感，易于獲得各類突變株，操作性強(qiáng)。 – 經(jīng)典 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 、 噬菌體感染實(shí)驗(yàn) 、 植物病毒重組實(shí)驗(yàn) 三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)與遺傳物質(zhì) 轉(zhuǎn)化試驗(yàn)： 肺炎鏈球菌 (Streptococcus pneumoniae) ? 以肺炎鏈球菌作為研究對(duì)象，肺炎鏈球菌可以使人患肺炎，也可以使小白鼠患敗血病而死亡； ? 有莢膜者是致病性的，它的菌落表面光滑 (smooth)，稱為 S型； ? 有的不形成莢膜，無(wú)致病性，菌落外觀粗糙 (rough)，故稱 R型。 離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) ? 1944年， 、 S型肺炎鏈球菌中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。 ? Avery等人的實(shí)驗(yàn)實(shí)際上表明：決定細(xì)菌遺傳類型的物質(zhì)是 DNA，即證明了 DNA就是遺傳物質(zhì)。 ? 首先，他們將 32P3O4或 35S2O4作為磷源或硫源的合成培養(yǎng)基中。 蛋白質(zhì)外殼 ? 在噬菌體的感染過程中，其蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞。 證明：在其 DNA中，含有包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。 從而證明了遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)是 DNA。 ? 把 TMV和 HRV （霍氏車前花葉病毒） 的蛋白質(zhì)外殼與 RNA相分離。 植物病毒的重組 核酸 (這里為 RNA)是病毒的遺傳物質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 三個(gè)經(jīng)典試驗(yàn)結(jié)果 ? 細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是雙鏈 DNA； ? 病毒的遺傳物質(zhì)可以是單鏈的或雙鏈的 DNA或 RNA， 即： ssDNA， dsDNA， ssRNA或dsRNA。但朊病毒的發(fā)現(xiàn)對(duì)“蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)”的定論也帶來(lái)一些疑云。那么這是生命界的又一特例呢？還是因?yàn)槟壳叭藗兊恼J(rèn)識(shí)和技術(shù)所限而尚未揭示的生命之謎呢？還有待于生命科學(xué)家去認(rèn)識(shí)和探索。 阻遏蛋白的作用是能與操縱基因結(jié)合，阻止了 RNA聚合酶向結(jié)構(gòu)基因滑動(dòng)，即使結(jié)構(gòu)基因失去了合成 mRNA的能力。 基因控制系統(tǒng) 操縱子 調(diào)節(jié)基因 啟動(dòng)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白也能與培養(yǎng)基中的底物 (由結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯的酶催化分解的底物 )相結(jié)合，當(dāng)阻遏蛋白與底物結(jié)合后，阻遏蛋白從操縱基因分離，從而開放了 RNA聚合酶通向結(jié)構(gòu)基因的通道，便能轉(zhuǎn)錄成mRNA，并轉(zhuǎn)譯成蛋白質(zhì) (酶 )。 （二）遺傳物質(zhì)在微生物中的存在 ? 存在的主要形式 —染色體 ? 染色體外的遺傳物質(zhì) – 真核微生物中的 細(xì)胞器 DNA： 葉綠體、線粒體、中心粒、 毛基體等 – 原核微生物和真核 微生物的酵母菌： 質(zhì)粒 – 插入序列、轉(zhuǎn)座子、 Mu病毒等 ? RNA作為遺傳物質(zhì) ? 朊病毒的遺傳物質(zhì) ? 染色體 指攜帶細(xì)胞功能所必備的基因的遺傳單元。 ? 原核生物 的染色體常為一個(gè)環(huán)狀的 DNA分子。 真核生物的染色體結(jié)構(gòu) 細(xì)菌染色體DNA的大小和結(jié)構(gòu) 原核生物的質(zhì)粒 ? 游離于 原核生物 染色體外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)閉合環(huán)狀 DNA分子，即 cccDNA (circular covalently closed DNA)，稱為質(zhì)粒。 質(zhì)粒的特征 ? 自我復(fù)制能力，為復(fù)制子，單拷貝或多拷貝 ? 編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征 ? 可自行丟失與消除（ 含質(zhì)粒的細(xì)胞在正常培養(yǎng)基上遇化學(xué)、物理因素處理時(shí)，質(zhì)粒的復(fù)制受到抑制而核染色體的復(fù)制繼續(xù)進(jìn)行，子代細(xì)胞中質(zhì)粒消除） ? 有轉(zhuǎn)移性（ 可以通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接合作用而由一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中，使兩個(gè)細(xì)胞都成為帶有質(zhì)粒的細(xì)胞；質(zhì)粒轉(zhuǎn)移時(shí)，它可以單獨(dú)轉(zhuǎn)移，也可以攜帶著染色體（片段）一起進(jìn)行轉(zhuǎn)移，所以它可成為基因工程的載體 ） ? 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） ? 對(duì)于細(xì)菌的生存并不是必要的 ? 功能多樣化 ? 功能： 進(jìn)行細(xì)胞間接合，并帶有一些基因，如產(chǎn)生毒素、抗藥性、固氮、產(chǎn)生酶類、降解功能等。 ? Col因子 大腸桿菌素因子，即使大腸桿菌分泌大腸桿菌素 ? 巨大質(zhì)粒 ? 分子量 200~300 106Da，比一般質(zhì)粒大幾十到幾百倍，上面有固氮基因。 只在假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。 ? 產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒 Bacteriocin production plasmid ? 毒性質(zhì)粒 Virulence plasmid ? 代謝質(zhì)粒 Metabolic plasmid (降解質(zhì)粒 ) ? 隱秘質(zhì)粒 Cryptic plasmid 第二節(jié) 微生物的變異 ? 基因突變 (gene mutatiaon)簡(jiǎn)稱突變，是變異的一種，指生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)突然發(fā)生的可遺傳的變化，突