第六章微生物遗传变异
- 格式：ppt
- 大小：2.13 MB
- 文档页数：91
下载文档原格式
合集下载
微生物的遗传与变异
微生物的遗传与变异遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。
遗传性：指世代间子代和亲代相似的现象；变异性：是子代与子代之间及子代与亲代之间的差异。
遗传性保证了种的存在和延续；而变异性则推动了种的进化和发展。
遗传型（基因型）：某一生物个体所含有全部遗传因子即基因的总和。
它是一种内在潜力，只有在适当的环境条件下，通过自身的发代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。
表型：指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是遗传型在合适环境下的具体体现。
变异：指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。
饰变：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。
如粘质沙雷氏菌，在25℃培养时，可产生深红色的灵杆菌素，这是一种饰变，但当在37℃培养时，则不产生色素，再在25℃下培养时，又恢复产生色素的能力。
微生物在遗传学中的地位：✧个体微小，结构简单；✧营养体一般都是单倍体；✧易培养；✧繁殖快；✧易于累积不同的中间代谢物；✧菌落形态可见性与多样性；✧环境条件对微生物群体中每个个体的直接性与一致性；✧易于形成营养缺陷型；✧存在多种处于进化过程中的原始有性生殖过程。
对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且还为育种工作提提供了丰富的理论基础，促使育种工作向着不自觉到自觉，从低效到高效，从随机到定向，从近缘杂交到远缘杂交等方向发展。
第一节遗传变异的物质基础遗传变异有无物质基础以及何种物质可承担遗传变异功能的问题，是生物学中的一个重大理论问题。
对此有着不同的猜测。
直到1944年后，利用微生物这一实验对象进行了三个著名的实验，才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。
一、证明核酸是遗传物质的三个经典实验（一）转化实验✧发现者：英国人Griffith于1928年首次发现这一现象。
✧研究对象：肺炎链球菌S型和R型✧过程：1944年Avery等证明遗传物质是DNA。
周群英《环境工程微生物学》(第3版)课后习题(第六章 微生物的遗传和变异)【圣才出品】
第六章微生物的遗传和变异1．什么是微生物的遗传性和变异性？遗传和变异的物质基础是什么？如何得以证明？答：（1）微生物的遗传性微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界条件产生的一定反应，或出现的一定性状相对稳定的一代一代传给后代，称为微生物的遗传。
（2）微生物的变异性微生物从它使用的环境迁移到不适应的环境后，改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶，从而适应新环境并良好生长，称为微生物的变异。
（3）遗传和变异的物质基础遗传和变异的物质基础是DNA。
（4）证明方式可以用格里菲斯经典的转化实验和大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌的试验证明。
2．微生物的遗传基因是什么？微生物的遗传信息是如何传递的？答：（1）微生物的遗传基因微生物的遗传基因是微生物体内储存传递信息的、有自我复制功能的单位。
（2）微生物遗传信息的传递从分子遗传学的角度来看，微生物的遗传信息是通过DNA传递给子代的。
3．什么叫分子遗传学的中心法则？什么叫反向转录？答：（1）分子遗传学的中心法则指DNA的复制和遗传信息传递的基本规则。
（2）反向转录是指只含RNA的病毒将遗传信息储存在RNA上，通过反转录酶的作用由RNA转录为DNA的过程。
4．DNA是如何复制的？何谓DNA的变性和复性？答：（1）DNA的复制过程如下：①DNA分子中的两条多核苷酸链之间的氢键断裂，彼此分开成两条单链。
②各自以原有的多核苷酸链为模板，根据碱基配对的原则吸收细胞中游离的核苷酸，按照原有链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核苷酸链。
③新合成的一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺旋结构。
（2）DNA的变性DNA的变性是指天然双链DNA受热或在其他因素作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成单链DNA的过程。
（3）DNA的复性DNA的复性是指变性的DNA溶液经过适当的处理后重新形成天然DNA的过程。
第六章细菌的遗传与变异
第六章 细菌的遗传与变异
第二节 基因突变
二、细菌变异的类型
抗性变异
是对某种化学药物或致死物理因子抗性的变异。例 如培养枯草杆菌或蜡样芽孢杆菌于含少量青霉素G的 培养基中时，可诱导这些细菌产生青霉素酶以破坏 青霉素。
营养型变异
1． 主要引起营养缺陷变异，即细菌丧失合成一 种或几种生长因子的能力，无法在基本培养基上正 常生长繁殖的变异类型。如变异株丧失对某种糖类、 维生素、氨基酸或其他生长因子的合成能力，在补 充这些营养物质的培养基上才能生长。
第六章 细菌的遗传与变异
第四节 细菌遗传变异研究的意义
一、理论方面 二、实践方面
基因工程
基因工程是用人工方法将所需要的 某一供体生物的DNA大分子提取出来，在离 体的条件下用适当的工具酶切割，把它与 作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体 一起导入某一易生长、繁殖的受体细胞中， 让外源遗传物质在其中“安家落户”，进 行正常的复制和表达，从而获得新的产物。
第六章 细菌的遗传与变异
第一节 细菌遗传变异的物质基础
二、质粒
转座因子
可移动的DNA片段称为转座因子。细菌的转座因子有 三种类型：插入序列、转座子以及某些特殊的噬菌体。
毒力岛
PAI是指病原菌的某个或某些毒力基因群，分子结构与功能有 别于细菌染色体，但位于细菌染色体之内，因此称之为“岛”。 PAI虽然是染色体的DNA片段，但两端往往具有重复序列与插入 元件，其G＋Cmol%及密码使用与细菌染色体有明显差异，分子 量较大，多为30到40kb，也有达100kb者。
第六章 细菌的遗传与变异
第二节 基因突变
三、诱发细菌变异的方法
物理方法
包括温度及各种射线。温度诱发基因突变的机制 似乎是专一对GC碱基对的作用。辐射的诱变作用一般 认为有直接作用和间接作用两个方面。
微生物的遗传变异与进化
微生物的遗传变异与进化微生物是地球上最古老和最丰富的生物群体之一，其繁衍和演化过程受到遗传变异的影响。
遗传变异是指微生物种群中的基因和基因组的改变，这种改变是微生物进化的基础，使其能够适应不同的环境和生存条件。
本文将探讨微生物的遗传变异和进化机制以及其对人类健康和环境的影响。
一、微生物的遗传变异机制1. 突变和基因重组：突变是指基因序列发生突然和不可逆的改变，包括点突变、插入突变和缺失突变等。
基因重组则是指基因间的DNA 重组，可以通过基因重排、基因转座和DNA互换等方式发生。
这些突变和重组事件是微生物遗传变异的主要机制。
2. 水平基因转移：水平基因转移是指微生物之间的DNA交换，这种交换可以发生在不同物种和不同亚群之间。
通过水平基因转移，微生物可以获得新的基因和基因组片段，从而增加遗传多样性。
二、微生物的遗传进化1. 选择压力与适应性进化：选择压力是指外界环境对微生物的选择作用。
在特定环境条件下，不同的微生物表现出不同的适应性，适应性较高的个体会更容易幸存和繁衍。
这种适应性进化使得微生物群体在进化过程中慢慢适应并优化其生存策略。
2. 快速复制与漂变：许多微生物具有非常短的生命周期和高速的繁殖能力，这使得它们在短时间内积累大量的变异。
这种快速复制和大规模变异的能力称为漂变，为微生物的进化提供了可塑性。
三、微生物的遗传变异与人类健康1. 耐药性的产生：微生物遗传变异是引起抗生素耐药性产生的主要原因之一。
在抗生素使用过程中，微生物遗传变异使得一部分微生物获得了抗生素的抵抗能力，这导致了抗生素的治疗效果下降，对人类健康带来了威胁。
2. 病原性的演化：微生物的遗传变异还可以导致病原微生物的演化和新的疾病的出现。
例如，流感病毒的遗传变异使得它能够绕过人体的免疫系统，导致新的流感病毒亚型的出现，给人类健康带来了挑战。
四、微生物的遗传变异与环境1. 生态位的占据：微生物的遗传变异使得微生物群体在不同的生态位中占据不同的地位。
微生物的遗传与变异
微生物的遗传与变异微生物是地球上最古老的居民之一，它们在地球的生态系统中发挥着重要的作用。
然而，微生物的遗传与变异特性使得它们能够适应不断变化的环境，并在这个过程中演化出新的物种。
一、微生物的遗传微生物的遗传是通过DNA或RNA等核酸分子来传递的。
这些分子中含有遗传信息，可以指导微生物的生长发育和代谢活动。
微生物的遗传具有以下特点：1、高度多样性：微生物的种类繁多，不同种类的微生物具有不同的遗传信息，因此具有高度的多样性。
2、快速进化：微生物的遗传信息可以很容易地发生突变，这使得它们能够快速适应不断变化的环境。
3、群体遗传：微生物通常以群体形式存在，它们之间的相互作用会影响群体的遗传特征。
二、微生物的变异微生物的变异是指它们的遗传特征发生变化的过程。
这些变化可能是由于环境因素（如温度、湿度、辐射等）的影响，也可能是由于DNA 复制过程中的随机错误。
微生物的变异具有以下特点：1、适应性变异：微生物在适应环境的过程中会发生适应性变异，这些变异有助于它们在特定环境中生存和繁殖。
2、突变：微生物的DNA分子在复制过程中会发生随机错误，这些错误可能导致微生物的遗传特征发生变化。
3、基因转移：微生物之间可以通过基因转移来实现遗传信息的交流，这有助于它们适应新的环境。
三、微生物遗传与变异的实际应用微生物的遗传与变异特性在许多领域都有实际应用。
例如，科学家可以利用微生物的遗传信息来开发新的药物和生物技术产品；通过研究微生物的变异机制，可以为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
微生物的遗传与变异特性是它们适应不断变化的环境的重要机制之一。
通过深入研究这些特性，我们可以更好地了解微生物的生命活动和演化过程，为人类社会的发展提供更多的帮助和支持。
微生物的遗传与变异课件一、引言微生物，作为生命的基本单元，其遗传与变异的研究对于理解生命的本质和进化机制具有重要意义。
本篇文章将深入探讨微生物的遗传与变异，希望能为相关领域的学习和研究提供有益的参考。
微生物的遗传变异
1944 年 O.T.Avery 、 C.M.MacLeod 和 M 。 McCarty 从热 死S型S. pneumoniae 中提纯了可能作为转化因子的各种 成分，并在离体条件下进行了转化试验：
活 R菌
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菌的蛋白质 ⑥加S菌的荚膜多糖
3 耐药性变异
耐药性变异：微生物对某种抗菌药物 由敏感变为耐药的变异。有些微生物 还表现为同时耐受多种抗菌药物，即 多重耐药性。
耐药性变异成为当今医学、农业上的重要难题。
4 菌落变异
细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙 (rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、 边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面边 为粗糙、干燥、边缘不整齐，称S—R变异。 S—R变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS 的特异性寡糖重复单位而引起的。 变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其 它性状也发生了变化。 S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性 强，如结核分枝杆菌。
二 变异的类型 1 形态结构的变异
大小和形态在不同的生长时期可不同， 生长过程中受外界环境的影响也可发 生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养 物上细菌的多形态性、细菌L型。 特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、 芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形 杆菌H-O变异）也可发生变异。
2 毒力变异
毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄 居在咽喉部，不致病；当感染了β-棒状 噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生 白喉毒素的能力，引起白喉。 毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基 上传代培养，可是细菌的毒力减弱或消 失。卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌 在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上， 经过13年，连续穿230代，获得的一株 毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。
第四版环境工程微生物学课后习题答案(周群英)
环境工程微生物学课后习题答案（周群英第四版）目录环境工程微生物学................................................................................... 错误!未定义书签。
绪论 (2)1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ (2)2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ (2)3、微生物是如何分类的？ (2)6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。
(2)7、微生物有哪些特点？ (2)第一章病毒 (2)第二章原核微生物 (7)1、细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。
(7)2、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ (7)3、荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘 (7)第三章真核微生物 (12)第四章微生物的生理 (15)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (20)第六章微生物的遗传与变异 (28)第七章微生物的生态 (35)第八章微生物在环境物质循环中的作用 (40)第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (44)第十章有机固体废物与废弃的微生物处理及微生物群落 (48)第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 (54)1，何谓堆肥法，堆肥化和堆肥？ (54)2，叙述好氧堆肥的机理。
参与堆肥发酵的微生物有哪些？ (54)3，好氧堆肥的运行条件有哪些？ (55)4，好氧堆肥法有几种工艺？简述各个工艺的过程。
(55)第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用 (60)1. 酶制剂剂型有几种？ (60)2. 何谓固定化酶和固定化微生物？ (60)3. 酶和酶菌体固定化方法有哪几种？各用什么载体？ (60)4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？ (60)5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？ (60)6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？ (60)7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污水生物处理中起什么作用？ (60)8. 叙述污水处理中微生物絮凝剂的作用原理？ (60)9. 微生物制剂有哪些用途？ (60)10. 有几种产氢微生物？它们是如何产氢的？ (61)11. 请叙述微生物产氢电池的工作原理。
微生物的遗传变异与进化机制研究
微生物的遗传变异与进化机制研究微生物是非常小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
尽管微生物在人类社会中很常见，但几乎被我们忽视了。
然而，微生物的遗传变异与进化机制的研究对于人类的生活和健康具有重要的意义。
一、微生物的遗传变异机制微生物的遗传变异主要通过基因突变和基因转移两种方式。
1. 基因突变基因突变是指微生物基因组中的某个基因发生突变，进而导致微生物的性状发生变化。
目前，常见的基因突变方式有以下几种：(1) 点突变：点突变是指DNA序列中的一个碱基被替换为另一种碱基，从而改变了基因的核苷酸序列。
(2) 缺失突变：缺失突变是指在基因组中丢失了一段DNA序列，导致基因的部分或全部功能丧失。
(3) 插入突变：插入突变是指在基因组中插入了一个外来的DNA片段，从而改变了基因的结构和功能。
2. 基因转移基因转移是指微生物通过吸收外源性DNA，将其整合到自身的基因组中，从而获得新的基因表达方式和功能。
基因转移主要有以下几种方式：(1) 转化：微生物可以在自然环境中直接吸收裸露的DNA分子，并将其整合到自己的基因组中。
(2) 转导：某些特定的噬菌体可以在感染细菌过程中将自己的DNA 插入细菌基因组中。
(3) 结合：某些微生物可以通过细胞接触，将DNA直接传递给相邻微生物。
二、微生物的遗传变异对进化的影响微生物的遗传变异在进化过程中发挥着非常重要的作用。
1. 快速适应环境微生物繁殖速度快，遗传变异频繁，使得微生物能够迅速适应各种环境压力，例如抗生素的应用导致微生物产生耐药性。
2. 增加生存竞争能力遗传变异使得微生物个体之间产生差异，有利于个体适应不同的生存环境，提高生存竞争能力。
这种竞争过程会导致适者生存、不适者淘汰的自然选择。
3. 产生新功能遗传变异还可以为微生物提供新的功能，使其在特定环境中得以生存。
例如，某些微生物可以通过基因转移获得降解特定物质的能力，成为环境修复的重要角色。
三、微生物遗传变异与人类健康微生物的遗传变异不仅对微生物自身具有重要意义，也对人类健康产生重要影响。
（食安）食品微生物学课后思考题
绪论思考题1、什么是微生物？2、微生物的一般特性是什么？3、微生物学的发展史分为哪几个阶段？4、微生物学的发展史上有哪几个代表人物？6、食品微生物学的定义是什么？7、微生物在食品中的应用有哪几种方式？8、食品微生物学的任务是什么？第一章原核微生物的形态结构与功能思考题1、什么是肽聚糖？了解细菌细胞壁肽聚糖结构有事么意义？2、比较革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的细胞壁的成分和结构。
3、什么是革兰氏染色法？有什么意义？4、革兰氏染色的原理是什么？5、什么是是中间体？6、什么是荚膜？化学成分是什么？7、鞭毛和纤毛有何不同？8、什么是芽孢？有何特性？9、芽孢形成的条件是什么？有何实践意义？10、什么是菌落？细菌菌落有何特点？11、细菌的分类依据有哪些？12、细菌的分类系统。
13、举例说明细菌中的名命名法则。
14、放线菌菌丝分哪几种？第二章真核微生物的形态结构与功能思考题1、真菌菌丝分哪几种？2、真菌在食品中有何重要性？3、真菌的细胞构造有哪些结构？5、真菌的繁殖方式有哪几种？6、什么叫有性繁殖？7、有性孢子有哪几种？8、有性繁殖分为哪几个阶段？9、真菌分为哪五个亚门？10、霉菌有何特点？11、霉菌的菌落特点是什么？12、酵母菌的形态和菌类有何特征？13、酵母菌在食品工业中有何应用？第三章非细胞微生物的形态与结构思考题1、什么是病毒？2、病毒的一般特点是什么？3、病毒的化学组成有哪些？4、病毒复制的定义是什么？分哪几个阶段？5、什么是噬菌体？对发酵工业有什么危害？第四章微生物的培养与生长思考题1、营养的概念。
2、微生物需要那些营养物质？在生命中主要功能是什么？各有哪些常用物质？3、微生物有哪几种营养类型？各自的概念是什么？4、微生物对营养吸收有哪几种方式?5、微生物培养基有哪些类型？主要用途？6、培养基的配制应遵循哪几个原则？7、微生物的纯培养分离有哪几种方法？8、微生物全数测定有哪几种方法？活菌测定方法有哪些？9、微生物的生长曲线定义是什么？包括哪几个时期？各有什么特点？实际意义如何（有何应用价值）？10、什么叫连续培养？？有哪几种方法？内容是什么？11、概念：防腐、消毒、灭菌、杀菌。
微生物的遗传变异_百替生物
笫六章微生物的遗传变异(2.0学时)[内容提要]细菌遗传变异的物质基础主要是基因组。
质粒作为自我复制单位，控制细菌的某些次要性状，如抗性等，质粒可以转移、也可以丢失的特点得到高度重视。
转座因子因具有可移动性，成为研究细菌遗传变异的有用工具。
毒力岛是从基因水平认识细菌毒力因子的新概念。
基因突变是细菌最重要的变异，可用化学或物理的方法人为造成。
转化、转导、接合是细菌个体间交换遗传物的天然方式，对细菌的变异具有重要意义，还可以采用原生质体融合及转染等人工方法达到相似的目的。
掌握细菌遗传变异的规律，有利于动物传染病的诊断和预防，并可推动基因工程技术的进步。
细菌与其他生物一样，通过遗传（heredity）与变异（variation）生存与发展。
所谓细菌的遗传，系指亲代细菌与子代细菌的相似性，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。
所谓细菌的变异，指亲代与子代以及子代细菌之间的不相似性，细菌得以发展进化。
第一节细菌遗传的物质基础一、基因组（genome）细菌的基因组位于核体，是遗传的主要物质基础。
核体又称染色体（chromosome）是由环状双螺旋两条DNA长链组成，含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传与变异。
每条DNA单链的骨架由磷酸和脱氧核糖组成，支链含有四种碱基，即两种嘌呤：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），两种嘧啶：胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
细菌染色体DNA以半保留方式进行复制。
新形成的DNA双链分子与亲代的完全相同，所携带的遗传信息也与亲代的完全相同。
倘若在DNA复制中，子代DNA发生改变，便会出现变异。
二、质粒（plasmid）质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNA分子，可为一种或若干种。
质粒可以自身复制，随宿主菌分裂传到子代菌体。
质粒是自行复制单位，有多个拷贝者，称为松弛型复制；有的需随染色体一起复制，仅一个拷贝者，称为严紧型复制（stringent replication）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表型
几个基本概念
• 变异(variation): • 饰变 指生物体在某种外 (modification): 因或内因作用下引 指不涉及遗传物质 起的遗传物质结构 结构改变而只发生 或数量的改变，亦 在转录、转译水平 即遗传型的改变。 上的表型变化。
• 遗传(heredity或inheritance)和变异 (variation)是生物体最本质的属性之一。
• 由于微生物中一般都存在着光复合作用，因此，用紫外线照射菌 液时都须在红光下进行操作处理微生物，而后在暗室或用黑布包 起来培养。
• （2） 暗修复作用。也称切除修复作用。 • X 射线和 射线为电离辐射，含有很高的能 量，能产生电离作用，因而能直接或间接地改变DNA 结构。直接的效应是碱基的化学键，脱氧核糖的化学 键和糖—酸相连接的化学键断裂；
换，称为颠换
• A • • • C • 单链DNA A：T T T：A
C：G G 双 链
G：C DNA
• （实线代表转换，虚线代表颠换）
直接引起置换的诱变剂
•
亚硝酸是一种对含有氨基的碱基对直
接作用而诱发碱基对转换的诱变剂。
它能使碱基中的氨基氧化脱氨，从而 使腺嘌呤（A）变成次黄膘呤（H），
胞嘧啶（C）变成尿嘧啶（U），
第二节
•
• • • • •
微生物的基因突变
一、基因突变的类型
（1）形态突变型。
（2）条件致死突变型。 （3）营养缺陷突变型。 （4）抗性突变型。 （5）抗原突变型。 （6）产量突变型。
突变率（mutation rate）
• 每一个细胞在每一世代中发生某一性状突变的 几率，称突变率。 • 突变率为10-8的，即指该细胞在一亿次细胞分 裂中，会发生一次突变。 • 或者一个含有108个细胞的群体，当其分裂为 2×108个细胞时，即可平均发生一次突变的突 变几率也是10-8。
（三）烟草花叶病毒的拆开与重组实验
• 1956 年，美国的法朗克-康勒特(Fraenkel-Conrat) • 将烟草花叶病毒拆成RNA(因该病毒不含DNA)和蛋白质，并分别对 烟草进行感染实验；
• 结果发现只有 RNA能感染烟草，并在感染后的寄主中分离到完整 的具蛋白质外壳的烟草花叶病毒。
• 后来他又将甲、乙两种变种的烟草花叶病毒拆开，在体外分别将 甲病毒的 RNA和乙病毒的蛋白质结合，将乙病毒的RNA 和甲病毒 的蛋白质结合进行重组。
二、基因突变的特点
• 整个生物界，由于它们遗传变异的物质基础是相同的， 因此显示在遗传变异的本质上都具有相同的规律，这 在基因突变的水平（3）稀有性。（10-6~10-9） • （4）独立性。 • （5）诱变性。 • （6）稳定性。 • （7）可逆性。（正向突变）（回复突变）
• 接着他把这些经过重组的病毒分别感染烟草。结果从寄主分离所 得的病毒蛋白质均取决于相应病毒的 RNA。证明了核酸(RNA)是烟 草花叶病毒的遗传物质基础。
TMV重建实验示意图
TMV
HRV 原始病毒株 拆开的病毒 罹病的烟叶
杂合的病毒
重新分离的病毒
二、遗传物质在细胞中的存在方式
（一）细胞水平
• 从细胞水平来看，细胞核；除此之外，在细胞质 中存在着一些能自我复制的遗传物质，一般称这部 分DNA 为质粒。
微生物能以多种方式去修复被紫外线 损伤后的 DNA，主要方式有两种：
• （1）光复活作用。
• 光复活 这是最早发现的DNA修复方式。修复是由细菌 中的DNA光解酶(photolyase)完成，此酶能特异性识别 紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体， 并与其结合，这步反应不需要光；结合后如受300－ 600nm波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体分解 为两个正常的嘧啶单体，然后酶从DNA链上释放，DNA 恢复正常结构。后来发现类似的修复酶广泛存在于动 植物中，人体细胞中也有发现。
• 而后由于H 和C 配对，U 与A 配对， 因此当DNA 再次复制时，A:T 就转换 为 G:C，而G:C 就转换为 A:T。
H:C ↗ H:C-→G:C ↗ H:C→G:C ↗ A:T→ H:T-----→A:T
亚硝酸类引起的碱基对置换
间接引起置换的诱变剂
5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鸟 嘌呤（8-NG）、α -氨基嘌呤（α A:BU /G:BrU AP）及 6-氮嘌呤（6-NP）等。它们 ↗ 的作用是通过活细胞的代谢活动掺入 G:BrU --→G:C 5-BU ↗ 到DNA 分子中后，引起碱基对的置换， 因此是间接的。在这些碱基类似物中， A:T-－→ A:BU------ → A:T (a) 最常被应用的是 5-溴尿嘧啶（5-BrU） 和α -氨基嘌呤（α -AP）。 G:BrU /A:BU ↗ 5-BrU是T 的代谢类似物。 5A:BU----→A:T BrU 以酮式状态时可以替代 T，与A 5-BrU ↗ 配对； 5-BrU 以烯醇式状态时替代C G:C----→G:BrU ------→G:C 与G配对；5－BrU 可以通过烯醇式和 (b) 酮式结构的变化； 引起碱基对置换。 5-溴尿嘧啶的诱变效应
第一节 微生物遗传变异的 物质基础
• 一、证明核酸是遗传变异物质基础的经 典实验 • 肺炎双球菌的转化实验 • 噬菌体的感染实验 • 烟草花叶病毒的拆开与重组实验
（一）肺炎双球菌的转化实验
注射R 型活菌 注射S 型灭活菌 注射S 型活菌 注射R型活菌 +S 型死菌 小鼠不发病（存活） 小鼠不发病（存活） 小鼠发病死亡 小鼠发病死亡 ⑴ 动物试验 心血分离到S 型活菌
• （二）亚细胞核水平
• 真核微生物的细胞核有核膜包围，形成具有完整形 态、在光学显微镜下清晰可见的细胞核，核内 DNA 与组蛋白结合在一起构成染色体。
• （三）分子水平 • DNA（ RNA）－－→在DNA 大分子上存在着决定某些遗 传性状的特定区段，即所谓基因－－→一个基因含若 干核苷酸碱基组成的三联密码。 • 四种核苷酸，按其排列组合方式的不同，可编出三联 密码 4 3 ＝64个，用于决定组成蛋白质的20 种氨基酸 顺 序 。 起 始 密 码 （ AUG） 和 终 止 密 码 （ UAA、UGA 和 UAG）。
•
•
染色体畸变
• 染色体畸变是指由诱变剂引起DNA 分子的大损伤，它包 括染色体结构上的缺失、重复、易位及倒位等。 • 紫外线、X 射线、γ 射线等射线及亚硝酸、烷化剂等均 能引起染色体畸变，尤其是紫外线能引起DNA 分子多处 较大的损伤。 • 紫外线主要通过在同链DNA 相邻的嘧啶间或在互补双链 间形成以共价键结合的胸腺嘧啶二聚体，
利用示踪元素，对大肠杆菌 T2 噬菌体进行 了这类实验。
（二）噬菌体的感染实验
35S
•
先用含有
和
32P
两种元素的培养基培养
大肠杆菌，然后让 T2 噬菌体侵染培养后的
大肠杆菌，从而使 T2 噬菌体打上 35S 和 32P 的标记。 • • 让这种 T2 噬菌体侵染不含标记元素的大肠 杆菌，并在 T2 噬菌体完成了吸附和侵入后， 强烈搅拌洗涤，以便使吸附在菌体外表的 T2 噬菌体蛋白质外壳脱离细胞并均匀分布， 再进行离心沉淀，分别测定沉淀物和上清液 中的同位素标记。 • 结果发现，几乎全部 35S 都在上清液中， 而几乎全部 32P 和细菌一起出现在沉淀物 中。
第六章 微生物的遗传变 异与菌种选育
几个基本概念
• 遗传型 (genotype): 又
称基因型，指某一 生物个体所含有的 全部遗传因子即基 因的总和。
• 表现型 (phenotype):
指某一生物所具有 的一切外表特征及 内在特性的总和， 是遗传型在合适条 件下的具体体现。
代谢 发育
遗传型 + 环境条件
原核生物的基因通过组成以下的调控系统 而发挥作用： 启动基因 操纵子 基因调
操纵基因
结构基因
酶及结 构蛋白
控系统
调节基因
阻遏蛋白
大肠杆菌乳糖操纵
子示意图
莫诺与雅可布因提出 “操纵子学说”而荣获 1965年诺贝尔生理学与 医学奖 。 1969年，贝克维斯 （J· Beckwith）从大 R· 肠杆菌的DNA中分离出 乳糖操纵子，完全证实 了雅可布和莫诺的模 型。
热致死S 型菌
R 型活菌 热致死S 型菌 +R 型活菌 R 型活菌 +S 菌抽取提物
培养皿培养
培养皿培养 培养皿培养 培养皿培养 ⑵ 细菌培养试验
无菌落生长
培养出R 型菌落 培养出大量R 型和S 型菌落 培养出大量R 型和S 型菌落
•
1952 年侯喜(A. Hershey)和蔡斯(M. Chase)
三 、基因突变的机理
• （一）诱发突变及其机理 1 碱基对的置换（点突变point mutation） • ⑴ 直接引起置换的诱变剂 （亚硝酸类、羟 胺、烷化剂类） • ⑵ 间接引起置换的诱变剂 （碱基类似物） 2 移码突变 ：诱变剂使DNA分子中的一个或少 数几个核苷酸的增添（插入）或缺失，从而使 该部位后面的全部密码发生转录和转译错误的 一类突变。 3 染色体畸变：DNA的大段损伤。
基因突变及其机制
三 、基因突变的机理
• （二）自发突变的机制 • 1 背景辐射和环境中多因素低剂量 的诱变效应 • 2 微生物自身有害代谢产物的诱变 效应 • 3 互变异构效应 • 4 环状突出效应
碱基对的置换
• 碱基对的置换可分成两个亚类：一类是DNA 链上的一个嘌呤被另一 个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，称为转换；另一类是 DNA 链上的一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤所置
• ⑶Col因子（colicinogenic factor）： 即产大肠杆菌素因子。许多细菌都能产 生使其他原核生物致死的蛋白质类细菌 毒素。大肠杆菌素（colicin）具有通过 抑制复制、转录、转译或能量代谢等而 专一地杀死其他肠道细菌的功能。