15、16第八章微生物遗传.pptVIP

研究微生物遗传学的意义 微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。 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，而且为育种工作提供了丰富的理论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。 一、 DNA作为遗传物质 （一）经典转化实验（transformation）：1928,F.Griffith， 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌） SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 （2）细菌培养实验 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 只有S型细菌的DNA才能将S. pneumoniae的R型转化为S型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转移给R型菌株的，是遗传因子。 （二）噬菌体感染实验 A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验 （2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。 有三种结构类型 1、插入序列（IS） 只含有与转座有关的基因和序列，能在细菌染色体、噬菌体DNA和质粒上的许多位点移进移出。可编码特殊的酶和调节蛋白，但不给细菌表型特征。 2、转座子（Tn） 与插入序列主要不同在于它携带有能赋予宿主某种遗传特性的基因，主要是抗性基因。能在细胞内从一个质粒转移到另一个质粒，亦可转移到染色体或前噬菌体上。 3、Mu噬菌体 具有转座功能的一类可引起突变的溶原性噬菌体。这类噬菌体的Mu基因组不论进入裂解周期或处于溶原状态均可整合 典型实例 Corynebacterium diphtheriae（白喉棒杆菌）：白喉毒素/?温和噬菌体 三、基因突变的分子基础 突变率 定义： 每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的概率。 突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数 突变是独立的。 1、自发突变 分子基础 基因突变的原因是多种多样的，从分子水平来说，突变是由于DNA分子碱基对发生变化所产生的结果。 碱基置换 （1）转换 A G T C 即DNA链中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； （2）颠换：A T A C G C G T 即一个嘌呤被一个嘧啶,或是一个嘧啶被一个嘌呤所置换。 2、 诱发突变 诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率的任何理化因子，就称为诱变剂 种类：诱变剂的种类很多，作用方式多样。即使是同一种诱变剂，也常有几种作用方式。 （2）直接与DNA碱基起化学反应的诱变剂 定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。 种类：例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二乙酯，甲基磺酸乙酯，N-甲基-N’硝基-N-亚硝基胍，N-甲基-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。 作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而引起DNA复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发生变异。 （3）移码突变诱变剂 丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和α-氨基丫啶等，以及一系列称为ICR类的化合物，都是移码突变的有效诱变剂。 丫啶类化合物的诱变机制： 由于它们是一种平面型三环分子，结构与一个嘌呤–嘧啶对十分相似，故能嵌入两个相邻DNA碱基对之间，造成双螺旋的部分解开，从而在DNA复制过程中，会使链上增添或缺失一个碱基，结果就引起了移码突变。 （4）紫外线 紫外线的主要作用是使同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体，阻碍碱基间的正常配对，从而有可能引起突变或死亡。 二、原生质体融合 概念：通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性状的遗传性稳定的融合子（fusant）的过程，称为原生质体融合。 适用范围：各种生物细胞都能进行原生质体融合，包括各种原核生物、真核微生物以及高等动植物和人体的不同细胞。 意义： 几种常用菌种保藏方法的比较 无人为因素下的低频率突变原因： （1）背景辐射 （2）有害产物积累 （3）碱基错配 （1）碱基类似物 如：5-溴尿嘧啶(5-BU)和5-氨基尿嘧