微生物遺傳與變異授課第一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日概念：遺傳：遺傳使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存。變異：在一定條件下，子代和親代之間以及子代和子代之間的差異稱(chēng)為變異?；蛐停褐纲A存在遺傳物質(zhì)中的信息，也就是它的DNA堿基順序。包括生物的全部遺傳因子及基因。表型：指可觀察或可檢測(cè)到的個(gè)體性狀或特征，是特定的基因型在一定特定環(huán)境條件下通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出的形態(tài)等生物學(xué)特征的總和。表型是由基因型所決定,但也和環(huán)境有關(guān)。第二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日遺傳（保守性、穩(wěn)定性）:親代與子代相似“種瓜得瓜種豆得豆”負(fù)面：？“劣汰”“優(yōu)勝”遺傳和變異是生命的最本質(zhì)特性之一正面：繼承親代優(yōu)點(diǎn)，保持物種延續(xù)不適應(yīng)變化的環(huán)境條件而死亡第三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)微生物遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)

一、微生物的主要遺傳物質(zhì)—DNA生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)都有它的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么呢？答案是DNA，科學(xué)告訴我們，親代將各種遺傳性狀通過(guò)DNA傳遞給了子代，子代獲得DNA后形成一定的蛋白質(zhì)，將遺傳特性表現(xiàn)出來(lái)。第四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

核酸是病毒粒子中最重要的成分，它是病毒遺傳信息的載體和傳遞體，因此是病毒生命活動(dòng)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。

病毒核酸的類(lèi)型可從以下幾點(diǎn)來(lái)區(qū)分：①是DNA還是RNA，②是單鏈（ss，singlestrand）結(jié)構(gòu)還是雙鏈（ds，doublestrand）結(jié)構(gòu)；③呈線狀還是環(huán)狀；④是閉環(huán)還是缺口環(huán)；⑤基因組是單組分、雙組分、三組分還是多組分。⑥核酸的堿基（b，base）或堿基對(duì)（bp，basepair）數(shù)，以及核苷酸序列等?？偟恼f(shuō)來(lái)，動(dòng)物病毒以線狀的dsDNA和ssRNA為多，植物病毒以ssRNA為主，噬菌體以線狀的dsDNA居多，而至今發(fā)現(xiàn)的真菌病毒都是dsRNA，藻類(lèi)病毒則都是dsDNA。(一）病毒的核酸第五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）原核細(xì)胞型微生物的染色體

1、特點(diǎn)：基因組通常僅由一條環(huán)形或線形雙鏈DNA分子構(gòu)成只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)有操縱子串聯(lián)在一起，受同一調(diào)控區(qū)調(diào)節(jié)，合成多順?lè)醋觤RNA編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因?yàn)榭截惖模玶RNA基因一般是多拷貝的。非編碼DNA所占比例少，類(lèi)似于病毒基因組基因組DNA具有多種調(diào)控區(qū)，如復(fù)制起始區(qū)，復(fù)制中止區(qū)，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子等特殊序列，以及還有重復(fù)序列。與真核生物基因組類(lèi)似，也具有可移動(dòng)的DNA序列第六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）真核細(xì)胞型微生物的染色體真核細(xì)胞型微生物：

細(xì)胞核的分化程度較高，有核膜、核仁和染色體；胞質(zhì)內(nèi)有完整的細(xì)胞器（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體及線粒體等）。真菌屬于此類(lèi)型微生物。第七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日二、質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子（一）質(zhì)粒

１、質(zhì)粒的概念：是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，為雙股環(huán)狀閉合的DNA?？捎坞x于細(xì)菌胞漿中進(jìn)行自我復(fù)制；也可整合于細(xì)菌的染色體上，并隨染色體的復(fù)制而復(fù)制，此類(lèi)質(zhì)粒又稱(chēng)附加體。

２、質(zhì)粒的基本特性１）絕大多數(shù)質(zhì)粒為CCC雙鏈DNA分子，分子量為1-1000kDa左右.第八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

２）質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力一個(gè)質(zhì)粒就是一個(gè)復(fù)制子。３）質(zhì)粒DNA所編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征如致育性、耐藥性、致病性等。４）質(zhì)粒并非細(xì)菌生命活動(dòng)不可缺少的遺傳物質(zhì)可自行丟失或經(jīng)紫外線等理化因素處理后消除，質(zhì)粒所賦予細(xì)菌的性狀亦隨之消失，但細(xì)菌仍存活５）質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移

第九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

６）質(zhì)?？煞譃橄嗳菪耘c不相容性?xún)煞N幾種不同的質(zhì)粒同時(shí)共存于一個(gè)細(xì)菌內(nèi)稱(chēng)相容性，有些質(zhì)粒則不能相容。

（二）、常見(jiàn)的質(zhì)粒類(lèi)型

1）F質(zhì)粒

編碼性菌毛，帶有游離F質(zhì)粒的細(xì)菌為雄性菌，能長(zhǎng)出性菌毛；無(wú)F質(zhì)粒的細(xì)菌為雌性菌無(wú)性菌毛。整個(gè)質(zhì)粒分為三個(gè)功能區(qū)：

自主復(fù)制和不相容區(qū)：復(fù)制基因自主復(fù)制

轉(zhuǎn)移基因群區(qū)：進(jìn)行結(jié)合轉(zhuǎn)移

重組基因區(qū)：將自主復(fù)制基因與細(xì)菌染色體進(jìn)行整合重組。第十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

整合于細(xì)菌的染色體上，不僅保留致育功能并在進(jìn)行接合轉(zhuǎn)移時(shí)能高頻率地帶動(dòng)細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)入F－菌體內(nèi)。所以染色體上整合有F質(zhì)粒的細(xì)菌為高頻重組菌。

2）R質(zhì)粒編碼細(xì)菌對(duì)抗生素或重金屬鹽類(lèi)的耐藥性。可分為：接合型耐（抗）藥質(zhì)粒：由抗藥轉(zhuǎn)移因子和抗藥決定子組成。非接合型耐（抗）藥質(zhì)粒：簡(jiǎn)稱(chēng)r質(zhì)粒，不能進(jìn)行接合轉(zhuǎn)移耐藥性質(zhì)?？稍谕N、不同種甚至在不同屬的細(xì)菌間傳播，導(dǎo)致耐藥性廣泛而迅速地蔓延，所以R質(zhì)粒又稱(chēng)傳染性耐藥因子。第十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日3）Col質(zhì)粒

大腸埃希菌中的Col質(zhì)粒編碼大腸菌素。這類(lèi)細(xì)菌素只對(duì)有近緣關(guān)系的細(xì)菌具殺滅作用。4）代謝質(zhì)粒含有此類(lèi)質(zhì)粒的細(xì)菌能編碼一些酶，將復(fù)雜的有機(jī)化合物降解為小分子物質(zhì)，用為碳源和能源被細(xì)菌利用；此外還能對(duì)環(huán)境中的有毒化合物如農(nóng)藥、苯等進(jìn)行降解起到保護(hù)環(huán)境作用。5）毒力質(zhì)?；騐i質(zhì)粒

編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子。如致病性大腸埃希菌的ST質(zhì)粒編碼耐熱性腸毒素，LT質(zhì)粒編碼不耐熱腸毒素。概念：是指菌細(xì)胞基因組中能從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置的一段DNA序列。第十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日一、轉(zhuǎn)座因子的發(fā)現(xiàn)

美國(guó)女遺傳學(xué)家

BarburaMcClintock（三）轉(zhuǎn)座與轉(zhuǎn)座因子第十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日芭芭拉·麥克林托克(Barbara

McClintock)

1902

年生于美國(guó)?？的螤柎髮W(xué)畢業(yè)。曾任密蘇里大學(xué)助教。自1941

年起，任卡內(nèi)基研究所研究員。主要從事玉米果實(shí)斑點(diǎn)現(xiàn)象的遺傳研究，發(fā)表了《移動(dòng)的控制基因》學(xué)說(shuō)。1983年獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日芭芭拉·麥克林托克

BarbaraMcClintock

“倘若你認(rèn)為自己邁開(kāi)的步伐是正確的，并且已經(jīng)掌握了專(zhuān)門(mén)的知識(shí)，那末，任何人都阻撓不了你，不必去理會(huì)人們的非難和評(píng)頭品足?！钡谑?yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日Transposition(轉(zhuǎn)座)：由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。二、轉(zhuǎn)座因子的概念轉(zhuǎn)座子(transposon),轉(zhuǎn)座因子(transposableelement)：存在于染色體DNA上可自主位移的基本單位。第十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子，不含有任何宿主基因。是獨(dú)立的單元，每個(gè)IS元件只編碼轉(zhuǎn)座酶。是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分。1.插入序列(insertionalsequence,IS)原核生物轉(zhuǎn)座因子的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特征第十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日TransposasegeneIS結(jié)構(gòu)特征反向重復(fù)序列(invertedrepeatsequence)第二十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日在插入位點(diǎn),IS兩側(cè)總有短的正向重復(fù)(Directrepeat)第二十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日一類(lèi)較大的轉(zhuǎn)座子，除轉(zhuǎn)座酶基因外，帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉(zhuǎn)座子復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)：帶有IS的Tn簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)座子(simpletransposon)：不含IS的Tn2、轉(zhuǎn)座子(compositetransposonTn)第二十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日一類(lèi)帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉(zhuǎn)座子兩翼往往是兩個(gè)相同或高度同源的IS序列復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)第二十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日它是Ecoli的一種溫和噬菌體。與必須整合到宿主染色體特定位置上的一般溫和噬菌體不同，Mu噬菌體并沒(méi)有一定的整合位置。與其他溫和性噬菌體的差別：其基因組不論在進(jìn)入裂解周期或處于溶源狀態(tài)都可隨機(jī)整合到宿主染色體的任何位置，且游離的和已整合的基因次序是相同的.與IS和Tn兩種轉(zhuǎn)座因子相比，Mu噬菌體的分子量最大（38kb），它含有20多個(gè)基因。Mu噬菌體引起的轉(zhuǎn)座可以引起插入突變，其中約有2％是營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變。3.Mu噬菌體

(mutatorphage)第二十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日（四）、轉(zhuǎn)座機(jī)制第二十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日Replicativetransposition(復(fù)制性轉(zhuǎn)座)Non-replicativetransposition(非復(fù)制性轉(zhuǎn)座)第二十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日Replicativetransposition(復(fù)制性轉(zhuǎn)座)第二十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日復(fù)制性轉(zhuǎn)座要經(jīng)過(guò)一個(gè)共整合階段第二十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日Non-replicativetransposition(非復(fù)制性轉(zhuǎn)座)第二十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日1.靶位點(diǎn)形成正向重復(fù)序列(靶位加倍現(xiàn)象)2.引起插入突變；2、遺傳學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用第三十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日Hemophilia（血友病）:

a“jumpingdisease”Blood-clottinggenemutationbyinsertionoftransposon第三十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日3.轉(zhuǎn)座子從原位點(diǎn)切離準(zhǔn)確的切離使插入失活的基因發(fā)生回復(fù)突變，不準(zhǔn)確的切離則不發(fā)生回復(fù)突變，而是造成序列變異第三十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)座子切離所造成的序列變異第三十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日5.啟動(dòng)外顯子混編當(dāng)二個(gè)轉(zhuǎn)座子被同一轉(zhuǎn)座酶識(shí)別而整合到染色體的鄰近位置時(shí)，則位于它們之間的序列有可能被轉(zhuǎn)座酶作用而轉(zhuǎn)座，如果這DNA序列中含有外顯子，則被切離并可能插入另一基因中，這種效應(yīng)稱(chēng)為外顯子混編(exonshuffling)第三十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日雙轉(zhuǎn)座子插入所引起的外顯子混編示意圖第三十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日6.調(diào)節(jié)基因表達(dá)1、很多轉(zhuǎn)座子帶有增強(qiáng)子，像RNA病毒一樣，能使其插入部位附近的基因活性增加。2、有的還含有啟動(dòng)子，也能促進(jìn)基因的活性。3、也存在轉(zhuǎn)座子插入某個(gè)基因的內(nèi)含子中后影響基因表達(dá)，通常降低轉(zhuǎn)錄水平。4、有時(shí)也會(huì)改變內(nèi)含子的剪接位點(diǎn)，是外顯子丟失，導(dǎo)致基因失活。5、若插入到基因轉(zhuǎn)錄控制區(qū)或啟動(dòng)子中，則導(dǎo)致基因完全失活。第三十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日7.產(chǎn)生新的基因，引起生物進(jìn)化。由于轉(zhuǎn)座子可以攜帶其他基因，包括自身的基因甚至宿主染色體上的基因進(jìn)行轉(zhuǎn)座，形成重新組合的基因組，以及前述的通過(guò)轉(zhuǎn)座形成大片段插入，雙轉(zhuǎn)座子引起缺失、倒位、重復(fù)及外顯子混編等均會(huì)造成基因組新的變異，這些變異對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義。第三十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日8.轉(zhuǎn)座子標(biāo)記目的基因1、由于轉(zhuǎn)座子可在基因組內(nèi)轉(zhuǎn)座，如插入到某基因外顯子內(nèi)，引起基因失活，使其表型改變?yōu)橥蛔凅w。2、以轉(zhuǎn)座子DNA為探針，與突變株的基因文庫(kù)進(jìn)行雜交，就可以篩選出帶此轉(zhuǎn)座子的克隆，它必定含有與轉(zhuǎn)座子鄰接的突變基因的部分序列，3、再以此序列為探針，就可以從野生型基因文庫(kù)中克隆出完整的基因。4、從理論上講，利用轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法可以分離出任何可引起表型變化的失活基因。第三十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)噬菌體及其對(duì)細(xì)菌遺傳性的影響

噬菌體(phage)是一類(lèi)感染細(xì)菌和放線菌等微生物的病毒，它由英國(guó)細(xì)菌學(xué)家Twort1915首次發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)Twort在培養(yǎng)葡萄球菌過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)菌落上出現(xiàn)了透明斑，利用接種針接觸此透明斑后再接觸另一菌落，結(jié)果后者也出現(xiàn)了相同的透明斑。1917年，法國(guó)科學(xué)家d’Herelle也發(fā)現(xiàn)含有志賀痢疾桿菌的新鮮液體培養(yǎng)物能被某種無(wú)菌的污水濾液所溶解，并使混濁的液體培養(yǎng)物變清，將此種澄清液再過(guò)濾加到另一敏感菌株的新鮮培養(yǎng)物中，獲得了相同的結(jié)果。

d’Herelle將這種能使菌落形成透明斑以及使混濁液體培養(yǎng)物變清的溶菌因子稱(chēng)為噬菌體。第三十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日噬菌體的種類(lèi)毒性噬菌體（virulentphage）能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌，稱(chēng)為毒性噬菌體溫和噬菌體（temperatephage）/

溶原性噬菌體（lysogenicphage）噬菌體基因與宿主菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體DNA能隨細(xì)菌DNA復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而傳代第四十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日化學(xué)組成噬菌體主要由核酸和蛋白質(zhì)組成。核酸是噬菌體的遺傳物質(zhì)，常見(jiàn)噬菌體的基因組大小為2～200kb。蛋白質(zhì)構(gòu)成噬菌體頭部的衣殼及尾部，包括尾髓、尾鞘、尾板、尾刺和尾絲，起著保護(hù)核酸的作用，并決定噬菌體外形和表面特征。抗原性噬菌體具有抗原性，能刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體。該抗體能抑制相應(yīng)噬菌體侵襲敏感細(xì)菌，但對(duì)已吸附或已進(jìn)入宿主菌的噬菌體不起作用，噬菌體仍能復(fù)制增殖。

抵抗力噬菌體對(duì)理化因素與多數(shù)化學(xué)消毒劑的抵抗力比一般細(xì)菌的繁殖體強(qiáng)；能抵抗乙醚、氯仿和乙醇，一般經(jīng)75℃30min或更久才能被滅活。噬菌體能耐受低溫和冰凍，但對(duì)紫外線和X射線敏感，一般經(jīng)紫外線照射10～15min即失去活性第四十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日噬菌體復(fù)制周期第四十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日溫和噬菌體前噬菌體（prophage）溶原性細(xì)菌（lysogenicbacterium）溶原性（lysogeny）溶原狀態(tài)溶原性周期和溶菌性周期溶原性轉(zhuǎn)換第四十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日prophage:整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組溶原性細(xì)菌第五十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第五十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第五十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第五十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第五十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日噬菌體在醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用1、用于細(xì)菌的鑒定與分型2、耐藥性細(xì)菌感染的治療3、分子生物學(xué)研究的重要工具4、遺傳工程5、其他第五十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日基因工程方法看似簡(jiǎn)單，但在具體實(shí)施上有較大的難度。

A.細(xì)菌的質(zhì)粒本身容易丟失或轉(zhuǎn)移

B.質(zhì)粒具有不相容性（只有在一定條件下，屬于不同的不相容種群的質(zhì)粒才能穩(wěn)定地共存于同一宿主中。）第五十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)微生物變異的常見(jiàn)類(lèi)型1、高產(chǎn)菌株2、抗性突變株3、條件致死突變株4、營(yíng)養(yǎng)缺陷性突變株5、毒力變異株第五十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)微生物變異的機(jī)制及其修復(fù)

親代將生物學(xué)性狀傳給子代稱(chēng)為遺傳；親代與子代間生物學(xué)性狀的差異稱(chēng)為變異。通過(guò)遺傳使微生物的種系得以延續(xù)；通過(guò)變異使微生物種系得以進(jìn)化。這是生物進(jìn)化的必然規(guī)律。微生物變異可分為：

遺傳性變異：為遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這種變異穩(wěn)定并能代代相傳。

非遺傳性變遺：因環(huán)境影響而發(fā)生的生物學(xué)性狀改變，遺傳物質(zhì)并非改變，故不穩(wěn)定，不能傳代。第五十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日突變的定義

突變的概念最早是由荷蘭植物學(xué)家H.de.Vries于1901年提出的。他在自家的菜地上找到一種野生型的拉馬月見(jiàn)草（Oenotheralamarckiana）這種植物具有驚人的產(chǎn)生遺傳新類(lèi)型的性質(zhì)，de.Vries把這些新類(lèi)型稱(chēng)為“突變”。

第五十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日生物界中的變異現(xiàn)象第六十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第六十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第六十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日替換增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGC

GGCG

ATTA

CCGC

GGCG

ATTA

AT

A

CCGC

T

GGCG

DNA片段堿基對(duì)的增添、缺失或替換，改變了基因的結(jié)構(gòu)。A

T

CCGCT

A

GGCG

CCGC

G

GCG

第六十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日DNA···AU

C

CGC···

···A

U

U

CGC···

異亮氨酸精氨酸異亮氨酸mRNA···AT

C

CGC···

···TA

G

GC

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堿基對(duì)替換精氨酸[探究]堿基對(duì)改變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？第六十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日1、多向性

同一基因座上的基因可獨(dú)立發(fā)生多次不同的突變而形成復(fù)等位基因2、可逆性

突變的方向可逆,可以是正突變，也可以是回復(fù)突變3、有害性

突變會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)許多疾病的發(fā)生

4、自發(fā)性和稀有性

在自然狀態(tài)下發(fā)生突變的頻率很低

5、隨機(jī)性6、可重復(fù)性基因突變的特性第六十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日1、自發(fā)突變的機(jī)制自發(fā)突變的原因：1、低劑量誘變因素的長(zhǎng)期綜合效應(yīng)（外源性，內(nèi)源性等）2、堿基結(jié)構(gòu)的變化，稀有式出現(xiàn)，引起錯(cuò)配（轉(zhuǎn)換突變）（T，G：酮式或烯醇式；C，A：氨基式或亞氨基式）3、環(huán)出效應(yīng)（模板鏈彎曲形成凸環(huán)）；基因突變的分子機(jī)制第六十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日2、誘變機(jī)制誘變劑（mutagen）：凡能提高基因突變頻率的因素統(tǒng)稱(chēng)為誘變劑。誘變劑的種類(lèi)物理誘變劑化學(xué)誘變劑光，熱，射線（UV，x-射線，γ–射線）

從遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的特點(diǎn)，將化學(xué)誘變劑分為：引起堿基置換的誘變劑移碼突變誘變劑引起染色體畸變的誘變劑第六十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日一、堿基對(duì)置換１.天然的堿基結(jié)構(gòu)類(lèi)似物；非標(biāo)準(zhǔn)的核酸堿基，可通過(guò)正常的聚合作用進(jìn)入到核酸中去；２.參入錯(cuò)誤和復(fù)制錯(cuò)誤；３.其它誘變劑。①?gòu)?fù)制錯(cuò)誤（TACG）：在DNA鏈復(fù)制過(guò)程中，5-Bu分子由酮式轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际?，而形成G:Bu堿基對(duì)的過(guò)程，稱(chēng)為復(fù)制錯(cuò)誤。②參入錯(cuò)誤(CG

TA)：

5-Bu以烯醇式結(jié)合進(jìn)DNA分子中，以較小概率形成G:Bu堿基對(duì)的過(guò)程，稱(chēng)為參入錯(cuò)誤。參入錯(cuò)誤幾率大于復(fù)制錯(cuò)誤幾率。第六十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日堿基置換可以分為兩類(lèi)：轉(zhuǎn)換和顛換；前者是嘌呤到嘌呤，嘧啶到嘧啶的變化，后者是嘌呤到嘧啶或嘧啶到嘌呤的變化。烷基化嘌呤，可使糖苷鍵發(fā)生不穩(wěn)定變化，易水解，而產(chǎn)生脫嘌呤部位(O表示)。DNA復(fù)制時(shí)和O相對(duì)的位置上可以出現(xiàn)任何一種堿基，從而引起轉(zhuǎn)換或顛換。第六十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日2.紫外線（ultraviolerray,UV）波長(zhǎng)范圍：136~390nm200~300nm范圍對(duì)誘變最有效（260nm誘變效果最強(qiáng)）紫外線誘變的作用機(jī)制：形成胸腺嘧啶二聚體（主要）

DNA鏈的斷裂；

DNA分子內(nèi)或分子間的交聯(lián)；形成嘧啶水合物；非電離輻射胸腺嘧啶二聚體的存在，可帶來(lái)DNA分子構(gòu)形的扭曲，從而影響正常的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄并從而致死，也可使DNA復(fù)制造成差錯(cuò)從而發(fā)生突變。第七十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日3、移碼突變移碼突變是由于DNA分子中一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)核苷酸的增加或缺失，而造成的基因突變。移碼突變的兩個(gè)特點(diǎn)：堿基重復(fù)（重復(fù)堿基處易形成移碼突變）；不能用其它誘變劑回復(fù)突變，只有用吖啶類(lèi)才能回復(fù)突變吖啶類(lèi)染料是有效的移碼突變誘變劑。常用的有：吖啶橙、二氨基吖啶（又稱(chēng)原黃素）；

——噬菌體的有效誘變劑一系列烷化劑和吖啶類(lèi)相結(jié)合的化合物（稱(chēng)為ICR）；

——細(xì)菌的良好誘變劑第七十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第七十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日基因轉(zhuǎn)移外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞的過(guò)程稱(chēng)為基因轉(zhuǎn)移（genetransfer）。重組轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起稱(chēng)為重組（recombination），使受體菌獲得供體菌的某些性狀。細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換和細(xì)胞融合等方式進(jìn)行。二、基因的轉(zhuǎn)移與重組第七十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

轉(zhuǎn)化是供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在肺炎鏈球菌、葡萄球菌和流感嗜血桿菌等中被證實(shí)。（一）轉(zhuǎn)化（transformation）第七十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)化試驗(yàn)第七十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)化因子（transformingprinciple）在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，轉(zhuǎn)化的DNA片段稱(chēng)為轉(zhuǎn)化因子，分子量小于107，最多不超過(guò)10~20個(gè)基因。感受態(tài)（competence）受體菌只有處于感受態(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。細(xì)菌處于感受態(tài)是因?yàn)槠浔砻嬗幸环N吸附DNA的受體.轉(zhuǎn)化（transformation）第七十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

被受體菌攝取的DNA片段稱(chēng)為轉(zhuǎn)化因子，經(jīng)轉(zhuǎn)化后，能穩(wěn)定表達(dá)供體菌部分遺傳性狀的重組基因稱(chēng)為轉(zhuǎn)化子。1、轉(zhuǎn)化的前提條件①供體菌與受體菌的DNA應(yīng)具有同源性，即親緣關(guān)系越近轉(zhuǎn)化率越高；②受體菌應(yīng)處于感受態(tài)，此時(shí)細(xì)菌表面有較多的吸附DNA的受體，尤其在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期；③Ca2+可誘導(dǎo)細(xì)菌形成感受狀態(tài)，提高攝取DNA的能力。自發(fā)出現(xiàn)感受態(tài)的為自然轉(zhuǎn)化；人工誘導(dǎo)出現(xiàn)感受態(tài)的為人工轉(zhuǎn)化。第七十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日2、轉(zhuǎn)化的過(guò)程及其機(jī)制如活的Ⅱ型無(wú)莢膜無(wú)毒力的肺炎鏈球菌攝?、笮陀星v膜有毒力但已死亡的肺炎鏈球菌的DNA，可轉(zhuǎn)化為有莢膜有毒力、能導(dǎo)致小鼠死亡的肺炎鏈球菌。（1）、轉(zhuǎn)化因子的結(jié)合與吸收1）細(xì)胞表面結(jié)合轉(zhuǎn)化因子與感受態(tài)細(xì)菌表面受體結(jié)合并由可逆性轉(zhuǎn)變不可逆性的結(jié)合。2）轉(zhuǎn)化因子的吸收由內(nèi)切酶切斷DNA中的一條鏈，再由外切酶將其降解，產(chǎn)生的能量將另一條鏈送入受體菌內(nèi)。第七十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）、轉(zhuǎn)化因子的整合進(jìn)入受體菌的單鏈DNA被轉(zhuǎn)運(yùn)到受體菌的染色體的同源區(qū)段，在多種酶的共同作用下，供體DNA與受體菌的染色體的同源區(qū)段發(fā)生置換性重組，使供體菌的DNA整合入受體菌的一條鏈中，形成雜合雙鏈分子。其它被置換下來(lái)和末被整合的DNA都被降解。（3）、轉(zhuǎn)化子的產(chǎn)生1）將不配對(duì)的受體菌堿基切除再經(jīng)修復(fù)后形成轉(zhuǎn)化子。2）直接發(fā)生染色體復(fù)制，通過(guò)細(xì)菌分裂在部分子代菌中出現(xiàn)轉(zhuǎn)化子。第七十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

轉(zhuǎn)化因子吸附在受體菌表面受體上，然后再被攝入。DNA解鏈，一鏈進(jìn)入受體菌，另一鏈為進(jìn)入提供能量。DNA復(fù)制重組菌繁殖后，獲得新的性狀的細(xì)菌稱(chēng)為轉(zhuǎn)化菌的突變株。轉(zhuǎn)化（transformation）第八十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)化（transformation）第八十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

接合是細(xì)菌通過(guò)性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。接合性質(zhì)粒：能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì)粒，F(xiàn)質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒。（二）接合（conjugation）第八十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日F質(zhì)粒的接合F+×F－高頻重組菌（highfrequencyrecombination,Hfr）F′F+、

Hfr、F′都為雄菌接合（conjugation）第八十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀的過(guò)程。能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì)粒；不能通過(guò)性菌毛在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非接合性質(zhì)粒。以F質(zhì)粒為例

1、F＋菌株帶有游離F質(zhì)粒的雄性菌

2、F－菌株不具有F質(zhì)粒的細(xì)菌

3、高頻重組菌株

F質(zhì)粒與細(xì)菌的染色體發(fā)生整合時(shí)即為高頻重組（highfrequencyrecombination,Hfr）菌株，當(dāng)與F－菌接合時(shí)能高頻率的帶動(dòng)染色體轉(zhuǎn)入F－菌中，然而成功率極低。

4、F

’菌株是Hfr菌株中的F質(zhì)粒從染色體中脫離下來(lái)時(shí)攜帶了部分細(xì)菌的染色體基因。這種質(zhì)粒為F

’因子，帶有F

’因子的為初生F

’菌株；如與F－菌結(jié)合，可使后者也成為F

’菌株，這為次生F

’菌株。凡是通過(guò)F

’因子的轉(zhuǎn)移而使受體菌改變它的遺傳性狀現(xiàn)象稱(chēng)為F

’因子轉(zhuǎn)導(dǎo)或性導(dǎo)。第八十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）接合的方式1、F＋與F－的接合

當(dāng)F+菌性菌毛末端與F-菌表面受體接合時(shí)，性菌毛逐漸縮短使兩菌之間靠近并形成通道，F(xiàn)+菌的質(zhì)粒DNA中的一條鏈斷開(kāi)并通過(guò)性菌毛通道進(jìn)入F-菌內(nèi)。兩菌細(xì)胞內(nèi)的單股DNA鏈以滾環(huán)式進(jìn)行復(fù)制，各自形成完整的F質(zhì)粒。因此F+菌仍為F+菌，而F-菌獲得F質(zhì)粒后即長(zhǎng)出性菌毛，成為F+菌。第八十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient接合（conjugation）第八十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第八十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

2、Hfr與F－的接合

Hfr菌與F－菌經(jīng)性菌毛對(duì)接后，Hfr菌染色體中的一條鏈斷裂并向F－菌轉(zhuǎn)移，然而細(xì)菌染色體基因率先高頻轉(zhuǎn)移，F(xiàn)質(zhì)?；蛟谧詈?，又因在轉(zhuǎn)移過(guò)程中受各種因素的影響常常中斷。所以Hfr與F－的接合絕大多數(shù)是失敗無(wú)法將F－菌變?yōu)镕＋菌。

3、F’與F－的接合同F(xiàn)＋菌與F－菌的接合過(guò)程相似，F(xiàn)’菌株仍為F’菌株，而F－菌株則變成了F’菌株。由于F’因子帶有供體菌的染色體基因，所以受體菌能表達(dá)供體菌部分生物學(xué)遺傳特性。

第八十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-接合（conjugation）第八十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日F’F’F’F’F’F-F’F-接合（conjugation）第九十頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日F+F+Hfr接合（conjugation）第九十一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日F-F’HrfF+F+xF-第九十二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日第九十三頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日R質(zhì)粒的接合日本首先分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌多重耐藥株，多重耐藥性很難用基因突變解釋。健康人中大腸埃希菌30%~50%有R質(zhì)粒，而致病性大腸埃希菌90%有R質(zhì)粒。R質(zhì)粒與耐藥性有關(guān)，尤其與多重耐藥性有關(guān)。耐藥質(zhì)粒從一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌中。接合（conjugation）第九十四頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日R質(zhì)粒耐藥傳遞因子（resistancetransferfactor,RTF）與F質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過(guò)接合轉(zhuǎn)移耐藥（r）決定子r-dir能編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性，可由幾個(gè)轉(zhuǎn)座子連接相鄰排列，如Tn9帶有氯霉素耐藥基因，Tn4帶有氨芐青霉素、磺胺、鏈霉素的耐藥基因，Tn5帶有卡那霉素的耐藥基因。接合（conjugation）第九十五頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日R質(zhì)粒決定耐藥的機(jī)制：使細(xì)菌產(chǎn)生滅活抗生素的酶類(lèi)R質(zhì)?？刂萍?xì)菌改變藥物作用的靶部位R質(zhì)?？煽刂萍?xì)菌細(xì)胞對(duì)藥物的通透性Tn9Tn21Tn10Tn8RTFRdeterminant接合（conjugation）第九十六頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

轉(zhuǎn)導(dǎo)是以轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）（三）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）第九十七頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

前噬菌體從溶原菌染色體上脫離，進(jìn)行增殖，在裂解期的后期，噬菌體的DNA已大量復(fù)制，在噬菌體DNA裝入外殼蛋白組成新的噬菌體時(shí)，在105～107次裝配中會(huì)發(fā)生一次裝配錯(cuò)誤，誤將細(xì)菌的DNA片段裝入噬菌體的頭部，成為一個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體。轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體能以正常方式感染另一宿主菌，并將其頭部的染色體注入受體菌內(nèi)。因被包裝的DNA可以是供體菌染色體上的任何部分，故稱(chēng)為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)第九十八頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)第九十九頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日⑴完全轉(zhuǎn)導(dǎo)外源性DNA片段與受體菌的染色體整合，并隨染色體而傳代，稱(chēng)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)⑵流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)外源性DNA片段游離在胞質(zhì)中,既不能與受體菌染色體整合，也不能自身復(fù)制，稱(chēng)為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)第一百頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日

局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)或特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。如λ噬菌體進(jìn)入大腸埃希菌。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)第一百零一頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日galbiogalbiogalbiogalbiobiogal局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)第一百零二頁(yè)，共一百一十五頁(yè)，2022年，8月28日普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別區(qū)別要點(diǎn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時(shí)期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA