北工大微生物学第7章

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1、第七章微生物的遗传变异遗传：亲代与子代相似变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一遗传型：表型（表现型）：生物的全部遗传因子及基因具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。微生物是遗传学研究中的明星：微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强

2、。微生物的独特生物学特性：（1）个体的体制极其简单；（2）营养体一般都是单倍体；（3）易于在成分简单的组合培养基上大量生长繁殖；（4）繁殖速度快；（5）易于积累不同的中间代谢产物或终产物；（6）菌落形态特征的可见性和多样性；（7）环境条件对微生物群体中各个个体作用的直接性和均一性；（8）易于形成营养缺陷型；（9）各种微生物一般都有相应的病毒；（10)存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式；第一节遗传的物质基础一.遗传的物质---DNA(或RNA)证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验（一）经典转化实验（trans

3、formation）：F.Griffith，研究对象：Streptococcuspneumoniae（肺炎双球菌）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1928年，Griffith进行了以下几组实验：（1）动物实验对小鼠注射活RII菌或死SIII菌—小鼠存活对小鼠注射活SIII菌-----小鼠死亡对小鼠注射活RII菌和热死SIII菌—小鼠死亡抽取心血分离活的SIII菌Griffith转化试验示意混合培养RII型活菌SIII型活菌SIII型热死菌RII型活菌SI

4、II型活菌健康健康健康健康健康健康健康病死病死病死转化实验转化实验1944年美国洛克非勒医学研究所的Avery等人证实了1928年英国人Griffith的发现，并将肺炎链球菌SⅢ型的DNA成功的转化无毒性的肺炎球菌RⅡ型为有毒的肺炎球菌SⅢ型，第一次证明了载有肺炎链球菌SⅢ型荚膜遗传信息的物质是DNA。（2）细菌培养实验（3）S型菌的无细胞抽提液试验以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。热死SII

5、I菌—————不生长活RII菌—————长出RII菌热死SIII菌—————长出大量RII菌和10-6SIII菌活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S菌+活RII菌平皿培养①加S菌DNA②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RNA⑤加S菌的蛋白质⑥加S菌的荚膜多糖活R菌长出S菌只有R菌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：只有S型细菌的D

6、NA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）噬菌体感染实验噬菌体的感染实验1953年美国人Hershey和Chase用放射性同位素方法，提供了DNA是噬菌体遗传物质的直接证据。他们用含32P和35S的培养基培养大肠杆菌H，再用被标记的大肠杆菌Ｈ培养Ｔ2噬菌体，直至完全标记上32P和35S的T2噬菌体为止。用标记的T2噬菌体侵染没有标记的大肠杆菌Ｈ，结果表明，Ｔ2噬菌体外壳蛋白中有35S放射性并与细菌的细胞壁连接，而DNA部分

7、则有32P放射性并进入细菌的细胞质中。这一事实说明，在噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌细胞外，只有DNA进入了细胞，又一次证明遗传物质是DNA，而不是蛋白质。（二）噬菌体感染实验A.D.Hershey和M.Chase，1952年（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性沉淀中含25%放射性以35S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

8、中10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体上清液中含75%放射性（三）植物病毒的重建实验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。将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白质包裹的情