微生物的遗传与变异1

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1、第八章微生物的遗传第八章微生物的遗传变异和育种遗传（heredityinheritance）：亲代与子代相似变异（variation）：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（1）遗传型（genotype）生物的全部遗传因子及基因又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组（genome）所携带的遗传信息。遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。（2）表型（phenotype）具有一定遗传型

2、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。又称表现型，指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体表现。表型是由遗传型所决定，但也和环境有关（3）变异遗传型变异（基因变异、基因突变）：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，亦即遗传型的改变。遗传物质改变，导致表型改变特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-6-10-9）表型饰变：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平

3、上的表型变化。表型的差异只与环境有关特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。（4）饰变（modification）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。第一节遗传变异的物质基础一、DNA作为遗传物质二、RNA作为遗传物质三、朊病毒的发现与思考一、3个经典实验（一）经典转化试验最早进行转化（transformation）实验的是

4、F.Griffith（1928年），他以Streptococcuspneumoniae（肺炎链球菌）作为研究对象。（1）动物实验著名的肺炎球菌转化试验S型，致病菌，具荚膜，菌落表面光滑（smooth）R型，非致病菌，无荚膜，菌落表面粗糙（rough）S型R型加热灭菌热死S菌＋活R菌（2）细菌培养试验（3）S型菌的无细胞抽提液试验以上实验说明了什么？至此，并不知道是夹膜还是核酸。O.T.Avery和他的同事进行了这方面的工作。以上实验说明：加热杀死的S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R型

5、细胞并使R型细胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。这时能确认这种转化物质是什么吗？核酸还是荚膜？Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验（1）从活的S菌中抽提各种细胞成分（DNA，蛋白质，荚膜多糖等）（2）对各组分进行转化试验只有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，决不是夹膜多糖，而是以DNA为物质基础的遗传信息。①加R菌DNA②加R菌DNA及DNA酶以外的酶③加R菌的DNA和DNA酶④加R菌的RNA⑤

6、加R菌的蛋白质⑥加R菌的荚膜多糖？活S菌长出？菌只有？菌若该实验用下列组合进行结果会怎样？该组合有何缺陷？无法证明荚膜多糖能用死R菌代替吗?（二）噬菌体感染实验1952年，A.D.Hershey和M.Chase发表了证明DNA是噬菌体的遗传物质基础的著名实验——噬菌体感染实验该上清液和沉淀中不同比例的放射性是如何形成的？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（1）以32P标记DNA做噬菌体感染实验沉淀中含25%放射性（2

7、）以35S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验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%放射性该上清液和沉淀中不同比例的放射性是如何形成的？在DNA中存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息。（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。选用TMV和霍氏车前花叶病毒（HRV），分别拆分取得各自的RNA和蛋白质，将两种RNA分别与对方的蛋白质外壳

8、重建形成两种杂合病毒：（1）RNA（TMV）蛋白质（HRV）（2）RNA（HRV）蛋白质（TMV）用两种杂合病毒感染寄主：（1）表现TMV的典型症状病分离到正常TMV粒子（2）表现HRV的典型症状病分离到正常HRV粒子。上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。TMVHRVHRVMTV亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚为发现该蛋白内含有核酸。其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP