上海交通大学环境微生物微生物的变异

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1、微生物的遗传和变异MicrobialGeneticsandVariation第二节微生物的变异一、变异的实质——基因突变二、突变的类型三、基因突变的特点四、突变的机制突变(mutation)：遗传物质核酸(DNA或RNA)中的核苷酸顺序突然发生了稳定的可遗传的变化。突变包括基因突变(genemutation，又称点突变)和染色体畸变(chromosomalaberration)两类。基因突变是由于DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的。染色体畸变则是DNA的大段变化（损伤）现象，表现为染色体的插入(insertion)、缺失(dele

2、tion)、重复(duplication)、易位(translocation)和倒位(inversion)。突变几率一般在10-6~10-9范围内。重组或附加体等外源遗传物质的整合而引起的DNA改变，不属突变的范围。一、变异的实质——基因突变二、突变类型依据表型改变分为1.形态突变型：发生细胞形态变化或引起菌落形态改变的突变型。2.生化突变型：一类发生代谢途径变异但无明显形态变化的突变型。3.致死突变型：造成个体死亡或生活力下降的突变型（半致死突变型）。4.条件致死突变型：在某一条件下具致死效应，而在另一条件下无致死效应的突变型。如某些突变体

3、的大肠杆菌在40℃时不能生长，而在37℃则可以生长。形态突变型(morphologicalmutant)枯草杆菌产蛋白酶缺陷突变株生化突变型菌落颜色变化（变异成橙色）β半乳糖苷酶基因的插入失活，使重组子菌落为白色而与兰色的非重组子分开。根据生化突变型分为1.营养突变型：由基因突变而引起代谢过程中某酶合成能力丧失的突变型，它们必须在培养基中添加相应的营养成分才能正常生长。2.抗性突变型：一类能抵抗有害理化因素的突变型。根据其抵抗对象可分为抗药性、抗紫外线或抗噬菌体等突变类型。3.抗原突变型：指细胞成分尤其是细胞表面成分（细胞壁、荚膜、鞭毛）的细

4、微变异而引起抗原性变化的突变型。原养型（野生型）＋缺陷性（变异型）－苏氨酸原养型thr+、亮氨酸原养型leu+苏氨酸缺陷性thr-、亮氨酸缺陷性leu-敏感株(Sensitive)S耐性株(Resistant)RT1噬菌体敏感株T1S、链霉素敏感株strST1噬菌体耐性株T1R、链霉素耐性株strR根据遗传物质结构的改变分为碱基置换，移码，DNA片段的缺失和插入根据突变引起的遗传信息的改变分为同义突变，错义突变和无义突变同义突变：微生物结构基因中编码某一氨基酸的密码子发生的位点突变。其突变的密码子与原密码子编码的氨基酸相同，而不影响微生物的表

5、型。leucineCUA,CUC错义突变：编码某种氨基酸的密码子经碱基替换以后，变成编码另一种氨基酸的密码子，从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变。leucineCUA,valineGUA无义突变：编码某一氨基酸的三联体密码经碱基替换后，变成不编码任何氨基酸的终止密码UAA,UAG或UGA。虽然无义突变并不引起氨基酸编码的错误，但由于终止密码出现在一条mRNA的中间部位，就使翻译时多肽链的终止就此终止，形成一条不完整的多肽链。点突变的类型（以酪氨酸的密码子为例）无义突变同义突变错义突变DNATAC→TAA,TAG↓↓↓↓RNAUACUAG↓

6、↓↓↓aa酪终止终止TAC→TAT↓↓UAC↓↓酪酪TAC→TCC↓↓UAC↓↓酪丝UCCUAUUAA影响翻译的一种无义突变赖氨酸终止因子tRNA的抑癌基因的无义突变→错义突变的机制细菌的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：炭疽芽孢杆菌含微量青霉素培养基上，发生形态变异。细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎双球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生变异。形态结构的变异在含微量青霉素培养基上，发生形态变异，为大而均匀圆球形，呈串珠状（与其它芽胞杆菌的区别）一般形态为两端平齐，呈竹节状排列

7、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。毒力变异耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困

8、难，并成为当今医学上的重要问题。耐药性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