微生物遗传与菌种选育 第四章
微生物遗传与菌种选育 第四章
微生物遗传与菌种选育 4.1 微生物遗传变异 4.2 微生物的菌种选育 4.3 微生物菌种的保藏及复壮
微生物遗传与菌种选育 4.1 微生物遗传变异 4.2 微生物的菌种选育 4.3 微生物菌种的保藏及复壮
微生物遗传与菌种选育 4.1 微生物遗传变异 4.1.1 遗传与变异概念 遗传与变异是生物体最基本的特征，也是微生物菌种选 育的理论基础。遗传是指亲代传递给子代一套实现与其相同 性状的遗传信息，这种信息只有当子代个体生活在合适的环 境下，才能表达出与亲代间相似、连续的性状。变异是指子 代个体因生活环境和其他因素发生改变而与亲代间的不连续、 差异性的现象
微生物遗传与菌种选育 4.1 微生物遗传变异 4.1.1 遗传与变异概念 遗传与变异是生物体最基本的特征，也是微生物菌种选 育的理论基础。遗传是指亲代传递给子代一套实现与其相同 性状的遗传信息，这种信息只有当子代个体生活在合适的环 境下，才能表达出与亲代间相似、连续的性状。变异是指子 代个体因生活环境和其他因素发生改变而与亲代间的不连续、 差异性的现象
微生物遗传与菌种选育 4.1.2 遗传变异的物质基础——核酸 生物体的遗传物质究竟是细胞内的什么物质？直到20世 纪40年代，先后有三个著名的实验证实，人们才普遍认识核 酸（DNA或RNA）是真正的遗传物质。 4.1.2.1 三个经典的实验 （1）肺炎双球菌转化实验 1928年，英国科学家Griffith在进行肺炎双球菌的研究中发现：一种肺炎双球菌的野 生型有毒力、产荚膜、菌落光滑，称为S型菌落。其突变型 无毒、不产荚膜、菌落粗糙，称为R型菌落
微生物遗传与菌种选育 4.1.2 遗传变异的物质基础——核酸 生物体的遗传物质究竟是细胞内的什么物质？直到20世 纪40年代，先后有三个著名的实验证实，人们才普遍认识核 酸（DNA或RNA）是真正的遗传物质。 4.1.2.1 三个经典的实验 （1）肺炎双球菌转化实验 1928年，英国科学家Griffith在进行肺炎双球菌的研究中发现：一种肺炎双球菌的野 生型有毒力、产荚膜、菌落光滑，称为S型菌落。其突变型 无毒、不产荚膜、菌落粗糙，称为R型菌落
微生物遗传与菌种选育 Griffith以R型和S的型菌株进行遗传物质的实验：他将 活的、无毒的R型肺炎双球菌和加热杀死的有毒S型肺炎双球 菌注入小白鼠体内，结果小白鼠安然无恙；将活的、有毒的 S型肺炎双球菌和将大量经加热致死的有毒的S型肺炎双球菌 以及无毒、活的R型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体 内，结果小白鼠患病死亡。Griffith称这一现象为转化作用 (图5-1)。进而对小白鼠进行心血分离细胞培养，其结果为： 加热致死S菌不生长；活的R菌长出R菌；热死S菌和活的R菌 长出大量的活R型菌和少量的S型菌。实验表明，加热致死的 S型菌细胞内可能有一种转化物质，它能通过某种方式进入R 型细胞并转化产生S型菌，同时使R型细胞获得稳定的遗传性 状，这种转化的物质（转化因子）是什么，Griffith对此并 未做出回答
微生物遗传与菌种选育 Griffith以R型和S的型菌株进行遗传物质的实验：他将 活的、无毒的R型肺炎双球菌和加热杀死的有毒S型肺炎双球 菌注入小白鼠体内，结果小白鼠安然无恙；将活的、有毒的 S型肺炎双球菌和将大量经加热致死的有毒的S型肺炎双球菌 以及无毒、活的R型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体 内，结果小白鼠患病死亡。Griffith称这一现象为转化作用 (图5-1)。进而对小白鼠进行心血分离细胞培养，其结果为： 加热致死S菌不生长；活的R菌长出R菌；热死S菌和活的R菌 长出大量的活R型菌和少量的S型菌。实验表明，加热致死的 S型菌细胞内可能有一种转化物质，它能通过某种方式进入R 型细胞并转化产生S型菌，同时使R型细胞获得稳定的遗传性 状，这种转化的物质（转化因子）是什么，Griffith对此并 未做出回答
微生物遗传与菌种选育 图5-1 肺炎双球菌动物转化试验
微生物遗传与菌种选育 图5-1 肺炎双球菌动物转化试验
微生物遗传与菌种选育 1944年Avery等人在Griffith工作的基础上，从加热致 死的S型肺炎双球菌中提取了荚膜多糖、蛋白质、RNA和DNA， 分别将它们和R型活菌混合，在动物体外进行培养，观察哪 种物质变化能引起转化作用。结果发现只有DNA能起这种作 用，而经DNA酶处理后，转化现象消失（图5-2）。 1944年Avery等人从热死S型肺炎双球菌中提纯了可能作为 转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验： 活R菌 + S菌的DNA 长出S菌 活R菌 + S菌的DNA和DNA酶以外的酶 长出S菌 活R菌 + S菌的DNA和DNA酶 长出R菌 活R菌 + S菌的RNA 长出R菌 活R菌 + S菌的荚膜多糖 长出R菌 活R菌 + S菌的蛋白质 长出R菌 图5-2 肺炎双球菌动物体外转化试验
微生物遗传与菌种选育 1944年Avery等人在Griffith工作的基础上，从加热致 死的S型肺炎双球菌中提取了荚膜多糖、蛋白质、RNA和DNA， 分别将它们和R型活菌混合，在动物体外进行培养，观察哪 种物质变化能引起转化作用。结果发现只有DNA能起这种作 用，而经DNA酶处理后，转化现象消失（图5-2）。 1944年Avery等人从热死S型肺炎双球菌中提纯了可能作为 转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验： 活R菌 + S菌的DNA 长出S菌 活R菌 + S菌的DNA和DNA酶以外的酶 长出S菌 活R菌 + S菌的DNA和DNA酶 长出R菌 活R菌 + S菌的RNA 长出R菌 活R菌 + S菌的荚膜多糖 长出R菌 活R菌 + S菌的蛋白质 长出R菌 图5-2 肺炎双球菌动物体外转化试验
微生物遗传与菌种选育 实验表明，只有S型细菌的DNA才能将肺炎双球菌的R型 转化为S型。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，即DNA才是转化因子。决定微生物 遗传的物质也只有DNA
微生物遗传与菌种选育 实验表明，只有S型细菌的DNA才能将肺炎双球菌的R型 转化为S型。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，即DNA才是转化因子。决定微生物 遗传的物质也只有DNA
微生物遗传与菌种选育 （2）噬菌体感染实验 1952年，Hershey 和Chase利用 同位素对大肠杆菌的吸附、增殖和释放实验研究。因T2噬菌 体由含硫元素的蛋白质外壳和含磷元素的DNA核心组成，所 以可以用32P或35S标记T2噬菌体，分别得到32P的T2和35S的T2。 将这些标记的噬菌体与大肠杆菌混合，经短时间保温后，T2 完成吸附和侵入过程，经组织捣碎器捣碎、离心沉淀，分别 测定沉淀物和上清液中的同位素标记
微生物遗传与菌种选育 （2）噬菌体感染实验 1952年，Hershey 和Chase利用 同位素对大肠杆菌的吸附、增殖和释放实验研究。因T2噬菌 体由含硫元素的蛋白质外壳和含磷元素的DNA核心组成，所 以可以用32P或35S标记T2噬菌体，分别得到32P的T2和35S的T2。 将这些标记的噬菌体与大肠杆菌混合，经短时间保温后，T2 完成吸附和侵入过程，经组织捣碎器捣碎、离心沉淀，分别 测定沉淀物和上清液中的同位素标记
微生物遗传与菌种选育 结果发现，几乎所有的32P都和细菌一起出现在淀淀物 中，而所有的35S都在上清液中（图5-3）。这也就意味着， 大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的蛋白质外壳完全 留在菌体外，而只有DNA进入细胞内，同时使整个T2噬菌体 复制完成。最后从细胞中释放出上百个具有与亲代相同的蛋 白质外壳的完整的子代噬菌体。从而进一步证实了DNA才是 全部遗传物质的本质
微生物遗传与菌种选育 结果发现，几乎所有的32P都和细菌一起出现在淀淀物 中，而所有的35S都在上清液中（图5-3）。这也就意味着， 大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的蛋白质外壳完全 留在菌体外，而只有DNA进入细胞内，同时使整个T2噬菌体 复制完成。最后从细胞中释放出上百个具有与亲代相同的蛋 白质外壳的完整的子代噬菌体。从而进一步证实了DNA才是 全部遗传物质的本质