第五章 微生物的遗传和变异 微生物的独特生物学特性： 个体的体制极其简单；营养体一般都是单倍体； 易于在成分简单的组合培养基上大量生长繁殖； 繁殖速度快；易于积累不同的中间代谢产物或终 产物；菌落形态特征的可见性和多样性；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；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有 相应的病毒；存在多种处于进化过程中的原始有 性生殖方式
第五章 微生物的遗传和变异 微生物的独特生物学特性： 个体的体制极其简单；营养体一般都是单倍体； 易于在成分简单的组合培养基上大量生长繁殖； 繁殖速度快；易于积累不同的中间代谢产物或终 产物；菌落形态特征的可见性和多样性；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；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有 相应的病毒；存在多种处于进化过程中的原始有 性生殖方式
理想的工业发酵菌种应符合以下要求： 遗传性状稳定；生长速度快，不易被噬菌体等异 种微生物污染；目标产物的产量尽可能接近理论 转化率；目标产物最好能分泌到细胞外，以降低 产物抑制并利于分离；尽可能减少产物类似物的 产量，以提高目标产物的产量并利于分离；培养 基成分简单、来源广、价格低廉；对温度、pH、 离子强度、剪切力等环境因素不敏感；对溶氧的 要求低，便于培养及降低能耗
理想的工业发酵菌种应符合以下要求： 遗传性状稳定；生长速度快，不易被噬菌体等异 种微生物污染；目标产物的产量尽可能接近理论 转化率；目标产物最好能分泌到细胞外，以降低 产物抑制并利于分离；尽可能减少产物类似物的 产量，以提高目标产物的产量并利于分离；培养 基成分简单、来源广、价格低廉；对温度、pH、 离子强度、剪切力等环境因素不敏感；对溶氧的 要求低，便于培养及降低能耗
研究微生物遗传学的意义 微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生 物学基本理论问题中最热衷的研究对象。 对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现 代分子生物学和生物工程学的发展，而且为育种 工作提供了丰富的理论基础，促使育种工作从不 自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从 近缘杂交到远缘杂交的方向发展
研究微生物遗传学的意义 微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生 物学基本理论问题中最热衷的研究对象。 对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现 代分子生物学和生物工程学的发展，而且为育种 工作提供了丰富的理论基础，促使育种工作从不 自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从 近缘杂交到远缘杂交的方向发展
遗传与变异的概念 遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。 遗传：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物 传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。 特点：具稳定性。 变异：生物体在外因或内因的作用下，遗传物质 的结构或数量发生改变。变异的特点：（1）在群 体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）； （2）形状变化的幅度大；（3）变化后形成的新 性状是稳定的，可遗传的
遗传与变异的概念 遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。 遗传：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物 传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。 特点：具稳定性。 变异：生物体在外因或内因的作用下，遗传物质 的结构或数量发生改变。变异的特点：（1）在群 体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）； （2）形状变化的幅度大；（3）变化后形成的新 性状是稳定的，可遗传的
第一节 遗传变异的物质基础 一、经典转化实验 研究对象：肺炎双球菌 S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性。 R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性。 （1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ——小鼠存活 对小鼠注射活S菌——小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ——小鼠死亡 抽取心血分离 活的S菌
第一节 遗传变异的物质基础 一、经典转化实验 研究对象：肺炎双球菌 S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性。 R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性。 （1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ——小鼠存活 对小鼠注射活S菌——小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ——小鼠死亡 抽取心血分离 活的S菌
转化试验示意
转化试验示意
（2）细菌培养实验 平皿培养 热死S菌——不生长 活R菌——长出R菌 热死S菌——长出大量R菌和10-6S菌 +活R菌 （3）S型菌的无细胞抽提液试验 活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S菌
（2）细菌培养实验 平皿培养 热死S菌——不生长 活R菌——长出R菌 热死S菌——长出大量R菌和10-6S菌 +活R菌 （3）S型菌的无细胞抽提液试验 活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S菌
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 型细胞并使R型细胞获得稳定的遗传性状，转变 为S型细胞。 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：
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 型细胞并使R型细胞获得稳定的遗传性状，转变 为S型细胞。 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：
①加S菌DNA ②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RNA ⑤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 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，是遗传因子
①加S菌DNA ②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RNA ⑤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 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，是遗传因子
二、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 （1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中 上清液中含 15%放射性 沉淀中含 85%放射性
二、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 （1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中 上清液中含 15%放射性 沉淀中含 85%放射性