第六章微生物的遗传变异与菌种选育 >第一节微生物遗传变异的物质基础 >第二节微生物的基因突变 >第三节微生物的基因重组质 >第四节微生物的菌种选育 >第五节微生物菌种的保藏和复壮
第六章 微生物的遗传变异与菌种选育 ➢第一节 微生物遗传变异的物质基础 ➢第二节 微生物的基因突变 ➢第三节 微生物的基因重组质 ➢第四节 微生物的菌种选育 ➢第五节 微生物菌种的保藏和复壮
第一节微生物遗传变异的物质基础 ?种质连续理论：1883~1889年间Weissmann提出。认为 遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物： ?基因学说：二十世纪初发现了染色体并提出基因学说，使 得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 染色体由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。20多种氨基 酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质数目几乎可以达 到一个天文数字，而核酸的组成却简单得多，一般仅由4种 不同的核苷酸组成，它们通过排列组合只能产生较少种类的 核酸，因此当时认为决定生物遗传型的染色体和基因，起活 性成分是蛋白质。 8DNA是遗传变异的物质基础的证明：1944年以后， 利用微生物为实验对象进行的三个著名实验（肺炎球菌的转 化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验)
第一节 微生物遗传变异的物质基础 ❖种质连续理论：1883~1889年间Weissmann提出。认为 遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物。 ❖基因学说：二十世纪初发现了染色体并提出基因学说，使 得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 染色体由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。20多种氨基 酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质数目几乎可以达 到一个天文数字，而核酸的组成却简单得多，一般仅由4种 不同的核苷酸组成，它们通过排列组合只能产生较少种类的 核酸，因此当时认为决定生物遗传型的染色体和基因，起活 性成分是蛋白质。 ❖DNA是遗传变异的物质基础的证明：1944年以后， 利用微生物为实验对象进行的三个著名实验（肺炎球菌的转 化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验）
一、 证明核酸是遗传变异物质基础的经典实验 ?(一)肺炎双球菌转化实验(transformation): F.Griffith, ?研究对象：Streptococcus pneumoniae(肺炎双 球菌) S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有荚膜 R型菌株：无致病性，菌落表面粗糙，无荚膜 1928年，Griffith;进行了以下几组实验 (1)动物实验 对小鼠注射活R菌或死$菌 小鼠存活 对小鼠注射活$菌 小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死$菌 小鼠死亡
1928年，Griffith进行了以下几组实验： （1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分离活的S菌 一、证明核酸是遗传变异物质基础的经典实验 ❖ （一）肺炎双球菌转化实验（transformation）： F.Griffith， ❖ 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双 球菌） ❖ S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有荚膜 ❖ R型菌株：无致病性，菌落表面粗糙，无荚膜
(2)细菌培养实验 热死S菌 不生长 活R菌 长出R菌 热死S菌+活R菌 长出大量R菌和10-6S菌 (3)S型菌的无细胞抽提液试验 活R菌+S菌无细胞抽提液 长出大量R菌和少量 S菌 以上实验说明：加热杀死的$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 使型细胞获得稳定的遗传性状
（2）细菌培养实验 热死S菌—————不生长 活R 菌—————长出R菌 热死S菌+活R 菌—————长出大量R菌和10-6S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
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，在离体条件下进行了转化试验： ①)加S菌DA ?②加S菌DNA及DNA酶以 长出$菌 活R菌 外的酶 ③加S菌的DNA和DNA酶 ④加S菌的RNA 只有R菌 ⑤加S菌的蛋白质 必⑥加S菌的荚膜多糖 只有S型细菌的DNA才能将S.Pneumoniae的R型转 化为S型。目DNA纯度越高，转化效率也越高。说 明$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 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，在离体条件下进行了转化试验： 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，是遗传因子
(二)噬菌体的感染实验 ■A.D.Hershey和M.Chase,1952年 上清液中会 15%放射性 吸附 洲 10分钟后 离心 用捣碎器 使空壳脱离 沉淀中会 85%放射性 沉淀细胞进一步 培养后，可产生大 量完整的子代噬菌体 用含32P-DNA(核心)的噬菌体作感染试验 (1)含2P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中 (2)含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 所以，进入细胞的是噬菌体的核酸而不是蛋白质
（二）噬菌体的感染实验 ▪ A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 （1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中 （2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 所以，进入细胞的是噬菌体的核酸而不是蛋白质
(三)烟草花叶病毒的拆开与重组实验 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 (TV)进行了著名的植物病毒重建实验。 将TV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就 能将其蛋自质外壳与RNA核心相分离。分 离后的RNA在没有蛋白质包裹的情况下， 也能感染烟草并使其患典型症状，而且在 病斑中还能分离出正常病毒粒子
（三）烟草花叶病毒的拆开与重组实验 ❖为了证明核酸是遗传物质，H. FraenkelConrat（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况下， 也能感染烟草并使其患典型症状，而且在 病斑中还能分离出正常病毒粒子
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重建形成两种杂合病毒： (1)RNA(TMV)蛋白质(HRV) (2)RNA(HRV)蛋白质(TMV) 公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
❖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
二、遗传物质在细胞中的存在方式 1.细胞水平 2.亚细胞核水平 3.分子水平
二、遗传物质在细胞中的存在方式 1.细胞水平 2.亚细胞核水平 3.分子水平
第二节微生物的基因突变 、基因突变 基因突变(gene mutation)简称突变， 是变异的一种，指生物体内遗传物质的 分子结构或数量突然发生的可遗传的变 化。突变率常在108~109范围内
一 、基因突变 基因突变（gene mutation）简称突变， 是变异的一种，指生物体内遗传物质的 分子结构或数量突然发生的可遗传的变 化。突变率常在10-8~10-9范围内。 第二节 微生物的基因突变