第九章微生物的遗传变异遗传和变异是一切生物体最本质的属性之一。所谓遗传，讲的是发生在亲子间即上下代间的关系，即指上一代生物如何将自身的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定（保守）的特性。（1）遇传型：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所携带的遗传信息。遗传型只是一种内在的可能性或潜力，必须在特定的环境下才能体现出来。遗传型（可能性）+环境条件→表型（现实性）（2）表型：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条件下通过代谢和发育而得到的具体体现。（3）变异：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。其几率为10-5-10-10。（4）饰变：指外表的修饰性改变，即一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化：性状变化的幅度小：因其遗传物质未变，故饰变是不遗传的。微生物成为模式生物的原因是因为它们独特生物学特性：物种与代谢类型的多样性：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物或终产物菌落形态的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性：易于形成营养缺陷型突变株：各种微生物一般都有其相应的病毒：以及存在多种处于进化过程中、富有特色的原姑有性生殖方式等。第一节遗传变异的物质基础一、3个经典转化实验（一）肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌有几种不同菌株，有的具荚膜，其菌落表面光滑，故称S型，属致病菌株另一为不形成荚膜、菌落外观租糙，称为R型，是非致病菌株。F.Griffith(1928年)做了以下实验。(1)动物试验加入活R菌或死S菌一→小白鼠（活）加入活S菌一小白鼠（死)小白鼠-(活)加入活R菌和热死S菌直小白鼠（死）抽心血分离+活的S菌(2)细菌培养试验培养血培养热死S菌—一→不生长培养皿养长出R菌--活R菌—肺炎链球菌-热死 S 菌+ 活R菌一培养血培养长出大量 R菌+ 10-‘s 菌1
1 第九章 微生物的遗传变异 遗传和变异是一切生物体最本质的属性之一。所谓遗传，讲的是发生在亲子间即上下 代间的关系，即指上一代生物如何将自身的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的行为或功 能，它具有极其稳定(保守)的特性。 （1）遗传型：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所携带的 遗传信息。遗传型只是一种内在的可能性或潜力，必须在特定的环境下才能体现出来。 遗传型(可能性) + 环境条件 → 表型(现实性) （2）表型：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 适环境条件下通过代谢和发育而得到的具体体现。 （3）变异：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。其几率为 10-5 -10-10。 （4）饰变：指外表的修饰性改变，即一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转 译水平上的表型变化。其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅 度小；因其遗传物质未变，故饰变是不遗传的。 微生物成为模式生物的原因是因为它们独特生物学特性：物种与代谢类型的多样性；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物或终产物；菌落形态的可见性与多样性；环境条件 对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型突变株；各种微生物一 般都有其相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中、富有特色的原姑有性生殖方式等。 第一节 遗传变异的物质基础 一、3 个经典转化实验 （一）肺炎链球菌转化实验 肺炎链球菌有几种不同菌株，有的具荚膜，其菌落表面光滑，故称 S 型，属致病菌株； 另一为不形成荚膜、菌落外观租糙，称为 R 型，是非致病菌株。F.Griffith(1928 年)做了以下 实验。 (1)动物试验 (2)细菌培养试验
(3)S型菌的无细胞抽提液试验培养皿培养活R菌+S菌的尤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，在其细胞内可能存在一种具有遗传转化能力的物质，它能通过某种方式进入R型细胞，并使R型细菌获得表达S型荚膜性状的遗传特性。1944年0.T.Avery等进行了以下实验：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对各种生化组分进行转化试验①加S菌的DNA长出S菌②加S菌的DNA和DNA酶以外的酶加S茵的DNA和DNA醇活R菌加S菌的RNA?加S菌的蛋白质只长R菌③如S菌的英膜多糖结果表明，只有S型菌株的DNA才能R型菌株转化为S型：而且，DNA纯度越高，其转化效率也越高。（二）噬菌体感染实验把E.coli培养在以放射性32PO4-或35SO42-作为磷源或硫源的组合培养基中，从而制备出含32P-DNA核心的噬菌体或含35S-蛋白质外壳的噬菌体。接着，又作了以下两组实验：从下图两组实验中可清楚地看出，在噬菌体感染过程中，其蛋白质外壳根本未进入宿主细胞。进入宿主细胞的虽只有DNA，但却有自身的增殖、装配能力，最终会产生一大群既有DNA核心、又有蛋白质外壳的完整的子代噬菌体粒。这就有力地证明，在其DNA中，存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息，上清液中含15%放射性吸附商心10min后紫茶沉淀中含用捣碎器恭85%放射性使空壳脱离沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体2
2 (3)S 型菌的无细胞抽提液试验 以上实验说明，加热杀死的 S 型细菌，在其细胞内可能存在一种具有遗传转化能力的 物质，它能通过某种方式进入 R 型细胞，并使 R 型细菌获得表达 S 型荚膜性状的遗传特性。 1944 年 O.T.Avery 等进行了以下实验： 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对各种生化组分进行转化试验 结果表明，只有 S 型菌株的 DNA 才能 R 型菌株转化为 S 型；而且，DNA 纯度越高， 其转化效率也越高。 （二）噬菌体感染实验 把 E.coli 培养在以放射性 32PO4 3-或 35SO4 2- 作为磷源或硫源的组合培养基中，从而制备 出含 32P-DNA 核心的噬菌体或含 35S-蛋白质外壳的噬菌体。接着，又作了以下两组实验： 从下图两组实验中可清楚地看出，在噬菌体感染过程中，其蛋白质外壳根本未进入宿主 细胞。进入宿主细胞的虽只有 DNA，但却有自身的增殖、装配能力，最终会产生一大群既 有 DNA 核心、又有蛋白质外壳的完整的子代噬菌体粒。这就有力地证明，在其 DNA 中， 存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息
上清液中含775%放射性11吸附离心10min后沉淀中含3r用碎器25%放射性使空壳脱离沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体（三）植物病毒的重建实验（1956年）将烟草花叶病毒TMV放在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将它的蛋白质外壳与RNA核心相分离。结果发现裸露的RNA也能感染烟草，并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离到完整的TMV粒子（下图）。分离纯化HRVMHRV原始病杂合的罹病的重新分离毒株拆开的病毒病毒烟叶的病斑通过这3个具有历史意义的经典实验，得到了二个确信无疑的共同结论：只有核酸才是负载遗传信息的真正物质基础。二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式（一）7个水平1.细胞水平真核微生物和原核生物的大部分DNA都集中在细胞核或核区(核质体)中。在细胞水平上，在不同种微生物或同种微生物的不同细胞中，细胞核的数目常有所不同。2.细胞核水平真核生物的细胞核是有核膜包裹、形态固定的真核，核内的DNA与组蛋白结合在一起形成一种在光学显微镜下能见的核染色体：原核生物只有原始的无核膜包裹的呈松散状态存在的核区，其中的DNA呈环状双链结构，不与任何蛋白质相结合。它们都是该微生物遗传3
3 （三）植物病毒的重建实验（1956 年） 将烟草花叶病毒 TMV 放在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将它的蛋白质外壳与 RNA 核心相分离。结果发现裸露的 RNA 也能感染烟草，并使其患典型症状，而且在病斑中还能 分离到完整的 TMV 粒子（下图）。 通过这 3 个具有历史意义的经典实验，得到了一个确信无疑的共同结论：只有核酸才是 负载遗传信息的真正物质基础。 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 （一）7 个水平 1．细胞水平 真核微生物和原核生物的大部分 DNA 都集中在细胞核或核区(核质体)中。在细胞水平 上，在不同种微生物或同种微生物的不同细胞中，细胞核的数目常有所不同。 2．细胞核水平 真核生物的细胞核是有核膜包裹、形态固定的真核，核内的 DNA 与组蛋白结合在一起 形成一种在光学显微镜下能见的核染色体；原核生物只有原始的无核膜包裹的呈松散状态存 在的核区，其中的 DNA 呈环状双链结构，不与任何蛋白质相结合。它们都是该微生物遗传
信息的员主要负荷者，被称为核基因组、核染色体组或简称基因组另外，细胞质中，多数还存在着一类DNA含量少、能自主复制的核外染色体，如线粒体，叶绿体，卡巴颗粒，2um质粒（在细胞核内），质粒。3.染色体水平(1)染色体数(2)染色体倍数指同一细胞中相同染色体的套数。如果一个细胞中只有一套染色体，就称单倍体。在自然界中存在的微生物多数都是单倍体；如果一个细胞中含有两套功能相同的染色体，就称双倍体，只有少数微生物如酿酒酵母的营养细胞以及由两个单倍体性细胞通过接合形成的合子等少数细胞才是双倍体。在原核生物中，通过转化、转导或接合等过程而获得外源染色体片段时，只能形成一种不稳定的、称作部分双倍体的细胞。4.核酸水平(1)核酸种类绝大多数是DNA，少数是RNA，在真核生物中，DNA总是与缠绕的组蛋白同时存在的，而原核生物的DNA却是单独存在的。(2)核酸结构：绝大多数微生物的DNA是双链的，只有少数DNA为单链结构：RNA也有双链与单链之分，前者如多数真菌病毒，后者如多数RNA噬菌体。双链DNA有的呈环状，有的呈线状，有的则呈超螺旋状。(3)DNA长度即基因组的大小，一般可用 bp(碱基对)、kb(千碱基对)和 Mb(百万或兆碱基对)作单位。不同微生物基因组的大小差别很大。5.基因水平基因是生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。由众多基因构成了染色体。每个基因大体在1000-1500bp的范围，相对分子质量约为6.7×105。从基因的功能上来看，原核生物的基因是通过组成以下的调控系统而发挥其作用的：启动基因（启动子）操纵子操纵基因“结构基因基因调控系统“调节基因原核生物的基因调控系统是由一个操纵子和它的调节基因组成的。每一操纵子又包括3种功能上密切相关的基因一一结构基因、操纵基因和启动基因（又称启动子或启动区）。结构基因是决定某一多肽链结构的DNA模板，它是通过转录和转译过程来执行多肽链合成任务的。操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一段核誉酸序列，它与结构基因紧密连锁在一起，能通过与阻遏物(即阻遏蛋白)的结合与否，控制结构基因是否转录。启动基因是一种依赖于DNA的RNA多聚酶所识别的核苷酸序列，它既是DNA多聚酶的结合部位，又是转录的起始位点。所以，操纵基因和启动基因既不能转录出mRNA，也不能产生任何基因产物。调节基因一般处于与操纵子有一定间隔距离（通常小于100碱基）处，它是能调节操纵子中结构基因活动的基因。调节基因能转录出自已的mRNA，并经转译产生阻遇物，后者能识别并附着在操纵基因上。由于阻遏物和操纵基因的相互作用可使DNA双链无法分开，阻挡了RNA聚合两沿着结构基因移动，从而关闭了它的话动。真核生物的基因与原核生物的基因有许多不同处。最明显的是它们一般无操纵子结构，存在着大量不编码序列和重复序列，转录与转译在细胞中有空间分隔，以及基因被许多无编码功能的内含子阻隔，从而使编码序列变成不连续的外显子状态。6.密码子水平4
4 信息的员主要负荷者，被称为核基因组、核染色体组或简称基因组 另外，细胞质中，多数还存在着一类 DNA 含量少、能自主复制的核外染色体，如线粒 体，叶绿体，卡巴颗粒，2µm 质粒(在细胞核内)，质粒。 3．染色体水平 (1)染色体数 (2)染色体倍数 指同一细胞中相同染色体的套数。如果一个细胞中只有一套染色体，就 称单倍体。在自然界中存在的微生物多数都是单倍体；如果一个细胞中含有两套功能相同的 染色体，就称双倍体，只有少数微生物如酿酒酵母的营养细胞以及由两个单倍体性细胞通过 接合形成的合子等少数细胞才是双倍体。在原核生物中，通过转化、转导或接合等过程而获 得外源染色体片段时，只能形成一种不稳定的、称作部分双倍体的细胞。 4．核酸水平 (1)核酸种类 绝大多数是 DNA，少数是 RNA，在真核生物中，DNA 总是与缠绕的组 蛋白同时存在的，而原核生物的 DNA 却是单独存在的。 (2)核酸结构 绝大多数微生物的 DNA 是双链的，只有少数 DNA 为单链结构；RNA 也 有双链与单链之分，前者如多数真菌病毒，后者如多数 RNA 噬菌体。双链 DNA 有的呈环 状，有的呈线状，有的则呈超螺旋状。 (3)DNA 长度 即基因组的大小，一般可用 bp(碱基对)、kb(千碱基对)和 Mb(百万或兆 碱基对)作单位。不同微生物基因组的大小差别很大。 5．基因水平 基因是生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直线 排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。由众多基因构成了染色体。每个基因大体在 1000-1500bp 的范围，相对分子质量约为 6.7×105。从基因的功能上来看，原核生物的基因 是通过组成以下的调控系统而发挥其作用的： 原核生物的基因调控系统是由一个操纵子和它的调节基因组成的。每一操纵子又包括 3 种功能上密切相关的基因——结构基因、操纵基因和启动基因（又称启动子或启动区）。 结构基因是决定某一多肽链结构的 DNA 模板，它是通过转录和转译过程来执行多肽链合成 任务的。操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一段核苷酸序列，它与结构基因紧密连 锁在一起，能通过与阻遏物(即阻遏蛋白)的结合与否，控制结构基因是否转录。启动基因是 一种依赖于 DNA 的 RNA 多聚酶所识别的核苷酸序列，它既是 DNA 多聚酶的结合部位，又 是转录的起始位点。所以，操纵基因和启动基因既不能转录出 mRNA，也不能产生任何基 因产物。调节基因一般处于与操纵子有一定间隔距离(通常小于 100 碱基)处，它是能调节操 纵子中结构基因活动的基因。调节基因能转录出自己的 mRNA，并经转译产生阻遏物，后 者能识别并附着在操纵基因上。由于阻遏物和操纵基因的相互作用可使 DNA 双链无法分开， 阻挡了 RNA 聚合两沿着结构基因移动，从而关闭了它的话动。 真核生物的基因与原核生物的基因有许多不同处。最明显的是它们一般无操纵子结构， 存在着大量不编码序列和重复序列，转录与转译在细胞中有空间分隔，以及基因被许多无编 码功能的内含子阻隔，从而使编码序列变成不连续的外显子状态。 6．密码子水平
遗传密码是指DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。遗传密码的信息单位是密码子，每一密码子由3个核苷酸序列即1个三联体所组成。密码子一般都用mRNA上3个连续核苷酸序列来表示。7.核苷酸水平核苷酸单位(碱基单位)则是一个最低突变单位或交换单位。在绝大多数生物的DNA组分中，都只含腺苷酸(AMP)、胸苷酸(TMP)、鸟苷酸(GMP)和胞苷酸(CMP)4种脱氧核苷酸。①每个碱基对(bp)的平均相对分子质量约为650；②1×10°的dsDNA约为1.5kb(千碱基对)或0.5μum（长度）：③3nmoL碱基的重量约等于1μg。（二）原核生物的质粒1.定义和特点凡游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即cccDNA，就是典型的质粒。质粒具有麻花状的超螺旋结构，大小一般为1.5-300kb，相对分子质量为106-108，因此，仅相当约1%核基因组的大小。质粒上携带某些核基因组上所缺少的基因，使细菌等原核生物获得了某些对其生存并非必不可少的特殊功能，例如接合、产毒、抗药、固氮、产特殊酶或降解环境毒物等功能。质粒是一种独立存在于细胞内的复制子，如果其复制行为与核染色体的复制同步称为严紧型复制控制；另一类质粒的复制与核染色体的复制不同步，称为松驰型复制控制。少数质粒可在不同菌株间转移，如F因子或R因子等。含质粒的细胞在正常的培养基上受某些因素影响时，由于其复制受抑而核染色体的复制仍继续进行，从而引起子代细胞中不带质粒，此即质粒消除。某些质粒具有与核染色体发生整合与脱离的功能，如F因子，这类质粒又称附加体。整台，是指质粒（或温和噬菌体、病毒、转化因子)等小型非染色体DNA插入核基因组等大型DNA分子中的现象。此外，质粒还有重组的功能，可在质粒与质粒间、质粒与核染色体间发生基因重组。2．质粒在基因工程中的应用质粒具有许多有利于基因工程操作的优点，例如：①体积小，便于DNA的分离和操作；②呈环状，使其在化学分离过程中能保持性能稳定；③有不受核基因组控制的独立复制起始点：④拷贝数多，使外源DNA可很快扩增；③存在抗药性基因等选择性标记，便于含质粒克降的检出和选择。许多克隆载体（指能完成外源DNA片段复制的DNA分子）都是用质粒改建的，如含抗性基因、多拷贝、限制性内切酶的单个酶切位点和强启动子等特性的载体等。E.coli的pBR322质粒就是一个常用的克隆载体，其具体优点是：①体积小，仅4361bP；②在宿主E.coli中稳定地维持高拷贝数（20-30个/细胞）：③若用氯霉素抑制其宿主的蛋白质合成，则每个细胞可扩增到含1000-3000个质粒(约占核基因组的40%)：④分离极其容易：③可插入较多的外源DNA(不超过10kb)：结构完全清楚，各种核酸内切酶可酶解的位点可任意选用：③有两个选择性抗药标记（氨苄青霉素和四环素）：③可方便地通过转化作用导入宿主细胞。3.质粒的分离与鉴定质粒的分离一般可包括细胞的裂解、蛋白质和RNA的去除以及设法使质粒DNA与染色体DNA相分离等步骤，其中最后一步尤为关键。经分离后的质粒，可用电镜、琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶电泳来分离和鉴定。质粒DNA经限制性内切核酸酶水解后，根据凝胶电泳谱上显示的区带数目，就可推出酶切位点的数目和测出不同区带（片段）的大小，并据此画出该质粒的限制性酶切图谱。。4.质粒的种类大致可分5类：结合性质粒，抗药性质粒，产细菌素和抗生素质粒，具生理功能的质粒，产毒质粒。5.典型质粒简介5
5 遗传密码是指 DNA 链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。遗传密码的信息单 位是密码子，每一密码子由 3 个核苷酸序列即 1 个三联体所组成。密码子一般都用 mRNA 上 3 个连续核苷酸序列来表示。 7．核苷酸水平 核苷酸单位(碱基单位)则是一个最低突变单位或交换单位。在绝大多数生物的 DNA 组 分中，都只含腺苷酸(AMP)、胸苷酸(TMP)、鸟苷酸(GMP)和胞苷酸(CMP)4 种脱氧核苷酸。 ①每个碱基对(bp)的平均相对分子质量约为 650；②1×106 的 dsDNA 约为 1.5kb(千碱基对) 或 0.5µm (长度)；③3nmoL 碱基的重量约等于 1µg。 （二）原核生物的质粒 1．定义和特点 凡游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的 dsDNA 分 子，即 cccDNA，就是典型的质粒。质粒具有麻花状的超螺旋结构，大小一般为 1.5-300kb， 相对分子质量为 106 -108，因此，仅相当约 1％核基因组的大小。质粒上携带某些核基因组上 所缺少的基因，使细菌等原核生物获得了某些对其生存并非必不可少的特殊功能，例如接合、 产毒、抗药、固氮、产特殊酶或降解环境毒物等功能。质粒是一种独立存在于细胞内的复制 子，如果其复制行为与核染色体的复制同步．称为严紧型复制控制；另一类质粒的复制与核 染色体的复制不同步，称为松弛型复制控制。少数质粒可在不同菌株间转移，如 F 因子或 R 因子等。含质粒的细胞在正常的培养基上受某些因素影响时，由于其复制受抑而核染色体的 复制仍继续进行，从而引起子代细胞中不带质粒，此即质粒消除。某些质粒具有与核染色体 发生整合与脱离的功能，如 F 因子，这类质粒又称附加体。整台，是指质粒(或温和噬菌体、 病毒、转化因子)等小型非染色体 DNA 插入核基因组等大型 DNA 分子中的现象。此外，质 粒还有重组的功能，可在质粒与质粒间、质粒与核染色体间发生基因重组。 2．质粒在基因工程中的应用 质粒具有许多有利于基因工程操作的优点，例如：①体积小，便于 DNA 的分离和操作； ②呈环状，使其在化学分离过程中能保持性能稳定；③有不受核基因组控制的独立复制起始 点；④拷贝数多，使外源 DNA 可很快扩增；⑤存在抗药性基因等选择性标记，便于含质粒 克隆的检出和选择。许多克隆载体(指能完成外源 DNA 片段复制的 DNA 分子)都是用质粒改 建的，如含抗性基因、多拷贝、限制性内切酶的单个酶切位点和强启动子等特性的载体等。 E.coli 的 pBR322 质粒就是一个常用的克隆载体，其具体优点是：①体积小，仅 4361bP；② 在宿主 E.coli 中稳定地维持高拷贝数(20-30 个/细胞)；③若用氯霉素抑制其宿主的蛋白质合 成，则每个细胞可扩增到含 1000-3000 个质粒(约占核基因组的 40％)；④分离极其容易；⑤ 可插入较多的外源 DNA(不超过 10 kb)；⑥结构完全清楚，各种核酸内切酶可酶解的位点可 任意选用；⑦有两个选择性抗药标记(氨苄青霉素和四环素)；⑧可方便地通过转化作用导入 宿主细胞。 3．质粒的分离与鉴定 质粒的分离一般可包括细胞的裂解、蛋白质和 RNA 的去除以及设法使质粒 DNA 与染 色体 DNA 相分离等步骤，其中最后一步尤为关键。经分离后的质粒，可用电镜、琼脂糖或 聚丙烯酰胺凝胶电泳来分离和鉴定。质粒 DNA 经限制性内切核酸酶水解后，根据凝胶电泳 谱上显示的区带数目，就可推出酶切位点的数目和测出不同区带(片段)的大小，并据此画出 该质粒的限制性酶切图谱。 4．质粒的种类 大致可分 5 类：结合性质粒，抗药性质粒，产细菌素和抗生素质粒，具生理功能的质粒， 产毒质粒。 5．典型质粒简介
(1)F质粒：又称F因子、致育因子或性因子(下图)，是E.coli等细菌决定性别并有转移能力的质粒。大小仅100kb，为cccDNA，含有与质粒复制和转移有关的许多基因，其中有近1/3是tra区（转移区，与质粒转移和性菌毛合成有关），另有oriT(转移起始点）、oris（复制起始点)、inc(不相容群)、rep(复制功能)、phi(噬菌体抑制)和一些转座因子，后者可整合到宿主核染色体上的一定部位，并导致各种Hfr菌株的产生。-IS3Tn1000en100/0转移区-IS3-IS2F7525-50oriT1inc,rep,oriS,phi(2)R质粒：又称R因子R质粒的种类很多，但一般是由两个相连的DNA片段组成，其一称抗性转移因子（RTF），它主要含调节DNA复制和拷贝数的基因以及转移基因，相对分子质量约1.1×107，具有转移功能：其二为抗性决定子，大小不很固定，相对分子质量从几百万至1.0×10°以上，无转移功能，其上含各种抗性基因，如抗青霉素、氨芋青霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺胺等基因。R质粒包括严紧型和松弛型复制控制两种。(3)Col质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子，它可编码产生大肠杆菌素，主要分两类，其一以ColE1为代表，特点是相对分子质量小(9kb，5×10)，无接合作用，是松弛型控制、多拷贝的：另一以ColIb为代表，特点是相对分子质量大(94kb，约8.0×107)，它与F因子相似，具有通过接合而转移的功能，属严紧型控制，只有1一2个拷贝。凡带Col质粒的菌株，因质粒本身可编码一免疫蛋白，故对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。(4)Ti质粒：即诱癌质粒或冠瘦质粒。根癌土壤杆菌或根癌农杆菌从一些双子叶植物的受伤根部侵入根部细胞后，最后在其中溶解，释放出Ti质粒，其上的T-DNA片段会与植物细胞的核基因组整合，合成正常植株所没有的冠瘦碱类，破坏控制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转为癌细胞。Ti质粒是一种200kb的环状质粒，包括毒性区、接合转移区、复制起始区和T-DNA区4部分。6
6 (1)F 质粒：又称 F 因子、致育因子或性因子(下图)，是 E.coli 等细菌决定性别并有转移 能力的质粒。大小仅 100kb，为 cccDNA，含有与质粒复制和转移有关的许多基因，其中有 近 1/3 是 tra 区(转移区，与质粒转移和性菌毛合成有关)，另有 oriT(转移起始点)、oriS(复制 起始点)、inc(不相容群)、rep(复制功能)、phi(噬菌体抑制)和一些转座因子，后者可整合到 宿主核染色体上的一定部位，并导致各种 Hfr 菌株的产生。 (2)R 质粒：又称 R 因子 R质粒的种类很多，但一般是由两个相连的DNA片段组成，其一称抗性转移因子（RTF）， 它主要含调节 DNA 复制和拷贝数的基因以及转移基因，相对分子质量约 1.1×107，具有转 移功能；其二为抗性决定子，大小不很固定，相对分子质量从几百万至 1.0×108 以上，无转 移功能，其上含各种抗性基因，如抗青霉素、氨苄青霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺 胺等基因。R 质粒包括严紧型和松弛型复制控制两种。 (3)Col 质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子，它可编码产生大肠杆菌素，主 要分两类，其一以 Col E1 为代表，特点是相对分子质量小(9kb，5×106 )，无接合作用，是 松弛型控制、多拷贝的；另一以 Col Ib 为代表，特点是相对分子质量大(94kb，约 8.0×107 )， 它与 F 因子相似，具有通过接合而转移的功能，属严紧型控制，只有 1—2 个拷贝。凡带 Col 质粒的菌株，因质粒本身可编码一免疫蛋白，故对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。 (4)Ti 质粒：即诱癌质粒或冠瘿质粒。根癌土壤杆菌或根癌农杆菌从一些双子叶植物的 受伤根部侵入根部细胞后，最后在其中溶解，释放出 Ti 质粒，其上的 T-DNA 片段会与植物 细胞的核基因组整合，合成正常植株所没有的冠瘿碱类，破坏控制细胞分裂的激素调节系统， 从而使它转为癌细胞。Ti 质粒是一种 200 kb 的环状质粒，包括毒性区、接合转移 区、复制起始区和 T-DNA 区 4 部分
(5)Ri质粒：发根土壤杆菌或发根农杆菌可侵染双子叶植物的根部，并诱生大量称为毛状根的不定根。与Ti质粒相似，该菌侵入植物根部细胞后，会将大型Ri质粒(250kb)中的-段T-DNA整合到宿主根部细胞的核基因组中，使之发生转化，从而这段T-DNA就在宿主细胞中稳定地遗传下去。(6)mega质粒：即巨大质粒，与共生固氮相关。(7)降解性质粒：第二节基因突变和诱变育种一、基因突变基因突变简称突变，是变异的一类，泛指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。狭义的突变专指基因突变（点突变），而广义的突变则包括基因突变和染色体畸变。突变的几率一般很低(10-6-10-9)。从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株，简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称突变株。（一）突变类型突变的类型很多，若从筛选菌株的实用目的出发，按突变后极少数突变株的表型能否在选择性培养基上迅速选出和鉴别可分为：选择性突变株和非选择性突变株。1.营养缺陷型某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法再在基本培养基（MM)上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型。2.抗性突变型指野生型菌株因发生基因突变，而产生的对某化学药物或致死物理因子的抗性变异类型。3条件致死突变型某菌株或病毒经基因突变后，在某种条件下可正常地生长、繁殖并呈现其固有的表型而在另一种条件下却无法生长、繁殖，这种突变类型称为条件致死突变型。4.形态突变型指由突变引起的个体或菌落形态的变异，一般属非选择性突变。5.抗原突变型指由手基因突变引起的细胞抗原结构发生的变异类型。6.产量突变型通过基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株，称产量突变型。（二）突变率某一细胞(或病毒粒)在每一世代中发生某一性状突变的几率，称突变率。一般基因的自发突变率为10-6，转座突变率为10-4，无义突变或错义突变突变率约10-8。（三）基因突变的特点①自发性一一指可自发地产生突变：②不对应性一一指突变性状(如抗青霉素)与引起突变的原因间无直接对应关系：③稀有性一一通常自发突变的几率在10-6-10-8间：④独立性即某基因的突变率不受它种基因突变率的影响：③可诱变性一一自发突变的频率可因诱变刑的影响而大为提高（提高10-103倍）：③稳定性一一基因突变后的新遗传性状是稳定的：③可逆性一一野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生相反的回复突变。（四）基因突变自发性和不对应性的实验证明1.Luria等的变量试验7
7 (5)Ri 质粒：发根土壤杆菌或发根农杆菌可侵染双子叶植物的根部，并诱生大量称为毛状 根的不定根。与 Ti 质粒相似，该菌侵入植物根部细胞后，会将大型 Ri 质粒(250 kb)中的一 段 T-DNA 整合到宿主根部细胞的核基因组中，使之发生转化，从而这段 T-DNA 就在宿主细 胞中稳定地遗传下去。 (6)mega 质粒：即巨大质粒，与共生固氮相关。 (7)降解性质粒： 第二节 基因突变和诱变育种 一、基因突变 基因突变简称突变，是变异的一类，泛指细胞内(或病毒粒内)遗传物质的分子结构或数 量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。狭义的突变专指基因突变(点突变)，而广 义的突变则包括基因突变和染色体畸变。突变的几率一般很低(10-6 -10-9 )。从自然界分离到 的菌株一般称野生型菌株，简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称突变 株。 （一）突变类型 突变的类型很多，若从筛选菌株的实用目的出发，按突变后极少数突变株的表型能否在 选择性培养基上迅速选出和鉴别可分为：选择性突变株和非选择性突变株。 1．营养缺陷型 某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能 力，因而无法再在基本培养基(MM)上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型。 2．抗性突变型 指野生型菌株因发生基因突变，而产生的对某化学药物或致死物理因子的抗性变异类型。 3 条件致死突变型 某菌株或病毒经基因突变后，在某种条件下可正常地生长、繁殖并呈现其固有的表型， 而在另一种条件下却无法生长、繁殖，这种突变类型称为条件致死突变型。 4．形态突变型 指由突变引起的个体或菌落形态的变异，一般属非选择性突变。 5．抗原突变型 指由于基因突变引起的细胞抗原结构发生的变异类型。 6．产量突变型 通过基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株，称产量突 变型。 （二）突变率 某一细胞(或病毒粒)在每一世代中发生某一性状突变的几率，称突变率。一般基因的自 发突变率为 l0 -6，转座突变率为 10-4，无义突变或错义突变突变率约 10-8。 （三）基因突变的特点 ①自发性——指可自发地产生突变；②不对应性——指突变性状(如抗青霉素)与引起突变的 原因间无直接对应关系；③稀有性——通常自发突变的几率在 10-6 -10-8 间；④独立性即某基 因的突变率不受它种基因突变率的影响；⑤可诱变性——自发突变的频率可因诱变刑)的影 响而大为提高(提高 10-105 倍)；⑥稳定性——基因突变后的新遗传性状是稳定的；⑦可逆性 ——野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生相反的回复突变。 （四）基因突变自发性和不对应性的实验证明 1．Luria 等的变量试验
又称波动试验或湟试验，要点是：取敏感于噬菌体T的E.coli指数期的肉汤培养物，用新鲜培养液稀释成浓度为103/mL的细菌悬液，然后在甲、乙两试管各装10mL。紧接着把甲管中的菌液先分装在50支小试管中（每管0.2mL），保温24-36h后，即把各小管的菌液分别倒在50个预先涂满E.coli噬菌体T的平板上，经培养后分别计算各血上所产生的抗噬菌体的菌落数：乙管中的10mL菌不经分装先整管保温24-36h，然后分成50份分别倒在同样涂满T的平板上，经同样培养后，也分别计算各血上所产生的抗噬菌体菌落数。结果发现，在来自甲管的50皿中，各出现的抗性菌落数相差极大，而来自乙管的则各皿上抗性菌落数基本相同。这就说明，E.coli抗噬菌体性状的产生，并非由所抗的环境因素（即噬菌体Ti)诱导出来的，而是在它接触Ti前，在某次细胞分裂过程中自发产生的。这一自发突变发生得越早，抗性菌落出现得就越多，反之则越少。噬菌体T在这里仅起着淘汰原始的未突变菌株和甄别抗噬菌体突变型的作用，而决非“驯养者”的作用。C7大肠杆菌稀释培养物国10（培养前先分成50小管）（在同一大管中作整体培养）自自自自自自自自自P++ffftO000O0?田百(3) (2)(64)(1)(0)(103)(1)(21)(7)(1)(7) (4) (5)(47)(5)(3)(6)(4)(5)（抗噬菌体菌落数）（抗哗菌体菌落数）来自分别的50个小管来自同一大管的50个平板的50个平板2.Newcombe的涂布试验先在12只培养血固体培养基平板上各涂以数目相等(5×104)的对T噬菌体敏感E.coli细胞，经5h培养，约繁殖了12.3代后，平板上长出大量的微菌落（约5100个细胞/菌落)。取其中6血直接喷T，噬菌体，另6血则先用灭菌后的玻璃棒把平板上的微菌落重新均匀涂布一遍，然后同样喷上TI噬菌体。经培养过夜后，计算这两组平板上形成的抗T1的菌落数。结果发现，在涂布过的一一组中，共长出抗T1的菌落353个，要比未经涂布的一组仅28个菌落高得多。这也充分证明这一抗性突变的确发生在与T接触之前，噬菌体的加入只起到甄别这类自发突变是否发生，而决不是诱发相应突变的原因。3.Lederberg等的影印平板培养法影印平板培养法是一种通过盖印章的方式，达到在一系列培养血平板的相同位置上出现相同遗传型菌落的接种和培养方法。基本过程是：把长有数百个菌落的E.coli母种培养皿倒置手包有一层灭菌丝绒布的木质圆柱体上，使其上均匀地沾满来自母培养血平板上的菌落，8
8 又称波动试验或彷徨试验，要点是：取敏感于噬菌体 Tl 的 E.coli 指数期的肉汤培养物， 用新鲜培养液稀释成浓度为 103 /mL 的细菌悬液，然后在甲、乙两试管各装 10 mL。紧接着 把甲管中的菌液先分装在 50 支小试管中(每管 0.2 mL)，保温 24-36h 后，即把各小管的菌液 分别倒在 50 个预先涂满 E.coli 噬菌体 T1 的平板上，经培养后分别计算各皿上所产生的抗噬 菌体的菌落数；乙管中的 10 mL 菌不经分装先整管保温 24-36h，然后分成 50 份分别倒在同 样涂满 Tl 的平板上，经同样培养后，也分别计算各皿上所产生的抗噬菌体菌落数。结果发 现，在来自甲管的 50 皿中，各皿出现的抗性菌落数相差极大，而来自乙管的则各皿上抗性 菌落数基本相同。这就说明，E.coli 抗噬菌体性状的产生，并非由所抗的环境因素(即噬菌体 T1)诱导出来的，而是在它接触 T1 前，在某次细胞分裂过程中自发产生的。这一自发突变发 生得越早，抗性菌落出现得就越多，反之则越少。噬菌体 T1 在这里仅起着淘汰原始的未突 变菌株和甄别抗噬菌体突变型的作用，而决非“驯养者”的作用。 2．Newcombe 的涂布试验 先在 12 只培养皿固体培养基平板上各涂以数目相等(5×104 )的对 T1 噬菌体敏感 E.coli 细胞，经 5h 培养，约繁殖了 12.3 代后，平板上长出大量的微菌落(约 5100 个细胞/菌落)。 取其中 6 皿直接喷 T1 噬菌体，另 6 皿则先用灭菌后的玻璃棒把平板上的微菌落重新均匀涂 布一遍，然后同样喷上 Tl 噬菌体。经培养过夜后，计算这两组平板上形成的抗 T1 的菌落数。 结果发现，在涂布过的一组中，共长出抗 T1 的菌落 353 个，要比未经涂布的一组仅 28 个 菌落高得多。这也充分证明这一抗性突变的确发生在与 Tl 接触之前，噬菌体的加入只起到 甄别这类自发突变是否发生，而决不是诱发相应突变的原因。 3．Lederberg 等的影印平板培养法 影印平板培养法是一种通过盖印章的方式，达到在一系列培养皿平板的相同位置上出现 相同遗传型菌落的接种和培养方法。基本过程是：把长有数百个菌落的 E.coli 母种培养皿倒 置于包有一层灭菌丝绒布的木质圆柱体上，使其上均匀地沾满来自母培养皿平板上的菌落
然后通过这一“印章”把母Ⅲ上的菌落“忠实地”一接种到不同的选则性培养基平板上、经培养后，对各平板相同性置上的菌落进行对比，就可选出适当的突变型菌株。通过影印接种法就可从非选择性条件下生长的微生物群体中，分离到过去只有在选择性条件下才能分离到的相应突变株。W9原始敏感菌种128Y不含药物影印的培养血接种610影印培养11含药物的培养Ⅲ(五)基因突变及其机制基因突变的机制是多样件的，可以是自发的或诱发的：转换：AG.T+>C碱基置换AHTAHC颠换G+→C,G-T点突变缺失：ABCABLABCA·移码突变添加：ABCA+BCAB*透变缺失：abcghijki@重复：abeabedef...添加畸变插人ahcpqrdef.基因窦变易位（转座）abepqhi.倒位：abefedhi-白发突变1.诱发突变简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素，都称诱变剂。（1)碱基置换：是染色体的微小损伤，只涉及一对碱基被另一对碱基所置换，属典型的9
9 然后通过这一“印章”把母皿上的菌落“忠实地”一一接种到不同的选则性培养基平板上、经培 养后，对各平板相同性置上的菌落进行对比，就可选出适当的突变型菌株。通过影印接种法， 就可从非选择性条件下生长的微生物群体中，分离到过去只有在选择性条件下才能分离到的 相应突变株。 (五)基因突变及其机制 基因突变的机制是多样件的，可以是自发的或诱发的： 1．诱发突变 简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频 率的手段。凡具有诱变效应的任何因素，都称诱变剂。 (1)碱基置换：是染色体的微小损伤，只涉及一对碱基被另一对碱基所置换，属典型的
点突变。置换又可分两个亚类：一类称转换即DNA链中一个嘌岭被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换；另一类称颠换即一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤所置换。①直接引起置换的诱变剂：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的化学诱变剂，在体内或离体条件下均有作用，它们可与一个或几个碱基发生生化反应，引起DNA复制时发生转换。能引起颠换的诱变剂很少。②间接引起置换的诱变剂：是一些碱基类似物，其作用都是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA分子中而引起的，故是间接的。(2)移码突变：指诱变剂会使DNA序列中的一个或少数几个核苷酸发生增添(插入)或缺失，从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变，并进一步引起转录和转译错误的类突变。它只属于DNA分子的微小损伤，是一种点突变，其结果只涉及有关基因中突变点后面的遗传密码阅读框架发生错误，因此除涉及这一基因外，并不影响突变点后其他基因的正常读码。由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株。能引起移码突变的因素是一些吖啶类染料。目前认为吖啶类化合物引起移码突变的机制是因为它们都是一些平面型三环分子，结构上与一个嘌呤-嘧啶对十分相似，故能嵌入两个相邻的DNA碱基对之间，造成双螺旋的部分解开，从而在DNA复制过程中，使链上增添或缺失一个碱基，并引起移码突变。(3)染色体畸变：某些强烈理化因子，除了能引起上述的点突变外，还会引起DNA分子的大损伤一一染色体畸变，即包括染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒位，也包括染色体数目的变化。DNA序列通过非同源重组的方式，从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位的现象，称为转座。凡具有转座作用的一段DNA序列，称转座因子，包括原核生物中的插入序列（IS)、转座子(Tn)和Ecoli的Mu噬菌体等转座噬菌体。转座因子又称可移动基因，可移动遗传因子或跳跃基因。频率为10-5-10-7，是一种自然界所固有的“自发基因工程”或内源性基因工程”，除了对生物体具有适应、进化等意义外，这种全新的DNA重组方式还对生物学中一些重大理论问题和实际问题的研究起着积极的推动作用，例如进化研究，抗药性产生机制，各种研究用突变株的获得等。转座因子有许多特点：①在转座时，通过转座因子的复制，可将新形成的拷贝以非同源重组的方式转移到染色体的新部位上；②在转座因子两端各有一段一定长度的末端重复序列，它们既可以是正向重复，也可以是反向重复：③每个转座因子还带有一个对转座有特异功能的转座酶基因。转座的过程及其中受体DNA中靶序列的复制过程大体是：由转座因子中基因编码的转座酶能识别受体DNA分子中的靶序列(3-12bp)，它可先把靶序列切成两条单链，并使转座因子的一条链与靶序列的一条链相连接，另一条链与靶序列相反一瑞的另一条链相连接。形成的单链缺口可经DNA多聚酶I的作用而合成，再经DNA连接酶的作用而缝合。于是，随着转座因子的插入就使靶序列得到了复制。2.自发突变自发突变是指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。自发突变的原因很多，一般有：①由背景辐射和环境因素引起②由微生物自身有害代谢产物引起：③由DNA复制过程中碱基配对错误引起。（六）紫外线对DNA的伤及其修复嘧啶对UV的敏感性比嘌呤强很多，其光化学反应产物主要是嘧啶二聚体（TT，TC，CC）和水合物，相邻嘧啶形成二聚体后，造成局部DNA分子无法配对，从而引起微生物的死亡或突变。10
10 点突变。置换又可分两个亚类：一类称转换即 DNA 链中一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧 啶被另一个嘧啶所置换；另一类称颠换即一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤 所置换。 ①直接引起置换的诱变剂：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的化学诱变剂，在体 内或离体条件下均有作用，它们可与一个或几个碱基发生生化反应，引起 DNA 复制时发生 转换。能引起颠换的诱变剂很少。 ②间接引起置换的诱变剂：是一些碱基类似物，其作用都是通过活细胞的代谢活动掺入 到 DNA 分子中而引起的，故是间接的。 (2)移码突变：指诱变剂会使 DNA 序列中的一个或少数几个核苷酸发生增添(插入)或缺 失，从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变，并进一步引起转录和转译错误的 一类突变。它只属于 DNA 分子的微小损伤，是一种点突变，其结果只涉及有关基因中突变 点后面的遗传密码阅读框架发生错误，因此除涉及这一基因外，并不影响突变点后其他基因 的正常读码。由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株。 能引起移码突变的因素是一些吖啶类染料。目前认为吖啶类化合物引起移码突变的机制 是因为它们都是一些平面型三环分子，结构上与一个嘌呤-嘧啶对十分相似，故能嵌入两个 相邻的 DNA 碱基对之间，造成双螺旋的部分解开，从而在 DNA 复制过程中，使链上增添 或缺失一个碱基，并引起移码突变。 (3)染色体畸变：某些强烈理化因子，除了能引起上述的点突变外，还会引起 DNA 分子 的大损伤——染色体畸变，即包括染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒位，也包括 染色体数目的变化。 DNA 序列通过非同源重组的方式，从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或 其他染色体上某一部位的现象，称为转座。凡具有转座作用的一段 DNA 序列，称转座因子， 包括原核生物中的插入序列（IS）、转座子(Tn)和 Ecoli 的 Mu 噬菌体等转座噬菌体。转座因 子又称可移动基因，可移动遗传因子或跳跃基因。频率为 10-5 -10-7，是一种自然界所固有的 “自发基因工程”或“内源性基因工程”，除了对生物体具有适应、进化等意义外，这种全新的 DNA 重组方式还对生物学中一些重大理论问题和实际问题的研究起着积极的推动作用，例 如进化研究，抗药性产生机制，各种研究用突变株的获得等。 转座因子有许多特点：①在转座时，通过转座因子的复制，可将新形成的拷贝以非同源 重组的方式转移到染色体的新部位上；②在转座因子两端各有一段一定长度的末端重复序 列，它们既可以是正向重复，也可以是反向重复；③每个转座因子还带有一个对转座有特异 功能的转座酶基因。 转座的过程及其中受体 DNA 中靶序列的复制过程大体是：由转座因子中基因编码的转 座酶能识别受体 DNA 分子中的靶序列(3-12bp)，它可先把靶序列切成两条单链，并使转座 因子的一条链与靶序列的一条链相连接，另一条链与靶序列相反一瑞的另一条链相连接。形 成的单链缺口可经 DNA 多聚酶 I 的作用而合成，再经 DNA 连接酶的作用而缝合。于是， 随着转座因子的插入就使靶序列得到了复制。 2．自发突变 自发突变是指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。自发突变的原因很多，一 般有：①由背景辐射和环境因素引起；②由微生物自身有害代谢产物引起；③由 DNA 复制 过程中碱基配对错误引起。 （六）紫外线对 DNA 的伤及其修复 嘧啶对 UV 的敏感性比嘌呤强很多，其光化学反应产物主要是嘧啶二聚体（TT，TC， CC）和水合物，相邻嘧啶形成二聚体后，造成局部 DNA 分子无法配对，从而引起微生物的 死亡或突变