116第八章微生物遗传

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1、遗传遗传:亲代与子代相似亲代与子代相似.变异变异:亲代与子代、子代间不同个体不完亲代与子代、子代间不同个体不完全相同全相同.遗传遗传(inheritance)和变异和变异(variation)是是生命的最本质特性之一生命的最本质特性之一遗传型遗传型:表型表型(表现型表现型):生物的全部遗传因子及基因生物的全部遗传因子及基因具有一定遗传型的个体具有一定遗传型的个体,在特定环境条件下通过在特定环境条件下通过生长发育所表现出的形生长发育所表现出的形态等生物学特征的总和态等生物学特征的总和.表型是由遗传型所决定表型是由遗传型所决定,但也和环境有关。但也和环境有关。微生物是遗传学研究中的明星：微生物是遗

2、传学研究中的明星：t 微生物细胞结构简单微生物细胞结构简单,营养体一般为单营养体一般为单 倍体，方便建立纯系。倍体，方便建立纯系。t 很多常见微生物都易于人工培养很多常见微生物都易于人工培养,快速、快速、大量生长繁殖。大量生长繁殖。t 对环境因素的作用敏感对环境因素的作用敏感,易于获得各类易于获得各类 突变株，操作性强。突变株，操作性强。微生物是研究现代遗传学和其它许多主要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的生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。象。对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进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，

3、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，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、从近缘杂交到远缘高效、从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。杂交的方向发展。研究微生物遗传学的意义研究微生物遗传学的意义第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础一、一、DNA作为遗传物质作为遗传物质二、二、RNA作为遗传物质作为遗传物质三、朊病毒的发现与思考三、朊病毒的发现与思考一、一、DNADNA作为遗传物质作为遗传物质（一）经典转化实验（一）经典转化实验（transformation

4、transformation）：）：1928,F.Griffith1928,F.Griffith，研究对象：研究对象：Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pneumoniae（肺（肺炎链球菌）炎链球菌）S SIIIIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性R RII II型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性1928年，年，Griffith进行了以下几组实验：进行了以下几组实验：（1）动物实验）动物实验对小鼠注射活对小鼠注射活RII菌或死菌或死SIII菌菌 小鼠存活小鼠存活对小

5、鼠注射活对小鼠注射活SIII菌菌小鼠死亡小鼠死亡对小鼠注射活对小鼠注射活RII菌和热死菌和热死SIII菌菌 小鼠死亡小鼠死亡 抽取心血抽取心血 分离分离 活的活的SIII菌菌（2）细菌培养实验）细菌培养实验（3）S型菌的无细胞抽提液试验型菌的无细胞抽提液试验以上实验说明：加热杀死的以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可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能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型型细胞并使细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。型细胞。热死热死SIII菌菌不生长不生长活活 RII 菌菌长出长出

6、RII菌菌热死热死SIII菌菌长出大量长出大量RII菌和菌和10-6SIII菌菌活活R菌菌+S菌无细胞抽提液菌无细胞抽提液长出大量长出大量R菌菌和少量和少量S菌菌+活活RII菌菌平皿培养平皿培养加加S菌菌DNA加加S菌菌DNA及及DNA酶以外酶以外的酶的酶加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶加加S菌的菌的RNA加加S菌的蛋白质菌的蛋白质加加S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖活活R菌菌长出长出S菌菌只有只有R菌菌1944年年O.T.Avery、C.M.MacLeod和和M。McCarty在离体条件下进行了转化试验：在离体条件下进行了转化试验：只 有只 有 S S 型 细 菌 的型 细 菌 的 D N AD

7、 N A 才 能 将才 能 将 S.S.pneumoniaepneumoniae的的R R型转化为型转化为S S型。且型。且DNADNA纯度越高，转化效率也越高。说明纯度越高，转化效率也越高。说明S S型型菌株转移给菌株转移给R R型菌株的，是遗传因子型菌株的，是遗传因子。（二）噬菌体感染实验（二）噬菌体感染实验 A.D.Hershey和和M.Chase，1952年年（1）含）含32P-DNA的一组：放射性的一组：放射性85%在沉淀中在沉淀中10分钟后分钟后用捣碎器用捣碎器使空壳脱离使空壳脱离吸附吸附离心离心沉淀细胞进一步培沉淀细胞进一步培养后，可产生大量养后，可产生大量完整的子代噬菌体完整的

8、子代噬菌体上清液中含上清液中含15%放射性放射性沉淀中含沉淀中含85%放射性放射性沉淀中含沉淀中含25%放射性放射性以以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验（2）含）含35S-蛋白质的一组：放射性蛋白质的一组：放射性75%在上在上清液中清液中10分钟后分钟后用捣碎器用捣碎器使空壳脱离使空壳脱离吸附吸附离心离心沉淀细胞进一步培沉淀细胞进一步培养后，可产生大量养后，可产生大量完整的子代噬菌体完整的子代噬菌体上清液中含上清液中含75%放射性放射性 为了证明核酸是遗传物质，为了证明核酸是遗传物质，H.H.Fraenkel-ConratFraenkel-Conrat（195

9、61956）用含）用含RNARNA的烟草花叶病毒（的烟草花叶病毒（TMVTMV）进行了著）进行了著名的名的植物病毒重建实验植物病毒重建实验。二、二、RNARNA作为遗传物质作为遗传物质MTV HRVHRV MTV用两种杂合病毒感染寄主：用两种杂合病毒感染寄主：（1 1）表现）表现TMVTMV的典型症状病分的典型症状病分离到正常离到正常TMVTMV粒子粒子（2 2）表现）表现HRVHRV的典型症状病分的典型症状病分离到正常离到正常HRVHRV粒子。粒子。上述结果说明，在上述结果说明，在RNARNA病毒中，病毒中，遗传的物质基础也是核酸。遗传的物质基础也是核酸。三、朊病毒的发现与思考三、朊病毒的发

10、现与思考亚病毒的一种亚病毒的一种:具有传染性的蛋白质致具有传染性的蛋白质致病因子病因子,迄今为止尚为发现该蛋白内含迄今为止尚为发现该蛋白内含有核酸。有核酸。其致病作用是因动物体内正常的蛋白其致病作用是因动物体内正常的蛋白质质PrP c改变折叠状态为改变折叠状态为PrP sc所致所致,而而这二种蛋白质的一级结构并没有改变这二种蛋白质的一级结构并没有改变.1）蛋白质是否可以作为遗传物质？）蛋白质是否可以作为遗传物质？prion是生命的一个特例？是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？还是仅仅为表达调控的一种形式？2）蛋白质折叠与功能的关系）蛋白质折叠与功能的关系,是否存在折是否存在折 叠密

11、码？叠密码？第二节第二节 微生物的遗传物质微生物的遗传物质一、概念一、概念基因组（基因组（genome）:一个物种的单倍体的所有染色体及其一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称所包含的遗传信息的总称.原核生物原核生物(如细菌如细菌),多为单倍体多为单倍体(在一般在一般情况下只有一条染色体情况下只有一条染色体)真核微生物真核微生物,多多条染色体条染色体,例如啤酒酵母有例如啤酒酵母有16条染色体条染色体.有时为双倍体有时为双倍体二、微生物基因组结构的特点二、微生物基因组结构的特点1、原核生物、原核生物(细菌、古生菌细菌、古生菌)的基因组的基因组1)染色体为双链环状的染色体为双链环状

12、的DNA分子分子(单倍体单倍体);链环状的染色体在细胞中以紧密缠绕成的较致链环状的染色体在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中密的不规则小体形式存在于细胞中,该小体称为该小体称为拟核拟核(nucliod),其上结合有类组蛋白蛋白质和少量其上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子分子,使其压缩成一种手脚架形的致密结构。使其压缩成一种手脚架形的致密结构。1)染色体为双链环状的染色体为双链环状的DNA分子分子(单倍体单倍体);2)基因组上遗传信息具有连续性基因组上遗传信息具有连续性;基因数基本接近由它的基因组大小所基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数估计的基因数参见表参见表8

13、-1(通常以通常以1000bp1500bp 为一个基因进行计算为一个基因进行计算)微生物基因组微生物基因组DNA绝大部分用来编码绝大部分用来编码蛋白质、蛋白质、RNA;用作为复制起点、启动用作为复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。结合的位点等信号序列。一般不含内含子一般不含内含子,遗传信息是连续的而遗传信息是连续的而不是中断的。不是中断的。个别细菌个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的和古生菌的rRNA和和tRNA中也发现有中也发现有内含子或间插序列内含子或间插序列1)染色体为双链环状的染色体为双链

14、环状的DNA分子分子(单倍体单倍体);2)基因组上遗传信息具有连续性基因组上遗传信息具有连续性;3)功能相关的结构基因组成操纵子结构功能相关的结构基因组成操纵子结构;4)结构基因的单拷贝结构基因的单拷贝,rRNA基因的多拷贝基因的多拷贝;5)基因组的重复序列少而短基因组的重复序列少而短.古生菌的基因组在结构上类似于细菌古生菌的基因组在结构上类似于细菌.但但是信息传递系统是信息传递系统(复制、转录和翻译复制、转录和翻译)则与则与细菌不同而类似于真核生物。细菌不同而类似于真核生物。操纵子操纵子(operon):功能相关的几个基因前后相连功能相关的几个基因前后相连,再加上一个共同的再加上一个共同的调

15、节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。等）在基因转录时协同动作。2 2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组、真核微生物（啤酒酵母）的基因组1）典型的真核染色体结构；）典型的真核染色体结构；2）没有明显的操纵子结构；）没有明显的操纵子结构；啤酒酵母基因组大小为啤酒酵母基因组大小为13.5106bp，分布在分布在16条染色体中。条染色体中。3）有间隔区（即非编码区）和内含）有间隔区（即非编码区）和内含 子序列；子序列；4）重复序列多；）重复序列多；三、三、质粒和转座因子质粒和转座因子质粒（质粒（plasmid）：）：一种独立于染

16、色体外一种独立于染色体外,能进行自主复制的细胞质能进行自主复制的细胞质遗传因子遗传因子,主要存在于各种微生物细胞中。主要存在于各种微生物细胞中。转座因子（转座因子（transposable element）：）：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列序列,广泛分布于原核和真核细胞中。广泛分布于原核和真核细胞中。质粒和转座因子是细胞中除染色体以外质粒和转座因子是细胞中除染色体以外的另外二类遗传因子的另外二类遗传因子一）、质粒的分子结构一）、质粒的分子结构1、结构、结构通常以共价闭合环状通常以共价闭合环状(covalently closed ci

17、rcle,简称简称CCC)的超螺旋双链的超螺旋双链DNA分分子存在于细胞中子存在于细胞中质粒分子的大小范围从质粒分子的大小范围从1kb左右到左右到1000kb（细菌质粒多（细菌质粒多在在10kb以内以内）有三种结构类型有三种结构类型CCC、开环和线型、开环和线型2 2、质粒的类型、质粒的类型严谨型质粒严谨型质粒(stringent plasmid)(stringent plasmid)：复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数松弛型质粒松弛型质粒(relaxed plasmid)(relaxed plasmid)：复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数复制

18、行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数二）、质粒的主要类型二）、质粒的主要类型在某些特殊条件下在某些特殊条件下,质粒有时能赋予宿质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的机能主细胞以特殊的机能,从而使宿主得到从而使宿主得到生长优势。生长优势。质粒所含的基因对宿主细胞一般是非质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；必需的；质粒所编质粒所编码的功能码的功能和赋予宿和赋予宿主的表型主的表型效应效应致育因子致育因子(Fertility factor,F因子因子)抗性因子抗性因子(Resistance factor,R因子因子)产细菌素的质粒产细菌素的质粒(Bacteriocin production plasmid

19、)毒性质粒毒性质粒(virulence plasmid)代谢质粒代谢质粒(Metabolic plasmid)隐秘质粒隐秘质粒(cryptic plasmid)1、致育因子、致育因子(Fertility factor，F因子因子)又称又称F质粒质粒,其大小约其大小约100kb,这是最早发这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象(接接合作用合作用)有关的质粒。有关的质粒。携带携带F质粒的菌株称为质粒的菌株称为F+菌株菌株(相当于雄性相当于雄性),无无F质粒的菌株质粒的菌株称为称为F-菌株菌株(相当于雌性相当于雌性).F因子能以游离状态因子能以游离状态(F+)和以

20、与染色体相和以与染色体相结合的状态结合的状态(Hfr)存在存在于细胞中于细胞中,所以又称之所以又称之为附加体为附加体(episome)。2、抗性因子、抗性因子(Resistance factor,R因子因子)包括抗药性和抗重金属二大类包括抗药性和抗重金属二大类,简称简称R质粒。质粒。抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。药性的重要原因之一。R R因子由相连的两个因子由相连的两个DNADNA片段组成，即片段组成，即抗性转移因抗性转移因子子（resistence transfor factorresistence transfor factor，R

21、TF RTF）和）和抗抗性决定性决定R R因子因子（r-determinantr-determinant），），RTFRTF为分子量约为分子量约为为111110106 6DaltonDalton，控制质粒，控制质粒copycopy数及复制，抗性数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从几百万到决定质粒大小不固定，从几百万到10010010106 6DaltonDalton以上。其上带有其它抗生素的抗性基因。以上。其上带有其它抗生素的抗性基因。3 3、产细菌素的质粒、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmidBacteriocin production plasmid

22、）细菌素一般根据产生菌的种类进行命名细菌素一般根据产生菌的种类进行命名：大肠杆菌（大肠杆菌（E.coliE.coli）产生的细菌素为）产生的细菌素为colicinscolicins（大肠杆菌素），（大肠杆菌素），而质粒被称为而质粒被称为ColCol质粒。质粒。由由G G+细菌产生的细菌素或与细菌素类似的因子与细菌产生的细菌素或与细菌素类似的因子与colicinscolicins有所不有所不同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚至有商业价值，例如同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚至有商业价值，例如一种乳酸细菌产生的细菌素一种乳酸细菌产生的细菌素NisinANisinA能强烈抑制某些能强烈抑制某些

23、G G+细菌的生细菌的生长，而被用于食品工业的保藏。长，而被用于食品工业的保藏。4、毒性质粒（、毒性质粒（virulence plasmid）许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的,这些质粒具有编码毒素的基因这些质粒具有编码毒素的基因,其产物对宿主其产物对宿主(动物、动物、植物植物)造成伤害。造成伤害。产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一病原菌之一,其中许多菌株含有为一种或多种肠其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。毒素编码的质粒。苏云金杆菌含有编码苏云金杆菌含有编码内毒素内毒素(伴孢晶

24、体中伴孢晶体中)的质粒的质粒根癌土壤杆菌所含根癌土壤杆菌所含Ti质粒是引起双子叶质粒是引起双子叶植物冠瘿瘤的致病因子植物冠瘿瘤的致病因子Ti质粒质粒中的中的T-DNA可携带任何外源基因整合到可携带任何外源基因整合到植物基因组中，是植物基因工程中有效的克隆载体植物基因组中，是植物基因工程中有效的克隆载体5、代谢质粒（、代谢质粒（Metabolic plasmid）质粒上携带有有利于微生物生存的基因质粒上携带有有利于微生物生存的基因,如能降如能降解某些基质的酶解某些基质的酶,进行共生固氮进行共生固氮,或产生抗生素或产生抗生素(某些放线菌某些放线菌)等。等。降解质粒降解质粒:将复杂的有机化合物降解成

25、能被其作将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式为碳源和能源利用的简单形式,环境保护方面具环境保护方面具有重要的意义。有重要的意义。假单胞菌：假单胞菌：具有降解一些有毒化合物，具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物如芳香簇化合物(苯苯)、农、农药药(2,4dichlorophenoxyacetic acid)、辛烷和樟脑等的能、辛烷和樟脑等的能力。力。6、隐秘质粒（、隐秘质粒（cryptic plasmid）隐秘质粒不显示任何表型效应隐秘质粒不显示任何表型效应,它们的存在只它们的存在只有通过物理的方法有通过物理的方法,例如用凝胶电泳检测细胞抽例如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法

26、才能发现。提液等方法才能发现。它们存在的生物学意义它们存在的生物学意义,目前几乎不了解。目前几乎不了解。在应用上在应用上,很多隐秘质粒被加以改造作很多隐秘质粒被加以改造作为基因工程的载体为基因工程的载体(一般加上抗性基因一般加上抗性基因)是一类能在是一类能在DNADNA分子内和分子内和DNADNA之间移动位置之间移动位置的一段的一段DNADNA序列。序列。根据分子结构和遗传性质分为三类根据分子结构和遗传性质分为三类:插入序列（插入序列（IS IS）、转座子（）、转座子（TnTn）、）、MuMu噬菌体噬菌体IS IS和和TnTn共同特征：共同特征：都带有编码转座酶的基因；两端都有反向末端重复序列

27、都带有编码转座酶的基因；两端都有反向末端重复序列三）、转座因子的类型和分子结构三）、转座因子的类型和分子结构 1 1、插入序列（、插入序列（IS IS）只含有与转座有关的基因和序列，能只含有与转座有关的基因和序列，能在细菌染色体、噬菌体在细菌染色体、噬菌体DNADNA和质粒上的和质粒上的许多位点移进移出。可编码特殊的酶和许多位点移进移出。可编码特殊的酶和调节蛋白，但不给细菌表型特征。调节蛋白，但不给细菌表型特征。2 2、转座子（、转座子（TnTn）与插入序列主要不同在于它携带有能赋与插入序列主要不同在于它携带有能赋予宿主某种遗传特性的基因，主要是抗予宿主某种遗传特性的基因，主要是抗性基因。能在

28、细胞内从一个质粒转移到性基因。能在细胞内从一个质粒转移到另一个质粒，亦可转移到染色体或前噬另一个质粒，亦可转移到染色体或前噬菌体上。菌体上。3 3、MuMu噬菌体噬菌体 具有转座功能的一类可引起突变的溶具有转座功能的一类可引起突变的溶原性噬菌体。这类噬菌体的原性噬菌体。这类噬菌体的MuMu基因组基因组不论进入裂解周期或处于溶原状态均不论进入裂解周期或处于溶原状态均可整合可整合第三节第三节 细菌基因转移和重组细菌基因转移和重组细菌的三种水平基因转移形式细菌的三种水平基因转移形式接合接合转导转导转化转化接合接合(conjugation)：细胞与细胞的直接接触细胞与细胞的直接接触(由由F因子介导因子

29、介导)转导转导(transduction)：由噬菌体介导由噬菌体介导转化转化(natural genetic transformation)：游离游离DNA分子分子+感受态细胞感受态细胞一、接合一、接合(conjugation)通过细胞与细胞的通过细胞与细胞的直接接触直接接触而产生的而产生的遗传信息的转移和重组过程遗传信息的转移和重组过程.1.实验证据实验证据 1946年年,Joshua Lederberg 和和Edward L.Taturm 细菌的多重营养缺陷型杂交实验细菌的多重营养缺陷型杂交实验中间平板中间平板上长出的上长出的原养型菌原养型菌落是两菌落是两菌株之间发株之间发生了遗传生了遗传

30、交换和重交换和重组所致！组所致！证实接合过程需要细胞间的直接接触的证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实验型管实验 (Bernard Davis,1950)2.机制机制(大肠杆菌的接合机制大肠杆菌的接合机制)接合作用是由一种被称为接合作用是由一种被称为F因子的质因子的质粒介导粒介导.F因子的分子量通常为因子的分子量通常为5107,上面上面有编码细菌产生性菌毛有编码细菌产生性菌毛(sex pili)及控及控制接合过程进行的制接合过程进行的20多个基因。多个基因。含有含有F因子的细胞因子的细胞:“雄性雄性”菌株菌株(F+),其细其细胞表面有性菌毛胞表面有性菌毛;不含不含F因子的细胞因子的细

31、胞:“雌性雌性”菌株菌株(F-),细胞细胞表面没有性菌毛表面没有性菌毛 F因子为附加体质粒因子为附加体质粒,既可以脱离染色体既可以脱离染色体在细胞内独立存在在细胞内独立存在,也可插入也可插入(整合整合)到染色到染色体上体上.F因子的四种细胞形式因子的四种细胞形式a)F-菌株菌株,不含不含F因子因子,没有性菌毛没有性菌毛,可通过接合作用可通过接合作用接收接收F因子而变成雄性菌株因子而变成雄性菌株(F+);b)F+菌株菌株,F因子独立存在因子独立存在,细胞表面有性菌毛细胞表面有性菌毛;c)Hfr菌株菌株,F因子插入到染色体因子插入到染色体DNA上上,细胞表面细胞表面有性菌毛。有性菌毛。d)F菌株菌

32、株,Hfr菌株内的菌株内的F因子因不正常切割而脱因子因不正常切割而脱离染色体时离染色体时,形成游离的但携带一小段染色体基因形成游离的但携带一小段染色体基因的的F因子因子,特称为特称为F因子因子.细胞表面同样有性菌毛。细胞表面同样有性菌毛。3、杂交的结果、杂交的结果 1）F+F-杂交杂交F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient杂交的结果杂交的结果:给体细胞和受体细胞均成为给体细胞和受体细胞均成为 F+细胞细胞.理化因子的处理可将理化因子的处理可将F因子消除而使因子消除而使F+菌菌株变成株变成F-菌株菌株.F+菌株的菌株的F因子向因子向F-细胞转移细胞转移,但含但含F因子因子的

33、宿主细胞的染色体的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移一般不被转移.Hfr菌株的菌株的F因子插入到染色体因子插入到染色体DNA上上,因此因此只要只要发生接合转移过程发生接合转移过程,就可以把部分甚至全部细菌就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给染色体传递给F-细胞并发生重组细胞并发生重组,由此而得名为由此而得名为高高频重组菌株频重组菌株。2）Hfr F-杂交杂交染色体上越靠近染色体上越靠近F因子的先导区的基因因子的先导区的基因,进入进入的机会就越多的机会就越多,在在F-中出现重组子的的时间就中出现重组子的的时间就越早，频率也高。越早，频率也高。F因子不易转入受体细胞中因子不易转入受体细胞中,故故H

34、frF-杂交后的受体细杂交后的受体细胞胞(或称接合子或称接合子)大多数仍然大多数仍然是是F-。3）FF-杂交杂交Hfr菌株内的菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体因子因不正常切割而脱离染色体时时,形成游离的但携带一小段染色体基因的形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子因子,特称为特称为F因子。因子。FF-与与F+F-的不同的不同:给体的部分染给体的部分染色体基因随色体基因随F一起转入受体细胞一起转入受体细胞.a)与染色体发生重组；与染色体发生重组；b)继续存在于继续存在于F因子因子上上,形成一种部分二倍体；形成一种部分二倍体；细胞基因的这种转移过程又常称为性导细胞基因的这种转移过程又常称为

35、性导(se-xduction)、F因子转导因子转导(F-duction),或或F因子因子媒介的转导媒介的转导(F-mediated transduction).二、转导（二、转导（transductiontransduction）由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式换的一种方式:一个细胞的一个细胞的DNA通过病毒通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中载体的感染转移到另一个细胞中.能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA带到另一个细菌的噬菌体称为带到另一个细菌的噬菌体称为转导转导噬菌体噬菌体.细菌转导的二种类型细菌转导的

36、二种类型:普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导1.普遍性转导普遍性转导(generalized transduction)噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程细胞中的转导过程.(1)意外的发现意外的发现 1951年年,Joshua Lederberg和和Norton Zin-der为了证实为了证实大肠杆菌以外的其它菌种是否也存在接合作用大肠杆菌以外的其它菌种是否也存在接合作用,用二株用二株具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌进行的实具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌进行的实验验:用用“U”型管进行同样的实验时型管进行同样的实

37、验时,在给体和受在给体和受体细胞不接触的情况下体细胞不接触的情况下,同样出现原养型细同样出现原养型细菌！菌！沙门氏菌沙门氏菌LT22A是携带是携带P22噬菌体的溶噬菌体的溶源性细菌另源性细菌另一株是非溶源性细菌一株是非溶源性细菌一个表面看起来的常规研究却导致一个表面看起来的常规研究却导致一个惊奇和十分重要发现的重要例证！一个惊奇和十分重要发现的重要例证！基因的传递很可能是由可透过基因的传递很可能是由可透过“U”型管滤板型管滤板的的P22噬菌体介导的噬菌体介导的普遍性转导这一重要的基因转移途径普遍性转导这一重要的基因转移途径的发现的发现(2)(2)转转导导模模型型转导噬菌体为什么转导噬菌体为什么

38、“错错”将将宿主的宿主的DNA包裹进去包裹进去?噬菌体的噬菌体的DNA包装酶也能识别染色体包装酶也能识别染色体DNA上类上类似似pac的位点并进行切割的位点并进行切割,以以“headful”的包装机的包装机制包装进制包装进P22噬菌体外壳噬菌体外壳,形成只含宿主形成只含宿主DNA的转的转导噬菌体颗粒导噬菌体颗粒(假噬菌体假噬菌体).).因为染色体上的因为染色体上的pac与与P22 DNA的的pac序列不完序列不完全相同全相同,利用效率较低利用效率较低,这种这种“错装错装”机率一般机率一般仅约仅约1010-6-6-10-10-8-8普遍性转导的两种后果普遍性转导的两种后果:进入受体的外源进入受体

39、的外源DNA通过与细胞染色体的通过与细胞染色体的重组交换而形成稳定重组交换而形成稳定的转导子的转导子流产转导流产转导(abortive transduction)转导转导DNA不能进行重组和复制不能进行重组和复制,但其但其携带的基因可经过转录而得到表达。携带的基因可经过转录而得到表达。特点:在选择培养基平板上形成微小菌落DNA不能复制不能复制,因此群体中仅一个细胞含有因此群体中仅一个细胞含有DNA,而其它细胞只能得到其基因产物而其它细胞只能得到其基因产物,形成形成微小菌落微小菌落。2、局限性转导、局限性转导(specialized transduction)温和噬菌体感染温和噬菌体感染整合到细

40、菌染色体特定位点上整合到细菌染色体特定位点上宿主细胞发生溶源化宿主细胞发生溶源化溶源菌因诱导而发生裂解时溶源菌因诱导而发生裂解时,在前噬菌体二侧的少数宿主在前噬菌体二侧的少数宿主基因因偶尔发生的不正常切基因因偶尔发生的不正常切割而连在噬菌体割而连在噬菌体DNA上上部分缺陷的温和噬菌体部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中转移到受体菌中2、局限性转导、局限性转导(specialized transduction)温和噬菌体温和噬菌体裂解时的裂解时的不正常切割不正常切割:包包含含gal或或bio基因基因(几率一般仅有几率一般仅有1010-6-6)缺陷噬菌体在

41、宿主细胞内能缺陷噬菌体在宿主细胞内能够象正常的够象正常的DNA分子一样进行分子一样进行复制、包装，提供所需要的裂解复制、包装，提供所需要的裂解功能功能,形成转导颗粒形成转导颗粒.但没有正常但没有正常噬菌体的溶源性和增殖能力噬菌体的溶源性和增殖能力,感感染受体细胞后，通过染受体细胞后，通过DNA整合整合进宿主染色体而形成稳定的转导进宿主染色体而形成稳定的转导子。子。局限性转导与普遍性转导的主要区别局限性转导与普遍性转导的主要区别:a)被转导的基因共价地与噬菌体被转导的基因共价地与噬菌体DNA连连接，与噬菌体接，与噬菌体DNA一起进行复制、包装一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中以及被导入受体细

42、胞中.而普遍性转导包而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。装的可能全部是宿主菌的基因。b)局限性转导颗粒携带特定的染色体片段局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体并将固定的个别基因导入受体,故称为局故称为局限性转导限性转导.而普遍性转导携带的宿主基因而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性。具有随机性。比较项目比较项目普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导转导的基因转导的基因供体染色体或染色供体染色体或染色体外的任何基因体外的任何基因供体染色体上与原噬菌体紧供体染色体上与原噬菌体紧密连锁的少数几个个别基因密连锁的少数几个个别基因噬菌体寄生噬菌体寄生的位置的位置不结合在寄

43、主染色不结合在寄主染色体特定位置上体特定位置上结合在寄主染色体特定位置结合在寄主染色体特定位置上上获得转导噬获得转导噬菌体的方法菌体的方法通过敏感菌的裂解通过敏感菌的裂解或容源菌的诱导或容源菌的诱导紫外线诱导容源菌紫外线诱导容源菌一般稳定，非溶原一般稳定，非溶原性（不表现出任何性（不表现出任何噬菌体的性状，包噬菌体的性状，包括免疫性）括免疫性）一般不稳定，呈缺陷溶原性一般不稳定，呈缺陷溶原性（对同源噬菌体具有免疫性，（对同源噬菌体具有免疫性，但不表现出其它噬菌体的性但不表现出其它噬菌体的性状）状）普遍性转导和局限性转导的比较普遍性转导和局限性转导的比较 溶源转变溶源转变(lysogenic c

44、onversion):一个与转导相似又不同的现象一个与转导相似又不同的现象 温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化,因噬菌因噬菌体的基因整合到宿主染色体上体的基因整合到宿主染色体上,而使后者获得了而使后者获得了新性状的现象。新性状的现象。溶源转变与转导的不同？溶源转变与转导的不同？a)不携带任何供体菌的基因不携带任何供体菌的基因b)这种噬菌体是完整的这种噬菌体是完整的,而不是缺陷的而不是缺陷的典型实例典型实例 Corynebacterium diphtheriaeCorynebacterium diphtheriae（白喉棒（白喉棒杆菌）：白喉毒素杆菌）：白喉毒素

45、/温和噬菌体温和噬菌体三、转化三、转化 (genetic transformation)(genetic transformation)定义定义:同源或异源的游离同源或异源的游离DNA分子分子(质粒和染色体质粒和染色体DNA)被被自然或人工感受态细胞摄取自然或人工感受态细胞摄取,并得到表达的水平方向的基并得到表达的水平方向的基因转移过程因转移过程自然遗传转化自然遗传转化 (natural genetic transformation)人工转化人工转化(artificial transformation)感受态细胞感受态细胞:具有摄取外源具有摄取外源DNA能力的细菌细胞能力的细菌细胞.（comp

46、etent cell）自然感受态与人工感受态的不同？自然感受态与人工感受态的不同？自然感受态自然感受态的出现是细胞一定生长阶段的出现是细胞一定生长阶段的生理特性，受细菌自身的基因控制；的生理特性，受细菌自身的基因控制；人工感受态人工感受态则是通过人为诱导的方法则是通过人为诱导的方法,使使细胞具有摄取细胞具有摄取DNA的能力或人为地将的能力或人为地将DNA导入细胞内。导入细胞内。1、自然转化、自然转化1928年年,Griffith发现肺炎链球菌发现肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae的转化现象的转化现象 目前已知有二十多个种的细菌具有自然目前已知有二十多个种的细菌具有自然

47、转化的能力转化的能力.进行自然转化进行自然转化,需要二方面必要的条件需要二方面必要的条件:建立了感受态的受体细胞建立了感受态的受体细胞外源游离外源游离DNA分子分子枯草芽孢杆菌的自然转化过程枯草芽孢杆菌的自然转化过程 (革兰氏阳性菌的转化模型革兰氏阳性菌的转化模型)自然遗传转化的进行涉及到细菌染色体上几十个自然遗传转化的进行涉及到细菌染色体上几十个基因的功能及彼此间的相互协调基因的功能及彼此间的相互协调,因此被认为是因此被认为是名名副其实副其实 的细菌水平基因转移途径。的细菌水平基因转移途径。目前的研究热点：目前的研究热点：1)细菌为什么要耗费如此多的染色体遗传资源来细菌为什么要耗费如此多的染

48、色体遗传资源来进行自然转化进行自然转化,即该过程的生物学意义到底何在即该过程的生物学意义到底何在?它对细菌自身有什么好处它对细菌自身有什么好处?2)自然转化过程的很多细节仍不清楚自然转化过程的很多细节仍不清楚,包括细菌如包括细菌如何协调感受态的建立何协调感受态的建立,外源外源DNA进入和重组的具体进入和重组的具体过程等等过程等等3)细菌中具有自然转化能力的范围细菌中具有自然转化能力的范围,到底有那些到底有那些菌具有自然转化能力？菌具有自然转化能力？4)转化转化DNA的来源和在自然环境中发生的自的来源和在自然环境中发生的自然转化然转化2、人工转化、人工转化用用CaCl2处理细胞处理细胞,电穿孔电

49、穿孔等是常用的人工转等是常用的人工转化手段化手段.在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段因重组手段,是基因工程的奠基石和基础技术。是基因工程的奠基石和基础技术。不是由细菌自身的基因所控制不是由细菌自身的基因所控制.用多种不同的技术处理受体细胞用多种不同的技术处理受体细胞,使其人为地处使其人为地处于一种可以摄取外源于一种可以摄取外源DNA的的“人工感受态人工感受态”.第四节第四节 真核微生物真核微生物的基因重组的基因重组主要方式：主要方式：有性生殖有性生殖准性生殖准性生殖一、有性生殖一、有性生殖 一般指性细胞间的接合和随之发一般指性细胞间的接合

50、和随之发生的染色体之间的独立分配和染色体生的染色体之间的独立分配和染色体之间的交换，并产生新遗传型后代的之间的交换，并产生新遗传型后代的过程。过程。细胞（细胞（）细胞（）细胞（）有性接合有性接合 染色体重组染色体重组 新遗传型新遗传型能产生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌都可以进行有性杂交能产生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌都可以进行有性杂交1 1、定义：、定义：是通过两个不同菌株的体细胞发生融是通过两个不同菌株的体细胞发生融合，合，不经过减数分裂不经过减数分裂而导致低频率基而导致低频率基因重组并产生重组子。因重组并产生重组子。存在范围：存在范围：常见于一些真菌尤其是半常见于一些真菌尤其是半知菌中知

51、菌中二、准性生殖（二、准性生殖（parasexual parasexual hybridizationhybridization）2 2、准性生殖的过程：、准性生殖的过程：异核体形成（质配）异核体形成（质配）异核体：同一菌丝有不同遗传性状的核在同一异核体：同一菌丝有不同遗传性状的核在同一细胞质中生长。细胞质中生长。异核体的特点：异核体的特点：具有感受性的两种菌丝间才可形成异核体；具有感受性的两种菌丝间才可形成异核体；具有野生型性状，可在基本培养基上生长具有野生型性状，可在基本培养基上生长 ；（基因互补功能）（基因互补功能）核融合形成杂合二倍体核融合形成杂合二倍体体细胞交换和单倍体化。体细胞交换

52、和单倍体化。体细胞交换和单倍体化体细胞交换和单倍体化 杂合体细胞中有极少数细胞核在进行有丝分裂的杂合体细胞中有极少数细胞核在进行有丝分裂的过程中，能发生体细胞染色体间的交换、分离（单过程中，能发生体细胞染色体间的交换、分离（单倍体化）而产生具有新性状的单倍体杂合子倍体化）而产生具有新性状的单倍体杂合子、双倍双倍体及非整倍体。体及非整倍体。ABA+B（同核体）（同核体）（异核体）（异核体）AABBABAABB（杂合二倍体）（杂合二倍体）单倍体杂合子单倍体杂合子第五节第五节 微生物基因突变微生物基因突变一个基因内部遗传结构或一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变序列的任何改变.基因突变基因突变

53、:基因突变是重要的生物学现象基因突变是重要的生物学现象,它是一切它是一切生物变化的根源生物变化的根源,连同基因转移、重组一连同基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性。起提供了推动生物进化的遗传多变性。突变突变自发突变自发突变诱变诱变环境因素的影响环境因素的影响,DNA复制过程的偶然错误等复制过程的偶然错误等而导致而导致,一般频率较低一般频率较低,通常为通常为10-6-10-9。某些物理、化学因素对生某些物理、化学因素对生物体的物体的DNA进行直接作用，进行直接作用，突变以较高的频率产生。突变以较高的频率产生。1、特点、特点1）非对应性）非对应性2）稀有性）稀有性3）规律性）规律性4）

54、独立性）独立性5）遗传和回复性）遗传和回复性6）可诱变性）可诱变性一、基因突变的特点一、基因突变的特点证明突变的性状与引起突变的原因间证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！无直接对应关系！如何证明基因突变的非对应性如何证明基因突变的非对应性?三个经典实验三个经典实验变量实验、涂布实验、影印实验变量实验、涂布实验、影印实验2、实验证据、实验证据变量实验（变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943）Newcombe的涂布实验的涂布实验(1949)影印实验影印实验(replica plating)Joshua

55、 Lederberg and Esther Lederberg(1952)二、常见的微生物突变类型二、常见的微生物突变类型表型表型基因型基因型1）营养缺陷型）营养缺陷型(auxotroph)一种缺乏合成其生存所必须的营养物一种缺乏合成其生存所必须的营养物(包包括氨基酸、维生素、碱基等括氨基酸、维生素、碱基等)的突变型的突变型,只只有从周围环境或培养基中获得这些营养有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物或其前体物(precursor)才能生长。才能生长。营养缺陷型是微生物遗传学研究中重营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段要的选择标记和育种的重要手段判断表型的标准判断

56、表型的标准:在基本培养基上能否生长在基本培养基上能否生长.特点：特点：在选择培养基在选择培养基(常为基本培养基常为基本培养基)上不生长上不生长负选择标记负选择标记突变株不能通过选择平板直接获得突变株不能通过选择平板直接获得营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)1)营养缺陷型的表示方法：营养缺陷型的表示方法：基因型基因型:所需营养物的前三个英文小写斜所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示体字母表示:hisC(组氨酸缺陷型组氨酸缺陷型,其中的大写其中的大写字母字母C同一表型中不同基因的突变）同一表型中不同基因的突变）表型表型:同上同上,第一个字母大写第一个字母大写,且不用斜体：且不用斜体：Hi

57、sC.在具体使用时多用在具体使用时多用hisC-和和hisC+,分别表示缺分别表示缺陷型和野生型。陷型和野生型。2）抗药性突变型）抗药性突变型(resistant mutant)基因突变使菌株对某种或某几种药物基因突变使菌株对某种或某几种药物,特特别是抗生素，产生抗性别是抗生素，产生抗性。特点特点:正选择标记正选择标记(突变株可直接从抗性平板突变株可直接从抗性平板上获得上获得-在加有相应抗生素的平板上在加有相应抗生素的平板上,只有抗只有抗性突变能生长。所以很容易分离得到。性突变能生长。所以很容易分离得到。)表示方法表示方法:所抗药物的前三个小写斜体英文所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上字母加

58、上“r”r”表示表示strstrr r 和和 strstrs s 分别表示对链霉素分别表示对链霉素的抗性和敏感性。的抗性和敏感性。3)条件致死突变型条件致死突变型(conditional lethal mutant)在某一条件下具有致死效应在某一条件下具有致死效应,而在另一条件而在另一条件下没有致死效应的突变型。下没有致死效应的突变型。常用的条件致死突变是温度敏感突变常用的条件致死突变是温度敏感突变,用用ts(temperature sensitive)表示表示,这类突变在高温这类突变在高温下下(如如42)是致死的是致死的,但可以在低温但可以在低温(如如25-30)下得到这种突变。下得到这种突

59、变。特点特点:负选择标记负选择标记这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因4)形态突变型形态突变型(morphological mutant)造成形态改变的突变型造成形态改变的突变型特点：特点：非选择性突变非选择性突变突变株和野生型菌株均可生长突变株和野生型菌株均可生长,但但可从形态特征上进行区分。可从形态特征上进行区分。举例：举例：产蛋白酶缺陷突变株的筛选产蛋白酶缺陷突变株的筛选5）其它突变类型）其它突变类型 毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化等在实际应用中具有重要意义突变类型等在实际应用中具有重要意义

60、突变类型 一般都不具有很明显或可直接检测到的表型。一般都不具有很明显或可直接检测到的表型。其突变株的获得往往需要较大的工作量。其突变株的获得往往需要较大的工作量。突变率突变率 定义：定义：每一细胞在每一世代中发生某一性状每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的概率。突变的概率。突变率突变率=突变细胞数突变细胞数/分裂前群体细胞数分裂前群体细胞数突变是独立的。突变是独立的。三、基因突变的分子基础三、基因突变的分子基础1、自发突变、自发突变无人为因素下的低频率突变原因：无人为因素下的低频率突变原因：（1 1）背景辐射）背景辐射（2 2）有害产物积累）有害产物积累（3 3）碱基错配）碱基错配分子基础分

61、子基础基因突变的原因是多种多样的，从分子水平来说，基因突变的原因是多种多样的，从分子水平来说，突变是由于突变是由于DNADNA分子碱基对发生变化所产生的结果。分子碱基对发生变化所产生的结果。u碱基置换碱基置换（1）转换）转换 A G T C 即即DNADNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个链中的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；嘧啶被另一个嘧啶所置换；（2）颠换：）颠换：A T A C G C G T 即一个嘌呤被一个嘧啶即一个嘌呤被一个嘧啶,或是一个嘧啶被一个嘌呤或是一个嘧啶被一个嘌呤所置换。所置换。2、诱发突变诱发突变 诱变剂（诱变剂（mutagenmutagen）：凡

62、能提高突变率的）：凡能提高突变率的任何理化因子，就称为诱变剂任何理化因子，就称为诱变剂 种类：诱变剂的种类很多，作用方式多种类：诱变剂的种类很多，作用方式多样。即使是同一种诱变剂，也常有几种样。即使是同一种诱变剂，也常有几种作用方式。作用方式。（1 1）碱基类似物）碱基类似物 如：如：5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶(5-BU)(5-BU)和和5-5-氨基尿嘧啶（氨基尿嘧啶（5 5AUAU）等）等 作用方式：作用方式：主要是在主要是在DNADNA复制时碱基类似物插入复制时碱基类似物插入DNADNA中，中，引起碱基对配对错误，造成碱基置换。引起碱基对配对错误，造成碱基置换。5-BU引起的转换引起的转换（

63、2 2）直接与）直接与DNADNA碱基起化学反应的诱变剂碱基起化学反应的诱变剂 定义定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。用。种类：种类：例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二乙酯，甲基磺酸乙酯，乙酯，甲基磺酸乙酯，N-N-甲基甲基-N-N硝基硝基-N-N-亚硝亚硝基胍，基胍，N-N-甲基甲基-N-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。酸，氮芥等）。作用：作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，它

64、们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而引起从而引起DNADNA复制时碱基配对的转换，并进一步复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发生变异。使微生物发生变异。亚硝酸可以使碱基发生氧化脱氨作用。亚硝酸可以使碱基发生氧化脱氨作用。HNOHNO2 2胞嘧啶（胞嘧啶（C C）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）:A:A HNO HNO2 2腺嘌呤（腺嘌呤（A A）次黄嘌呤（次黄嘌呤（H H）:C:C HNO HNO2 2鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）黄嘌呤（黄嘌呤（X X）:G:G碱基转换的分子机制碱基转换的分子机制以亚硝酸为例以亚硝酸为例（3 3）移码突变诱变剂）移码突变诱变剂 丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶

65、丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和橙和-氨基丫啶等，以及一系列称为氨基丫啶等，以及一系列称为ICR类类的化合物，都是移码突变的有效诱变剂的化合物，都是移码突变的有效诱变剂。丫啶类化合物的诱变机制：丫啶类化合物的诱变机制：由于它们是一种平面型三环分子，结构与由于它们是一种平面型三环分子，结构与一个嘌呤一个嘌呤嘧啶对十分相似，故能嵌入嘧啶对十分相似，故能嵌入两个相邻两个相邻DNADNA碱基对之间，造成双螺旋的碱基对之间，造成双螺旋的部分解开，从而在部分解开，从而在DNADNA复制过程中，会使复制过程中，会使链上增添或缺失一个碱基，结果就引起链上增添或缺失一个碱基，结果就引起了移码突变。了移码

66、突变。（4 4）紫外线）紫外线 紫外线的主要作用是使同链紫外线的主要作用是使同链DNADNA的相邻嘧啶间形成的相邻嘧啶间形成共价结合的共价结合的胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体，阻碍碱基间的正常配，阻碍碱基间的正常配对，从而有可能引起突变或死亡。对，从而有可能引起突变或死亡。3、诱变剂与致癌物质、诱变剂与致癌物质Ames试验试验a)利用各种诱变剂获得各类遗传突变，利用各种诱变剂获得各类遗传突变，进行诱变育种；进行诱变育种；c)危害人类自身的健康危害人类自身的健康.b)对有害微生物进行控制；对有害微生物进行控制；很多种化学物质很多种化学物质,能以各种机制导致能以各种机制导致DNA的突变的突变回复突变回复突变(reverse mutation或或back muta-tion):突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变.美国加利福尼亚大学的美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授教授于于1966年发明，因此称为年发明，因此称为Ames试验试验具体操作具体操作:检测鼠伤寒沙门氏菌