微生物的突變（微生物學(xué)與操作技術(shù)）

微生物的基因突變微生物的遺傳與變異微生物突變的分子機(jī)制2目錄頁CONTENTSPAGE基因突變概念與類型1微生物突變的特點(diǎn)31微生物基因突變概念與類型概念分類過渡頁TRANSITIONPAGE一、微生物突變的概念與類型微生物突變的概念與類型2.微生物突變類型1.基因突變概念一、概念

1、基因突變：基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變、可遺傳、自發(fā)或誘變產(chǎn)生。（1）DNA特定部位上核苷酸順序的變化，致使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變，通常會導(dǎo)致個(gè)體表型發(fā)生變化。（2）基因突變形成新的基因型在一定環(huán)境條件下表現(xiàn)出來的個(gè)體性狀稱為表型，突變結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新表型的個(gè)體，稱為突變體或突變型。(3）

基因突變包括遺傳物質(zhì)的改變過程和突變體的形成。（4）從廣義上講，除了轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合等遺傳物質(zhì)的傳遞和重組引起生物變異外，任何表型上可遺傳的突變都屬突變范圍?；蛲蛔儶M義：點(diǎn)突變廣義：基因突變和染色體畸變?nèi)旧w畸變：染色體的添加、重復(fù)、易位、倒位一、微生物突變的概念與類型微生物突變的概念與類型2.微生物突變類型1.基因突變概念（5）基因突變是生物遺傳性狀改變的依據(jù)，能在生活周期的任何階段發(fā)生，如在有性二倍體生物的生殖細(xì)胞和體細(xì)胞中都可能發(fā)生。（6）生殖細(xì)胞中發(fā)生突變可遺傳給后代，而體細(xì)胞中突變是不能遺傳給后代的，只在當(dāng)代個(gè)體的形態(tài)或生理上反應(yīng)出某種改變。生殖細(xì)胞突變的結(jié)果，等位基因是顯性的，后代將表現(xiàn)出新的表型。反之，突變后的等位基因是隱性的，則后代不會出現(xiàn)新的表型。如果突變發(fā)生在單倍體細(xì)胞中，其突變的等位基因不管是顯性還是隱性的，都能呈現(xiàn)出新的表型。2、突變率：每一細(xì)胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率。a、突變率為10-8是指該細(xì)胞在一億次細(xì)胞分裂中，會發(fā)生一次突變。突變率也可以用每一單位群體在每一世代中產(chǎn)生突變株（mutant，即突變型）的數(shù)目來表示。如一個(gè)含108個(gè)細(xì)胞的群體，當(dāng)其分裂為2×108個(gè)細(xì)胞時(shí)，即可平均發(fā)生一次突變的突變率也是10-8

。b、突變率=突變細(xì)胞數(shù)/分裂前群體細(xì)胞數(shù)C、突變是獨(dú)立的。某一基因發(fā)生突變不會影響其它基因的突變率。在同一個(gè)細(xì)胞中同時(shí)發(fā)生兩個(gè)基因突變的幾率是極低的，因?yàn)殡p重突變型的幾率只是各個(gè)突變幾率的乘積。由于突變的幾率一般都極低，因此，必須采用檢出選擇性突變株的手段，尤其是采用檢出營養(yǎng)缺陷型的恢復(fù)突變株或抗性突變株特別是抗藥性突變株的方法來加以確定。一、微生物突變的概念與類型微生物突變的概念與類型2.微生物突變類型1.基因突變概念二、類型1、堿基變化與遺傳信息的改變同義突變錯義突變無義突變移碼突變2、表型變化營養(yǎng)缺陷型——一種缺乏合成其生存所必須的營養(yǎng)物的突變型,必須從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營養(yǎng)物或其前體才能生長。抗性突變型——因突變而產(chǎn)生了對某種化學(xué)藥物或致死物理因子的抗性的突變類型。條件致死突變型——突變后在某種條件下可正常生長繁殖，而在另一條件下卻無法生長繁殖的突變型形態(tài)突變型——由突變引起的個(gè)體或菌落形態(tài)的變異。例如：細(xì)菌的鞭毛或莢膜的有無，菌落的大小、外形的光滑、粗糙和顏色的變化，放線菌或霉菌孢子的有無或顏色變化?？乖蛔冃汀赣捎诨蛲蛔円鸬募?xì)胞抗原結(jié)構(gòu)（細(xì)胞壁、糖被、鞭毛）發(fā)生的變異類型。產(chǎn)量突變型——通過基因突變而產(chǎn)生的在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株的突變株。有正突變和負(fù)突變之分。2突變的分子機(jī)制自發(fā)突變誘發(fā)突變過渡頁TRANSITIONPAGE二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變一、自發(fā)突變：DNA復(fù)制過程的偶然錯誤等而導(dǎo)致,無人為參與、即生物體在自然環(huán)境條件作用下所產(chǎn)生的各種變異，一般頻率較低，通常為10-6-10-9。原因：（1）DNA復(fù)制錯誤（2）堿基的脫嘌呤或脫氨基作用（3）轉(zhuǎn)座因子（4）重組錯誤

二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變1.DNA復(fù)制錯誤（1）堿基互變異構(gòu)體導(dǎo)致堿基置換酮式→烯醇式，氨基式→亞氨基式

二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變（2）DNA環(huán)出或跳格導(dǎo)致移碼突變插入堿基缺失堿基移碼突變產(chǎn)生的效應(yīng)：編碼區(qū)改變蛋白的閱讀框非編碼區(qū)改變蛋白的數(shù)量2.堿基的脫嘌呤或脫氨基作用脫嘌呤：空位隨機(jī)插入堿基，引起突變。脫氨基：如5mC→T5mC:GT:A突變熱點(diǎn)與某一基因的核苷酸序列有關(guān)如5mC含量較多

5mC:GT:A二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變3.轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座導(dǎo)致基因改變Tn活性肽無活性肽插入gene基因序列被破壞4.RNA基因組的突變許多病毒：RNA基因組突變速率是DNA基因組的1000倍以上除RNA復(fù)制酶的校正外，無過多修復(fù)機(jī)制二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變

二、誘發(fā)突變：人為用化學(xué)、物理誘變劑處理微生物而引起的突變。物理誘變劑化學(xué)誘變劑電離輻射：α-射線、?-射線、γ-射線、x-射線、快中子非電離輻射：紫外線誘變劑烷化劑堿基類似物吖啶化合物1.輻射對遺傳物質(zhì)的作用機(jī)制①電離輻射的作用機(jī)制電離輻射分為直接作用與間接作用，對于直接作用：當(dāng)射線作用于生物時(shí)，首先從細(xì)胞中各種原子或分子的外層擊出電子，在射線徑跡中的細(xì)胞中產(chǎn)生很多離子對，引起細(xì)胞內(nèi)原子或分子的電離和激發(fā)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的染色體或DNA分子被射線作用產(chǎn)生電離和激發(fā)時(shí)，便會引起這些遺傳物質(zhì)的改變。生物誘變劑二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變集中于染色體變化方面，主要是由于DNA經(jīng)輻射而發(fā)生堿基的改變，糖和磷酸基的改變或鍵的不同變化并造成染色體的斷裂，然后通過末端的不同連接狀況形成缺失、重復(fù)、易位和斷片等染色體的結(jié)構(gòu)變異，從而導(dǎo)致表型的突變。在細(xì)胞質(zhì)方面，可使之滲透性提高，粘性加大，甚至影響到一些酶的性質(zhì)，造成代謝過程的紊亂，破壞細(xì)胞的正常功能，最終出現(xiàn)遺傳變異。②非電離輻射的作用機(jī)制紫外線：被物質(zhì)吸收后，只要會引起分子內(nèi)的電子產(chǎn)生激發(fā)而變成激發(fā)分子或活化分子。正常分子獲得能量成為活化分子后，可能發(fā)生化學(xué)變化。引起DNA變化：DNA鏈的斷裂、DNA分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)、DNA與蛋白質(zhì)的交聯(lián)、碳的水合作用及嘧啶二聚體的形成。2.化學(xué)誘變劑作用機(jī)制特點(diǎn)：損傷小，誘變頻率較低，突變譜不廣而可育的有利突變較多；具有特異性，即一定性質(zhì)的誘變劑能誘發(fā)一定類型的變異。二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變a.堿基類似物如5-BrU，類似T5-BrU:A

5-BrU:G結(jié)果：在復(fù)制中引入突變，AT→GC原因：通過酮式和烯純式轉(zhuǎn)變而誘發(fā)突變b.堿基修飾劑烷化劑：如甲基磺酸乙酯脫氨基誘變劑：如亞硝酸其他：如羥胺修飾堿基，強(qiáng)力誘變劑在復(fù)制中和靜止中都可引入突變二、突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變c.插入誘變劑

吖啶橙類：

溴化乙錠：

片狀分子，插入到兩堿基對之間，引起移碼突變3.生物誘變劑參與誘變的生物大分子

DNA分子：轉(zhuǎn)座因子、病毒DNA等

DNA重組酶修飾酶三、突變的特點(diǎn)突變的特點(diǎn)適用于整個(gè)生物界，以細(xì)菌的