微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異（環(huán)境微生物課件）

微生物學(xué)的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

微生物的生長(zhǎng)繁殖微生物生長(zhǎng)繁殖的概念個(gè)體生長(zhǎng)：微生物細(xì)胞質(zhì)量的增加和個(gè)體體積加大稱為生長(zhǎng)，即細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。個(gè)體繁殖：當(dāng)單個(gè)細(xì)胞個(gè)體生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，由一個(gè)親代細(xì)胞分裂為兩個(gè)大小、形狀與親代細(xì)胞相似的子代細(xì)胞，使得個(gè)體數(shù)目增加，稱為單細(xì)胞微生物的繁殖。發(fā)育：一般情況下，環(huán)境條件適宜，生長(zhǎng)與繁殖始終是交替進(jìn)行的。從生長(zhǎng)到繁殖是由量變到質(zhì)變的發(fā)展過(guò)程，這一過(guò)程就是發(fā)育。群體生長(zhǎng)：當(dāng)單細(xì)胞個(gè)體增長(zhǎng)達(dá)到一定程度后就會(huì)引起個(gè)體數(shù)目的增加，不久，原有的個(gè)體發(fā)展成為一個(gè)群體。隨著群體中各個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)、繁殖，引起了這一群體的生長(zhǎng)。世代微生物兩次細(xì)胞分裂之間的時(shí)間稱為世代時(shí)間，也即細(xì)胞增加一代所需要的時(shí)間。在一定培養(yǎng)條件（如培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)溫度、pH等）下，微生物的世代時(shí)間是相對(duì)穩(wěn)定的。微生物學(xué)的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

微生物的純培養(yǎng)及分離微生物純培養(yǎng)及分離

微生物學(xué)中將在實(shí)驗(yàn)條件下從一個(gè)單細(xì)胞繁殖得到的后代稱為純培養(yǎng)。稀釋倒平板法涂布平板法平板劃線分離法菌液的稀釋涂布平板法和稀釋倒平板法平板劃線分離法其他微生物純培養(yǎng)及分離方法

稀釋搖管法單細(xì)胞(單孢子)分離法利用選擇培養(yǎng)基分離法

微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

微生物生長(zhǎng)量的測(cè)定方法測(cè)定方法測(cè)定微生物數(shù)目總細(xì)胞計(jì)數(shù)法（直接計(jì)數(shù)法）計(jì)數(shù)器測(cè)定法涂片染色法比例計(jì)數(shù)法

活菌計(jì)數(shù)法（間接計(jì)數(shù)法）測(cè)定微生物生長(zhǎng)量和生理指標(biāo)測(cè)定細(xì)胞濕重測(cè)定細(xì)胞干重含氮量確定細(xì)菌濃度比濁法測(cè)定細(xì)菌懸液濃度

平皿菌落計(jì)數(shù)法

薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法

微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法

153×103=1.53×105一般選擇菌落數(shù)在30~300個(gè)之間的培養(yǎng)皿為合適的稀釋倍數(shù)測(cè)定方法測(cè)定微生物數(shù)目總細(xì)胞計(jì)數(shù)法（直接計(jì)數(shù)法）計(jì)數(shù)器測(cè)定法涂片染色法比例計(jì)數(shù)法

活菌計(jì)數(shù)法（間接計(jì)數(shù)法）測(cè)定微生物生長(zhǎng)量和生理指標(biāo)測(cè)定細(xì)胞濕重測(cè)定細(xì)胞干重含氮量確定細(xì)菌濃度比濁法測(cè)定細(xì)菌懸液濃度

平皿菌落計(jì)數(shù)法

薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法

微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法

微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

微生物的生長(zhǎng)規(guī)律微生物的生長(zhǎng)規(guī)律

將細(xì)菌接種到均勻的液體培養(yǎng)基后，在不補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或移去代謝產(chǎn)物，保持整個(gè)培養(yǎng)液體積不變的條件下，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌數(shù)為縱坐標(biāo)，根據(jù)不同培養(yǎng)時(shí)間里細(xì)菌數(shù)量的變化，作出一條反應(yīng)細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線，稱為生長(zhǎng)曲線

細(xì)菌被接種到新的培養(yǎng)基后處于一個(gè)新的生長(zhǎng)環(huán)境，因此一段時(shí)間里，細(xì)胞不立即進(jìn)行分裂，細(xì)菌的數(shù)量基本維持穩(wěn)定，甚至稍稍有減少，這段時(shí)間稱為遲緩期。遲緩期

縮短延遲期的方法：①接種菌種來(lái)自對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期②接種到同樣組成的培養(yǎng)基③接種量增大特點(diǎn)：細(xì)胞代謝活力強(qiáng)、細(xì)胞中RNA含量高、嗜堿性強(qiáng)、對(duì)不良環(huán)境條

件較敏感對(duì)數(shù)期

特點(diǎn)：細(xì)菌分裂速度最快、代時(shí)最短、代謝旺盛、對(duì)環(huán)境變化敏感，群體中的細(xì)胞化學(xué)組成及形態(tài)、生理特征比較一致。對(duì)數(shù)期的細(xì)胞數(shù)按幾何級(jí)數(shù)增加，即2n，所以又稱指數(shù)期。其中，指數(shù)n代表細(xì)菌分裂的次數(shù)或者繁殖的代數(shù)。也就是1個(gè)細(xì)菌繁殖n代后產(chǎn)生2n個(gè)細(xì)菌穩(wěn)定期特點(diǎn)：代謝產(chǎn)物積累，細(xì)菌生長(zhǎng)速率逐漸下降，代時(shí)長(zhǎng)，細(xì)胞活力減退，死亡速率逐漸增高，以致新增殖的細(xì)胞數(shù)與死亡細(xì)胞數(shù)趨于平衡，活菌數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)數(shù)期末細(xì)菌生長(zhǎng)速率逐漸下降，代時(shí)延長(zhǎng)，細(xì)胞活力減退，死亡速度逐漸增高，出現(xiàn)新增殖的細(xì)胞數(shù)與死亡的細(xì)胞數(shù)趨于平衡，活菌數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定，稱為穩(wěn)定期。衰亡期

特點(diǎn)：細(xì)菌死亡率逐漸增加，以致死亡數(shù)大大超過(guò)新數(shù)，總活菌數(shù)明顯下降，細(xì)菌出現(xiàn)多種形態(tài)，代謝活性降低。穩(wěn)定期后再繼續(xù)培養(yǎng)，細(xì)菌死亡率逐漸增加，以致死亡數(shù)量大大超過(guò)了新生數(shù)，總活菌數(shù)明顯下降，稱之為衰亡期。微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

微生物的培養(yǎng)微生物的分批培養(yǎng)

將細(xì)菌置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)一次性收獲的培養(yǎng)方式—分批培養(yǎng)

微生物的連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)——在一個(gè)恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，一方面以一定速率不斷加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以同樣的速率流出培養(yǎng)（菌體或代謝產(chǎn)物），以使培養(yǎng)系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)保持恒定。恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)保持什么樣的恒定狀態(tài)，要根據(jù)培養(yǎng)的目的來(lái)確定。微生物的連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)呈穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，恒化器中稀釋率（D）與細(xì)菌濃度、基質(zhì)濃度、細(xì)菌輸出量和倍增時(shí)間的關(guān)系如圖：稀釋率過(guò)低或過(guò)高都會(huì)破壞穩(wěn)定狀態(tài)的形成。只有控制稀釋率與細(xì)菌的生長(zhǎng)速率相當(dāng)，可使細(xì)菌濃度維持相對(duì)平衡Dm為理論上的最適稀釋度，此時(shí)細(xì)菌輸出量最高。

微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響——溫度

環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度氧及氧化還原電位滲透壓酸、堿與pH輻射

溫度是影響微生物生長(zhǎng)的一個(gè)重要因子：溫度太低，使原生質(zhì)處凝固狀態(tài)，不能正常進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸或形成質(zhì)子梯度，不能生長(zhǎng)溫度升高時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)和酶反應(yīng)的速率較快，所以微生物的生長(zhǎng)速率加快。超過(guò)某一溫度時(shí)，蛋白質(zhì)、核酸和細(xì)胞其他成分就會(huì)發(fā)生不可逆的變性作用，細(xì)胞功能急速下降到零。

微生物都有3種基本溫度：最低生長(zhǎng)溫度、最適生長(zhǎng)溫度、最高生長(zhǎng)溫度溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

高溫對(duì)微生物的影響：高溫可以殺死微生物，這是因?yàn)榫w內(nèi)含有的蛋白質(zhì)遇熱凝固變性的緣故。菌體內(nèi)含水分愈高，所需致死溫度愈低。芽孢本身含水量少，在100℃沸水中需煮幾十分鐘甚至12h才死去，而無(wú)芽孢菌體70℃十幾分鐘即死。在烤箱中干熱的情況下，一般菌體在100℃時(shí)需12h，而芽孢需加熱至160℃經(jīng)12h才滅活。低溫對(duì)微生物的影響：微生物在其最低生長(zhǎng)溫度下代謝活動(dòng)減弱，處于體眠狀態(tài)，但仍然維持生命。故常在4℃左右冰箱中保存菌種。如冷凍和融化反復(fù)交互進(jìn)行，則易造成細(xì)菌大量死亡。溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響高溫：殺死微生物低溫：抑制微生物的生長(zhǎng)，保存微生物微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響——氧及氧化還原電位

環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響氧及氧化還原電位溫度滲透壓酸、堿與pH輻射

根據(jù)微生物和氧的關(guān)系可將其分為好氧微生物、兼性好氧微生物和厭氧微生物。好氧微生物：需要氧才能生長(zhǎng)的微生物，可分兩類：專性好氧微生物，它們需要在有充足氧存在的情況下生長(zhǎng)；微好氧微生物，它們?cè)谟猩倭孔杂裳醮嬖诘臈l件下生長(zhǎng)最好。氧對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響厭氧微生物：不能利用氧作為終端電子受體的微生物稱之為厭氧微生物耐氧厭氧微生物：盡管不需要氧，但可耐受氧，并在有氧的條件下仍然能夠生長(zhǎng)；嚴(yán)格厭氧微生物：對(duì)氧敏感，有氧存在即可被殺死，只能在嚴(yán)格缺氧的條件下生長(zhǎng)。兼性好氧微生物：在有氧存在時(shí)通常進(jìn)行好氧代謝，但氧缺乏時(shí)可以轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬醮x。兼性好氧微生物有兩套酶系統(tǒng)，一套能利用氧作為電子受體，另一套可在氧缺氧時(shí)利用其他物質(zhì)作為電子受體，因此在有氧或無(wú)氧條件下均可生長(zhǎng)。氧對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響氧化還原電對(duì)對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響氧化還原電位以φ（或Eh、ORP）表示，能綜合反映環(huán)境的氧化還原狀況。各種微生物生長(zhǎng)要求不同的φ值。好氧微生物生長(zhǎng)的適宜φ值為0.3~0.4V，φ在0.1V以上即能生長(zhǎng)。厭氧性微生物只能在φ為0.1V以下甚至為負(fù)值時(shí)才能生長(zhǎng)兼厭氧性微生物在φ為0.1V以上時(shí)行有氧呼吸，在0.1V以下時(shí)行無(wú)氧呼吸或發(fā)酵作用微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

其他環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響氧及氧化還原電位溫度滲透壓酸、堿與pH輻射各種微生物都有其最適的滲透壓：環(huán)境滲透壓過(guò)高，細(xì)胞就要失水因質(zhì)壁分離而死亡；環(huán)境中滲透壓低時(shí)，細(xì)胞吸水，可致膨脹而破裂。滲透壓在小范圍內(nèi)逐漸改變對(duì)細(xì)菌活力無(wú)大

日常生活中用高濃度鹽或糖保存食物(腌漬蔬菜及肉類、蜜餞等)就是根據(jù)一般微生物不能耐高滲壓的原故。滲透壓對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響pH影響微生物的生長(zhǎng)，原因：①影響生活環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給狀態(tài)和有毒物的毒性；②影響菌體細(xì)胞膜的帶電荷性質(zhì)、膜的穩(wěn)定性和膜對(duì)物

質(zhì)的吸收能力；③使菌體表面蛋白質(zhì)變性或水解。酸、堿與PH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

每種微生物都有一個(gè)可生長(zhǎng)的pH范圍，以及最適生長(zhǎng)pH。大多數(shù)自然環(huán)境PH為5—9，適合于多數(shù)微生物的生長(zhǎng)，只有少數(shù)微生物能夠在pH低于2或大于10的環(huán)境中生長(zhǎng)。

強(qiáng)酸與強(qiáng)堿具有殺菌力，但由于腐蝕性大，實(shí)際上不宜用作消毒劑。在面包及食品中加入丙酸可防霉。酸菜則系利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸抑制腐敗性微生物的生長(zhǎng)，使之得以長(zhǎng)久貯存。酸、堿與PH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響輻射對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

微生物生長(zhǎng)控制的基本概念

并不是所有的微生物都是有益的，當(dāng)有害微生物傳播到合適的基質(zhì)或生物體上時(shí)，可造成種種危害。因此，有必要采取有效措施來(lái)控制微生物的生長(zhǎng)：微生物生長(zhǎng)控制的基本概念滅菌：利用物理或化學(xué)因素殺死物體內(nèi)外各種微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、芽孢、孢子的措施。微生物生長(zhǎng)控制的基本概念

消毒：利用物理或化學(xué)因素殺死物體內(nèi)外病原微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。

微生物生長(zhǎng)控制的基本概念化療：利用對(duì)病原微生物具有高度毒力而對(duì)寄主基本無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)抑制寄主體內(nèi)病原微生物生長(zhǎng)繁殖的措施防腐：利用某種物理或化學(xué)因素抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的措施。除菌：利用過(guò)濾的方法去除液體或空氣中存在的微生物。微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

控制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)抗微生物劑

抗微生物劑又稱殺菌劑，是一類能夠殺死微生物或抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)。消毒劑用于非生命體殺菌的化學(xué)物質(zhì)防腐劑是能殺死微生物或抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)抗代謝物

在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中常常需要一些生長(zhǎng)因子才能正常生長(zhǎng)，可以利用生長(zhǎng)因子的結(jié)構(gòu)類似物干擾機(jī)體的正常代謝，以達(dá)到抑制微生物生長(zhǎng)的目的。抗生素

抗生素是由某些微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的一種次生代謝產(chǎn)物或其人工衍生物，它們能殺死或抑制其他微生物生長(zhǎng)。半合成抗生素某些天然抗生素經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾后更有效，這類抗生素稱為半合成抗生素微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

控制微生物生長(zhǎng)的物理因素—高溫干熱滅菌①焚燒滅菌法②烘箱干熱滅菌法濕熱滅菌①煮沸消毒法②高壓蒸汽滅菌法③間歇滅菌法巴斯德消毒法巴斯德消毒法可以使食品中的微生物數(shù)量下97~99%，并能夠殺死其中存在的病原微生物。該法處理時(shí)可采71.6℃處理至少15s或62.9℃處理30min兩種法。高溫微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

控制微生物生長(zhǎng)的其他物理因素控制微生物生長(zhǎng)的其他物理因素物理因素高溫輻射作用過(guò)濾作用干燥

紫外線

波長(zhǎng)為260納米左右紫外線的殺菌效應(yīng)最高。由于紫外線透過(guò)物質(zhì)能力很差，不易透過(guò)玻璃、衣物、紙張等大多數(shù)物體，但能夠在空氣中傳播，所以紫外光殺菌燈只適用于空氣及物體表面的消毒。紫外線對(duì)細(xì)胞的損傷作用是由于細(xì)胞中很多物質(zhì)對(duì)紫外線的吸收，造成這些分子的變性失活。

紫外線致死細(xì)胞的原因主要是由于它對(duì)DNA的作用，吸收紫外線后胸腺嘧啶二聚體的形成，從而抑制DNA的復(fù)制，輕則發(fā)生突變，重則造成死亡。輻射作用電離輻射控制微生物生長(zhǎng)所用的電離輻射主要是x射線與γ射線。當(dāng)x射線與γ射線撞擊分子時(shí)，它們有足夠的能量逐出分子中的電子和質(zhì)子，形成離子和自由基。

電離輻射對(duì)微生物的致死作用主要是他們引起物質(zhì)電離，這些離子可以和溶液中的氧氧分子產(chǎn)生一些具有強(qiáng)氧化性的過(guò)氧化物，而使細(xì)胞內(nèi)某些重要的的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、酶等發(fā)生變化，從而使細(xì)胞受損乃至死亡。輻射作用過(guò)濾作用

過(guò)濾作用：利用膜濾器過(guò)濾除菌的方法。膜濾器可采用微孔濾膜作材料，孔徑從5~0.025μm，可根據(jù)需要選定含有微生物的液體通過(guò)微孔濾膜時(shí)，大于濾膜孔徑的微生物被阻攔在膜上與通過(guò)的濾液分開(kāi)。

水是微生物細(xì)胞的重要成分，占營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的90%以上，它參與細(xì)胞內(nèi)的各種生理活動(dòng)。通過(guò)降低物質(zhì)的含水量直至干燥，就可以抑制微生物生長(zhǎng)，防止物質(zhì)的腐敗與霉變。

干燥并不一定殺死微生物，但因使細(xì)胞失水造成代謝停止，從而抑制微生物生長(zhǎng)，有時(shí)也可引起微生物細(xì)胞的死亡。干燥微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的生長(zhǎng)及其控制

水中微生物的控制飲用水的消毒技術(shù)物理消毒煮沸紫外線膜過(guò)濾消毒化學(xué)消毒氯消毒臭氧消毒水質(zhì)衛(wèi)生狀況與人們的健康密切相關(guān)，然而，水源水往往不能達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須經(jīng)過(guò)處理后方可作為飲用水。地面水的常規(guī)處理方法是混凝沉淀——過(guò)濾——消毒。工業(yè)循環(huán)水的微生物控制工業(yè)循環(huán)水生物控制的原因：工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中由于微生物的腐蝕、結(jié)垢，會(huì)使管道堵塞、穿孔，導(dǎo)致設(shè)備頻繁檢修或提前報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此有必要采取措施對(duì)工業(yè)循環(huán)水中的微生物進(jìn)行控制?？刂蒲h(huán)水中微生物主要方法是投加藥物抑制或殺滅微生物。循環(huán)水中采用的殺菌劑主要有：二氧化氯液氯及次氯酸鈣次氯酸鈉溴類氯酚硫酸銅季銨鹽類二氧化氯具有高效、高速殺滅細(xì)菌、真菌及病毒能力。活性受環(huán)境PH、溫度、氨等因素的干擾小，能去臭、去味、有剝離污垢的作用，不形成致癌有機(jī)氯。微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

微生物的遺傳和變異的基本概念遺傳：生物的親代與子代之間具有相似的性狀，指子代與親代相似的現(xiàn)象

變異：在外因和內(nèi)因的相互作用下，子代表現(xiàn)出與親代的某些差異，并可在遺傳給后代，指子代與親代間的差異

作用：遺傳保證了物種的存在和延續(xù)，變異則推進(jìn)物種的進(jìn)化與發(fā)展。微生物遺傳和變異的基本概念1865年孟德?tīng)栔参镫s交實(shí)驗(yàn)遺傳學(xué)誕生基本概念遺傳（heredity)：生物的親代傳遞給其子代一套遺傳信息的特性。遺傳型（genotype)：又稱基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。“種瓜得瓜，種豆得豆”表型：在合適的外界環(huán)境條件下，特定遺傳型的個(gè)體通過(guò)新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育

表現(xiàn)出來(lái)的種種具體性狀，稱為該生物的表型變異：指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改

變，亦即遺傳型的改變。

“一母生九子，九子各不同”基本概念微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

微生物遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)

種質(zhì)連續(xù)理論：1883—1889年間Weissmann提出，認(rèn)為遺傳物質(zhì)是一種具有特定分

子結(jié)構(gòu)的化合物。基因?qū)W說(shuō)：1933年摩爾根（ThomasHuntMorgan）發(fā)現(xiàn)了染色體，并證明基因在染色體上呈直線排列，提出了基因?qū)W說(shuō)，使得遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的范圍縮小到染色體上。DNA是遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)的證明：1944年以后，先后有利用微生物為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行的三個(gè)著名實(shí)驗(yàn)的論證（肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)、噬菌體感染試驗(yàn)、病毒的拆開(kāi)與重建試驗(yàn)），才使人們普遍接受核酸才是真正的遺傳物質(zhì)。

光滑型（S）粗糙型（R）有莢膜菌落光滑分泌毒素致病無(wú)莢膜菌落粗糙無(wú)毒不致病

實(shí)驗(yàn)材料：肺炎鏈球菌肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)R型菌S型菌加熱殺死S型菌肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)R型菌+加熱殺死S型+怎么來(lái)的呢？？

活的無(wú)毒（R）型細(xì)菌受到了死的有毒（S）型細(xì)菌的影響，轉(zhuǎn)化為有毒（S）型合理的解釋：肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)

①加S菌DNA②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RNA⑤加S菌的蛋白質(zhì)⑥加S菌的莢膜多糖

1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty從S型活菌體內(nèi)提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：活R菌長(zhǎng)出S菌只有R菌只有S型細(xì)菌的DNA才能將R型轉(zhuǎn)化為S型。且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說(shuō)明S型菌株轉(zhuǎn)移給R型菌株的，是遺傳因子。肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)A.D.Hershey和M.Chase，1952年（1）含32P-DNA的一組：放射性85%在沉淀中10分鐘后用搗碎器使空殼脫離吸附離心沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性噬菌體感染實(shí)驗(yàn)沉淀中含25%放射性噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（2）含35S-蛋白質(zhì)的一組：放射性75%在上清液中10分鐘后用搗碎器使空殼脫離吸附離心沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體上清液中含75%放射性

1956年德國(guó)科學(xué)家弗倫克—康蘭特將煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)和RNA分別提取出來(lái)，然后分別涂抹在健康的煙草葉子上，結(jié)果涂抹的RNA煙草葉片得病，涂抹蛋白質(zhì)的葉片正常健康。實(shí)驗(yàn)證明在不具DNA的病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)。植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體感染實(shí)驗(yàn)證明：DNA攜帶遺傳信息植物病毒重建實(shí)驗(yàn)證明：遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)為核酸遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)：核酸遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)

微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

DNA的結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)脫氧核苷堿基脫氧核苷酸堿基五碳核糖脫氧核糖含氮堿基腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸的類型脫氧核苷酸脫氧核苷磷酸脫氧核糖含氮堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）脫氧核苷酸的組成脫氧核苷堿基脫氧核苷酸堿基五碳核糖脫氧核糖DNA多聚核苷酸鏈磷酸二酯鍵：其中一個(gè)核苷酸的5′磷酸與另一個(gè)核苷酸的3′羥基形成的共價(jià)鍵多聚核苷酸鏈：帶有四種堿基的核苷酸，通過(guò)磷酸二酯鍵連接而成的一條長(zhǎng)鏈。堿基的順序編碼了遺傳信息。閱讀方向可以從3′端到5′端，也可以從5′端到3′端DNA的結(jié)構(gòu)DNA具有與眾不同的、特征性的雙螺旋結(jié)構(gòu)-反向右手雙螺旋結(jié)構(gòu)脫氧核糖和磷酸根形成DNA的骨架，位于外側(cè)，堿基則向螺旋體的中心排列大溝和小溝DNA的結(jié)構(gòu)兩條多核苷酸鏈上的堿基之間形成氫鍵，使DNA分子結(jié)構(gòu)變得穩(wěn)定堿基互補(bǔ)配對(duì)：堿基配對(duì)只能發(fā)生在一個(gè)嘌呤和一個(gè)嘧啶之間，其中A-T配對(duì)，G-C配對(duì)DNA的組成元素脫氧核苷酸規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的基本單位DNA的多樣性DNA的特異性堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化特定的堿基排列順序DNA的空間結(jié)構(gòu)C、H、O、N、PDNA的結(jié)構(gòu)微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

DNA的復(fù)制解旋酶(helicase):使DNA的兩條鏈分開(kāi)，它通常利用ATP水解來(lái)提供

必需的能量。DNA復(fù)制的起始起始需要解旋酶、單鏈結(jié)合蛋白酶和引發(fā)酶DNA復(fù)制的起始DNA復(fù)制在合成先導(dǎo)鏈（leadingstrand)時(shí)是連續(xù)的；而在合成后隨鏈(laggingstrand)時(shí)是先形成小片段（Okazakifragment），隨后再將它們連接而成大片段。因后隨鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的而先導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，所以我們稱之為半不連續(xù)復(fù)制（semidiscontinuousreplication)。DNA復(fù)制的起始

DNA在復(fù)制時(shí)，兩條鏈解開(kāi)分別作為模板，在DNA聚合酶的催化下按堿基互補(bǔ)的原則合成兩條與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，以組成新的DNA分子。這樣新形成的兩個(gè)DNA分子與親代DNA分子的堿基順序完全一樣。由于子代DNA分子中一條鏈來(lái)自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制(semiconsertivereplication)。半保留復(fù)制的概念DNA的復(fù)制微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

RNA的結(jié)構(gòu)核糖與脫氧核糖脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸信使RNA（mRNA）轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）核糖體RNA（rRNA）RNA的種類mRNA的結(jié)構(gòu)磷酸二酯鍵：其中一個(gè)核苷酸的5′磷酸與另一個(gè)核苷酸的3′羥基形成的共價(jià)鍵多聚核苷酸鏈：帶有四種堿基的核苷酸，通過(guò)磷酸二酯鍵連接而成的一條長(zhǎng)鏈。一條帶有不同堿基序列的多聚核苷酸鏈就形成了mRNA具有方向性tRNA的結(jié)構(gòu)

tRNA含有80個(gè)左右核苷酸小分子，堿基互補(bǔ)配對(duì)形成局部雙螺旋結(jié)構(gòu)，稱為RNA莖，不發(fā)生配對(duì)的單鏈結(jié)構(gòu)形成RNA環(huán)，tRNA的結(jié)構(gòu)成為倒三葉草莖環(huán)結(jié)構(gòu)：4個(gè)環(huán)：D環(huán)、反密碼子環(huán)、可變環(huán)、DψC環(huán)4個(gè)莖：氨基酸接受莖、D莖、反密碼子莖、DψC莖rRNA的結(jié)構(gòu)rRNA和蛋白質(zhì)共同組成的復(fù)合體就是核糖體，它存在于細(xì)胞質(zhì)當(dāng)中，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。核糖體由大小兩個(gè)亞基組成，這兩個(gè)亞基只有在行使翻譯功能即合成肽鏈時(shí)才聚合成整體，為蛋白質(zhì)的合成提供場(chǎng)所。細(xì)胞中的兩種核酸的比較

DNARNA組成元素C、H、O、N、P基本單位脫氧核苷酸（4種）核糖核苷酸（4種）磷酸脫氧核糖

A、T、C、G磷酸核糖

A、U、C、U結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般單鏈結(jié)構(gòu)，較短功能

儲(chǔ)存、傳遞和表達(dá)遺傳信息分布

細(xì)胞核的染色體,線粒體,葉綠體

細(xì)胞質(zhì)，核糖體化學(xué)組成mRNA:轉(zhuǎn)錄信息,翻譯的模板tRNA:運(yùn)輸特定氨基酸rRNA:核糖體的組成成分微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

基因和基因表達(dá)基因是位于DNA上的離散片段，每個(gè)基因包含合成一種多肽的信息。因此，基因是遺傳信息的基本單位

DNA雙鏈中只有一條攜帶著生物信息，這條DNA鏈稱為模板鏈，另一條DNA鏈稱為非模板鏈。模板鏈可以用來(lái)合成一條與模板DNA堿基互補(bǔ)的RNA鏈，RNA可指導(dǎo)多肽的合成。DNA的兩條鏈都有作為模板鏈的可能，基因可以存在于任何一條鏈上?；駻G

T

AC

AA

A

T

TCATGATTADNA基因表達(dá)

生物的遺傳信息存在于DNA分子的堿基順序中，基因的表達(dá)就是將這些信息傳遞給細(xì)胞的過(guò)程。所有已知的生命，無(wú)論是真核生物（包括多細(xì)胞生物）、原核生物（細(xì)菌和古細(xì)菌）或病毒，都利用基因表達(dá)來(lái)合成生命的大分子。

中心法則微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄問(wèn)：基因（DNA）在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)合成是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的，在細(xì)胞核的基因如何控制在細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)的合成呢？?jī)烧呷绾温?lián)系起來(lái)的呢？

推測(cè)：在DNA和蛋白質(zhì)之間，有一種中間物質(zhì)能夠作為傳達(dá)DNA信息的信使。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)此物質(zhì)就是RNA。

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

RNA適于作DNA的信使，將遺傳信息從細(xì)胞核傳遞到細(xì)胞質(zhì)的原因它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似,也是由基本單位-核苷酸連接而成,也能儲(chǔ)存遺傳信息。在RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”，U-A，T-C。RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中遺傳信息的轉(zhuǎn)錄復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程的比較RNADNA產(chǎn)物DNA的一條鏈DNA的兩條鏈模板邊解旋邊轉(zhuǎn)錄半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制特點(diǎn)DNAmRNADNADNA信息傳遞方向RNA聚合酶DNA解旋酶、DNA聚合酶(主要酶)酶4種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸原料只解有遺傳效應(yīng)的片段完全解旋解旋細(xì)胞核細(xì)胞核場(chǎng)所

轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制

微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

遺傳信息的翻譯-密碼子問(wèn)題情境：

轉(zhuǎn)錄后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，mRNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？mRNA如何將遺傳信息翻譯成蛋白質(zhì)？思考：構(gòu)成mRNA的4種堿基如何決定構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸？堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？遺傳信息的翻譯感悟科學(xué)家破譯遺傳密碼的推理過(guò)程：

1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸？

2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸？

4種,不行！16種組合方式也不能決定20種氨基酸,不行！！提出：mRNA上每3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸。64種，可行！??！遺傳信息的翻譯20種氨基酸密碼子表遺傳密碼：指RNA鏈上決定各具體氨基酸特定核苷酸排列順序。密碼子：mRNA上三個(gè)相鄰的堿基稱為一個(gè)密碼子（三聯(lián)體密碼）。思考與討論：已知一段mRNA的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能結(jié)合密碼子表寫出對(duì)應(yīng)的氨基酸序列嗎？甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸密碼子肽鏈一個(gè)密碼子決定一個(gè)特定的氨基酸；有的氨基酸可能有一個(gè)以上的密碼子（密碼的簡(jiǎn)并）；起始密碼子、終止密碼子。64種密碼中：61個(gè)編碼控制20種氨基酸合成，另外3個(gè)（UAG、UAA、UGA）不編碼任何氨基酸，而是合成蛋白質(zhì)的終止信號(hào)又稱終止密碼。幾乎所有生物都共用一套密碼子密碼子的特點(diǎn)

問(wèn)：

mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”—核糖體結(jié)合，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。那么，游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？遺傳信息的翻譯

tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖專一性：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。tRNA的反密碼子與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)。反密碼子反密碼子CGU密碼子GCA氨基酸丙氨酸微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

遺傳信息的翻譯

蛋白質(zhì)的合成示意圖

肽鏈的合成AP蛋白質(zhì)合成的三個(gè)步驟：起始延伸終止一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈遺傳信息的翻譯

基因的表達(dá)過(guò)程是在細(xì)胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖體，線粒體等眾多細(xì)胞器一道，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。在組成蛋白質(zhì)的肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，經(jīng)過(guò)一系列步驟，被運(yùn)送到各自的“崗位”，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，開(kāi)始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。遺傳信息的翻譯

概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程，稱為遺傳信息的翻譯。

場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體。

模板：以mRNA為模板。

原料：20種氨基酸（由tRNA搬運(yùn)）。條件：酶、ATP

產(chǎn)物：有一定氨基酸順序的肽鏈。信息傳遞方向：mRNA

蛋白質(zhì)翻譯小結(jié)復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯三個(gè)過(guò)程的差異比較核糖體細(xì)胞核細(xì)胞核場(chǎng)所一個(gè)mRNA分子可以與多個(gè)核糖體結(jié)合邊解旋邊轉(zhuǎn)錄半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制特點(diǎn)mRNA蛋白質(zhì)DNAmRNADNADNA信息傳遞方向肽鏈RNADNA產(chǎn)物20種氨基酸4種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸原料mRNADNA一條鏈DNA雙鏈模板生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分裂間期時(shí)間翻譯

轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制

微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式細(xì)胞水平細(xì)胞核

遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式細(xì)胞核水平染色體遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式染色體水平核酸遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式核酸水平基因遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式基因水平密碼子遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中的存在方式微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

變異的實(shí)質(zhì)—基因突變

突變是指DNA鏈上核苷酸序列發(fā)生了穩(wěn)定的可遺傳的變化。狹義的突變是指基因突變（點(diǎn)突變），而廣義的突變則包括基因突變和染色體畸變?；蛲蛔兊母拍钔x突變錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變?nèi)笔蛔兾⑸锏纳L(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

基因突變的類型和特點(diǎn)形態(tài)突變型：指細(xì)胞或菌落形態(tài)發(fā)生改變的突變。致死突變型：由于基因突變而造成個(gè)體死亡的突變。條件致死突變型：指在某一條件下呈現(xiàn)致死效應(yīng)，而在另一條件下卻

不表現(xiàn)致死效應(yīng)的突變。生化突變型：指發(fā)生代謝途徑變異但沒(méi)有明顯形態(tài)變化的突變，包括

營(yíng)養(yǎng)缺陷型、抗性突變型和抗原突變型三種。其他突變型：如毒力、抗原性、糖發(fā)酵能力、代謝產(chǎn)物的種類和量以

及對(duì)藥物依賴性等的突變。

基因突變的類型自發(fā)性：各種性狀的突變可以在沒(méi)有人為誘變因素的影響下自發(fā)的產(chǎn)生。稀有性：自發(fā)突變率極低，一般為10-6～10-9。誘變性：在誘變劑作用下，突變率可提高10～105倍。

不對(duì)應(yīng)性：突變的性狀與引起突變的原因之間無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如在紫外線

作用下，除產(chǎn)生抗紫外線的突變個(gè)體外，還可誘發(fā)任何其他性狀的變異。獨(dú)立性：某一基因的突變，既不會(huì)提高也不會(huì)降低其他任何基因的突變率，說(shuō)明

突變不僅對(duì)某一細(xì)胞是隨機(jī)的，而且對(duì)某一基因也是隨機(jī)的。穩(wěn)定性：由于突變的根源是遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)上發(fā)生了穩(wěn)定的變化，因此產(chǎn)生的新性

狀也是穩(wěn)定的、可遺傳的。

可逆性：任何性狀可發(fā)生正向突變，也可發(fā)生相反的過(guò)程即回復(fù)突變?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

基因突變的機(jī)制

基因突變的原因是多種多樣的，它可以是自發(fā)的，也可以是誘發(fā)的，誘發(fā)突變又可分僅影響一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的點(diǎn)突變和影響一段染色體的畸變。

基因突變的機(jī)制誘變劑

凡能顯著提高突變頻率的理化因素都稱為誘變劑。誘變劑可引起：①DNA發(fā)生堿基轉(zhuǎn)換或顛換；②DNA中一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的添加（插入）或缺失，從而使該部

位以后的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和翻譯錯(cuò)誤。

直接引起堿基置換的誘變劑是一類可直接與核酸上的堿基起化學(xué)反應(yīng)的誘變劑，它能與所有生物體的DNA發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起突變。如亞硝酸，它能奪取堿基上的氨基，代之以酮基或羥基，從而改變了堿基的配對(duì)關(guān)系。直接誘變

間接引起堿基置換的誘變劑是一些堿基類似物，其結(jié)構(gòu)與DNA中的堿基相似，在細(xì)胞內(nèi)能因其互變異構(gòu)而以不同的形式存在。間接誘變移碼突變誘變劑能使DNA序列中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸發(fā)生添加或缺失，從而造成該點(diǎn)后面的全部遺傳密碼的閱讀框發(fā)生改變，并進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生錯(cuò)誤；移碼突變也屬于DNA分子的微小損傷，也是一種點(diǎn)突變，其結(jié)果只涉及有關(guān)基因鐘突變后面的遺傳密碼閱讀框發(fā)生錯(cuò)誤，因此除涉及這一基因外，不會(huì)影響突變點(diǎn)外其他基因的正常讀碼移碼突變誘變劑自發(fā)突變的機(jī)制

自發(fā)突變是指生物體自然發(fā)生而非人為引起的突變。自發(fā)突變的頻率約為10-6~10-9。自發(fā)突變的機(jī)制可歸納為以下三方面：

①DNA復(fù)制過(guò)程中偶然出現(xiàn)差錯(cuò)，從而引起突變。與DNA復(fù)制有關(guān)的因子及與復(fù)制正確性有關(guān)的因子，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)引起自發(fā)突變。②微生物自身產(chǎn)生誘變物質(zhì)，如微生物細(xì)胞內(nèi)的咖啡堿、硫氰化物、過(guò)氧化氫等，它們既是微生物的代謝產(chǎn)物，又可引起微生物的自發(fā)突變。③環(huán)境對(duì)微生物的誘變作用，自然界中的短波輻射是微生物發(fā)生自發(fā)突變的原因之一，高溫也有誘變效應(yīng)。自然界中還存在著可誘發(fā)突變的物質(zhì)，當(dāng)微生物偶然接觸到這些物質(zhì)時(shí)便會(huì)發(fā)生突變。微生物的生長(zhǎng)遺傳和變異

微生物的遺傳和變異

微生物變異的運(yùn)用育種——定向培育定向培育：在某一特定條件下，長(zhǎng)期培養(yǎng)某一微生物菌群，通過(guò)不斷轉(zhuǎn)接傳代以積累其自發(fā)突變，并最終獲得優(yōu)良菌株的過(guò)程。由于自發(fā)突變的頻率較低，變異程度輕微，故用此方法十分緩慢。

卡介苗的獲得就是定向育種的結(jié)果。法國(guó)人A.Calmette和C.Cuerin經(jīng)歷13年的時(shí)間，把牛型結(jié)核分支桿菌接種在牛膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基上，連續(xù)轉(zhuǎn)接了230代，終于在1923年成功的獲得顯著減毒的活菌苗—卡介苗。

生活污水中的活性污泥移至其他工業(yè)廢水中,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的定向培育(環(huán)境工程中稱馴化)后，微生物改變了原來(lái)對(duì)營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等的要求，產(chǎn)生了適應(yīng)酶而被用于工業(yè)廢水的處理。

誘變育種：利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，在促進(jìn)其突變率顯著提高的基礎(chǔ)上，采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法，從中挑選出少數(shù)符合要求的突變菌株，以供科學(xué)研究或生產(chǎn)實(shí)踐使用的方法。

在誘變育種過(guò)程中，誘變和篩選是兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，由于誘變是隨機(jī)的，而篩選是定向的，因此以篩選更為重要。育種——誘變育種選擇選擇合適的出發(fā)菌株↓制備待處理的菌懸液↓誘變處理↓篩選↓保藏和擴(kuò)大試驗(yàn)誘變育種的基本過(guò)程

出發(fā)菌株———用來(lái)育種處理的起始菌株

◆出發(fā)菌株應(yīng)具備：

①對(duì)誘變劑的敏感性高；

②具有特定生產(chǎn)性狀的能力或潛力；

◆出發(fā)菌株的來(lái)源；

①自然界直接分離到的野生型菌株：

②歷經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的菌株：

③已經(jīng)歷多次育種處理的菌株：出發(fā)菌株的選擇

要求：

①菌體處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并使細(xì)胞處于同步生長(zhǎng)；

②細(xì)胞分散且為單細(xì)胞，以避免表型遲延現(xiàn)象;方法：

①玻璃珠打散10-15min;

②加０.3%吐溫80（表面活性劑）

③用無(wú)菌脫脂棉過(guò)濾。制備：

物理誘變劑——生理鹽水（0.85%NaCl)

化學(xué)誘變劑——緩沖液濃度：

細(xì)菌、放線菌108個(gè)/ml

霉菌、酵母菌106個(gè)/ml制備細(xì)胞混懸液

誘變劑的作用：①提高突變的頻率②擴(kuò)大產(chǎn)量變異的幅度③使產(chǎn)量變異朝著正突變或負(fù)突變移動(dòng)

劑量的表示法：不同種類和不同生長(zhǎng)階段的微生物對(duì)誘變劑的敏感程度不同，所以在誘變處理前，一般應(yīng)預(yù)先作誘變劑用量對(duì)菌體死亡數(shù)量的致死曲線，選擇合適的處理劑量。—致死率是最好的誘變劑相對(duì)劑量的表示方法。

最適劑量的選擇：產(chǎn)量性狀的育種中多傾向于低劑量（致死率在70～80%）誘變處理篩選方案：實(shí)際工作中，為了提高篩選效率，往往將篩選工作分為初篩和復(fù)篩兩步進(jìn)行。初篩的目的：刪去明確不符合要求的大部分菌株，把生產(chǎn)性狀類似的菌株盡量保留下來(lái)，使優(yōu)良性狀的菌株不至于漏網(wǎng)；——因此，初篩工作以量為主，測(cè)定的精確性還在其次；初篩手段應(yīng)盡可能快速、簡(jiǎn)單。復(fù)篩的目的：確認(rèn)符合要求的菌株；——復(fù)篩以質(zhì)為主，應(yīng)精確測(cè)定每個(gè)菌株的生產(chǎn)指標(biāo)。篩選是最為艱難的也是最為重要的步驟.菌種篩選可見(jiàn)，設(shè)計(jì)和采用效率高的篩選方案和方法極其重要以選育高產(chǎn)突變株為例，誘變育種的基本環(huán)節(jié)概括如下育種——誘變育種質(zhì)粒育種

原核微生物中除染色體外，還存在另一種較小的、攜帶少量遺傳信息的環(huán)狀DNA分子—質(zhì)粒。它們?cè)诩?xì)胞分裂過(guò)程中能進(jìn)行復(fù)制，將遺傳性狀傳給子代。質(zhì)粒在原核微生物的生長(zhǎng)中不像染色那樣重要，若因某種外界因素的影響導(dǎo)致質(zhì)粒丟失或轉(zhuǎn)移，菌體不會(huì)死亡，而只會(huì)喪失由該質(zhì)粒所決定的某些性狀。

質(zhì)?？烧T導(dǎo)產(chǎn)生，也可通過(guò)細(xì)胞