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1、一、微生物的基因突变一、微生物的基因突变 基因突变基因突变 ：简称突变，是指细胞内（或病毒粒：简称突变，是指细胞内（或病毒粒子内）遗传物质的子内）遗传物质的分子结构分子结构或或数量数量突然发生的突然发生的可遗可遗传传的变化。的变化。从自然界分离的菌株称从自然界分离的菌株称野生型野生型，突变后的菌，突变后的菌株称株称突变型（突变型（株）。株）。 微生物微生物基因突变基因突变狭义的基因突变（点突变）：只涉及狭义的基因突变（点突变）：只涉及DNADNA分子一对碱基或少数几对碱基的变化。分子一对碱基或少数几对碱基的变化。 广义：包括染色体畸变和基因突变。广义：包括染色体畸变和基因突变。 1、根据、根据
2、DNA变化的范围分变化的范围分基因突变基因突变置换置换移码突变（缺失或添加）移码突变（缺失或添加）染色体畸变染色体畸变染色体结构改变染色体结构改变染色体数目改变染色体数目改变转换转换颠换颠换缺失缺失重复重复倒位倒位易位易位整倍性改变整倍性改变非整倍性改变非整倍性改变（一）突变类型（一）突变类型 （1）碱基置换：）碱基置换： 一对碱基被另一对碱基所置换一对碱基被另一对碱基所置换 转换：转换：从一种嘌呤变到另一嘌呤从一种嘌呤变到另一嘌呤 或从一种嘧啶到另或从一种嘧啶到另一嘧啶，可称为转换一嘧啶，可称为转换 ； 颠换颠换：从嘌呤到嘧啶（从嘌呤到嘧啶（A-C或或G-T等）或从嘧啶到嘌等）或从嘧啶到嘌呤
3、（呤（C-G，T-A等），则称它为颠换。等），则称它为颠换。 （2 2）移码突变）移码突变：DNADNA分子中一对或少数几对核苷酸分子中一对或少数几对核苷酸增加或缺失增加或缺失而造成的基因突变而造成的基因突变。（3 3）染色体畸变）染色体畸变: :某些因素使某些因素使DNADNA发生大的发生大的损伤，使染色体产生畸变，结构上出现缺失损伤，使染色体产生畸变，结构上出现缺失 、重复、重复 、倒位和易位的现象，数目上有所、倒位和易位的现象，数目上有所增减。增减。DNADNA复制中的碱基配对错误复制中的碱基配对错误自发损伤自发损伤脱嘌呤脱嘌呤脱氨基脱氨基氧化性损伤碱基氧化性损伤碱基可转移遗传因子的作用
4、可转移遗传因子的作用自发突变自发突变碱基类似物碱基类似物烷化剂烷化剂嵌合剂嵌合剂辐射辐射黄曲霉毒素黄曲霉毒素诱发突变诱发突变2、根据突变起因分、根据突变起因分自发突变：自发突变：指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。诱发突变：诱发突变：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，从而达到遗传性状的改变。发突变频率，从而达到遗传性状的改变。 营养缺陷型营养缺陷型抗性突变型抗性突变型条件致死突变型条件致死突变型形态突变型形态突变型抗原突变型抗原突变型产量突变型产量突变型
5、选择型突变选择型突变非选择型突变非选择型突变3、根据表型分、根据表型分选择型突变：选择型突变：凡能用选择性培养基（或其他选择性培养条件）快速选择凡能用选择性培养基（或其他选择性培养条件）快速选择 出来的突变株。出来的突变株。致死突变型和半致死突变型致死突变型和半致死突变型营养缺陷型：营养缺陷型：丧失某种物质合成能力，无丧失某种物质合成能力，无法在基础培养基上生长。法在基础培养基上生长。 抗性突变型抗性突变型 ：对化学药物或致死物理因子：对化学药物或致死物理因子产生抗性产生抗性 条件致死突变型：条件致死突变型：某条件能正常生长，另某条件能正常生长，另一条件却不能。如一条件却不能。如Ts突变株。突
6、变株。形态突变型形态突变型: :个体或菌落形态发生变异个体或菌落形态发生变异抗原突变型抗原突变型: : 细胞抗原结构发生变异，细胞抗原结构发生变异，如荚膜成分如荚膜成分产量突变型产量突变型: :代谢产物产量变异代谢产物产量变异, ,高高正正T,T,低低负负T T 致死突变型和半致死突变型致死突变型和半致死突变型：由于基因突：由于基因突变而造成个体死亡的突变类型为致死突变型。变而造成个体死亡的突变类型为致死突变型。造成个体生活力下降的的突变型为半致死突造成个体生活力下降的的突变型为半致死突变型。变型。正向突变正向突变回复突变回复突变4、根据突变方向分、根据突变方向分 正向突变：正向突变：野生型基
7、因可以通过突变成为突野生型基因可以通过突变成为突变型基因。变型基因。 回复突变：回复突变：突变型基因会再次发生突变而成突变型基因会再次发生突变而成为野生型基因为野生型基因 1.1.自发性自发性: :有三个实验证明有三个实验证明2.2.不对应性不对应性( (性状与原因）性状与原因）3.3.稀有性；稀有性； 4.4.独立性；独立性；5.5.可诱变性；可诱变性； 6.6.稳定性；稳定性； 7.7.可逆性。可逆性。（二）基因突变的特点（二）基因突变的特点 某一细胞（或病毒粒子）在某一细胞（或病毒粒子）在每一世代中每一世代中发生某发生某一性状突变的几率，称突变率。一性状突变的几率，称突变率。突变率突变率
8、LuriaLuria等的变量试验等的变量试验T11031030.2ml相差很大相差很大相差不大相差不大NewcombeNewcombe的涂布试验的涂布试验LederbergLederberg等的影印平板培养法等的影印平板培养法影印法分离缺陷型菌株影印法分离缺陷型菌株1 1 自发突变机制自发突变机制 （1 1）多因素低剂量的诱变效应；）多因素低剂量的诱变效应； （2 2）互变异构效应）互变异构效应 （三）基因突变机（三）基因突变机制制在自然环境中存在着低剂量的在自然环境中存在着低剂量的宇宙射线宇宙射线、各种、各种短波辐射、短波辐射、低剂量低剂量的的诱变物质诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等
9、的作用引起的突变。和微生物自身代谢产生的诱变物质等的作用引起的突变。 多因素低剂量的诱变效应多因素低剂量的诱变效应四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基的错配四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基的错配。T T和和G G可以可以酮式酮式或或稀醇式稀醇式出现，出现，C C和和A A可以可以氨基式氨基式或或亚氨基式亚氨基式出现。平衡是倾出现。平衡是倾向于酮式或氨基式的，因此，向于酮式或氨基式的，因此，DNADNA双链中以双链中以ATAT和和GCGC碱基配对为主。碱基配对为主。互变异构效应互变异构效应诱变剂：诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质。能够提高生物体突变频率的物质。
10、 常用的诱变剂包括常用的诱变剂包括物理、化学物理、化学和和生物生物的三大类。的三大类。 2 2、诱发突变机制、诱发突变机制紫外线、快中子、紫外线、快中子、X X射线、射线、射线、射线、射线、激光射线、激光 物理因素中目前使用得最方便而且十分有效的是紫外线。物理因素中目前使用得最方便而且十分有效的是紫外线。物理诱变剂物理诱变剂DNADNA对紫外线有强烈的吸收，在碱基中嘧啶（对紫外线有强烈的吸收，在碱基中嘧啶（T T，C C）比嘌呤（比嘌呤（A A，G G）更敏感。更敏感。紫外线的作用机制紫外线的作用机制是主要形成是主要形成胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体，以改变，以改变DNADNA生物活性，造成菌体
11、死亡和变异。生物活性，造成菌体死亡和变异。紫外线的作用原理紫外线的作用原理 把经把经UV照射后照射后的的M立即暴露于可见立即暴露于可见光下时，死亡率明光下时，死亡率明显降低的现象。显降低的现象。 光复活作用光复活作用切除修复切除修复 不依赖于可见不依赖于可见光，只通过酶切去除嘧啶光，只通过酶切去除嘧啶二聚体，随后重新合成一二聚体，随后重新合成一段正常段正常DNADNA链的核酸修复方链的核酸修复方式。式。重组修复重组修复SOS修复修复核酸内切酶核酸外切酶碱基类似物碱基类似物 2-2-氨基嘌呤、氨基嘌呤、5-5-溴尿嘧啶、溴尿嘧啶、8-8-氮鸟嘌呤氮鸟嘌呤原理：原理：在结构上和目标物类似，可以被用
12、于在结构上和目标物类似，可以被用于DNADNA合成，但配对时和原有碱合成，但配对时和原有碱基表现出差异。基表现出差异。如如5-5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-5-BUBU）是胸腺嘧啶（是胸腺嘧啶（T T）的类似物，的类似物，BUBU（酮式）酮式）-A A，BUBU（稀醇式）稀醇式）-G G化学诱变剂化学诱变剂与碱基反应的物质与碱基反应的物质烷化剂（如亚硝基胍烷化剂（如亚硝基胍强致癌物）强致癌物） 原理原理：诱变剂中含有一个或多个活性烷基，使碱基烷化。如鸟嘌呤烷基诱变剂中含有一个或多个活性烷基，使碱基烷化。如鸟嘌呤烷基化后，稀醇式为主要存在形式。化后，稀醇式为主要存在形式。G GC C G G* *
13、T T A AT T脱氨基诱变剂（如亚硝酸）脱氨基诱变剂（如亚硝酸）原理：原理：使碱基脱氨基。如使碱基脱氨基。如A A脱氨基脱氨基 H H（次黄嘌呤）只能和次黄嘌呤）只能和C C配对，配对，A AT TH HC CG GC C原理：原理：插入插入DNADNA双螺旋相邻的碱基对之间，引起双螺旋相邻的碱基对之间，引起DNADNA分子插入或缺失一个或几分子插入或缺失一个或几个碱基，造成遗传密码转录和翻译的错误。个碱基，造成遗传密码转录和翻译的错误。移码诱变剂移码诱变剂丫啶类物质、丫啶氮芥衍生物丫啶类物质、丫啶氮芥衍生物 吖啶类染料（吖啶橙等）和称为吖啶类染料（吖啶橙等）和称为ICRICR的物质的物质都是有效的移码突变诱变剂。都是有效的移码突变诱变剂。 细菌细菌: :ICRICR191191有效；有效； 酵母菌酵母菌: :溴化乙锭有效溴化乙锭有效噬菌体噬菌体: :吖啶橙和吖啶橙和5-5-氨基吖啶有效；氨基吖啶有效；
