微生物的突變（微生物學與操作技術）

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制2目錄頁CONTENTSPAGE基因突變概念與類型1微生物突變的特點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：基因內部遺傳結構或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，致使蛋白質的結構改變，通常會導致個體表型發(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)出來的個體性狀稱為表型，突變結構產(chǎn)生新表型的個體，稱為突變體或突變型。(3）

基因突變包括遺傳物質的改變過程和突變體的形成。（4）從廣義上講，除了轉化、轉導、接合等遺傳物質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：點突變廣義：基因突變和染色體畸變染色體畸變：染色體的添加、重復、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胞和體細胞中都可能發(fā)生。（6）生殖細胞中發(fā)生突變可遺傳給后代，而體細胞中突變是不能遺傳給后代的，只在當代個體的形態(tài)或生理上反應出某種改變。生殖細胞突變的結果，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是指該細胞在一億次細胞分裂中，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。如一個含108個細胞的群體，當其分裂為2×108個細胞時，即可平均發(fā)生一次突變的突變率也是10-8

。b、突變率=突變細胞數(shù)/分裂前群體細胞數(shù)C、突變是獨立的。某一基因發(fā)生突變不會影響其它基因的突變率。在同一個細胞中同時發(fā)生兩個基因突變的幾率是極低的，因為雙重突變型的幾率只是各個突變幾率的乘積。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——由突變引起的個體或菌落形態(tài)的變異。例如：細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鸬募毎乖Y構（細胞壁、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。有正突變和負突變之分。2突變的分子機制自發(fā)突變誘發(fā)突變過渡頁TRANSITIONPAGE二、突變的分子機制突變的分子機制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變一、自發(fā)突變：DNA復制過程的偶然錯誤等而導致,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復制錯誤（2）堿基的脫嘌呤或脫氨基作用（3）轉座因子（4）重組錯誤

二、突變的分子機制突變的分子機制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變1.DNA復制錯誤（1）堿基互變異構體導致堿基置換酮式→烯醇式，氨基式→亞氨基式

二、突變的分子機制突變的分子機制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變（2）DNA環(huán)出或跳格導致移碼突變插入堿基缺失堿基移碼突變產(chǎn)生的效應：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：空位隨機插入堿基，引起突變。脫氨基：如5mC→T5mC:GT:A突變熱點與某一基因的核苷酸序列有關如5mC含量較多

5mC:GT:A二、突變的分子機制突變的分子機制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變3.轉座因子轉座導致基因改變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復制酶的校正外，無過多修復機制二、突變的分子機制突變的分子機制2.誘發(fā)突變1.自發(fā)突變

二、誘發(fā)突變：人為用化學、物理誘變劑處理微生物而引起的突變。物理誘變劑化學誘變劑電離輻射：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.輻射對遺傳物質的作用機制①電離輻射的作用機制電離輻射分為直接作用與間接作用，對于直接作用：當射線作用于生物時，首先從細胞中各種原子或分子的外層擊出電子，在射線徑跡中的細胞中產(chǎn)生很多離子對，引起細胞內原子或分子的電離和激發(fā)。當細胞內的染色體或DNA分子被射線作用產(chǎn)生電離和激發(fā)時，便會引起這些遺傳物質的改變。生物誘變劑二、突變的分子機制突變的分子機制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、易位和斷片等染色體的結構變異，從而導致表型的突變。在細胞質方面，可使之滲透性提高，粘性加大，甚至影響到一些酶的性質，造成代謝過程的紊亂，破壞細胞的正常功能，最終出現(xiàn)遺傳變異。②非電離輻射的作用機制紫外線：被物質吸收后，只要會引起分子內的電子產(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)生化學變化。引起DNA變化：DNA鏈的斷裂、DNA分子內和分子間的交聯(lián)、DNA與蛋白質的交聯(lián)、碳的水合作用及嘧啶二聚體的形成。2.化學誘變劑作用機制特點：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，即一定性質的誘變劑能誘發(fā)一定類型的變異。二、突變的分子機制突變的分子機制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結果：在復制中引入突變，AT→GC原因：通過酮式和烯純式轉變而誘發(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，強力誘變劑在復制中和靜止中都可引入突變二、突變的分子機制突變的分子機制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：轉座因子、病毒DNA等

DNA重組酶修飾酶三、突變的特點突變的特點適用于整個生物界，以細菌的