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1、微生物遗传学的几个基本概念 核酸是遗传物质基础的三个经典实验原理 质粒、质粒分离及质粒分类举例 基因及其突变的基本定义,二、基因突变的特点（规律）,（参见 P199）,自发性,菌种衰退的根本原因,不对应性,突变的性状与突变的原因无关系,稀有性,自发突变几率低（10-610-10）,突变率：每一个细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。 （某一单位群体在每一世代中产生突变株的数目）,独立性,某基因的突变率不受它种基因突变率的影响,可诱变性,自发突变的频率可因诱变剂的影响而提高（10-310-6 ）,稳定性,基因突变后的新性状是稳定的,可逆性,野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生反向的回复突
2、变。,证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！,如何证明基因突变的非对应性？,三个经典实验:,1.变量实验、 2.涂布实验、 3.影印实验,三、基因突变自发性和不对应性的实验证明,1）变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria ,3)两端都有正向或反向末端重复序列。,3. 生物诱变剂(转座因子)及其诱变机制,(3) 根据分子结构和遗传性质，转座因子可分为3类：,插入序列（Insertion sequence, IS）,仅含有编码转座所必需的转座酶的基因，两端存在941bp的反向重复序列 。但其插入可干扰基因的正常读码序列，导致基因失活或引起突变。,
3、转座子（Transposon, Tn）,除转座基因外，还有抗药性基因。分为复合转座子和复杂转座子,Mu噬菌体,是以大肠杆菌为宿主的温和性噬菌体。它在几方面不同于另一种温和噬菌体：第一、Mu DNA几乎可以插入到宿主染色体的任何一个位点上；第二、 DNA 两端没有粘性末端；第三、会引起宿主的被插入基因的基因突变。,(4) 转座的过程：,插入突变 (基因失活和极性作用) 染色体畸变(染色体的缺失重复和倒位),(5) 转座的遗传学效应：,二、诱变及化学致癌物质的检测Ames试验,“生物化学统一性”法则： 人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致的，能使微生物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA，使
4、其发生突变，最后造成癌变或其他不良的后果。,Ames试验的依据,诱变剂的共性原则： 化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比。,回复突变(reverse mutation或back mutation)： 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。,美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授于1966年发明， 因此称为Ames试验,标准菌株要求： 检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium) 组氨酸营养缺陷型菌株(his-)的回复突变率（为了增加试验的敏感性，该菌株还应包括另外两个突变，一个是造成细胞表面透性增加的深度粗糙突变型
5、，另一个是丧失切除修复能力的缺失型）。,Ames试验,斑点试验和平板掺入试验,方法步骤,1菌株鉴定 用于测试的菌株，需经基因型和生物学性状鉴定，符合要求才能投入使用。 菌种：TA97、TA98、TA100和TA102 鉴定项目：（1）脂多糖屏障丢失 （2）R因子 （3）紫外线损伤修复缺陷 （4）自发回变 （5）回变特性诊断性试验,应用： 1斑点试验只局限于能在琼脂上扩散的化学物质，大多数多环芳烃和难溶于水的化学物质均不适宜用此法。此法敏感性较差，主要是一种定性试验，适用于快速筛选大量受试化合物。 2平板掺入试验可定量测试样品致突变性的强弱。此法较斑点试验敏感，获阳性结果所需的剂量较低。点试获阳
6、性结果的浓度用于掺入试验（每皿0.1ml），往往出现抑（杀）菌作用。 3致变作用迟缓或有抑菌作用的试样，培养时间延长至72h。 4挥发性的液体和气体试样，可用干燥器内试验法进行测试。 5目前，Ames试验作为检测环境诱变剂的一组试验中的首选试验，广泛应用于致突变化学物的初筛。但是，与今天快信息、高效率的社会要求相比，该试验程序还嫌繁琐，方法不够简便，有待于创建新的更为快速灵敏、简单易行的环境诱变剂短期生物测试法。,用途：广泛用于检测环境和食品中是否存在化学致癌物。 特点：快速、准确、费用廉价,三、DNA损伤的修复,除了DNA聚合酶进行校正外，还通过几种不同的机制进行DNA的修复： (1) 光复
7、活作用 (2) 切除修复 (3) 重组修复 (4) SOS修复,紫外线诱变时必须在暗室、红光下进行,（1）光复活作用（photoreactivation）,可见光可大大降低经紫外线照射后微生物死亡率的现象。,机理： 经UV照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗中会和一种光激活酶光解酶结合，形成酶DNA复合物，该复合物暴露在可见光下时，光解酶会因获得光能而被激活，并使二聚体重新分解成单体，光解酶也从复合物中释放出来，再结合到其它二聚体上。,这种修复机制不是移去和取代核苷酸，而是胸腺嘧啶二聚体直接被修复，所以是一种无错误的修复。,（2）切除修复（excision repair，又称暗修复）,一种
8、普遍的修复系统。能移去胸腺嘧啶二聚体和修复大多数引起的DNA扭曲损伤。该修复系统不需要可见光，通过酶切作用移去损伤的碱基（包括损伤位点附近的一些碱基），随后合成一段正常DNA链。,内切核酸酶 4种酶参与 外切核酸酶 DNA聚合酶 DNA连接酶,（3）重组修复,这是一种越过损伤而进行的修复。这种修复不将损伤的碱基除去，而是通过复制后，经染色体交换，使子链上的空隙部位不再面对着嘧啶二聚体，而是面对着正常的单链，在这种情况下，DNA聚合酶和连接酶便能起作用，把空隙部分进行修复。留在亲链上的二聚体仍要依靠再一次的切除修复加以除去，或经细胞分裂而稀释掉。,(4) SOS修复 这是在DNA分子受到较大范围的重大损伤时诱导产生的一种应急反应。涉及几个基因：recA、lexA、uvrA、uvrB、uvrC的共同作用。 此外，经紫外线照射的大肠杆菌还可能诱导产生一种称为错误倾向（error-prone）的DNA聚合酶，催化空缺部位的DNA修复合成，但由于它们识别碱基的精确度低，所以容易造成复制的差错，这是一种以提高突变率来换取生命存活的修复，又称错误倾向的SOS修复。,
