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第七章微生物遗传学 第一节 遗传的物质基础 第二节 微生物的基因组结构 第三节 质粒和转座因子 第四节 基因突变及修复 第五节 细菌基因转移和重组 第六节 真核微生物的基因重组 第七节 诱变育种 第八节 菌种保藏 一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验 （一）经典转化实验（transformation）：F.Griffith， 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌） SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 1928年，Griffith进行了以下几组实验： （1）动物实验 对小鼠注射活RII菌或死SIII菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活SIII菌 ————————小鼠死亡 对小鼠注射活RII菌和热死SIII菌 ———小鼠死亡 抽取心血 分离 活的SIII菌 Griffith转化试验示意 （2）细菌培养实验 ①加S菌DNA ②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RNA ⑤加S菌的蛋白质 ⑥加S菌的荚膜多糖 （二）噬菌体感染实验 A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验 （2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 （三）植物病毒的重建实验 为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。 将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。 选用TMV和霍氏车前花叶病毒（HRV），分别拆分取得各自的RNA和蛋白质，将两种RNA分别与对方的蛋白质外壳重建形成两种杂合病毒： （1）RNA（TMV）- 蛋白质（HRV） （2）RNA（HRV）- 蛋白质（TMV） 用两种杂合病毒感染寄主： （1）表现TMV的典型症状病分离到 正常TMV粒子 （2）表现HRV的典型症状病分离到正常HRV粒子。 上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。 S. Cerevisiae 的双倍体和单倍体细胞的比较 项 目 双倍体 单倍体 细 胞 大，椭圆形 小，球形 菌 落 大，形态均一 小，形态变化较多 液体培养 繁殖快，细胞较分散 繁殖较慢，细胞常聚集成团 在产孢子培养基 形成子囊及子囊孢子 不形成子囊 准性生殖与有性生殖的比较 项 目 有性生殖 准性生殖 参与接合的亲本细胞 形态相同的体细胞 形态或生理上有分化的性细胞 独立生活的异核体阶段 有 无 接合后双倍体细胞形态 与单倍体基本相同 与单倍体明显不同 双倍体变单倍体的途径 通过有丝分裂 通过减数分裂 接合发生的几率 偶然发现，几率低 正常出现，几率高 自然遗传转化的进行涉及到细菌染色体上几十个 基因的功能及彼此间的相互协调，因此被认为是 名副其实 的细菌水平基因转移途径。 目前的研究热点： 1）细菌为什么要耗费如此多的染色体遗传资源来进行自然转化， 即该过程的生物学意义到底何在？它对细菌自身有什么好处？ （人们已提出了一些假说，但均不圆满） 2）自然转化过程的很多细节仍不清楚，包括细菌如何协调感受态 的建立，外源DNA进入和重组的具体过程等等 3）细菌中具有自然转化能力的范围，到底有那些菌具有自然 转化能力？ 4）转化DNA的来源和在自然环境中发生的自然转化 接合 (conjugation)： 细胞与细胞的直接接触（由F因子介导） 转导(transduction)： 由噬菌体介导 自然遗传转化(natural genetic transformation)： 游离DNA分子 + 感受态细胞 “接合” “转导” 及“自然转化”这三种在自然界中 存在的细菌遗传重组过程各自的特点： a）外源DNA的来源及进入途径有差异； b）决定因素也各有不同； 如何设计实验对三种途径进行区分？ 2、人工转化 用CaCl2处理细胞，电穿孔等是常用的人工转化手段。 在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段， 是基因工程的奠基石和基础技术。 不是由细菌自身的基因所控制； 用多种不同的技