一、基因突變
（一）類型
按突變體mutant表型 特征不同
1、形態(tài)突變型：細胞或菌落形態(tài)改變。
2、生化突變型：代謝途徑變異
營養(yǎng)缺陷型—由基因突變引起某酶合成能力喪失，必須在原有培養(yǎng)基中添加相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能生長。
抗性突變型—能抵抗有害理化因素，包括抗藥性、抗噬菌體等。
抗原突變型—細胞成分尤其是表面成分的細致變異。
3、致死突變型：基因突變導(dǎo)致個體死亡。
4、條件致死突變型：在某一條件下呈現(xiàn)致死效應(yīng)，如溫度敏感突變型。
如果從研究者能否從巨大群體中迅速檢測和分離出個別突變體的目的來看，則只有兩類突變：
選擇性突變—具有選擇性標記，可通過某種環(huán)境條件使它們得到優(yōu)勢生長，從而取代原始菌株。
非選擇性突變—無選擇性標記，而只有一些性狀的數(shù)量差別，如菌落大小、顏色深淺、代謝物產(chǎn)量等。
（二）特點
1、不對應(yīng)性：
突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應(yīng)關(guān)系。
相應(yīng)的環(huán)境僅起著淘汰原有非突變型個體的作用，如果說其有誘變作用，也可以誘發(fā)任何性狀的變異，而不是專一性地誘發(fā)一種變異。
2、自發(fā)性：
各種突變可以在沒有人為的誘變因素下自發(fā)發(fā)生。
3、稀有性：
10-9~自發(fā)突變頻率較低，一般10-6 。
突變率— 每個細胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率�；蛎繂挝蝗后w在繁殖一代過程中形成的突變體的數(shù)目。
一個細胞長大分裂成兩個細胞的過程稱為細胞世代。
細胞世代數(shù)=n-n0, 對于非同步生長來說，對數(shù)生長期，平均世代數(shù)= n-n0 /Ln2, m 為n-n0 期突變體數(shù)目，
突變率= m
n-n0 /Ln2
測定m的簡單辦法是將一細胞群體培養(yǎng)在平板上，讓突變在平板培養(yǎng)中發(fā)生。這種情況下，每一突變產(chǎn)生一固定在原位的突變體克隆，經(jīng)適當處理可以以單一菌落狀態(tài)檢出。
非選擇性突變的突變率很難測定。
4、獨立性：
突變的發(fā)生一般是獨立的，某一基因的突變，既不提高也不降低其他基因的突變率。突變不僅對某一細胞是隨機的，而且對某一基因也是隨機的。
5、誘變性：
誘變劑作用可提高突變率。
6、穩(wěn)定性：
遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生的穩(wěn)定變化，因而產(chǎn)生的新性狀也是穩(wěn)定的，可遺傳的。
7、可逆性
突變型，為正向突變®野生型
突變型，為回復(fù)突變（回變）。¬野生型
（三）自發(fā)性與不對應(yīng)性的證明
突變是通過適應(yīng)而產(chǎn)生的，突變的原因與性狀間是相對應(yīng)的。
突變是自發(fā)的，與環(huán)境是不相對應(yīng)的。
1、變量試驗（1943，Luria & Delbruck）
實驗要點：（插入）
結(jié)果：甲各皿抗性菌落數(shù)相差較大，乙各皿數(shù)基本相同。
說明：抗性突變不是由噬菌體誘導(dǎo)出來的。
如果是噬菌體誘導(dǎo)的話，結(jié)果會怎樣？
突變發(fā)生在什么時間？
噬菌體起什么作用？
2、涂布試驗（1949，Newcombe設(shè)計）
實驗要點（插入）
說明：抗性突變發(fā)生在未接觸噬菌體之前，噬菌體加入只起篩選作用。
如果不是這樣，結(jié)果會怎樣？
3、影印培養(yǎng)試驗（1952，Lederberg設(shè)計）
影印培養(yǎng)法—使在一系列培養(yǎng)皿相同位置上能出現(xiàn)相同菌落的一種接種培養(yǎng)方法。
利用此法可以從在非選擇性條件下生長的群體中，分離出各類突變體。
實驗要點：（插入）
結(jié)果：3上出現(xiàn)抗性菌落，在2上找出相應(yīng)菌落接種到含藥平板上，長出抗性菌落。而取與3上無對應(yīng)關(guān)系的菌落接種到含藥平板上則無生長。

（四）突變機制
1、誘變機制 induce mutation , mutagen
1）堿基對置換（點突變）
只涉及一對堿基被另一對堿基所置換，分為轉(zhuǎn)換和顛換。
①直接引起置換的誘變劑
可直接與堿基發(fā)生反應(yīng)，不論在體內(nèi)還是離體都起作用。包括亞硝酸、羥胺和各種烷化劑（硫酸二乙酯、NTG等）。
以HNO2為例：
HNO2 可使堿基氧化脫氨，使A→H，C→U，G→X。
AT→HeT HkC HkC
②間接引起置換的誘變劑
一些堿基結(jié)構(gòu)類似物，但穩(wěn)定性比正常堿基小，易發(fā)生互變。通過活細胞的代謝活動摻入到DNA中，只對正在生長發(fā)育的細胞有作用，即DNA復(fù)制時起作用。
主要是5-BU，5-AU，2-AP，8-NG等。
以5-BU為例：
AT A:5-BU(酮式） AT GC
AT G:5-BU(烯醇式） A:5-BU(酮式）
還可以看出5-BU摻入引起GC回復(fù)至AT的過程。

堿基對置換對密碼子影響
簡拼 UCG(Ser)（不表現(xiàn)突變現(xiàn)象）
錯義 UAC(Tyr)
UCC 錯義 UUC(Phe) (所合成蛋白質(zhì)
(Ser) 有活性或純化)
無義 UAA(終止符)（合成一些蛋白質(zhì)碎片）
2）移碼突變
由一種誘變劑引起DNA分子中一個或少數(shù)幾個核苷酸的增添或缺失，從而使該部位后面的全部密碼的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯發(fā)生錯誤。也屬于DNA分子的微小損傷。
主要是吖啶類染料，一系列ICR化合物。
在DNA鏈上增缺1、2、4、5堿基，可引起移碼突變，增缺3、6，則不影響讀碼，只引起短的缺、增。
3）染色體畸變
DNA分子大的損傷。
①數(shù)量變化：真核有倍數(shù)性變化和非倍數(shù)性變化；原核只一條染色體，獲得一段DNA，形成部分二倍體。
②結(jié)構(gòu)變化：又分染色體內(nèi)與染色體間畸變（非同源染色體間易位）。
4）轉(zhuǎn)座因子 transposible element
1940`s B. McClintock 玉米遺傳研究發(fā)現(xiàn)染色體易位。
在染色體組中或染色體組間能改變自身位置的一段DNA序列稱作轉(zhuǎn)座因子。
有三類：
插入序列 IS：0.7-1.4 kb，只能引起轉(zhuǎn)座效應(yīng)，不含其它基因。
轉(zhuǎn)座子 Tn ：2-2.5 kb，含有幾個至十幾個基因。
Mu噬菌體：37 kb，含有20多個基因。

2、自發(fā)突變機制
Spontanous mutation：指微生物在沒有人工參與下發(fā)生的突變。
1）背景輻射和環(huán)境因素的誘變：低劑量長期效應(yīng)。輻射、高溫、低濃度誘變劑。
2）自身代謝產(chǎn)物的誘變：H2O2—內(nèi)源誘變劑。
3）互變異構(gòu)效應(yīng)：T、G酮式或烯醇式，A、C氨基式或亞氨基式。一般傾向于酮式和烯醇式。T以烯醇式與G配對，C以亞氨基式與A配對。
4）環(huán)出效應(yīng)：DNA復(fù)制過程中偶爾環(huán)出。
（五）紫外線對DNA的損傷及機體對損傷DNA的修復(fù)
紫外線作用：同鏈DNA的相鄰T間形成共價T二聚體，阻礙堿基間正常配對，從而引起突變或死亡。
機體對損傷DNA的修復(fù)：
1、光復(fù)活作用：經(jīng)UV照射后的微生物暴露于可見光下，可明顯降低起死亡率，此稱光復(fù)活作用。
2、暗修復(fù)作用（切補修復(fù)）：與光無關(guān)，須4種酶參與：核酸內(nèi)切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶。
3、重組修復(fù)：發(fā)生在DNA復(fù)制過程或復(fù)制之后，不切除DNA損傷部位的修復(fù)。DNA鏈在復(fù)制時，受損的模板作用消失，互補單鏈（新鏈）里留下空隙，產(chǎn)生誘導(dǎo)信號，recA基因被誘導(dǎo)，產(chǎn)生大量重組蛋白，與新鏈缺口結(jié)合，引起 子鏈和母鏈交換。交換后母鏈缺口，通過聚合作用，以對側(cè)子鏈為模板合成DNA 片段填充，連接酶連接新舊鏈完成復(fù)制。
4、SOS修復(fù) ：一種能夠引起誤差修復(fù)的緊急呼救修復(fù)，是在無模板DNA 情況下合成酶的誘導(dǎo)修復(fù)。正常情況下無活性有關(guān)酶系，DNA受損傷而復(fù)制又受到抑制情況下發(fā)出信號，激活有關(guān)酶系，對DNA損傷進行修復(fù)，其中DNA多聚酶起重要作用，在無模板情況下，進行DNA修復(fù)再合成，并將DNA片段插入受損DNA空隙處。
5、DNA 多聚酶的校正作用：DNA 多聚酶除了對多核苷酸的多聚作用外，還具有3`到5`核酸外切酶作用，依靠這一作用，能在復(fù)制過程中隨時切除不正常的核柑酸。
上述修復(fù)中前3種屬無錯誤修復(fù)，使誘變作用降低。而SOS修復(fù)屬易誤修復(fù)，造成誤差修復(fù)，引起突變。
3節(jié)：突變與育種  醫(yī)學(xué)全在線友情提供 zxtf.net.cn
菌種工作包括三方面：選種、育種、復(fù)壯和保藏。
選種—從自然界和生產(chǎn)中選擇符合需要菌種。
育種—進一步提高已有菌種某種性能，使更符合要求。
選育新菌種可從幾方面著手：
1）從原有菌株入手進行各種遺傳改造工作。
2）根據(jù)文獻資料報導(dǎo)的微生物種屬，向國內(nèi)外菌種保藏機構(gòu)索取同種或同屬菌株，從中尋求符合要求者。
3）根據(jù)所需菌種特性、嗜好或工藝要求，從特定的生態(tài)環(huán)境中以特定方法重新分離自然菌株。
（一）從自然界分離菌種（菌種分離與篩選）
一般步驟：（插入）
一、采樣
主要以土壤為樣品，一般采5-20cm深處土，須記錄日期、地點、環(huán)境情況等。要根據(jù)篩選目的、微生物分布、菌種特性以及與之有關(guān)的環(huán)境，綜合考慮，具體分析來決定。
二、增殖培養(yǎng)（富集培養(yǎng)）
實際上是初篩濃縮，方法主要是：
1、控制營養(yǎng)成分；2、控制培養(yǎng)條件。
菌種篩選主要步驟
調(diào)查研究及查閱充分的資料
↓
設(shè)計實驗方案
↓確定采集樣品的生態(tài)環(huán)境
采樣
↓確定特定的增殖條件
增殖培養(yǎng)
↓確定特殊的選擇培養(yǎng)基及可能的
↓定性或半定量快速檢出法
平板分離
↓
原種斜面
↓確定發(fā)酵培養(yǎng)基礎(chǔ)條件
篩選
↓
初篩（1株1瓶）
↓
復(fù)篩（1株3～5瓶）
↓結(jié)合初步工藝條件摸索
再復(fù)篩（1株3～5瓶）
↓
3～5株
↓
單株純種分離
↓ 生產(chǎn)性能試驗
↓→毒性試驗
菌種鑒定

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