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(xì)胞或菌落形態(tài)改變。 2、生化突變型:代謝途徑變異 營(yíng)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(yíng)養(yǎng)成分才能生長(zhǎng)。 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(xì)胞成分尤其是表面成分的細(xì)致變異。 3、致死突變型:基因突變導(dǎo)致個(gè)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(cè)和分離出個(gè)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(biāo)記,可通過某種環(huán)境條件使它們得到優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng),從而取代原始菌株。 非選擇性突變—無(wú)選擇性標(biāo)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(diǎn) 1、不對(duì)應(yīng)性: 突變的性狀與引起突變的原因間無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 相應(yīng)的環(huán)境僅起著淘汰原有非突變型個(gè)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(gè)細(xì)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(gè)細(xì)胞長(zhǎng)大分裂成兩個(gè)細(xì)胞的過程稱為細(xì)胞世代。 細(xì)胞世代數(shù)=n-n0, 對(duì)于非同步生長(zhǎng)來說,對(duì)數(shù)生長(zhǎng)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(cè)定m的簡(jiǎn)單辦法是將一細(xì)胞群體培養(yǎng)在平板上,讓突變?cè)谄桨迮囵B(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(dāng)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(cè)定。 4、獨(dú)立性: 突變的發(fā)生一般是獨(dú)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(duì)某一細(xì)胞是隨機(jī)的,而且對(duì)某一基因也是隨機(jī)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(duì)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(duì)應(yīng)的。 突變是自發(fā)的,與環(huán)境是不相對(duì)應(yīng)的。 1、變量試驗(yàn)(1943,Luria & Delbruck) 實(shí)驗(yàn)要點(diǎn):(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(huì)怎樣? 突變發(fā)生在什么時(shí)間? 噬菌體起什么作用? 2、涂布試驗(yàn)(1949,Newcombe設(shè)計(jì)) 實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)(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(huì)怎樣? 3、影印培養(yǎng)試驗(yàn)(1952,Lederberg設(shè)計(jì)) 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(zhǎng)的群體中,分離出各類突變體。 實(shí)驗(yàn)要點(diǎn):(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(zhǎng)出抗性菌落。而取與3上無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系的菌落接種到含藥平板上則無(wú)生長(zhǎng)。
(四)突變機(jī)制 1、誘變機(jī)制 induce mutation , mutagen 1)堿基對(duì)置換(點(diǎn)突變) 只涉及一對(duì)堿基被另一對(duì)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(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入到DNA中,只對(duì)正在生長(zhǎng)發(fā)育的細(xì)胞有作用,即DNA復(fù)制時(shí)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(duì)置換對(duì)密碼子影響 簡(jiǎn)拼 UCG(Ser)(不表現(xiàn)突變現(xiàn)象) 錯(cuò)義 UAC(Tyr) UCC 錯(cuò)義 UUC(Phe) (所合成蛋白質(zhì) (Ser) 有活性或純化) 無(wú)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(gè)或少數(shù)幾個(gè)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(cuò)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(gè)至十幾個(gè)基因。 Mu噬菌體:37 kb,含有20多個(gè)基因。
2、自發(fā)突變機(jī)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(zhǎng)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(duì),C以亞氨基式與A配對(duì)。 4)環(huán)出效應(yīng):DNA復(fù)制過程中偶爾環(huán)出。 (五)紫外線對(duì)DNA的損傷及機(jī)體對(duì)損傷DNA的修復(fù) 紫外線作用:同鏈DNA的相鄰T間形成共價(jià)T二聚體,阻礙堿基間正常配對(duì),從而引起突變或死亡。 機(jī)體對(duì)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(bǔ)修復(fù)):與光無(wú)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(shí),受損的模板作用消失,互補(bǔ)單鏈(新鏈)里留下空隙,產(chǎn)生誘導(dǎo)信號(hào),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(duì)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(wú)模板DNA 情況下合成酶的誘導(dǎo)修復(fù)。正常情況下無(wú)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(hào),激活有關(guān)酶系,對(duì)DNA損傷進(jìn)行修復(fù),其中DNA多聚酶起重要作用,在無(wú)模板情況下,進(jìn)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(duì)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(shí)切除不正常的核柑酸。 上述修復(fù)中前3種屬無(wú)錯(cuò)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 gydjdsj.org.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(jìn)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(jìn)行各種遺傳改造工作。 2)根據(jù)文獻(xiàn)資料報(bào)導(dǎo)的微生物種屬,向國(guó)內(nèi)外菌種保藏機(jī)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(diǎn)、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(shí)際上是初篩濃縮,方法主要是: 1、控制營(yíng)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(jì)實(shí)驗(yàn)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?gòu)?fù)篩(1株3~5瓶) ↓ 3~5株 ↓ 單株純種分離 ↓ 生產(chǎn)性能試驗(yàn) ↓→毒性試驗(yàn) 菌種鑒定
上一頁(yè) [1] [2] 轉(zhuǎn)帖于 醫(yī)學(xué)全在線 gydjdsj.org.cn
廣告加載中.... |