第一节  遗传变异的物质基础

遗传和变异是生物体最本质的属性之一。

    微生物菌种在遗传基因的控制下,在适宜的环境条件下，通过代谢和发育使其后代表现为与亲代相同的具体性状。

    通过对微生物遗传变异规律的深入研究，不仅促进了现代生物学的发展，而且还为微生物育种工作提供了丰富的理论基础。   

一、遗传与变异的概念

♦遗传（Heredity, Inheritance）是一切生物体最基本的属性之一。

遗传（Heredity, Inheritance）：生物的亲代传递给子代一套遗传信息的特性。即子代与亲代在形态、生理等方面的相似性，具有稳定性。

♦遗传型（基因型Genotype）：生物体所携带的全部遗传因子或基因的总称

遗传型代表了可能性，在环境条件的作用下表现为表型

♦表现型（现实性Phenotype）：具有一定遗传型的个体在特定的外界环境中，通过生长发育所表现出来的种种形态和生理特征的总和

微生物的变异：

饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。

遗传性变异(variation):生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生改变。

A、非遗传性变异：是细菌在环境因素等影响下出现的变化，这种变化不是因基因结构的变化而产生的。只能称适应或饰变(modification)，而不是真正的变异，因为它是群体中任一个体都可变的并不能遗传给下一代。

B、遗传性变异：是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现。

变异的特点：

遗传性变异的特点：

a.在群体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）；

b.性状变化的幅度大； 

c.变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的

非遗传性变异的特点：

a.几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化；

b.性状变化的幅度小；

c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。

二、遗传变异的物质基础

1、证实DNA和RNA是遗传物质的微生物学实验剖析 

     3个经典实验－－－证明核酸是遗传变异的物质基础

（1）转化实验

1928年英国细菌学家格里菲斯（Grffith）发现及肺炎球菌的转化现象。

1.1928年格里菲斯实验：

RⅡ———→鼠活

SⅢ———→鼠死

加热的SⅢ———→鼠活

加热的SⅢ＋RⅡ———→鼠死（并从体内分离到活的SⅢ型细菌。）

2.1944年埃弗雷（Avery）等进一步实验：

将SⅢ的糖类、脂类、蛋白质、核酸等提纯，接种小鼠，试验发现只有DNA能使细菌转化。

（2）噬菌体感染实验：

1952年候喜（A. Hershey）和蔡斯（M. Chase）用大肠杆菌T2噬菌体进行了感染试验，证明了DNA是噬菌体遗传信息的载体。

（3）病毒的拆开和重建实验：

美国：法朗克—康勒特把烟草花叶病毒拆开成RNA和蛋白质，结果只有RNA能感染烟草。

     

2、遗传物质—核酸的结构

3、核酸的分布和存在形式

遗传物质在细胞内的存在的方式

细胞水平：存在于细胞核或核质体中，单核或多核 细胞核水平:真核微生物的核内DNA与组蛋白结合成为染色体。原核微生物的DNA不与蛋白质结合，呈松散的核质体状态存在。

染色体水平:  不同微生物染色体数不同，真核微生物染色体数目较多，而原核微生物染色体数只有一条。大多数微生物是单倍体，少数是双倍体。

核酸水平：大多数微生物的遗传物质为DNA，只有部分病毒的遗传物质为RNA。存在双链或单链

基因水平：具自主复制能力的遗传功能单位，是具有特定核苷酸序列的核酸片断。

密码子水平：信息单位，三个核苷酸决定一个氨基酸。起始（AUG）和终止（UAA、UGA、UAG）。

核苷酸水平：突变或交换单位，四种碱基

分子水平：生物的遗传物质是核酸，绝大数的遗传物是DNA,少数是RNA，从核酸的结构看,有双链和单链之分。绝大数微生物的DNA是双链的，少数病毒为单链。双链DNA呈环状、链状、超螺旋状。