浙江农林大学（浙江林学院）：《食品微生物学》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 微生物的遗传变异和育种 7.1 第一节 遗传变异的物质基础

概 念 遗传(heredity)：亲代生物传递给子代一套实现与其相同形 状的遗传信息。 遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有 的全部基因的总和。 表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内 在特性的总和;-是一种现实存在，是具一定遗传型的生 物在一定条件下所表现出的具体性状。 第一节 遗传变异的物质基础

概 念 遗传(heredity)：亲代生物传递给子代一套实现与其相同形 状的遗传信息。 遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有 的全部基因的总和。 表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内 在特性的总和;-是一种现实存在，是具一定遗传型的生 物在一定条件下所表现出的具体性状。 第一节 遗传变异的物质基础

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。 特点：a.在群体中以极低的几率出现（10-6～10-10）； b.形状变化的幅度大； c.变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。 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。 特点：a.几乎整个群体中每一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。 例如：粘质沙雷氏菌：在25℃下培养， 产生深红色的灵杆菌素；在37℃下培 养，不产生色素；如果重新将温度降 到25℃，又恢复产色素的能力

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。 特点：a.在群体中以极低的几率出现（10-6～10-10）； b.形状变化的幅度大； c.变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。 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。 特点：a.几乎整个群体中每一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。 例如：粘质沙雷氏菌：在25℃下培养， 产生深红色的灵杆菌素；在37℃下培 养，不产生色素；如果重新将温度降 到25℃，又恢复产色素的能力

种质连续理论：1883-1889年间Weissmann提出。认为遗传物 质是一种具有特定分子结构的化合物。 基因学说：1933年摩尔根（Thomas Hunt Morgan）发现了染 色体，并证明基因在染色体上呈直线排列，提出了基因学说， 使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 进一步发现染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组 成。20多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质 数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得 一、遗传物质基础三个经典证明实验

种质连续理论：1883-1889年间Weissmann提出。认为遗传物 质是一种具有特定分子结构的化合物。 基因学说：1933年摩尔根（Thomas Hunt Morgan）发现了染 色体，并证明基因在染色体上呈直线排列，提出了基因学说， 使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 进一步发现染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组 成。20多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质 数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得 一、遗传物质基础三个经典证明实验

➢肺炎球菌的转化试验 ➢噬菌体感染试验 ➢病毒的拆开与重建试验 证明遗传物质基础是核酸的三个经典实验 多，一般仅由4种不同的核苷酸组成，它们通过排列核 组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物 遗传的物质基础是蛋白质

➢肺炎球菌的转化试验 ➢噬菌体感染试验 ➢病毒的拆开与重建试验 证明遗传物质基础是核酸的三个经典实验 多，一般仅由4种不同的核苷酸组成，它们通过排列核 组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物 遗传的物质基础是蛋白质

研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌） S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 （一）经典转化实验（transformation） 1928年，Griffith进行了以下几组实验： （1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 小鼠存活 对小鼠注射活S菌 小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 小鼠死亡 抽取心血 分离 活的S菌

研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌） S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 （一）经典转化实验（transformation） 1928年，Griffith进行了以下几组实验： （1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 小鼠存活 对小鼠注射活S菌 小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 小鼠死亡 抽取心血 分离 活的S菌

Griffith 转化试验 示意 混合培养 R型活菌 S型活菌 S型热死菌 R型活菌 S型活菌 健康 健康 健康 健康 健康 健康 健康 病死 病死 病死

Griffith 转化试验 示意 混合培养 R型活菌 S型活菌 S型热死菌 R型活菌 S型活菌 健康 健康 健康 健康 健康 健康 健康 病死 病死 病死

（2）细菌培养实验 （3）S型菌的无细胞抽提液试验 以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在一 种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细胞获 得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。 肺炎链 球菌 不生长 培养皿培养 热死S菌 ⎯⎯⎯ ⎯→ 长出R菌 培养皿培养 活R菌 ⎯⎯⎯ ⎯→ 热死S菌＋活R菌⎯培养皿培养 ⎯⎯⎯⎯⎯→长出大量R菌＋10−6 S菌 活R菌＋S菌的无细胞抽提液⎯培养皿培养 ⎯⎯ ⎯→长出大量R菌和少量S菌

（2）细菌培养实验 （3）S型菌的无细胞抽提液试验 以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在一 种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细胞获 得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。 肺炎链 球菌 不生长 培养皿培养 热死S菌 ⎯⎯⎯ ⎯→ 长出R菌 培养皿培养 活R菌 ⎯⎯⎯ ⎯→ 热死S菌＋活R菌⎯培养皿培养 ⎯⎯⎯⎯⎯→长出大量R菌＋10−6 S菌 活R菌＋S菌的无细胞抽提液⎯培养皿培养 ⎯⎯ ⎯→长出大量R菌和少量S菌

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 活 R 菌 长出S菌 只有R菌 1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty从热 死S型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成 分，并在离体条件下进行了转化试验： 只有S型细菌的DNA才能将S. pneumoniae的R型转化为S 型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转 移给R型菌株的，是遗传因子

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 活 R 菌 长出S菌 只有R菌 1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty从热 死S型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成 分，并在离体条件下进行了转化试验： 只有S型细菌的DNA才能将S. pneumoniae的R型转化为S 型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转 移给R型菌株的，是遗传因子

（二）噬菌体感染实验 A. D. Hershey和M. Chase，1952年 含32P-DNA的一组： 10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离 吸附 离心 沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体 上清液中含 15%放射性 沉淀中含 85%放射性 放射性85%在沉淀中

（二）噬菌体感染实验 A. D. Hershey和M. Chase，1952年 含32P-DNA的一组： 10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离 吸附 离心 沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体 上清液中含 15%放射性 沉淀中含 85%放射性 放射性85%在沉淀中

沉淀中含 25%放射性 含35S-蛋白质的一组： 10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离 吸附 离心 沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体 上清液中含 75%放射性 放射性75%在上清液中

沉淀中含 25%放射性 含35S-蛋白质的一组： 10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离 吸附 离心 沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体 上清液中含 75%放射性 放射性75%在上清液中