遗传讲义-细菌和病毒

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1、第七章细菌和病毒的遗传前面我们讲过，减数分裂是真核生物基因传递方式的特征，是有性生殖过程的反应。然而还有一些生物，象细菌没有核的结构，还有象病毒没有细胞的结构，这些原核类型生物没有典型的减数分裂，所以它们的基因的传递方式是非减数分裂的。我们在这一章里将讨论它们的遗传物质的几种传递方式。第一节细菌和病毒遗传研究的意义一、细菌所有的细菌都是比较小的细胞，大约1——2um长，0.5um宽，由一层或多层膜或壁的包围。细菌细胞中有含许多核糖体的细胞质，以及含DNA的区域，即拟核（nucleoid），也称核

2、质体。核质体的体积约为0.1um3，其中的DNA紧紧地裹成一团，但没有膜包被，在细胞质里，除核糖体外，不存在细胞器。细胞质外包有质膜体（mesosome）。大肠杆菌(scherichiacoli)，在细菌遗传研究中应用十分广泛，其DNA主要是以单个主染色体(mainchromosome)的形式存在，长约1100Hm，分子量约2.6×10。这种DNA与真核生物的DNA不同，它不与组蛋白结合，也不形成核小体的结构，它是一个封闭的大环。除了主染色体之外，细胞里通常还具有一个或多个小的染色体这些小的染色

3、体叫质粒（palsmid）。每个质粒包含有细胞中DNA总量的0.5%——2%，是长4——35Mm的双链DNA，它们是一个个的小环，也不与组蛋白结合。二、病毒病毒没有细胞结构，既不属于原核生物，也不属于真核生物。由于病毒没有细胞结构，所以它不能单独地生长和繁殖。必须寄生在活细胞中，利用活细胞的代谢机器来进行繁殖。按照它们感染的细胞类型可分为感染细菌，真菌及藻菌的菌类病毒，以及感染动物和植物的动物病毒和植物病毒。病毒结构十分简单，它们仅含一种核酸，或DNA或RNA，和一个蛋白质外壳。在病毒中没有合成

4、蛋白质外壳所必须的核糖体。所以，病毒必须感染活细胞，改变和利用活细胞的代谢合成机器，才能合成新的病毒后代。感染细菌的病毒又叫噬菌体(bacteriophage)，是目前了争比较楚的病毒，依其遗传物质的性质，可以有单链DNA，单链RNA，双链DNA和双链RNA4种类型。依其与宿主细胞的相互关系，可分成有裂性(virulent)和温和(temperate)两大类型。三、细菌和病毒在遗传研究中的优越性1、世代周期短每个世代以min或h计算。例如，大肠杆菌每20min可繁殖一代，病毒每h可繁殖数百个后代

5、，因此，将它们培养1周，便可在固体培养基中得知结果，大大缩短了实验周期。2、易于管理和进行化学分析因一支试管可以储存数以百万计的细菌和病毒，操作管理方便，可大量节省突间和培养工作所需的人力、物力和财力。在基因作用的研究上常需要对代谢产物或基因本身进行化学分析，而细菌代谢旺盛繁殖又快，可在短期内累积大量产物，为化学分析提供了条件。3、便于作为基因突变的研究材料基因突变往往发生在极个别的个体或细胞中，因此必须观察大量的个体或细胞才能发现突变型。细菌和病毒属于单倍体，所有突变都能立即表现出来，不象直核

6、二倍体生物那样，有显性掩盖隐性的问题。例如在一个培养皿上一般只能生长几百个菌落，而在通常情况下，基因突变的频率很低，一般在以下，所以至少在几十个培养皿中才能观察到一个突变型。现在如果所观察的是抗链霉素突变型，只需要在培养基中加入链霉素，那末野生型敏感细菌就不能形成菌落，而只有发生了抗性突变的细菌才能在培养皿上形成菌落，因此不难在一个培养皿上发现若干亿个细菌中所发生的少数突变。4、便于研究基因的作用在基因作用研究中常常用到营养缺陷型。在基因作用研究中也常常需要对代谢产物或菌株本身进行化学分析。的细

7、菌可以生活在基本培养基上，而那些丧失合成某营养物质的突变体则必须添加这类物质才能生长。用在基本和补充两种培养基上进行的影印培养，很容易从供试菌细胞中检出营养缺陷型，有利于从生化角度来研究基因的作用。5、便于基因重组的研究细菌的转经，转导和接合作用，在一支试管中可以产生遗传性状不尽相同的子代，这些子代的遗传重组型可用于精密的遗传学分析。虽然重组频率不高，但利用营养缺陷或抗药性等标记，不难从亿万个供试细菌细胞中选出基因重组的突变株。6、便于用作研究基因结构，功能及调控机制的材料细菌可以生活在基因培养

8、基上，而那些丧失合成某营养物质的突变体则必须添加这类物质才能生长。用在基本和补充两种培养基上进行的影印培养，很容易从供试菌细胞中检出营养缺陷型，有利于从生化角度来研究基因的作用。5、便于基因重组的研究细菌的转经，转导和接合作用，在一支试管中可以产生遗传性状不尽相同的子代，这些子代的遗传重组型可用于精密的遗传学分析。虽然重组频率不高，但利用营养缺陷或抗药性等标记，不难从亿万个供试细菌细胞中选出基因重组的突变株。6、便于用作研究基因结构，功能及调控机制的材料细菌和病毒遗传物质简单，一般具有比高等生物