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第六章 微生物的遗传和变异 第一节?????微生物的遗传 1.转录 – mRNA的合成 转录是以DNA为模板合成与其碱基顺序互补的mRNA的过程。 细胞生长周期的某个阶段，DNA双螺旋解开成为转录模板，在RNA聚合酶催化下，合成mRNA。 转录——以DNA为模板，按碱基配对原则（dA-U、dT-A、dG-C、dC-G)合成RNA链。 mRNA携带有合成蛋白质的全部信息。蛋白质的生物合成是以mRNA作为模板进行的。 遗传密码 mRNA分子中所存储的蛋白质合成信息，是由组成它的四种碱基（A、G、C和U）以特定顺序排列成三个一组的三联体代表的，即每三个碱基代表一个氨基酸信息。这种代表遗传信息的三联体称为密码子，或三联体密码子。 mRNA分子的碱基顺序即表示了所合成蛋白质的氨基酸顺序。 2.蛋白质的生物合成 (1)tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的帮助下，能够识别相应的氨基酸，并通过tRNA氨基酸臂的3-OH与氨基酸的羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。 每一种氨基酸至少有一种对应的氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸与ATP的作用, 也催化氨基酰基转移到 tRNA。 氨基酰-tRNA 合成酶具有高度的专一性。每一种氨基酰-tRNA合成酶只能识别一种相应的tRNA。 tRNA分子能接受相应的氨基酸, 决定于它特有的碱基顺序, 而这种碱基顺序能够被氨基酰-tRNA 合成酶所识别。 (2)氨基酰-tRNA在mRNA模板指导下组装成蛋白质 氨基酰-tRNA通过反密码臂上的三联体反密码子识别mRNA上相应的遗传密码，并将所携带的氨基酸按mRNA遗传密码的顺序安置在特定的位置，最后在核糖体中合成肽链。 第二节 微生物的变异 第三节 基因重组 第四节 遗传工程技术在环境保护中的应用 六、微生物的细胞分裂 微生物将倍增的核物质和蛋白质均等地分配给两个细胞，在细胞的中部合成横隔膜并逐渐内陷，最终将两个子细胞分开，细胞分裂完成。 一、变异的实质——基因突变 基因突变：DNA因某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表型的改变. 二、突变的类型 （一）自发突变: 指微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变 （二）诱发突变 指在细菌的环境中加入理化因素而诱导细菌发生的突变。 凡提高突变率的理化因子都可称诱变剂（mutagen） 1、物理诱变: （1） 紫外辐射诱变作用机制： 主要的生物效应是DNA吸收紫外辐射，引起DNA结构的变化。引起DNA结构的变化有很多方面：DNA断裂、DNA交联、DNA与蛋白质交联、胞嘧啶与鸟嘌呤的水合作用及嘧啶二聚体的形成。 （2）DNA损伤的修复 ①光复活和暗复活 光复活：光裂合酶在可见光下（300-500nm）会因获得光能而发生解离从而使二聚体重新分解成单体。 暗复活：切除修复和重组修复 ②切除修复： 需要三种酶协同作用，不需要可见光的激活。首先在二聚体两侧核酸内切酶作用下造成单链断裂并切除二聚体。DNA聚合酶I作用下修复，最后DNA连接酶缝合新合成的DNA片段和原DNA片段。 ③重组修复： 必须在DNA进行复制的情况下进行，所以又称复制后修复。大肠杆菌可以在不切除胸腺二聚体情况下以带有二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，但在二聚体附近留下了一个空隙，经过染色体交换，使空隙部分面对正常单链，DNA聚合酶和连接酶将此修复。 ④ SOS修复： DNA大范围损失作为一种求救信号引发设计DNA修复的多种细胞功能参加的诱导作用。正常的SOS系统被LexA蛋白所抑制，DNA损伤时激活RecA蛋白酶活性，使LexA蛋白失活，启动SOS系统。一旦修复完成，SOS系统关闭。SOS系统是一种倾向差错的DNA修复机制，可造成突变。 ⑤适应性修复： 细菌由于长期接触低剂量诱变剂会产生修复蛋白酶，修复DNA上因甲基化而遭受的损伤。 2、化学诱变 化学诱变可造成碱基对的置换 转换（transition）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧啶取代。 颠换（transversion）：嘌呤被嘧啶取代。 化学诱变对DNA的作用形式有三类： （1）直接引起置换的诱变剂 是一类可直接与核酸碱基发生化学反应的诱变剂。可与一个或几个核苷酸发生化学反应，引起DNA复制时碱基配对的转换。 亚硝酸可使碱基发生氧化脱氨，使腺嘌呤A转变为次黄嘌呤H，胞嘧啶C变成尿嘧啶U，引起A=T向G=C转换 ①腺嘌呤氧化脱氨后形成烯醇式次黄嘌呤（He） ② He通过互变异构效应形成酮式次黄嘌呤（HK） ③DNA复制时，HK 与胞嘧啶（C）配对 ④ DNA第二次复制时，C与G