食品科学技术教案-微生物的遗传变异与菌种选育.docVIP

微生物的遗传变异与菌种选育 在应用微生物加工制造和发酵生产各种食品的过程中，要想有效地大幅度提高产品的产量、质量和花色品种,首先必须选育优良的生产菌种，才能达到目的。而优良菌种的选育是在微生物遗传变异的基础上进行的。遗传和变异是相互关联，同时又相互矛盾对立的两个方面，在一定条件下，二者是相互转化的。认识和掌握微生物遗传变异的规律是搞好菌种选育和关键。 第一节 微生物遗传变异 一、微生物的遗传与变异性（书） 二、微生物遗传变异的物质基础 核酸是遗传变异的物质基础，这一点已由以下三个经典实验得到证明。 （一）肺炎双球菌的转化实验 1928年英国的细菌学家格里菲斯(Griffith)首先发现肺炎双球菌的转化现象。肺炎双球菌(Diplococcus Pneumoniae)是一种病原菌，存在着两种不同类型：光滑型(Smooth 简称S 型)和粗糙型(Rough 简称R 型)。光滑型肺炎双球菌的菌体有荚膜，菌落光滑，当侵染人或动物体内时，能使其患病死亡；粗糙型肺炎双球菌菌体无荚膜，菌落粗糙，不会使人和动物致病。格里菲斯以R 型和S 型作为实验材料进行遗传物质的实验。格里菲斯首先将R 型肺炎双球菌注入小白鼠体内，小白鼠安然无恙；将S型注入时，小白鼠患病死亡。将S型菌在 60℃ 温度下加热杀死后注入小白鼠体内，小白鼠不患病。但将加热杀死的S 型菌和R 型活菌混合注入时，小白鼠出乎意料地患病死亡，并从小白鼠体内分离出活的S 型菌。格里崐菲斯称这一现象为转化作用。（图8－1）在混合注入时，S 型菌已被加热杀死，当然不能死而复生。因此，在小白鼠体内分离到的活的S型菌只能是R 型菌的变异菌株，而这又是在S 型菌的被称为转化因子的物质作用下发生的。至于转化因子是什么物质，格里菲斯对此并未作出回答。1944年美国的埃弗雷(O.Avery)、麦克利奥特(C.Macleod)及麦克卡蒂(M.Mccarty)等人在格里菲斯工作的基础上，首先将组成S 型肺炎双球菌的各类化学物质进行分离提纯，获得了纯度很高的糖类、脂类、蛋白质、核酸等。然后把这些化学物质逐个和R型肺炎双球菌混合，在动物体外进行培养，观察是哪种动物能引起转化作用。结果发现只有DNA 能起崐这种作用，这就证明了在生物体内决定遗传的物质是 DNA。 （二）噬菌体的感染实验 1952 年侯喜(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)利用示踪元素，对大肠杆菌 T2噬菌体进行了这类实验。T2 噬菌体由蛋白质和核酸组成，这样噬菌体中的硫元素只能在蛋白质中存在，而磷元素只在核酸中存在。侯喜等人首先用含有 35S和 32P 两种元素的培养基培养大肠杆菌，然后让 T2 噬菌体侵染培养后的大肠杆菌，从而使 T2 噬菌体打上 35S 和 32P 的标记。接着又让这种 T2 噬菌体侵染不含标记元素的大肠杆菌，并在 T2 噬菌体完成了吸附和侵入后，而未复制前，在组织搅碎器中强烈搅拌，以便使吸附在菌体外表的 T2 噬菌体蛋白质外壳脱离细胞并均匀分布，再进行离心沉淀，分别测定沉淀物和上清液中的同位素标记。结果发现，几乎全部 35S 都在上清液中，而几乎全部 32P 和细菌一起出现在沉淀物中。这说明 T2 噬菌体蛋白质外壳没有进入细菌细胞(通过电子显微镜的观察也证实了这点)，而是由于搅拌从细菌表现脱落下来，质量较轻，在离心时不被沉淀而在上清液中。而 T2 噬菌体的DNA进入细菌细胞内，由于质量较重，在离心时被沉淀下来。同时，进入细菌内的DNA可以使整个 T2 噬菌体复制完成，最终释放出具有蛋白质外壳的完整的子代 T2 噬菌体。因此而证实了DNA 是噬菌体全部遗传信息的载体。（图8－2） ┌─ 注射R 型活菌 ───── 小鼠不发病（存活） │ ├─ 注射S型灭活菌───── 小鼠不发病（存活） 小鼠（活）│ ├─ 注射S型活 ────── 小鼠发病死亡 │ └─ 注射R型活菌＋S型死 ─ 小鼠发病死亡 ↓ 心血分离到S型活菌 （1）动物试验 热致死S 型菌———————培养皿培养——无菌落生长 R 型活菌———