微生物遺傳學

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微生物遺傳學是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技術語。

漢字，中國古人智慧的結晶。千百年間，它經歷了「甲金篆隸草楷行」的發展。從記錄的工具到藝術的載體，它的身上，傾注了無數先人的心血。

目錄

名詞解釋

微生物遺傳學是以病毒、細菌、小型真菌以及單細胞動植物等微生物為研究對象的遺傳學分支學科。微生物有 微生物遺傳學個體小、生活周期短、常能在簡單的合成培養基上迅速繁殖等特點，並且可以在相同條件下處理大量個體，所以是進行遺傳學研究的良好材料。微生物遺傳學在20世紀40～50年代的發展，促進了遺傳學中一些基本理論的闡明；50～60年代推動了分子遺傳學的發展。

研究背景

分子遺傳學是在微生物遺傳學的基礎上發展起來的一個遺傳學分支。遺傳密碼 、轉錄 、翻譯 、信使核糖核酸（mRNA） 、轉移核糖核酸（tRNA）等都是在微生物中被發現或證實的。

微生物遺傳學推動生產的發展。通過消除阻遏作用而提高最終產物的原理被應用於氨基酸和核苷酸的發酵生產中並取得了顯著的增產效果。重組DNA技術在工業、農業和醫學上的應用前景更難以估量 ，而重組DNA技術也是微生物遺傳學研究的產物。微生物遺傳學研究對於醫療衛生事業也作出了重要的貢獻，在致癌物質的檢測方面尤為突出。

微生物遺傳學是以病毒、細菌、小型真菌以及單細胞動植物等微生物為研究對象的遺傳學分支學科。微生物有個體小、生活周期短、能在簡單的合成培養基上迅速繁殖等特點，並且可以在相同條件下處理大量個體，所以是進行遺傳學研究的良好材料。

發展簡史

30年代中已經開始對酵母菌、脈孢菌和草履蟲的遺傳學研究，不過那時研究的對象限於能進行有性生殖的微生物，研究的課題大多限於基因的分離、連鎖和重組等。開始認識和利用微生物的優越性進行遺傳學研究的是美國遺傳學家G.W.比德爾和生物化學家E.L.塔特姆。他們原來企圖通過果蠅複眼色素遺傳的研究來闡明基因的原初功能，雖然取得了一些進展，但並不理想，於是便改用脈孢菌作為研究材料，另行研究基因在氨基酸等的生物合成中所起的作用。這樣做的原因是：①果蠅複眼色素的分子結構和生物合成途徑比較複雜，要取得大量色素也比較困難；②氨基酸等的分子結構或生物合成都比色素簡單；③脈孢菌便於通過大量培養而取得它的代謝產物；④正像在果蠅的複眼色素的研究中必須獲得不能合成色素的突變型一樣，要研究基因在氨基酸合成中的作用，必須獲得不能合成氨基酸的突變型。要做到這一點，所研究的生物必須本身能合成全部氨基酸，脈孢菌正是這樣一種生物；⑤脈孢菌的基因分離、連鎖、重組等研究已經有一定的基礎；⑥在微生物中利用射線誘發基因突變已有報道。

基礎研究

營養缺陷型

40年代初比德爾和塔特姆用射線處理脈孢菌得到了多種營養缺陷型，這些突變型只有在培養基中添加了它們所不能合成的物質才能生長。研究營養缺陷型的重要意義是：①為生物合成代謝途徑的研究提供了有效的手段；②提出了一個基因一種酶的假設；③利用營養缺陷型探索代謝途徑的原理在遺傳學各個領域中得到廣泛應用；④除研究基因的原初功能外，還被應用於研究基因結構和基因突變，從這些研究所得到的許多原理以後又被應用於人類體細胞的遺傳學研究（見體細胞遺傳學），從而推動了人類遺傳學的發展；⑤應用營養缺陷作為標記,發現了細菌接合。

基因重組

早在30年代就有人提出細菌是否有基因重組的問題，並且試圖進行驗證,但因所用的檢測遺傳重組的形態和糖發酵性狀不很穩定，並且沒有採用排除親本而選擇重組體的方法，所以沒有取得可信的結果。1946年美國微生物遺傳學家J.萊德伯格和塔特姆在大腸桿菌中以營養缺陷型為選擇標記，發現了細菌的基因重組現象。這一發現既說明了生物界遺傳規律的普遍性；又開闢了應用大腸桿菌等為材料的遺傳學研究的廣闊領域。大腸桿菌已是遺傳學方面研究得最為詳盡的生物，通過大腸桿菌和它的噬菌體的遺傳學研究又開創了分子遺傳學。大腸桿菌基因重組的發現還導致了大腸桿菌的轉導、真菌的准性生殖和放線菌的基因重組等現象的發現，並為微生物遺傳學理論應用於生產實踐開闢了前景。

化學鑑定

肺炎雙球菌的轉化現象在1928年就已發現，可是轉化因子的化學本質直到1944年才為美國化學家O.T.埃弗里鑑定為DNA。此後DNA的重要意義才逐漸被認識，分子遺傳學的發展才有可能。

藥性突變

細菌的抗藥性來自基因突變還是對環境的適應性變異是個長期爭論不休的問題。1943年原來當醫生的S.盧里亞和由物理學轉向噬菌體遺傳學研究的遺傳學家M.德爾布呂克用波動實驗證明了抗藥性的出現可以在細菌接觸藥物以前發生，表明抗藥性是基因突變的結果。關於細菌的變異在19世紀就已經有許多報道，可是通過嚴密的實驗設計和結果分析而得出關於變異的實質方面的明確結論是從這一實驗開始的。這一工作在方法論方面給微生物遺傳學帶來深遠的影響，它的結論加深了人們對於生物變異規律的普遍性的認識。

遺傳學研究

這方面的研究在20世紀30年代末已由德爾布呂克等系統地開展，40年代進入全盛時期。噬菌體乾重的90%以上由蛋白質和核酸構成，噬菌體感染細菌時只有核酸進入細菌細胞，蛋白質外殼則留在細胞外面，在感染後短短20～30分鐘便有上百個噬菌體被釋放出來。這樣一種簡單的體系很有利於研究遺傳物質的本質。正是噬菌體的遺傳學研究為 DNA是遺傳物質和三聯體是遺傳密碼的基本單位提供了重要的證據，並闡明了基因是一個不容分割的功能單位而不是突變和重組的單位（見互補作用），而且在噬菌體的研究中發現了基因突變的熱點，以後又揭示了基因的重疊性現象。同時噬菌體遺傳學研究也是基因調控概念的實驗根據之一。