微生物课件－微生物的遗传与变异1

微生物课件－微生物的遗传与变异1内容摘要：

微生物课件－微生物的遗传与变异1 第十三章微生物的遗传与变异遗传 (子代与亲代的相似性变异 (子代与亲代的差异微生物是遗传学研究中的明星： 微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。 第一节 遗传变异的物质基础微生物的遗传物质第二节 噬菌体第三节 基因突变第四节 突变株的类型及实际应用第五节 基因的转移与重组转化实验噬菌体感染实验植物病毒的重建实验朊病毒 的发现与思考第一节 遗传变异的物质基础白质的酶作用于有毒的 1952年 生化提取分别获得含 病毒 1） 和烟草花叶病毒核酸 （病毒 2）抗血清处理，证明杂种病毒 的蛋白质外壳来 自 病毒 2，而非 病毒 1杂种病毒的后代 的蛋白质外壳表现为 病毒 2，而非 病毒 1遗传物质是核酸（ 非蛋白 质朊病毒的发现与思考亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未发现该蛋白内含有核酸。 蛋白质是否可以作为遗传物质。 是仅仅为表达调控的一种形式。 1997年诺贝尔医学奖获得者 . 三维空间构象含有 40% 4个 三维空间构象中含有的 2个 有43% 合成一种有功能的多肽链或 是遗传物质的最小功能单位。 基因组 (存在于细胞或病毒中的所有基因或全部一套基因。 细胞内只含有一套基因的称为单倍体 (细胞内含有二套基因的称为二倍体 (。 真核微生物的遗传物质： 核小体 螺旋管 超螺旋体 染色体 （ 细胞分裂间期的染色质 （ 核小体成串排列而成，核小体（ 核心颗粒 核心 200组蛋白 8聚体（ 2B， 4各二分子） ，组蛋白 将 连接 核 /拟核 /核质 /染色体 裸露的共价、闭合、环状的 粒 和 转座因子微生物遗传物质的复制1 原核微生物（细菌，放线菌）一个染色体，一个复制起始点 “ ”复制。 2 真核微生物多条染色体，多个复制起始点，同时复制。 3 1） “ ”复制（ 2） “ 滚环复制 ” （ “ ”复制）”复制“ 滚环复制”（“ ” 复制）转座因子 （ 也称为跳跃基因（ ,位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的 泛分布于原核和真核细胞中。 1、 插入序列 (一段反向重复序列（ R），仅编码转位酶 (2、 转座子 ( 、转座噬菌体（ 随机插入宿主 作生物诱变剂。 插入序列及转座因子质粒的基本特性： 大多为共价闭合环状双链 自我复制能力 携带基因非细胞生长所必需 质粒能自宿主细胞自发消除，但消除频率很低 质粒的转移性 不相容性（ 相容性（ 粒（ 一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。 质粒的分子结构通常以共价闭合环状 (称 超螺旋双链 粒分子的大小范围从 1000细菌质粒多在 10、 称 大小约 100是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。 携带 +菌株（相当于雄性），无 当于雌性）。 F+)和以与染色体相结合的状态(在于细胞中，所以又称之为附加体 (有关内容在讲细菌的接合作用时具体介绍质粒的主要类型包括抗药性和抗重金属二大类。 接合型抗药质粒由抗药转移因子（ 抗药决定子（ 成2、 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。 89使宿主对下列药物及重金属具有抗性：汞（ 环素（ 链霉素 (磺胺 (氯霉素 (西地酸（ 且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。 细菌素 抗生素 抑制或杀死近缘，甚至同种不同株的细菌 较广的抗菌谱 通过核糖体直接合成的多肽类物质 一般是次级代谢产物 编码细菌素的结构基因及相关的基因一般位于质粒或转座子上 一般无直接的结构基因，相关酶的基因多在染色体上 3、 大肠杆菌素质粒 （ 菌素可以杀死同种但不携带该质粒的菌株。 细菌素一般根据产生菌的种类进行命名：大肠杆菌（ E. 生的细菌素为 肠杆菌素），而质粒被称为 代谢质粒（ 称为降解质粒，质粒上携带有能降解某些基质的酶的基因，尤其是对一些有毒化合物，如芳香簇化合物 (苯 )、农药、辛烷和樟脑等的降解，在环境保护方面具有重要的意义。 第三节 基因突变 (变（ 物体遗传物质的核苷酸序列发生了稳定可遗传的变化，导致微生物的某些性状发生遗传性的变异。 基因突变（ 称点突变。 染色体畸变 (包括大段染色体的缺失、重复、倒位。 基因突变的基本特点 自发性和 不对应性 稀少性 诱发性 独立性 稳定可遗传性 可逆性 （野生型菌株、突变株、回复突变）证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系。 如何证明基因突变的非对应性。 三个经典实验变量实验、涂布实验、影印实验变量实验 1943）969949）影印实验 1952）J. is 958 和表型变异 (形杆菌的鞭毛有无。 基因型变异（ 发突变（ :在没有人为的诱变因素的情况下自发产生的突变。 主要 因环境因素的影响，或 般频率较低，通常为 10诱变 (些物理、化学因素对生物体的 变以较高的频率产生。 基因突变类型 ：自发突变机制1、低剂量诱变因素的长期综合效应2、碱基结构的变化能是一种真正的自发突变。 （如 酮式和烯醇式构型的互变 ,氨基式和亚氨式构型的互变 , 可能导致相对位置上核苷酸的错配 , 导致 C 或 T 的置换。 ）3、环出效应导致缺失突变诱变机制 :化学诱变机制 :碱基对置换直接置换（ 以亚硝酸为例 ）间接置换（ 以 5溴尿嘧啶为例 ）物理诱变剂： 紫外线的诱变机制及修复紫外线的诱变机制及修复2 损失的修复（自学）（ 1）光复活作用（光能使 2）切除修复（暗修复）光复活作用与切除修复作用均可使细菌避免发生突变。 这些机制缺陷易导致突变。 1 诱变机制啶的水合作用、链间、链内 )的形成。 2）抗药性突变型（ 因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。 表示方法：所抗药物的前三个小写、斜体、英文字母加上 “ r”表示 别表示对链霉素的抗性和敏感性正选择标记 （突变株可直接从抗性平板上获得）1） 高产突变株产量提高 正变株产量 降低 负变株突变株的类型及实际应用3）条件致死突变型（ 某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。 负选择标记如温度敏感（ 突变型 ,7 生长， 42度下不生长，主要是突变引起了蛋白质结构和功能的改变。 常被用来分离生长繁殖必需的突变基因。 4）营养缺陷型 （ 生物经突变后失去对某种生长因子（维生素、氨基酸、核苷酸等）的合成能力，必须依靠外界供应才能生长，这种突变株称为营养缺陷型。 营养缺陷型的表示方法基因型 ：前三个英文，小写，斜体： 氨酸缺陷型，其中的大写字母 C：同一表型中不同基因的突变 ）表型 ：同上，但第一个字母大写，且不用斜体： ，分别表示缺陷型和野生型。 营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段。 在选择培养基（一般为基本培养基）上不生长 ,为负选择标记。 诱变剂与致癌物质 用各种诱变剂获得各类遗传突变，进行诱变育种c）危害人类自身的健康b）对有害微生物进行控制很多种化学物质，能以各种机制导致 生物化学统一性 ” 法则 ： 人和细菌在 使微生物发生突变的诱。