第九章微生物遗传与变异.pptVIP

第九章 微生物遗传与变异 ;微生物是理想的遗传学研究材料： ①物种及代谢类型的多样性； ②个体体制简单，营养体多为单倍体，基因组小； ③繁殖快，易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物； ④菌落形态特征的可见性与多样性； ⑤环境条件对微生物群体中各个体作用的直接和均匀； ⑥易变异、易得到营养缺陷型突变株； ⑦一般都有相应的噬菌体； ⑧存在着处于进化进程中的多种原始方式的有性生殖类等。;基因组genome：一种生物的全套基因。 表现型phenotype：生物可见的或可测定的性状 遗传型genotype：决定生物表现型的遗传因子 同样遗传型的生物在不同外界条件下，会显现不同表现型，但遗传型并非改变，这种变异为非遗传性变异，只能称适应或饰变(modification)；只有遗传型改变，从而引起表型变化才称为变异，它发生在基因水平上，可以遗传给子代。;Serretia marcescens在25℃下培养时，会产生一种深红色的灵杆菌素，把菌落染成鲜红色。可是，当培养在37℃下时，群体中所有细胞都不产色素。如果重新降温至25℃，产色素能力又得到恢复。 ;第一节 生物遗传信息的载体;Griffith的转化实验;;Hershey-Chase的噬菌体实验 用35S和32P去分别标记大肠杆菌，然后再用T2噬菌体感染，即可分别得到标有35S和T2和32P的T2噬菌体。 把标记噬菌体与其宿主大肠杆菌混合，经短时间(如10 min)保温后，使T2完成吸附和侵入过程。 在组织捣碎器中剧烈搅拌，以使吸附在菌体外表的T2蛋白外壳脱离细胞并均匀分布。 进行离心沉淀，再分别测定沉淀物和上清液中的同位素标记。;;结果发现，几乎全部的32P都和细菌一起出现在沉淀物中，而几乎全部33S都在上清液中。 这意味着噬菌体的蛋白外壳经自然分离后仍留在细胞外部，只有核酸芯子才进入宿主体内； 同时，由于最终能释放出一群具有与亲代同样蛋白外壳的完整的子代噬菌体，说明只有核酸才是其全部遗体信息的载体。 后来通过电子显微镜的观察也证实了这个论点。;TMV重建实验;遗传物质在细胞中的存在方式 ①真核生物 DNA分子与组蛋白结合构成染色体，每条染色体有单一线性双链DNA分子。一个真核生物细胞内有多条染色体（脉孢菌7条??人23条）。高等生物中有2至多套染色体（动物2倍，水稻4倍），真菌有双倍体，但多数微生物是单倍体。真核细胞核物质外有核膜包围，形成完整细胞核。;②原核生物 DNA不与组蛋白结合，染色体仅由一条DNA组成，DNA为共价闭合环状双链，一个细胞内只有一条染色体（单倍体haploid）。无核膜膜包围，只在细胞中央形成核区。 ③质粒plasmid 原核生物中，除染色体以外，能够自主复制的共价闭合环状DNA分子。它们携带少量遗传基因，决定细胞的某些性状，并非细菌生活必需。;DNA的双螺旋结构图;遗传信息的传递和基因表达 基因gene DNA分子的一定区段，携带特定的遗传信息，是具有自主复制能力的遗传功能单位。遗传信息通过DNA连上的核苷酸排列顺序表现出来。 结构基因 决定多肽形成的碱基顺序称结构基因，一个结构基因表达后，产生一个多肽；即“一个基因一个酶”。 调节基因 对结构基因起调节控制作用的称调节基因。 操纵子学说;基因的表达 以DNA为模板，通过RNA聚合酶转录出mRNA，然后将mRNA包含的碱基顺序在核糖体中翻译成相应氨基酸序列的多肽。 ①转录（transcription） 双链DNA→单链，以其中一条为模板→互补mRNA ②翻译(translation) mRNA →多肽;第二节 原核微生物的基因重组 克隆clone 不经过有性细胞的结合，由体细胞发育成新个体，即无性繁殖。 基因重组gene recombination 两个不同来源的遗传物质进行交换，经过基因的重新组合，形成新的基因型的过程。重组获得的后代具有新的基因组合，表现出不同于亲本的新性状。 原核微生物没有有性生殖，其基因重组通过转化、接合、转导方式进行。;;转化Transformation 定义 不经其它媒介，来自供体（donor）的DNA片段或质粒DNA直接进入受体菌（recipient或receptor） ，并在受体中复制、表达的过程。 转化过程 ①受体细胞呈现感受态，即容易接受外源DNA的生理状态。 ②外源DNA与感受态细胞结合并被吸收。 ③外源DNA整合到受体菌中，成为受体菌染色体的一部分。 转染 transfection 指用提纯的病毒核酸去感染其宿主细胞或原生质体，可增殖出一群正常病毒后代的现象。;转化示意图;转导transduction 定义 通过完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把一个供体细胞的 DNA 片段转移到另一个受体细胞中，并使后者发生遗传变异的过程。 通过转导获得供体细胞部分遗传性