微生物遗传变异和育种..pptVIP

第七章 微生物遗传与变异 与育种 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型等。 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，但遗传型并没有改变，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。这就是一种饰变。 第一节 遗传变异的物质基础 一、证明DNA是遗传物质的经典实验 ①1928年，F. Griffith；1944年O. T. Avery 肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）转化试验。 ②1952年，A. D. Hershy、M. Chase的噬菌体感染实验。 ③1956年，H. Fraenkel-Conrat的TMV拆开和重建实验。 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，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。 实验结果发现，几乎全部的32P都和细菌一起出现在沉淀物中，而几乎全部35S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。 三、 遗传信息的传递和基因表达 1、微生物的遗传信息储存在基因中 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。 遗传学上每一基因都用3个小写斜体英文字母表示，如lac表示乳糖基因。基因的表型也用与基因相同的3个字母表示，但不用斜体，且第一个字母要大写，表示具有乳糖代谢特征的符号为Lac+，没有乳糖代谢特征的符号为Lac-。 基因的种类: 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基因称调节基因。 跳跃基因：可在DNA上转移位置的基因称跳跃基因。 例如: 插入序列 （IS因子） 转座子 （Tn因子） （1）、等位基因的存在与表达： a. 对抗性的：只有一个基因能够 表达,显性基因表达 真核生物 b. 非对抗性的：两个显性， 两个 隐性。 在原核细胞中: 在完全单倍体原核细胞中，等 位基因的概念是指决定某一性状 的基因在野生型菌株和突变型菌 株中是否都存在。 (2) 、操纵子和操