微生物的遗传与变异.剖析.ppt

第7章 微生物的生长繁殖和遗传变异 第三节 微生物的遗传变异 微生物的遗传与变异 遗传：亲代与子代相似 变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同 遗传与变异的概念 遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。 遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。特点：具稳定性。 遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；------是一种内在可能性或潜力。 表型（phenotype）：具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的外表特征和内在特征的总和。------是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定环境条件下所表现出的具体性状。如产生荚膜的能力或者产生抗生素药物抗性的能力。 遗传型 + 环境条件 表型 表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。 基因型和表型的表示方法： 表型用罗马单词的头三个缩写字母，第一个字母大写。用+或者-区分野生型或缺陷型。如Phe-（Phenylalanine） 表示没有合成苯丙氨酸的能力，Lac+（lactose）表示能够利用乳糖作为碳源。 基因型用单词头三个字母的小写表示，第四个用大写字母表示所涉及的特定基因，所有的字母均为斜体字。如lacZ。 变异(variation): 生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生改变。 变异的特点：a.在群体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）；b.形状变化的幅度大； c. 变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。 第一节 遗传变异的物质基础 孟德尔的遗传学说：奥地利人，修道士，豌豆杂交实验，“分离定律”和“独立分配定律”，1865年《布鲁恩博物学年会》上发表”植物杂交实验“。 种质连续理论：1883~1889年间Weissmann提出。认为遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物。 1909年，丹麦生物学家Johannsen根据希腊文“给予生命”之意创造gene，翻译为“基因”，“开始”、“生育”之意。 基因学说：1933年摩尔根（Thomas Hunt Morgan）发现了染色体，提出遗传学第三大定律“遗传性状的连锁定律”，并证明基因在染色体上呈直线排列，提出了基因学说，使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 但染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。20多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得多，一般仅由4种不同的核苷酸组成，它们通过排列核组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物遗传型的染色体和基因，其活性成分是蛋白质。 DNA是遗传变异的物质基础的证明 1944年以后，先后有利用微生物为实验对象进行的三个著名实验的论证（肺炎球菌的转化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验），才使人们普遍接受核酸才是真正的遗传物质。 一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验 （一）经典转化实验（transformation）：F.Griffith， 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌） SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 Griffith的三组实验 Griffith转化试验示意 （2）细菌培养实验 ①加S菌DNA ②加S菌DNA及DNA酶以外的酶 ③加S菌的DNA和DNA酶 ④加S菌的RNA ⑤加S菌的蛋白质 ⑥加S菌的荚膜多糖 A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验 （2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 （三）植物病毒的重建实验 为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。 将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。 选用TMV和霍氏车前花叶病毒（HRV），分别拆分取得各自的RNA和蛋白质，将两种RNA分别与对方的蛋白质外壳重建形成两种杂合病毒： （1）RNA（TMV）- 蛋白质（HRV） （2）RNA（HRV）- 蛋白质（TMV） 用两种杂合病毒感染寄主： （1）表现TMV的典型症状病分离到正常TMV粒子 （2）表现HRV的典型症状病分离到正常HRV粒子。 上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。 二 DNA与染色体的结构 1938年欧洲科学家阿斯特伯里和其学生贝尔提出DNA是间隔周期为3.4