第六章微生物的遗传与变异1.pptVIP

第六章 微生物的遗传与变异 Microbial Genetics and Variation Outline 微生物的遗传 微生物的变异 微生物基因重组 有 关 概 念 遗传性（inheritance） ：生物的亲代传递给其子代一套遗传信息的特性。 遗传型（genotype） ：生物体所携带的全部基因总称。 表型(phenotype) ：具有一定遗传型的个体，在特定的外界环境中，通过生长和发育所表现出来的种种形态和生理特征的总和。 饰度（modification) ：同型遗传型的生物，在不同的外界条件下，会呈现不同的表型。 变异（variation) 只有遗传性的改变，即生物体遗传物质结构上发生的变化，才称为变异。在群体中，自然发生变异的机率极低，但一旦发生后，却是稳定的和可遗传的。 微生物不同于其他生物的生物学特性（一） 单细胞体制或多细胞而极少分化的体制 营养体多数是单倍体 多数能在一定成分的培养基上迅速生长繁殖 在固体培养基上能从单个细胞通过无性繁殖方式形成菌体 微生物不同于其他生物的生物学特性（二） 代谢作用旺盛 环境因素对于分散的细胞起均匀而直接的作用 有性世代在较短时间内完成 有最简单的类型，例如病毒 第 一 节 遗传的物质基础 Matter Base for Genetics DNA的双螺旋分子结构 一般认为DNA的双螺旋分子结构是一律的，是由4种脱氧核糖核酸变化排列组成的大分子。但各种生物DNA的4种碱基（base）含量往往是不均等的，而且在各种生物中这4种碱基的含量之比反映着种的特性。 DNA结构的变化无穷无尽的 各种生物DNA分子的四种碱基的含量往往不是均等的，碱基的排列也决不是单调的重复，DNA结构的变化方式是无穷无尽的。 DNA两个单链的相对位置上的碱基有严格的配对关系，一条单链的嘌呤的相对位置上必定是嘧啶，嘧啶的相对位置必定是嘌呤。G+C / A+T则随着微生物的种类不同而不同，这数值小到0.45，大到2.73。G+Cmol% in DNA很不相同。 (二) 遗传物质的存在状态 DNA在真核微生物中的存在状态 DNA在原核微生物中的存在状态 DNA在真核微生物中的存在状态 染色体DNA 高等动物和植物真核微生物原核微生物 DNA在原核微生物中的存在状态 染色体DNA 非细胞生物的遗传物质 病毒和亚病毒： DNA或RNA，双链或单链，线状或环状 亚病毒朊病毒 朊病毒蛋白 一些真核生物和原核生物的染色体DNA 生物 分子量（Da） 碱基对约数 长度（mm） 蛙 — 2.3×1010 6700 人 — 3×109 870 果蝇 — 8×107 24 脉孢菌 2.8×1010 4.5×107 — 大肠杆菌 2.5×109 3×106 1.0 噬菌体T2 1.3×108 3×105 0.056 λ噬菌体 3.2×107 5×104 0.016 多瘤病毒 3×106 — — 细菌的染色体和质粒 质粒（plasmid）1 质粒（plasmid）是微生物染色体外或附加于染色体的携带有某种特异性遗传信息的DNA分子片段。目前仅发现于原核微生物和真核微生物的酵母菌。 微生物质粒DNA与染色体DNA差别在于： ① 宿主细胞染色体DNA分子量明显大于细胞所含质粒DNA分子量，如大肠杆菌（Escherichia coli）染色体的DNA分子为4.6×103kb左右，而通常用于基因工程中的载体一般均小于10kb，1~100×106Da。 ② 大肠杆菌染色体质粒DNA较宿主细胞染色体DNA更为耐碱性。 质粒（plasmid）2 ③ 质粒所携带的遗传信息量较少。由于质粒DNA的分子量较小，因此所携带的遗传信息远较宿主细胞染色体所携带的遗传信息为小，而且各携带的遗传信息所控制的细胞生命代谢活动很不相同。一般来说，细胞染色体所携带的遗传信息控制其关系到生死存亡的初级代谢及某些次级代谢，而质粒所携带的遗传信息，一般只与宿主细胞的某些次要特性有关，而并不关系到细胞的生死存亡。 质粒（plasmid）3 质粒还具有下列特性： ① 可转移性。即某些质粒可以细胞间的接合作用或其它途径从供体细胞向受体细胞转移。如具有抗青霉素质粒的细胞可