清华大学微生物学 第7章1节.ppt

* 第 七 章 微生物的遗传变异和育种 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（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一 遗传型： 表型： 生物的全部遗传因子所携带的遗传信息 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。 表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。 表型饰变： 表型的差异只与环境有关 特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为 遗传型变异（基因变异、基因突变）： 遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-6-10-9） Production of a red pigment (prodigiosin) by Serratia marcescens.? From left to right: slant culture grown at 25°C, slant culture grown at 37°C, broth culture grown at 25°C, broth culture grown at 37°C.? 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。 物种和代谢类型多样 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 一、三个证明DNA是遗传物质的经典实验 1、经典转化实验 肺炎链球菌：S型（菌体具荚膜，菌落表面光滑，有 致病能力） R型（菌体无荚膜，菌落表面粗糙，无 致病能力） 1928年，F.Griffth作了3组实验: 1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了转化因子 实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA 2、噬菌体感染实验 3、植物病毒重建实验 实验证明，遗传信息的流向与DNA的传递是一致的。 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 （一）遗传物质在7个水平上的形式 1、细胞水平 2、细胞核水平 3、染色体水平 4、核酸水平 5、基因水平 6、密码子水平 7、核苷酸水平 1、细胞水平 真核微生物：细胞核 原核微生物：核区 细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同的 在核基因组之外，还存在各种形式的核外遗传物质 2、细胞核水平 真核生物 细胞核 核染色体 原核生物 核区 DNA链 核基因组 3、染色体水平 染色体是由组蛋白与DNA构成的线状结构 染色体的数目在不同的生物中是不同的 染色体的倍数在同一生物的不同生活时期是不同的 P190 表7-1 4、核酸水平 核酸种类：DNA，RNA 核酸结构：双链、单链； 环状，线状，超螺旋状 DNA长度：因种而异 微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开 始的，最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为 研究微生物学的最有力的手段。表7-2；7-3 4、核酸水平 bp碱基对 kb千碱基对 Mb百万碱基对 5、基因水平 基因：生物体内一切具有自主复制能力的遗传功能单位。 物质基础—一条直线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段 一个基因平均大小1000~1500bp，相对分子质量6.7×105。 5、基因水平 基因及其表达产物如何书写？ 基因名称 基因表达产物 抗性基因 6、密码子水平 7、核苷酸水平 核苷酸是最小突变单位和交换单位 （三）原核生物的质粒 1、定义 质粒（plasmid）：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。 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的； 在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势。 1——结构特点 通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中； 也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒； 质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb； 细菌质粒多在10kb以内） 1——质粒的类型 严谨型质粒(stringent plasmid)：复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数 松弛型质粒(relaxed plasmid)：复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数 窄宿主范围质粒(narrow host r