(环境工程微生物学)11遗传变异.ppt

第六章  微生物的遗传和变异 第一节  微生物的遗传 第二节  微生物的变异 第三节  基因重组 第四节  遗传工程技术在环境工程中的应用 诱变育种 利用物理、化学等诱变剂处理微生物，提高其突变率，并从中筛选出具有某一优良性状的突变体。 “培养驯化高效菌” 1、质粒育种——基因的运载工具 多功能超级菌 解烷抗汞质粒菌 脱色工程菌：降解偶氮染料菌 Q5T菌：御寒的降解甲苯细菌 质粒：原核微生物除染色体外的环状DNA分子 2、基因工程的应用 供体DNA 目的DNA片段 质粒DNA DNA连接酶 新的DNA分子 受体细胞 新品种 用质粒 构建 重组DNA分子 其次要把目的基因“装”到载体中去。“安装”的过程，需要的关键酶叫限制性内切酶。 此酶识别一定碱基序列，有的还可切出“粘性”末端，使得目的基因和载体的连接非常容易。 限制性内切酶 识别 特定的 碱基序列 生产基因工程产品的 生物反应器 基因工程的应用 基因工程被用于大量生产过去难以得到或几乎不可能得到的蛋白质-肽类药物。 生产奶酪的凝乳酶传统上来自哺乳小牛的胃。现在可以通过基因工程办法，用酵母生产凝乳酶，大量用于奶酪制造。 中心法则 转录 翻译 复制 蛋白质分子折叠 哇！ 终于结束了。。。 2、DNA的复制 DNA多聚酶参与的半保留式的自我复制 3、DNA的变性和复性 3.1、DNA的变性 天然双链的DNA手热或其他因素的作用，两条链之间的结合力被破坏而分开成单链的现象。 因素：高温、高pH、尿素等化学物质 3、DNA的变性和复性 3.2、DNA的复性（退火） 变性的DNA溶液经过适当的处理后重新形成天然的DNA的过程。 复性的双链随机结合，可以形成杂交DNA。 4、RNA RNA也是由磷酸、戊糖和碱基三部分组成，所不同的是组成RNA的戊糖为核糖，而且四种碱基中以尿嘧啶（U）代替了胸腺嘧啶（T）。 参与遗传信息的传递的RNA包括： 信使信使mRNA 转运tRNA 核糖体rRNA 反义RNA DNA 转录 形成 mRNA的功能是将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成场所核糖核蛋白体——传递遗传性 tRNA可识别mRNA上的信息，并将特定的氨基酸送到rRNA上进行蛋白质的合成——传递氨基酸 rRNA与蛋白质结合成核糖体——蛋白质合成的场所。 5、微生物生长与蛋白质合成 RNA也是由磷酸、戊糖和碱基三部分组成，所不同的是组成RNA的戊糖为核糖，而且四种碱基中以尿嘧啶（U）代替了胸腺嘧啶（T）。 参与遗传信息的传递的RNA包括： 信使信使mRNA 转运tRNA 核糖体rRNA 反义RNA mRNA的功能是将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成场所核糖核蛋白体——传递遗传性 tRNA可识别mRNA上的信息，并将特定的氨基酸送到rRNA上进行蛋白质的合成——传递氨基酸 rRNA与蛋白质结合成核糖体——蛋白质合成的场所。 一、变异的实质——基因突变 微生物的DNA被某种因素引起碱基的缺失、置换或者插入，改变了基因内部原有的排列顺序，从而引起后代表现型的变化。 二、突变的类型 自发突变：DNA分子中的碱基对的变化是在自然条件下自发进行的。概率极低，10-4~10-10 1、多因素低剂量的诱变效应 2、互变异构效应 Normal DNA Nonsense Mutation 二、突变的类型 诱发突变：利用物理或化学的因素处理微生物群体，促使少数个体细胞的DNA分子结构发生改变，基因内部碱基对配对发生错位，使遗传形状改变。 1、物理诱变 紫外辐射诱变 光复活和暗复活 切除修复 重组修复 SOS修复 适应性修复 剂量和方法：p221 2、化学诱变 使DNA复制时碱基配对转换（亚硝酸等） 类似的物质代替碱基发生变异 DNA分子上碱基的缺失或插入 3、复合处理及协同作用 诱变剂之间的协同作用，效应增强 4、定向培育和驯化 定向培育——人为用某种特定环境条件长期处理某种微生物，同时将其进行移种传代，以达到积累和选择合适的自发突变的育种形式。 废水处理中的驯化过程 基因重组 将两个具有不同性状的生物细胞中的遗传基因转移到一起，并经过遗传物质的重新组合，形成新遗传型个体的方式。 基因重组不引起碱基结构上的变化（突变），是分子水平上遗传物质的杂交。 基因重组的方式 1、转化：受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段并整合到自己的基因组中，从而获得了供体细胞部分遗传性状。 2、杂交：供体菌和受体菌的完