第五章 微生物的遗传变异与菌种选育PPT.ppt

第5章 微生物的遗传变异与菌种选育;遗传与变异的概念;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.性状变化的幅度大； c. 变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。 饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。 特点是：a.几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化；b.性状变化的幅度小；c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。;1 微生物遗传变异的物质基础 ;1928年，Griffith进行了以下几组实验： （1）动物实验 对小鼠注射活RII菌或死SIII菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活SIII菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活RII菌和热死SIII菌 ———小鼠死亡 抽取心血 分离 活的SIII菌;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;（二）噬菌体感染实验;沉淀中含 25%放射性;（三）烟草花叶病毒的拆开与重建实验;;DNA的结构与复制;DNA双螺旋结构;DNA的复制;RNA;遗传物质的存在形式;5、基因水平 基因是生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位。 原核生物通过组成操纵子系统调控基因的表达 真核生物一般无操纵子结构 6、密码子水平 遗传密码是指DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。 遗传密码的信息单位是密码子，每一密码子由3个核苷酸序列即1个三联体所组成。 7、核苷酸水平：是一个最低突变单位或交换单位。;2 微生物的基因突变;突变型（mutant）：发生了突变的微生物细胞或菌株 野生型（wild type）：从自然界分离到的任何微生物在其发生突变前的原始菌株 野生型（原始性状） 突变型（新性状） ;一、突变的类型;碱基对的置换; 指诱变剂使DNA分子中增加（插入）或缺失一 个或少数几个核苷酸，从而使该部位后面的全部 遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。 由移码突变所产生的突变株，称为移码突变 株。与染色体畸变相比，移码突变也只能算是DNA 分子的微小损伤。 ;（2）染色体畸变;染色体畸变;2.按突变所带来的表型改变;3.按突变的条件和原因;二、突变的特点;三、基因突变的机制;★互变异构效应：;★环出效应：;2.诱发突变的机制;（1）碱基置换（substitution）;★直接引起置换的诱变剂;亚硝酸可以使碱基发生氧化脱氨作用。 HNO2 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U） HNO2 腺嘌呤（A） 次黄嘌呤（H） HNO2 鸟嘌呤（G） 黄嘌呤（X） 这些反应及形成物均可在DNA复制中产生影响，主要是使碱基对发生转换。;;;这类诱变剂主要是一些碱基类似物 ,如：5-溴尿嘧啶(5-BU)和5-氨基尿嘧啶（5—AU）、叠氮胸腺嘧啶（AIT）等等； 作用方式：通过活细胞的代谢活动参入到DNA分子中，主要是在DNA复制时碱基类似物插入DNA中，引起碱基对配对错误，造成碱基置换。 以5-溴尿嘧啶(5-BU)为例： 5-BU是胸腺嘧啶（T）的 的类似物，酮式的5-BU可以和A配对，烯醇式的5-BU 可以和G配对，在DNA分子复制的过程中，由于5-BU的插入和互变异构导致碱基置换。;;5-BU引起的转换;（2）移码突变;能诱发移码突变的几种代表性化合物;（3）染色体畸变;⑷光复活作用;⑸暗修复作用;暗修复作用;⑹重组修复：;⑺紧急获救（SOS）修复系统 这是细胞经过诱导产生的修复系统，其修复功能依赖于某些蛋白质的诱导合成，但这些蛋白质不稳定，SOS修复功能与细胞的一系列生理活动相关。;3 微生物的基因重组;一、原核