环境工程微生物学第七章微生物遗传

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1、第7章微生物的遗传第五节细菌基因转移和重组第一节遗传变异的物质基础第四节基因突变及修复第二节微生物的基因组结构第三节质粒遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一遗传型：表型（表现型）：生物的全部遗传因子,即基因组所携带的所有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形态等生物学特征的总和。表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。第7章微生物的遗传表型饰变：表型的差异只与环境有关特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质结构改变,只发生在转录,翻译水平上的表型变化.橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。表型饰变：Prod

2、uctionofaredpigment(prodigiosin)bySerratiamarcescens.Fromlefttoright:slantculturegrownat25°C,slantculturegrownat37°C,brothculturegrownat25°C,brothculturegrownat37°C.遗传型变异（基因变异、基因突变）：生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变.（自发突变频率通常为10-6-10-9）微生物在遗传学研究中担当重要角色：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

3、，快速、大量生长繁殖。对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。生长周期、孟德尔第一节遗传变异的物质基础一、DNA作为遗传物质二、RNA作为遗传物质三、朊病毒的发现与思考第一节遗传变异的物质基础一、DNA作为遗传物质1、经典转化实验(F.Griffith1928年)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）一、DNA作为遗传物质第一节遗传的物质基础分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于有毒的S型菌细胞抽提物只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性DNA是转化所必需的转化因子第一节遗传的物质基础Avery在四

4、十年代以更精密的实验设计重复了以上实验一、DNA作为遗传物质第一节遗传的物质基础1944年，Avery证实DNA是遗传物质，这是20世纪生物科学的重大发现，现代生物学正是建立在这个基础之上。在此之后，建立DNA分子结构模型的科学家获得了诺贝尔奖，阐述DNA生物合成机理的科学家获得了诺贝尔奖，发明DNA复制技术的科学家也获得了诺贝尔奖。可是，DNA的发现者或确定者始终没有被授予诺贝尔奖。Avery完成这项惊世之作时已经67岁,当诺贝尔奖委员会认识到他的发现伟大之时，他已经谢世了。第一节遗传的物质基础2、噬菌体感染实验(A.D.Hershey和M.Chase1952年)把携带有噬菌

5、体的E.coli培养在含32P和35S作为磷源和硫源的培养基中,从而制备出含32P-DNA的核心和含35S-蛋白质外壳的噬菌体,接下来进行以下实验:第一节遗传的物质基础T2噬菌体感染实验（1952年）第一节遗传的物质基础二、RNA作为遗传物质植物病毒的重建实验(H.Fraenkel-Conrat1956年)材料:烟草花叶病毒(tobaccomosaicvirusTMV)霍氏车前花叶病毒(HolmesribgrassvirusHRV)第一节遗传的物质基础二、RNA作为遗传物质第一节遗传的物质基础三、朊病毒的发现与思考亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未发现该蛋白

6、内含有核酸。其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrPc改变折叠状态为PrPsc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。第一节遗传的物质基础三、朊病毒的发现与思考人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(CreutzfeldtJakobdisease,CJD)等羊搔痒症(scrapie)牛海绵状脑病(spongiformencephalopathy)引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病Prusiner(1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒（proteinaceousinfectiousparticle），并将之称做Prion或Virino。-------朊病毒1997年，S

7、tanleyB.Prusiner荣获诺贝尔奖第一节遗传的物质基础三、朊病毒的发现与思考1）蛋白质是否可以作为遗传物质？prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？2）蛋白质折叠与功能的关系？DNA→RNA→蛋白质第二节微生物的基因组结构一、概念基因组（genome）：一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体）真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染色体。有时为双倍体第二节微生物的基因组结构二、微生物与