微生物的遗传和变异

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1、微生物的遗传和变异亲代的性状在子代表现出来，使子代与亲代有相似的现象，叫遗传。从分子水平上讲，遗传就是遗传信息的复制和表达。亲代与子代及子代各个体之间，无论在形态结构和生理机能方面，总会有差异，这种同类型不同个体之间的差异称为变异。从分子水平讲，是遗传信息发生了变化。遗传和变异是生物体最本质的属性之一。遗传（heredity或inheritance）变异（variation）遗传型——生物体所携带的全部遗传因子或基因的总称，表型——具有一定遗传性的个体在特定的外界环境中通过生长发育所表现出来的种种形态和生理特征的总和。有些基因结构未发

2、生变化仅表型改变不是变异，只能称适应或饰变（modification）。变异是基因结构发生变化，而且往往是不可逆的变化，此变化可以遗传给子代形成新的品种。遗传是相对的，变异是绝对的；遗传中有变异，变异中有遗传。第一节微生物的遗传一、遗传和变异的物质基础——DNA一、遗传和变异的物质基础——DNA三个经典实验：1、转化实验噬菌体用放射性硫跟踪蛋白质表层用放射性磷跟踪核心的DNA侵染搅拌分离细胞中无硫外表有硫细胞中有磷外表无磷2、噬菌体感染实验3、病毒的拆开和重建实验二、DNA的结构与复制（一）DNA结构一级结构：DNA中核苷酸之间的连结

3、方式及其排列顺序。二级结构：双螺旋结构。基本特点：（1）DNA由两天互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成（2）脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧（3）两条链上的碱基以氢键相结合形成碱基对1、DNA的存在形式真核生物：染色体（DNA+组蛋白），丝状结构，所有染色体由核膜包成一个细胞膜原核生物：DNA细丝构成环状的染色体，质粒2、基因:基因是一切生物体内储存信息的，有自我复制能力的遗传功能单位。3、遗传信息的传递中心法则：(二）DNA的复制——半保留复制以亲代DNA分子的两条链为模板合成各自的互补链，形成两个子

4、代的DNA分子的过程称为复制，这个过程是半保留复制即合成新的DNA分子时，子代DNA的一条链来自亲代，另一条链为新合成的互补链。过程如下：1、DNA解旋酶对DNA进行解旋.2、DNA结合蛋白结合在打开的DNA单链上，不与双链结合，促使反应向偏向单链形成的方向进行，使DNA在大大低于Tm温度下发生双链的解离，双螺旋则在复制叉的前方分开，并在复制叉处稳定单链结构，阻止再形成双螺旋。3、DNA复制在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸。由RNA引物酶催化合成一段RNA。4、DNA聚合酶（I、II、III）催化DNA片段的延长。5、DNA连接

5、酶。DNA后随链上的复制是不连续的，冈崎片段形成后，5’端的RNA引物通过DNA聚合酶I催化的切口移位而降解，并为DNA片段所置换，形成的切口由DNA连接酶封闭。6、DNA回旋酶使松弛DNA变成负超螺旋三、DNA的变性和复性（一）DNA变性DNA的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋DNA受热或其他因素作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链DNA，即称为DNA变性。DNA变性伴随着许多物理性质的变化，特别有用的是增色效应。DNA变性过程中，A260值先是缓慢上升到达一个温度值后骤然上升，吸收值增加的中点称为融解温度（meltingt

6、emperature，Tm）。一般Tm在85-95度之间，Tm取决于DNA的G+C含量，含量高，Tm也高。（二）DNA复性热变性DNA若缓慢冷却，已分开的互补链又可重新形成天然DNA的过程叫复性或退火。复性的DNA是随机结合的。由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交，杂交可以发生在DNA之间或DNA与RNA之间，DNA之间杂交可用于估测DNA间的同源序列，不同生物在进化过程中相关性。DNA与RNA杂交可通过RNA转录来检测DNA中特定基因的存在。1、mRNA——messageRNA，信使RNA它的生物功能是从DNA上把遗传密码

7、即蛋白质中氨基酸排列顺序的信息接受过来，并起模板作用合成蛋白质。四、RNARNA分子的主要生物功能是参与蛋白质的生物合成，可分为tRNA、rRNA、mRNA和反义RNA，都由DNA转录而来。2、tRNA——transferRNA转移RNA是mRNA与氨基酸之间的接合体，带有能和mRNA互补的反密码子，3’末端AMP上结合氨基酸，反密码子与mRNA上的密码子互补。一个氨基酸有一种或多种tRNA。三叶草结构3、rRNA——ribosomalRNA核糖体RNA:rRNA与蛋白质共同组成核糖体。原核生物：5S、16S、23S真核生物：5S、5

8、.8S、16S、28S4、反义RNA——antisenseRNA与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链，并把另一条链根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为反义链，因为只有mRNA携带的遗传信息才被用来指导蛋白