环境微生物 第六章 微生物的遗传与变异

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1、第六章微生物的遗传与变异1“种瓜得瓜，种豆得豆”“龙生龙，凤生凤”“老鼠生来会打洞”说明什么问题?遗传现象“一龙生九子，九子各不同”又说明什么问题?变异现象2遗传(heredity，inheritance)和变异(variation)是一切生物体最本质的属性之一。3微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界环境条件产生的一定反应或出现的一定性状(如生态、生理、生化特性等)传给后代，并相对稳定地一代一代传下去，这就是微生物的遗传。4微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环

2、境的酶(适应酶)，从而适应新环境并生长良好，这是遗传的变异。变异了的微生物不同于原来的微生物，称变种。5微生物的遗传具有稳定(保守)性。遗传是相对的，变异是绝对的；遗传中有变异，变异中有遗传。6根据彻底水解产物中所含糖的不同，核酸分为脱氧核糖核酸(deoxy-ribosenucleicacid,简称DNA)和核糖核酸(ribosenucleicacid,简称RNA)两类。RNA又分为mRNA(信使RNA，messengerRNA)、tRNA(转运RNA，transferRNA)和rRNA(核糖体RNA,ribosomalRNA)等。7§6-1微生物的遗传8一、

3、遗传变异的物质基础1、DNA是遗传和变异的物质基础DNA是怎么发现的呢？瑞士生理学家和有机化学家Miesher9通过格里菲斯(F.Griffith,1928)经典的转化(transformation)实验和A.D.Hersey、M.Chase的噬菌体感染实验(1952)得到证明。DNA是遗传的物质基础10老鼠体内提取物培养现象活的SⅢ肺炎双球菌活的RⅡ肺炎双球菌无毒杀死杀死转化现象加热杀死后的破碎细胞混合注射加热杀死后的破碎细胞格里菲斯实验无毒注射注射？？11上述4步实验是Griffith在1928年完成的，但是他没有证明这种因子是什么物质。1944年，O.T

4、.Avery等人发表了“脱氧核糖型的核酸是III型肺炎球菌转化要素的基本单位”，即DNA是细菌的转化因子，第一次证明了DNA是遗传物质。证明了Griffith所说的转化因子就是DNA。12从加热杀死的光滑型肺炎双球菌中提取DNA，并且尽可能地将混在DNA中的蛋白质除去，然后，将除去了蛋白质的DNA与粗糙型肺炎双球菌混合后，再注入小鼠体内，小鼠死掉。O.T.Avery第五步实验131432P标记噬菌体DNA35S标记噬菌体的蛋白质外壳大多数噬菌体的DNA存在于细菌中，而外壳留在上清液中。噬菌体感染实验15被感染的细菌内部出现了奇迹。随着被感染的细菌的培养，有的细

5、菌破裂，释放出很多噬菌体来。进一步的结果：这说明用于复制的遗传信息通过病毒DNA，而不是通过病毒蛋白质导入细菌内的。162、例外对某些动物和植物病毒以及某些噬菌体遗传物质的基础是RNA。17二、DNA的结构与复制(一)DNA的存在形式1、真核生物：真核生物(人、高等动物、植物、真菌、藻类及原生动物)的DNA和组蛋白等组成染色体，少的几个，多的几十或更多，染色体呈丝状结构，细胞内所有染色体由核膜包裹成一个细胞核。2、原核微生物：原核微生物的DNA只与很少量的蛋白质结合，也没有核膜包裹，单纯由一条DNA细丝构成环状的染色体，位于细胞的中央，高度折叠形成具有空间结构

6、的一个核区。18由DNA的结构联想到什么？酶蛋白的结构？酶蛋白具有α-螺旋或片状的复杂空间结构。它由20种氨基酸按一定顺序以肽键（－CO－NH－）连接成多肽链，两条多肽链之间或一条多肽链卷曲后相邻的基团之间以氢键、二硫键、盐键（-NH3+-OOC-）、酯键（R－CO－O－R）、疏水键、范德华力及金属键等相连接而成。酶蛋白的结构分一级、二级和三级结构，少数酶具有四级结构。(二)DNA的结构19(二)DNA的结构1、DNA的一级结构DNA一级结构指的是构成DNA的脱氧核苷酸按照一定的排列顺序通过3’,5’-磷酸二酯键连接而成的线性核苷酸链。3’,5’-磷酸二酯键_

7、前一个脱氧核苷酸的3’羟基与后一个分子的5’磷酸缩合生成20核苷酸的结构可用下面简式表示(B表示嘌呤或嘧啶碱，直线表示戊糖，P表示磷酸基)：表示一个核酸分子结构的方法由繁到简有许多种。由于核酸分子结构除了两端和碱基的排列顺序不同外，其它均相同。因此，在表示核酸分子时，只须注明其5’末端和3’末端，末端有无磷酸基，以及碱基顺序。如未特别注明5’和3’末端，一般约定，碱基序列书写的方向由左向右，左侧是5’末端，右侧是3’末端。21DNA构造中的一小段DNA构造中一小段的简单表示方式222、DNA的二级结构(1)Chargaff定则或碱基等比定律大多数DNA仅含有4

8、种碱基：A(腺嘌呤adenine)，G