微生物的遗传与变异课件.ppt

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1、第九章微生物的遗传与变异微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了丰富的理论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。研究微生物遗传学的意义遗传与变异的概念遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现;亲代生物传递给子代一套实现与其相同性状的遗传信息。特点：具稳定性。遗传型（genotype）：又称基因型指某一生物个体

2、所含有的全部基因的总和；是一种内在可能性或潜力。表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和;------是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。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.形状变化的幅度大；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

3、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。例如：粘质沙雷氏菌：在25℃下培养，产生深红色的灵杆菌素；在37℃下培养，不产生色素；如果重新将温度降到25℃，又恢复产色素的能力。遗传与变异的概念第一节微生物的遗传一.遗传的物质基础证明核酸是遗传物质的经典实验（1）肺炎双球菌的转化实验（2）噬菌体感染实验（3）病毒的拆开和重建实验（1）肺炎双球菌的转化实验1928年，英国医生F.Griffith最早利用肺炎链球菌（又称肺炎双球菌）进行了转化实验。在这一实验中，S

4、.pneumoniae两个不同的菌株RⅡ型和SⅢ型被用作实验材料。RⅡ型肺炎链球菌菌株：不形成荚膜，菌落表面粗糙，不具有致病性。SⅢ型肺炎链球菌菌株：有荚膜，菌落表面光滑，具有致病性，使小鼠患败血症而死肺炎链球菌的转化实验实验结论这些实验说明，在加热杀死的SⅢ型菌株的细胞内可能存在一种物质，它能通过某种方式进入RⅡ型菌株细胞，并使RⅡ型菌株细胞获得稳定的致病遗传性状。1944年，O.T.Avery等人进一步研究，从活的SⅢ型菌株中提纯了蛋白质、DNA和荚膜多糖等，并在离体条件下分别利用它们进行了转化实验，结果只有SⅢ型菌株的DNA才能将RⅡ

5、型菌株转化为SⅢ型菌株，从而证明了DNA是引起转化作用的物质。（2）噬菌体感染实验1952年，Hershey和Chase利用示踪同位素的方法，对大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌进行了实验研究。噬菌体的感染实验实验结论发现几乎全部的32P和大肠杆菌都在沉淀物中，而几乎全部的35S都留在上清液中,有力地说明了T2噬菌体的蛋白质外壳并没有进入菌体，只有DNA进入宿主大肠杆菌的体内，并通过DNA的作用最终释放出大量与亲代有同样蛋白质外壳的子代T2噬菌体。由此可见，决定噬菌体遗传性的物质不是蛋白质，而是DNA。（3）病毒的拆开和重建实验1956年，H.

6、FraenkelConrat用含RNA（核糖核酸）的烟草花叶病毒（TMV）进行了植物病毒重建实验。将TMV的蛋白质外壳与RNA核心分离。分离后的RNA在没有蛋白质外壳的情况下，仍能感染烟草并使其患病，而且在病斑中还能分离出正常的病毒粒子。病毒的拆开和重建实验MTVHRVHRVMTV实验结论在实验中还选用了与TMV近缘的霍氏车前花叶病（HRV）。当用以TMV的RNA与HRV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒去感染烟草时，烟叶上出现了典型的TMV病斑，而且从中分离出来的新病毒也是典型TMV病毒。利用HRV的RNA与TMV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒感

7、染烟草后，同样可从中分离出典型HRV病毒，从而证明病毒的遗传物质是RNA。2.核酸的化学组成与DNA结构细菌染色体DNA的大小和结构(a)大肠杆菌细胞大小和染色体DNA长度的比较；(b)细菌细胞中的拟核；(c)大肠杆菌染色体结构电镜图。宽1.1~1.5mm、长2~6mm的细胞里包装着的一个DNA分子的长度达1mm；这个环状的DNA分子在细胞中形成含有一个染色体的拟核；在染色体的中心有一个由DNA结合蛋白和膜组成的骨架，DNA分子附着在骨架上形成50~100个超螺旋的环，每个环中含碱基对约50~100kb，这种多层次折叠使DNA处于高度压缩状

8、态.Fromfiguresinreferencedbook5.真核生物细胞中的DNA中只有不到5％的DNA用于所需蛋白质的基因表达，其余的DNA起“结构”作用或“调节”作用。DN