微生物遗传与变异课件.ppt

关于微生物遗传与变异第1页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异一、细菌的遗传遗传(heredity或inheritance)：亲子间的关系，指生物的上一代将自己的一整套遗传因子传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。第2页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异一、细菌的遗传变异（variation）：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，亦即遗传型的改变。特点：在群体中以极低的几率(一般为105一101)出现；性状变化的幅度大；变化后的新性状是稳定的、可遗传的。第3页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传细菌遗传物质DNA 基本单位脱氧核苷酸脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸AGC T第4页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传脱氧核苷酸的种类（deoxyribonucleic acid）There are four nucleotides:those with cytosine(C),those with guanine(G),those with adenine(A),and those with thymine(T).AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸第5页，此课件共62页哦ATGCATGC细菌的遗传与变异细菌的遗传脱氧核苷酸的连接第6页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传 1953年华特生(James Watson)和克里克(Francis Crick)通过X射线衍射法观察DNA结构，提出了DNA双螺旋结构模型。第7页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传DNA的双螺旋结构：DNA分子是由两条反向平行的脱氧核糖核酸组成的螺旋状长链第8页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传证明DNA是遗传物质的Griffth转化实验 如何证明如何证明DNA是遗传物质是遗传物质？第9页，此课件共62页哦（一）经典转化实验（一）经典转化实验（transformation）：）：F.Griffith，研究对象：研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌）（肺炎双球菌）SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性1928年，年，Griffith进行了以下几组实验：进行了以下几组实验：（1）动物实验）动物实验对小鼠注射活对小鼠注射活RII菌或死菌或死SIII菌菌 小鼠存活小鼠存活对小鼠注射活对小鼠注射活SIII菌菌小鼠死亡小鼠死亡对小鼠注射活对小鼠注射活RII菌和热死菌和热死SIII菌菌 小鼠死亡小鼠死亡 抽取心血抽取心血 分离分离 活的活的SIII菌菌第10页，此课件共62页哦Griffith转化试验示意转化试验示意混合培养混合培养RII型活菌型活菌SIII型活菌型活菌SIII型热死菌型热死菌RII型活菌型活菌SIII型活菌型活菌健康健康健康健康健康健康健康健康健康健康健康健康健康健康病死病死病死病死病死病死第11页，此课件共62页哦（2）细菌培养实验）细菌培养实验（3）S型菌的无细胞抽提液试验型菌的无细胞抽提液试验以上实验说明：加热杀死的以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可能存型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型细胞并使型细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。型细胞。热死热死SIII菌菌不生长不生长活活 RII 菌菌长出长出RII菌菌热死热死SIII菌菌长出大量长出大量RII菌和菌和10-6SIII菌菌活活R菌菌+S菌无细胞抽提液菌无细胞抽提液长出大量长出大量R菌和少量菌和少量S菌菌+活活RII菌菌平皿培养平皿培养第12页，此课件共62页哦加加S菌菌DNA加加S菌菌DNA及及DNA酶以外的酶酶以外的酶加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶加加S菌的菌的RNA加加S菌的蛋白质菌的蛋白质加加S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖活活R菌菌长出长出S菌菌只有只有R菌菌1944年年O.T.Avery、C.M.MacLeod和和M。McCarty从从 热热 死死 S型型S.pneumoniae中中提提纯纯了了可可能能作作为为转转化化因因子子的的各各种种成成分分，并并在在离离体条件下进行了转化试验：体条件下进行了转化试验：只只有有S型型细细菌菌的的DNA才才能能将将S.pneumoniae的的R型型转转化化为为S型型。且且DNA纯纯度度越越高高，转转化化效效率率也也越越高高。说说明明S型型菌菌株株转转移移给给R型型菌菌株株的，是遗传因子。的，是遗传因子。第13页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传微生物中的DNA：染色体第14页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传微生物中的DNA上含大量不同基因（Partial gene map of the operons）第15页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传微生物中的质粒第16页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传RNA在细胞里有三种类型：信使RNA（mRNA)转移RNA（tRNA)核糖体RNA（rRNA)第17页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传信使RNA（mRNA)约占总RNA的5%。不同细胞的mRNA的链长和分子量差异很大。它的功能是将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成基地 核糖核蛋白体。第18页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异第四章细菌的生长和遗传变异细菌的遗传转移RNA（tRNA)约占总RNA的10-15%。它在蛋白质生物合成中起翻译氨基酸信息，并将相应的氨基酸转运到核糖核蛋白体的作用。已知每一个氨基酸至少有一个相应的tRNA。RNA分子的大小很相似，链长一般在73-78个核苷酸之间。第19页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传tRNA的空间结构第20页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传核糖体RNA（rRNA)约占全部RNA的80%是核糖核蛋白体的主要组成部分 rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关第21页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传DNA的复制：半保留复制（semiconservative replication）第22页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传真核微生物DNA半保留复制过程第23页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传遗传信息的传递和表达：中心法则第24页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传翻译：将RNA获得的信息（遗传密码：3个碱基序列决定一个氨基酸）翻译成蛋白质第25页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传密码AUG为翻译启动信号第26页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传密码UAA（UAG、UGA）为翻译终止信号第27页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异第28页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异第29页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传基因表达的调控：结构基因 调节基因 操纵基因第30页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传大肠杆菌乳糖操纵子负控制第31页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传大肠杆菌乳糖操纵子第32页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的遗传大肠杆菌乳糖操纵子第33页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异二、细菌的变异变异的途径：基因突变（gene mutation）基因重组（gene recombination）基因突变类型：点突变(point mutation)倒位(inversion)易位(translocation)缺失(deletion)插入(insertion)基因重组类型：转化(transformation)转导(transduction)接合(conjugation)第34页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因突变：倒位(inversion)易位(translocation)第35页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因突变：缺失(deletion)插入(insertion)第36页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因突变的主要特点：无定向性 稀有性 自发性 独立性 稳定性 可逆性 诱变性第37页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因突变无定向性的变量试验证明第38页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因突变无定向性的影映试验证明第39页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异根据基因突变的方式分类：自发突变（spontaneous mutation）诱发突变（induced mutation）第40页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异自发突变：外界环境的自然作用引起 或细菌自身的变化引起 回复突变：突变体回复野生表型 菌种退化问题诱发突变：人为利用物理化学因素（诱变剂）引起 诱变剂可以诱导各种类型的点突变 某些情况下突变能修复第41页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异常用诱变剂：紫外线 X射线 r射线 化学诱变剂诱变育种：通过人工的方法处理微生物，使之发生突变，并应用合理的筛选程序和方法，把适合人类需要的优良菌种选育出来的过程。第42页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异诱变育种工作中应考虑的几个原则：选择简便有效的诱变剂 挑选优良的出发菌株(original strain）处理单泡子(或单细胞)悬液 选用最适剂量 充分利用复合处理的协同效应(synergism)利用和创造形态、生理与产量间的相关指标 设计或采用高效筛选方案或方法第43页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异紫外线引起DNA中相邻胸腺嘧啶碱基彼此结合第44页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因重组：转化第45页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异Certain types of bacteria can donate a piece of the their DNA to a recipient cell.The recombination is the bacterial equivalent of sexual reproduction in eukaryotes.Note that the entire DNA is not usually transferred,only a small piece.第46页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因重组：限制性转导第47页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因重组：普遍性转导第48页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因重组：接合第49页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异基因重组：接合过程第50页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异细菌的变异E.coli strains undergoing conjugation(TEM x27,700).第51页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异三、遗传工程基因工程：用人工的方法通过体外基因重组和载体作用，使新构建的遗传物质组合进入新的个体，并在新的个体中得以稳定遗传和表达的过程。第52页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的工具1、DNA的切割工具：限制性内切酶分子剪刀2、DNA的缝合工具：DNA连接酶分子针线3、DNA的转运工具：质粒或病毒分子载体第53页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的工具1、限制性内切酶（restriction endonucleases）能识DNA分子上某种特殊的核苷酸序列，并在二个特定的碱基之间破坏其磷酸二酯键，从而将DNA分子的双链交错地切断。第54页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的工具2、DNA连接酶（DNA ligase）能在二个DNA分子片断的末端之间形成磷酸二酯键，从而将DNA分子连接起来。第55页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的工具3、DNA运载体 能自由进出细胞，而且在装载了外来DNA分子片断后仍能照样复制的小分子DNA。如：细菌质粒DNA、噬菌体DNA、动物病毒DNA第56页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的步骤1、取得目的基因2、目的基因与运载体结合3、杂种DNA分子进入受体细胞第57页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的步骤1、取得目的基因 限制性内切酶处理DNA分子 反转录酶处理mRNA分子 化学方法合成DNA分子第58页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的步骤2、目的基因与运载体结合 如嵌合质粒（chimera）第59页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程的步骤3、杂种DNA分子进入受体细胞第60页，此课件共62页哦细菌的遗传与变异基因工程在环境工程中的应用1、在降解人工合成化合物和难降解物方面发挥重要作用2、教材例：降解石油的超级细菌、耐汞质粒、降解染料的质粒第61页，此课件共62页哦感感谢谢大大家家观观看看第62页，此课件共62页哦