第六微生物的遗传和变异课件.ppt

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1、第六微生物的遗传和变异第1页，此课件共54页哦 亲代的性状在子代表现出来，使子代与亲代有相似的现象，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。叫遗传。从分子水平上讲，遗传就是遗传信息的复制和表达。生物亲代与子代之间，子代个体之间有差异的现象，生物亲代与子代之间，子代个体之间有差异的现象，主要体现在形态和生理性状。从分子水平讲，是遗传信息主要体现在形态和生理性状。从分子水平讲，是遗传信息发生了变化。发生了变化。（heredityheredity）（variationvariation）第2页，此课件共54页哦生物体所携带的全部遗传因

2、子或基因的总称。生物体所携带的全部遗传因子或基因的总称。具有一定遗传性的个体在特定的外界环境中通过生长发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。育所表现出来的种种形态和生理特征的总和。有些基因结构未发生变化仅表型改变不是变异，只能称适应或饰变有些基因结构未发生变化仅表型改变不是变异，只能称适应或饰变（modificationmodification）。变异是基因结构发生变化，而且往往是不可逆的变）。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，变异是绝对化，此变化可以遗传给子代形成新的品种。遗传是

3、相对的，变异是绝对的；遗传中有变异，变异中有遗传。的；遗传中有变异，变异中有遗传。第3页，此课件共54页哦第一节第一节 微生物的遗传微生物的遗传第4页，此课件共54页哦三个经典实验证明了核酸三个经典实验证明了核酸(DNA(DNA和和RNA)RNA)是遗传物质基础是遗传物质基础。1.1.肺炎链球菌的转化现象肺炎链球菌的转化现象2.2.噬菌体感染实验噬菌体感染实验3.3.植物病毒重建实验植物病毒重建实验一、遗传和变异的物质基础一、遗传和变异的物质基础-DNA-DNA第5页，此课件共54页哦1 1、转化实验、转化实验最早进行转化实验的是最早进行转化实验的是F.GriffithF.Griffith（1

4、9281928）第6页，此课件共54页哦2 2噬噬菌菌体体感感染染实实验验第7页，此课件共54页哦3 3、病毒的拆开和重建实验、病毒的拆开和重建实验霍氏车前花叶病毒霍氏车前花叶病毒 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 第8页，此课件共54页哦两类核酸的基本化学组成两类核酸的基本化学组成DNADNARNARNA嘌呤碱嘌呤碱腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）嘧啶碱嘧啶碱胞嘧啶（胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）戊糖戊糖D-2-D-2-脱氧核糖脱氧核糖D-D-核糖核糖酸酸磷酸磷酸磷酸磷酸核酸

5、是一种多聚核苷酸，它的基本单位是核苷酸。核酸是一种多聚核苷酸，它的基本单位是核苷酸。核苷酸由碱基、磷酸和戊糖组成核苷酸由碱基、磷酸和戊糖组成第9页，此课件共54页哦（一）（一）DNADNA的结构的结构 19531953年，年，J.WatsonJ.Watson和和F.Crick F.Crick 在前人研究工作的基础上，在前人研究工作的基础上，根据根据DNADNA结晶的结晶的X-X-衍射图谱和衍射图谱和分子模型，提出了著名的分子模型，提出了著名的DNADNA双螺旋结构模型，并对模型双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的的生物学意义作出了科学的解释和预测。解释和预测。二、二、DNADNA的

6、结构与复制的结构与复制第10页，此课件共54页哦：DNADNA中核苷酸之间的连结中核苷酸之间的连结方式及其排列顺序。方式及其排列顺序。：双螺旋结构。：双螺旋结构。基本特点：基本特点：（1 1）DNA DNA由两天互相平行的脱氧核苷由两天互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成。酸长链盘绕而成。（2 2）脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排列）脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。侧。（3 3）两条链上的碱基以氢键相结）两条链上的碱基以氢键相结合形成碱基对。合形成碱基对。第11页，此课件共54页哦 碱基的相互结合具有严碱基的相互结合具有严格的配对规

7、律，即格的配对规律，即A A与与T T结合结合，G G与与C C结合，这种配对关系结合，这种配对关系，称为碱基互补。，称为碱基互补。A A和和T T之间之间形成两个氢键，形成两个氢键，G G与与C C之间形之间形成三个氢键。成三个氢键。在在DNADNA分子中，嘌呤碱分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数基的总数与嘧啶碱基的总数相等。相等。第12页，此课件共54页哦1 1、DNADNA的存在形式的存在形式 真核生物：染色体（真核生物：染色体（DNA+DNA+组蛋白），丝状结构，所有染色组蛋白），丝状结构，所有染色体由核膜包成一个细胞膜体由核膜包成一个细胞膜 原核生物：原核生物：DNADNA细丝构

8、成环状的染色体，质粒细丝构成环状的染色体，质粒2 2、基因、基因:基因是一切生物体内储存信息的，有自我复制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。能力的遗传功能单位。第13页，此课件共54页哦(二）二）DNADNA的复制的复制半保留复制半保留复制 以亲代以亲代DNADNA分子的两条链为模板合成分子的两条链为模板合成各自的互补链，形成两个子代的各自的互补链，形成两个子代的DNADNA分子分子的过程称为复制，这个过程是半保留复的过程称为复制，这个过程是半保留复制即合成新的制即合成新的DNADNA分子时，子代分子时，子代DNADNA的一的一条链来自亲代，另一条链为新合成的互条链来

9、自亲代，另一条链为新合成的互补链。补链。第14页，此课件共54页哦 三、三、DNADNA的变性和复性的变性和复性 （一）（一）DNADNA变性变性 DNA DNA的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋DNADNA受热或其他因素作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用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链DNADNA，即称为，即称为DNADNA变变性。性。天然状态的天然状态的DNADNA在完全变性后，紫外吸收在完全变性后，紫外吸收(260nm)(260nm)值增加值增加252540%40%；RNARNA变性后，约增加变性后，约增加1.1%1.

10、1%。这种现象称为增色效应。这种现象称为增色效应。DNADNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将引起此，通常将引起DNADNA变性的温度称为融点，用变性的温度称为融点，用T Tm m表示。表示。一般一般DNADNA的的T Tm m值在值在70-8570-85 C C之间。之间。DNADNA的的T Tm m值与分子中的值与分子中的G G和和C C的含量的含量有关。有关。G G和和C C的含量高，的含量高，T Tm m值高。值高。第15页，此课件共54页哦（二）（二）DNADNA复性复性 变性变性DNADNA在适当的条件下

11、，两条彼此分开的单链可以重新缔在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。DNADNA复性后，一系复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复。复。DNADNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关。复性的程度、速率与复性过程的条件有关。将热变性的将热变性的DNADNA骤然冷却至低温时，骤然冷却至低温时，DNADNA不可能复性。但是将变性的不可能复性。但是将变性的DNADNA缓慢冷却时，可以复性。分子量越大复性越难。浓度越大，复性缓慢冷却时，可以复性。分子

12、量越大复性越难。浓度越大，复性越容易。此外，越容易。此外，DNADNA的复性也与它本身的组成和结构有关。的复性也与它本身的组成和结构有关。第16页，此课件共54页哦 由由DNADNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交，杂复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交，杂交可以发生在交可以发生在DNADNA之间或之间或DNADNA与与RNA RNA 之间，之间，DNADNA之间杂交可用之间杂交可用于估测于估测DNADNA间的同源序列，不同生物在进化过程中的相关性间的同源序列，不同生物在进化过程中的相关性。DNADNA与与RNARNA杂交可通过杂交可通过RNARNA转录来检测转录来检测DNADNA中特

13、定基因的存中特定基因的存在。在。核酸杂交核酸杂交第17页，此课件共54页哦1 1、mRNAmRNAmessage RNAmessage RNA，信使，信使RNARNA 它的生物功能是将它的生物功能是将DNADNA的遗传信息传递到蛋白质合的遗传信息传递到蛋白质合成基地成基地 核糖体。核糖体。四、四、RNARNA RNA RNA分子的主要生物功能是参与蛋白质的生物合成，可分为分子的主要生物功能是参与蛋白质的生物合成，可分为tRNAtRNA、rRNArRNA、mRNAmRNA和反义和反义RNARNA，都由，都由DNADNA转录而来。转录而来。第18页，此课件共54页哦2 2、tRNAtRNA tra

14、nsfer transfer RNA RNA 转移转移RNARNA 是是mRNAmRNA与氨基酸之间的接合与氨基酸之间的接合体，带有能和体，带有能和mRNAmRNA互补的反密码互补的反密码子，子，3 3末端末端AMPAMP上结合氨基酸，上结合氨基酸，反密码子与反密码子与mRNAmRNA上的密码子互补上的密码子互补。一个氨基酸有一种或多种。一个氨基酸有一种或多种tRNAtRNA。呈三叶草结构。呈三叶草结构。第19页，此课件共54页哦3 3、rRNArRNAribosomal RNA ribosomal RNA 核糖体核糖体RNARNA rRNA rRNA与蛋白质共同组成核糖体。与蛋白质共同组成核

15、糖体。原核生物：原核生物：5S5S、16S16S、23S23S 真核生物：真核生物：5S5S、5.8S5.8S、16S16S、28S28S4 4、反义、反义RNARNAantisense RNAantisense RNA 是能与是能与DNADNA碱基互补，并能阻止、干扰复制转录和翻译的短碱基互补，并能阻止、干扰复制转录和翻译的短小小RNARNA。起调节作用，决定。起调节作用，决定mRNAmRNA翻译合成速度。翻译合成速度。第20页，此课件共54页哦五、微生物生长和蛋白质合成五、微生物生长和蛋白质合成 微生物生长的主要活动是蛋白质的合成，微生物生长的主要活动是蛋白质的合成，DNADNA的复制合的

16、复制合成和成和RNARNA的转录合成最终目的在于蛋白质的合成。的转录合成最终目的在于蛋白质的合成。DNADNA通过转录作用，将其所携通过转录作用，将其所携带的遗传信息传递给带的遗传信息传递给 mRNA,mRNA,在三种在三种RNARNA（mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA）的共同作用下，完成蛋）的共同作用下，完成蛋白质的合成。白质的合成。第21页，此课件共54页哦中心法则中心法则生物的遗传信息从生物的遗传信息从DNADNA传递给传递给mRNAmRNA的过程称为转录。的过程称为转录。根据根据mRNAmRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程，被称为链上的遗传信息合成蛋白质的过程，

17、被称为翻译和表达。翻译和表达。19581958年年CrickCrick将生物遗传信息的这种传将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。递方式称为中心法则。第22页，此课件共54页哦1.1.转录转录 mRNA mRNA的合成的合成 转录是以转录是以DNADNA为模板合成与其碱基顺序互补的为模板合成与其碱基顺序互补的mRNAmRNA的过程。的过程。细胞生长周期的某个阶段，细胞生长周期的某个阶段，DNADNA双螺旋解开成为转双螺旋解开成为转录模板，在录模板，在RNARNA聚合酶催化下，合成聚合酶催化下，合成mRNAmRNA。第23页，此课件共54页哦第24页，此课件共54页哦 与与mRNAmRNA序

18、列相同的那条序列相同的那条DNADNA链称为链称为编码链或有义链编码链或有义链，并把另一条链根据碱基互补原则指导，并把另一条链根据碱基互补原则指导mRNAmRNA合成的合成的DNADNA链称为链称为反义链反义链。第25页，此课件共54页哦 mRNAmRNA携带有合成蛋白质的全部信息。蛋白携带有合成蛋白质的全部信息。蛋白质的生物合成是以质的生物合成是以mRNAmRNA作为模板进行的。作为模板进行的。第26页，此课件共54页哦遗传密码遗传密码 mRNAmRNA分子中所存储的蛋白质合成信息，是由组成它的分子中所存储的蛋白质合成信息，是由组成它的四种碱基（四种碱基（A A、G G、C C和和U U）以

19、特定顺序排列成三个一组的三）以特定顺序排列成三个一组的三联体代表的，即每三个碱基代表一个氨基酸信息。这种代表联体代表的，即每三个碱基代表一个氨基酸信息。这种代表遗传信息的三联体称为密码子，或三联体密码子。遗传信息的三联体称为密码子，或三联体密码子。mRNAmRNA分子的碱基顺序即表示了所合成蛋白质的氨基酸顺分子的碱基顺序即表示了所合成蛋白质的氨基酸顺序。序。第27页，此课件共54页哦遗传密码遗传密码第28页，此课件共54页哦2.2.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成(1)tRNA(1)tRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA-tRNA合成酶的帮助下，能够识别相应合成酶的帮助下，能够识别相应的氨基酸，并

20、通过的氨基酸，并通过tRNAtRNA氨基酸臂的氨基酸臂的3-OH3-OH与氨基酸的与氨基酸的羧基形成活化酯氨基酰羧基形成活化酯氨基酰-tRNA-tRNA。第29页，此课件共54页哦每一种氨基酸至少有一种对应的氨基酰每一种氨基酸至少有一种对应的氨基酰-tRNA-tRNA合成酶。它既催化氨合成酶。它既催化氨基酸与基酸与ATPATP的作用的作用,也催化氨基酰基转移到也催化氨基酰基转移到 tRNAtRNA。氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA 合成酶具有高度的专一性。每一种氨基酰合成酶具有高度的专一性。每一种氨基酰-tRNA-tRNA合合成酶只能识别一种相应的成酶只能识别一种相应的tRNAtRNA。tRN

21、AtRNA分子能接受相应的氨基酸分子能接受相应的氨基酸,决定于它特有的碱基顺序决定于它特有的碱基顺序,而这种碱而这种碱基顺序能够被氨基酰基顺序能够被氨基酰-tRNA-tRNA 合成酶所识别。合成酶所识别。第30页，此课件共54页哦(2)(2)氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA在在mRNAmRNA模板指导下组装成蛋白质模板指导下组装成蛋白质 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA通过反密码臂上的三联体反密码子识别通过反密码臂上的三联体反密码子识别mRNAmRNA上相应的遗传密码，并将所携带的氨基酸按上相应的遗传密码，并将所携带的氨基酸按mRNAmRNA遗遗传密码的顺序安置在特定的位置，最后在核糖体中合成

22、肽传密码的顺序安置在特定的位置，最后在核糖体中合成肽链。链。第31页，此课件共54页哦六、微生物的细胞分裂六、微生物的细胞分裂 微生物将倍增的核物质和蛋白质均等微生物将倍增的核物质和蛋白质均等地分配给两个细胞，在细胞的中部合成横地分配给两个细胞，在细胞的中部合成横隔膜并逐渐内陷，最终将两个子细胞分开隔膜并逐渐内陷，最终将两个子细胞分开，细胞分裂完成。，细胞分裂完成。第32页，此课件共54页哦第二节第二节 微生物的变异微生物的变异第33页，此课件共54页哦一、变异的实质一、变异的实质基因突变基因突变：DNADNA因某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变因某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变

23、了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表型的改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表型的改变.二、突变的类型二、突变的类型 （一）自发突变（一）自发突变:指微生物在自然条件下，没有人工指微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变参与而发生的基因突变第34页，此课件共54页哦（二）诱发突变（二）诱发突变 指在细菌的环境中加入理化因素而诱导细菌发生的指在细菌的环境中加入理化因素而诱导细菌发生的突变。突变。凡提高突变率的理化因子都可称诱变剂（凡提高突变率的理化因子都可称诱变剂（mutagenmutagen）1 1、物理诱变、物理诱变:（1 1）紫外辐射诱变作用机制：紫外辐射诱变

24、作用机制：主要的生物效应是主要的生物效应是DNADNA吸收紫外辐射，引起吸收紫外辐射，引起DNADNA结构结构的变化。引起的变化。引起DNADNA结构的变化有很多方面：结构的变化有很多方面：DNADNA断裂、断裂、DNADNA交联、交联、DNADNA与蛋白质交联、胞嘧啶与鸟嘌呤的水合作与蛋白质交联、胞嘧啶与鸟嘌呤的水合作用及嘧啶二聚体的形成。用及嘧啶二聚体的形成。第35页，此课件共54页哦（2 2）DNADNA损伤的修复损伤的修复光复活和暗复活光复活和暗复活 光复活：光裂合酶在可见光下（光复活：光裂合酶在可见光下（300-500nm300-500nm）会因获得光能）会因获得光能而发生解离从而使

25、二聚体重新分解成单体。而发生解离从而使二聚体重新分解成单体。暗复活：切除修复和重组修复暗复活：切除修复和重组修复第36页，此课件共54页哦切除修复：切除修复：需要三种酶协同作用，不需要可见光的激活。首先需要三种酶协同作用，不需要可见光的激活。首先在二聚体两侧核酸内切酶作用下造成单链断裂并切除二在二聚体两侧核酸内切酶作用下造成单链断裂并切除二聚体。聚体。DNADNA聚合酶聚合酶I I作用下修复，最后作用下修复，最后DNADNA连接酶缝合新合连接酶缝合新合成的成的DNADNA片段和原片段和原DNADNA片段。片段。重组修复：重组修复：必须在必须在DNADNA进行复制的情况下进行，所以又称复制进行复

26、制的情况下进行，所以又称复制后修复。大肠杆菌可以在不切除胸腺二聚体情况下以带后修复。大肠杆菌可以在不切除胸腺二聚体情况下以带有二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，但在二聚有二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，但在二聚体附近留下了一个空隙，经过染色体交换，使空隙部分体附近留下了一个空隙，经过染色体交换，使空隙部分面对正常单链，面对正常单链，DNADNA聚合酶和连接酶将此修复。聚合酶和连接酶将此修复。第37页，此课件共54页哦 SOS SOS修复：修复：DNA DNA大范围损失作为一种求救信号引发设计大范围损失作为一种求救信号引发设计DNADNA修复的多种修复的多种细胞功能参加的诱导作用。正常

27、的细胞功能参加的诱导作用。正常的SOSSOS系统被系统被LexALexA蛋白所抑制蛋白所抑制，DNADNA损伤时激活损伤时激活RecARecA蛋白酶活性，使蛋白酶活性，使LexALexA蛋白失活，启动蛋白失活，启动SOSSOS系统。一旦修复完成，系统。一旦修复完成，SOSSOS系统关闭。系统关闭。SOSSOS系统是一种倾向差错系统是一种倾向差错的的DNADNA修复机制，可造成突变。修复机制，可造成突变。适应性修复：适应性修复：细菌由于长期接触低剂量诱变剂会产生修复蛋白酶，细菌由于长期接触低剂量诱变剂会产生修复蛋白酶，修复修复DNADNA上因甲基化而遭受的损伤。上因甲基化而遭受的损伤。第38页，

28、此课件共54页哦2 2、化学诱变、化学诱变 化学诱变可造成碱基对的置换化学诱变可造成碱基对的置换 转换转换（transitiontransition）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧）：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧啶取代。啶取代。颠换颠换（transversiontransversion）：嘌呤被嘧啶取代。）：嘌呤被嘧啶取代。化学诱变对化学诱变对DNADNA的作用形式有三类：的作用形式有三类：（1 1）直接引起置换的诱变剂）直接引起置换的诱变剂 是一类可直接与核酸碱基发生化学反应的诱变剂。可是一类可直接与核酸碱基发生化学反应的诱变剂。可与一个或几个核苷酸发生化学反应，引起与一个或几个核苷酸发生化

29、学反应，引起DNADNA复制时碱基配复制时碱基配对的转换。对的转换。第39页，此课件共54页哦亚硝酸可使碱基发生氧化脱氨，使腺嘌呤亚硝酸可使碱基发生氧化脱氨，使腺嘌呤A A转变为次黄嘌呤转变为次黄嘌呤H H，胞，胞嘧啶嘧啶C C变成尿嘧啶变成尿嘧啶U U，引起，引起A=TA=T向向G=CG=C转换转换 腺嘌呤氧化脱氨后形成烯醇式次黄嘌呤（腺嘌呤氧化脱氨后形成烯醇式次黄嘌呤（HeHe）HeHe通过互变异构效应形成酮式次黄嘌呤（通过互变异构效应形成酮式次黄嘌呤（HKHK）DNADNA复制时，复制时，HK HK 与胞嘧啶（与胞嘧啶（C C）配对配对 DNADNA第二次复制时，第二次复制时，C C与与

30、G G正常配对，实现了转换。正常配对，实现了转换。第40页，此课件共54页哦（2 2）间接引起置换的诱变剂：这类诱变剂是一些碱基类似物）间接引起置换的诱变剂：这类诱变剂是一些碱基类似物，5-5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-Bu5-Bu）、）、5-5-氨基尿嘧啶（氨基尿嘧啶（5-Au5-Au）、）、8-8-氮鸟嘌氮鸟嘌呤（呤（8-NG8-NG）、）、2-2-氨基嘌呤（氨基嘌呤（2-AP2-AP）等。它们的作用是通过活）等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到细胞的代谢活动掺入到DNADNA分子后引起的，因此是间接的。分子后引起的，因此是间接的。（3 3）引起移码突变的诱变剂：由诱变剂引起）引起移码

31、突变的诱变剂：由诱变剂引起DNADNA分子中的一个或分子中的一个或少数几个核苷酸的增添、插入或缺失，从而使该部位后面的全部少数几个核苷酸的增添、插入或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。第41页，此课件共54页哦3 3、复合处理及协同效应、复合处理及协同效应 两种或多种诱变剂先后使用；两种或多种诱变剂先后使用；同一种诱变剂重复使用；同一种诱变剂重复使用；两种或多种诱变剂同时使用两种或多种诱变剂同时使用4 4、定向培育与驯化、定向培育与驯化:用某一特定环境长期处理某一微生物群体，不断移种传代，从用某一特定环境长期处理某一微生物群

32、体，不断移种传代，从中选择具有合格性状的自发突变体。因自发突变率低，变异程度低中选择具有合格性状的自发突变体。因自发突变率低，变异程度低，培育进程很缓慢。，培育进程很缓慢。环境工程中仍采用定向培育的方法培育菌种环境工程中仍采用定向培育的方法培育菌种驯化。驯化。第42页，此课件共54页哦第三节第三节 基因重组基因重组 两个不同性状个体细胞的两个不同性状个体细胞的DNADNA融合，使基因重融合，使基因重新组合，从而发生遗传变异，产生新品种，此过新组合，从而发生遗传变异，产生新品种，此过程称为基因重组。程称为基因重组。第43页，此课件共54页哦一、杂交一、杂交 杂交是在细胞水平上发生的一种遗传重组方

33、式。有杂交是在细胞水平上发生的一种遗传重组方式。有性杂交，一般指性细胞间的接合和随之发生染色体重组性杂交，一般指性细胞间的接合和随之发生染色体重组，并产生新遗传型后的一种方式。凡能产生有性孢子的，并产生新遗传型后的一种方式。凡能产生有性孢子的酵母菌或霉菌，原则上都可应用与高等动、植物杂交育酵母菌或霉菌，原则上都可应用与高等动、植物杂交育种相似的有性杂交方法进行育种。种相似的有性杂交方法进行育种。第44页，此课件共54页哦二、转化（二、转化（transformationtransformation）受体菌直接吸收来自供体菌的受体菌直接吸收来自供体菌的DNADNA片段，通片段，通过交换，把它组合到

34、自己的基因组中，从而获过交换，把它组合到自己的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象，称为转化。转得供体菌部分遗传性状的现象，称为转化。转化后的受体菌称为转化子。化后的受体菌称为转化子。第45页，此课件共54页哦 两个菌种和菌株间能否发生转化，与它们在进化上的两个菌种和菌株间能否发生转化，与它们在进化上的亲缘关系有密切关系，但即使在转化率极高的那些种中，亲缘关系有密切关系，但即使在转化率极高的那些种中，不同菌株间也不一定能发生转化，能进行转化的细胞必须不同菌株间也不一定能发生转化，能进行转化的细胞必须是感受态的。受体菌最易接受外源是感受态的。受体菌最易接受外源DNADNA片段并实现转化的生

35、片段并实现转化的生理状态称为感受态。理状态称为感受态。感受态因子是一种胞外蛋白，可能是细胞膜上的一种组分感受态因子是一种胞外蛋白，可能是细胞膜上的一种组分，可催化外来，可催化外来DNADNA片段的吸收或降解表面某种成分，让细胞表面片段的吸收或降解表面某种成分，让细胞表面的的DNADNA受体暴露出来。受体暴露出来。第46页，此课件共54页哦三、三、转导转导(transduction)(transduction)通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的DNADNA片段携带到片段携带到受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗传性状的现象受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗

36、传性状的现象，称为转导，称为转导。1 1、普遍转导、普遍转导(generalized transduction)(generalized transduction)噬菌体可误包供体菌中的任何基因噬菌体可误包供体菌中的任何基因(包括质粒包括质粒)，并使受体菌实，并使受体菌实现各种性状的转导，此即普遍性转导。现各种性状的转导，此即普遍性转导。2 2、局限转导、局限转导(restricted specialized transduction)(restricted specialized transduction)指通过某些部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因指通过某些部分缺陷的温和噬菌体把供

37、体菌的少数特定基因转移到受体菌中的转导现象。转移到受体菌中的转导现象。第47页，此课件共54页哦第四节第四节 遗传工程技术在环境遗传工程技术在环境保护中的应用保护中的应用 第48页，此课件共54页哦一、遗传工程技术在环境保护中的应用一、遗传工程技术在环境保护中的应用（一）质粒育种（一）质粒育种 质粒是细菌体内一种独立于染色体外，与细菌细胞共生能独质粒是细菌体内一种独立于染色体外，与细菌细胞共生能独立复制和稳定地延续遗传的遗传单位，其基因由环状双链共价闭立复制和稳定地延续遗传的遗传单位，其基因由环状双链共价闭合合DNADNA分子组成，长分子组成，长1-200kb1-200kb。不带有重要基因，存

38、在与否不对细。不带有重要基因，存在与否不对细菌产生致死效应。菌产生致死效应。不同质粒拷贝数不同，根据其数目分为严紧型和松弛不同质粒拷贝数不同，根据其数目分为严紧型和松弛型两类。严紧型质粒多半是一些具有自身传递性能力的大型两类。严紧型质粒多半是一些具有自身传递性能力的大质粒，其质粒，其DNADNA复制与宿主染色体复制与宿主染色体DNADNA复制相偶联，每个细胞复制相偶联，每个细胞仅仅1-21-2个拷贝，不能充当载体。松弛型质粒约为个拷贝，不能充当载体。松弛型质粒约为10-20010-200个，个，DNADNA复制不与染色体复制不与染色体DNADNA偶联复制调控以松弛的方式进行。偶联复制调控以松弛

39、的方式进行。第49页，此课件共54页哦 根据质粒的功能可分为抗药性质粒、降解质根据质粒的功能可分为抗药性质粒、降解质粒、载体质粒等。粒、载体质粒等。目前已知的降解质粒有目前已知的降解质粒有4 4类：类：石油降解质粒石油降解质粒 农药降解质粒农药降解质粒 工业污染物降解质粒工业污染物降解质粒 抗重金属离子的质粒抗重金属离子的质粒第50页，此课件共54页哦二、基因工程技术在环境保护中的作用二、基因工程技术在环境保护中的作用 基因工程是指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或基因工程是指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或DNADNA体外重组。体外重组。基因工程育种打破了物种界限，突破了亲缘关系的

40、基因工程育种打破了物种界限，突破了亲缘关系的限制，加快突变速度，并且可以定向突变创造出自然限制，加快突变速度，并且可以定向突变创造出自然界所没有的生物，其应用标志着现代遗传学已发展到界所没有的生物，其应用标志着现代遗传学已发展到能定向获得遗传性状的新阶段。能定向获得遗传性状的新阶段。第51页，此课件共54页哦1 1、目的基因的获得、目的基因的获得2 2、DNADNA体外重组体外重组3 3、将重组体转入受体细胞、将重组体转入受体细胞4 4、重组体克隆的筛选和鉴定、重组体克隆的筛选和鉴定5 5、外源基因表达产物的分离与提纯、外源基因表达产物的分离与提纯第52页，此课件共54页哦PCRPCR的原理和

41、操作：的原理和操作：1 1、加热变性：将待扩增的、加热变性：将待扩增的DNADNA置于置于94-9594-95度高度高温水浴中加热温水浴中加热2 2、退火：将加热变性的单链、退火：将加热变性的单链DNADNA溶液的温度溶液的温度缓慢下降至缓慢下降至5555度，引物度，引物DNADNA碱基与单链模板碱基与单链模板DNADNA配对配对3 3、延伸：冷至延伸温度时，加入、延伸：冷至延伸温度时，加入Taq DNATaq DNA聚合酶反应聚合酶反应1min1min 变性变性复性复性延伸，反复延伸，反复25-3025-30次。将扩增次。将扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳并观察。产物进行琼脂糖凝胶电泳并观察。三、三、PCR技术在环境保护中的应用技术在环境保护中的应用第53页，此课件共54页哦PCRPCR在环境微生物学的应用主要集中在：在环境微生物学的应用主要集中在：1 1、研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分析种群动、研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分析种群动态态2 2、监测环境中特定的微生物如致病菌和工程菌、监测环境中特定的微生物如致病菌和工程菌第54页，此课件共54页哦