第六微生物的遗传和变异.ppt

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1、第六微生物的遗传和变异现在学习的是第1页，共54页 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。息发生了变化。遗传遗传遗传遗传（heredityheredity）变异变异变异变异（variationvariation）现在学习的是

2、第2页，共54页遗传型遗传型遗传型遗传型生物体所携带的全部遗传因子或基因的总称。生物体所携带的全部遗传因子或基因的总称。表表表表型型型型具具有有一一定定遗遗传传性性的的个个体体在在特特定定的的外外界界环环境境中中通通过过生生长长发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（适应或饰变（modificationmodification）。变异是基因结构发生变化，）。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而且往往是不

3、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。中有遗传。现在学习的是第3页，共54页第一节第一节微生物的遗传微生物的遗传现在学习的是第4页，共54页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)是遗传物质基是遗传物质基础。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现在学习的是第5页，共54页1 1、转化实验

4、、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（19281928）现在学习的是第6页，共54页2 2噬噬菌菌体体感感染染实实验验现在学习的是第7页，共54页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现在学习的是第8页，共54页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

5、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、磷酸和戊糖组成现在学习的是第9页，共54页（一）（一）DNADNA的结构的结构19531953年年，J.WatsonJ.Watson和和F.Crick F.Crick 在在前前人人研研究究工工作作的的基基础础上上，根根据据DNADNA结结晶晶的的X-X-衍衍射射图图谱谱和和分分子子模模型型，提提出出了了著著名名的的DNADNA双双螺螺旋旋结结构构模模型型，并并对对模模型

6、型的的生生物物学学意意义义作出了科学的解释和预测。作出了科学的解释和预测。二、二、DNADNA的结构与复制的结构与复制现在学习的是第10页，共54页一一一一级级级级结结结结构构构构：DNADNA中中核核苷苷酸酸之之间间的的连连结方式及其排列顺序。结方式及其排列顺序。二级结构二级结构二级结构二级结构：双螺旋结构。：双螺旋结构。基本特点：基本特点：（1 1）DNADNA由由两两天天互互相相平平行行的的脱脱氧氧核核苷酸长链盘绕而成。苷酸长链盘绕而成。（2 2）脱脱氧氧核核苷苷酸酸和和磷磷酸酸交交替替连连接接，排排列列在在外外侧侧，构构成成基基本本骨骨架架，碱碱基基排列在内侧。排列在内侧。（3 3）两

7、两条条链链上上的的碱碱基基以以氢氢键键相相结结合合形形成碱基对。成碱基对。现在学习的是第11页，共54页 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之间形之间形成两个氢键，成两个氢键，G G与与C C之间形成之间形成三个氢键。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基的总数与嘧啶碱基的总数相等。数相等。现在学习的是第12页，共54页1 1、DNADNA的存在形式的存在形式 真真核核生生物物：染染色色体体

8、（DNA+DNA+组组蛋蛋白白），丝丝状状结结构构，所所有有染染色体由核膜包成一个细胞膜色体由核膜包成一个细胞膜 原核生物：原核生物：DNADNA细丝构成环状的染色体，质粒细丝构成环状的染色体，质粒2 2、基基因因:基基因因是是一一切切生生物物体体内内储储存存信信息息的的，有有自自我我复复制制能能力力的的遗传功能单位。遗传功能单位。现在学习的是第13页，共54页(二）二）DNADNA的复制的复制半保留复制半保留复制 以以亲亲代代DNADNA分分子子的的两两条条链链为为模模板板合合成成各各自自的的互互补补链链，形形成成两两个个子子代代的的DNADNA分分子子的的过过程程称称为为复复制制，这这个个

9、过过程程是是半半保保留留复复制制即即合合成成新新的的DNADNA分分子子时时，子子代代DNADNA的的一一条条链链来来自自亲亲代代，另另一一条条链链为为新新合合成成的的互互补链。补链。现在学习的是第14页，共54页 三、三、DNADNA的变性和复性的变性和复性 （一）（一）DNADNA变性变性 DNADNA的的双双螺螺旋旋由由氢氢键键维维持持，当当天天然然双双螺螺旋旋DNADNA受受热热或或其其他他因因素素作作用用下下，两两条条链链之之间间的的结结合合力力被被破破坏坏而而分分开开成成为为单单链链DNADNA，即即称称为为DNADNA变性。变性。天然状态的天然状态的DNADNA在完全变性后，紫外

10、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%1.1%。这种现象称为增色效。这种现象称为增色效应。应。DNADNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，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

11、 C的含量高，的含量高，T Tm m值高。值高。现在学习的是第15页，共54页（二）（二）DNADNA复性复性变性变性DNADNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成在适当的条件下，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。为双螺旋结构，这一过程称为复性。DNADNA复性后，一系列性质将复性后，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复。得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复。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。将将热热变变性性的的DNADNA骤骤然然冷冷却却至至低低温温时时，DNADNA

12、不不可可能能复复性性。但但是是将将变变性性的的DNADNA缓缓慢慢冷冷却却时时，可可以以复复性性。分分子子量量越越大大复复性性越越难难。浓浓度度越越大大，复性越容易。此外，复性越容易。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。现在学习的是第16页，共54页 由由DNADNA复性研究发展成的一种实验技术是分子复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交，杂交可以发生在杂交，杂交可以发生在DNADNA之间或之间或DNADNA与与RNA RNA 之间，之间，DNADNA之间杂交可用于估测之间杂交可用于估测DNADNA间的同源序列，不同间的同源序列，不同生物在进化

13、过程中的相关性。生物在进化过程中的相关性。DNADNA与与RNARNA杂交可通杂交可通过过RNARNA转录来检测转录来检测DNADNA中特定基因的存在。中特定基因的存在。核酸杂交核酸杂交现在学习的是第17页，共54页1 1、mRNAmRNAmessage RNAmessage RNA，信使，信使RNARNA 它它的的生生物物功功能能是是将将DNADNA的的遗遗传传信信息息传传递递到到蛋蛋白白质质合合成成基基地地 核糖体。核糖体。四、四、RNARNA RNARNA分分子子的的主主要要生生物物功功能能是是参参与与蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成，可分为可分为tRNAtRNA、rRNArRNA、mR

14、NAmRNA和反义和反义RNARNA，都由，都由DNADNA转录而来。转录而来。现在学习的是第18页，共54页2 2、tRNAtRNA transfer transfer RNA RNA 转移转移RNARNA 是是mRNAmRNA与与氨氨基基酸酸之之间间的的接接合合体体，带带有有能能和和mRNAmRNA互互补补的的反反密密码码子子，3 3末末端端AMPAMP上上结结合合氨氨基基酸酸，反反密密码码子子与与mRNAmRNA上上的的密密码码子子互互补补。一一个个氨氨基基酸酸有有一一种种或或多多种种tRNAtRNA。呈三叶草结构。呈三叶草结构。现在学习的是第19页，共54页3 3、rRNArRNAri

15、bosomal 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碱基互补，并能阻止、干扰复制转录和翻译的短小的短小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。现在学习的是第20页，共54页五、微

16、生物生长和蛋白质合成五、微生物生长和蛋白质合成 微微生生物物生生长长的的主主要要活活动动是是蛋蛋白白质质的的合合成成，DNADNA的的复复制制合合成成和和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通通过过转转录录作作用用，将将其其所所携携带带的的遗遗传传信信息息传传递递给给 mRNA,mRNA,在在三三种种RNARNA（mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA）的的共共同同作作用用下，完成蛋白质的合成。下，完成蛋白质的合成。现在学习的是第21页，共54页DNADNADNADNA复复复复制制制制RNARNARNARNA转录转录转

17、录转录蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质翻译翻译翻译翻译逆转录逆转录逆转录逆转录复制复制复制复制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的过程称为转的过程称为转录。根据录。根据mRNAmRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程，链上的遗传信息合成蛋白质的过程，被称为翻译和表达。被称为翻译和表达。19581958年年CrickCrick将生物遗传信将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。息的这种传递方式称为中心法则。现在学习的是第22页，共54页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

18、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。现在学习的是第23页，共54页 转录转录转录转录以以以以DNADNADNADNA为模板，按碱基配对原则（为模板，按碱基配对原则（为模板，按碱基配对原则（为模板，按碱基配对原则（dA-UdA-UdA-UdA-U、dT-AdT-AdT-AdT-A、dG-CdG-CdG-CdG-C、dC-G)dC-G)dC-G)dC-G)合成合成合成合成RNARNARNARNA链。链。链。链。

19、DNADNA复复复复制制制制RNARNA转录转录转录转录现在学习的是第24页，共54页不对称转录不对称转录不对称转录不对称转录只能以双链中固定的一条链（模板链）为模板只能以双链中固定的一条链（模板链）为模板只能以双链中固定的一条链（模板链）为模板只能以双链中固定的一条链（模板链）为模板转录转录转录转录RNARNA开始开始(启动子启动子启动子启动子)与与mRNAmRNA序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。现在学习的是第25

20、页，共54页mRNA携带有合成蛋白质的全部信息。蛋携带有合成蛋白质的全部信息。蛋白质的生物合成是以白质的生物合成是以mRNA作为模板进行作为模板进行的。的。现在学习的是第26页，共54页遗传密码遗传密码mRNAmRNA分子中所存储的蛋白质合成信息，是由组成它的四种碱分子中所存储的蛋白质合成信息，是由组成它的四种碱基（基（A A、G G、C C和和U U）以特定顺序排列成三个一组的三联体代）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。这种代表遗传表的，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。信息的三联体称为密码子，或三联体密

21、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序。分子的碱基顺序即表示了所合成蛋白质的氨基酸顺序。现在学习的是第27页，共54页遗传密码遗传密码现在学习的是第28页，共54页2.2.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成(1)tRNA(1)tRNA在在氨氨基基酰酰-tRNA-tRNA合合成成酶酶的的帮帮助助下下，能能够够识识别别相相应应的的氨氨基基酸酸，并并通通过过tRNAtRNA氨氨基基酸酸臂臂的的3-OH3-OH与与氨氨基基酸酸的的羧羧基基形成活化酯氨基酰形成活化酯氨基酰-tRNA-tRNA。现在学习的是第29页，共54页每每一一种种氨氨基基酸酸至至少少有有一一种种对对应应的

22、的氨氨基基酰酰-tRNA-tRNA合合成成酶酶。它它既既催催化化氨基酸与氨基酸与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。氨氨基基酰酰-tRNA-tRNA 合合成成酶酶具具有有高高度度的的专专一一性性。每每一一种种氨氨基基酰酰-tRNA-tRNA合成酶只能识别一种相应的合成酶只能识别一种相应的tRNAtRNA。tRNAtRNA分分子子能能接接受受相相应应的的氨氨基基酸酸,决决定定于于它它特特有有的的碱碱基基顺顺序序,而而这这种碱基顺序能够被氨基酰种碱基顺序能够被氨基酰-tRNA-tRNA 合成酶所识别。合成酶所识别。现在学习的是第30页，共54页(2

23、)(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氨基基酰酰-tRNA-tRNA通通过过反反密密码码臂臂上上的的三三联联体体反反密密码码子子识识别别mRNAmRNA上上相相应应的的遗遗传传密密码码，并并将将所所携携带带的的氨氨基基酸酸按按mRNAmRNA遗遗传传密密码码的的顺顺序序安安置置在在特特定定的的位位置置，最最后后在在核核糖糖体体中合成肽链。中合成肽链。现在学习的是第31页，共54页六、微生物的细胞分裂六、微生物的细胞分裂 微微生生物物将将倍倍增增的的核核物物质质和和蛋蛋白白质质均均等等地地分分配配给给两两个个细细胞胞，在在细细胞

24、胞的的中中部部合合成成横横隔隔膜膜并并逐逐渐渐内内陷陷，最最终终将将两两个个子子细细胞胞分分开开，细细胞胞分裂完成。分裂完成。现在学习的是第32页，共54页第二节第二节微生物的变异微生物的变异现在学习的是第33页，共54页一、变异的实质一、变异的实质基因突变基因突变基基基基因因因因突突突突变变变变：DNADNA因因某某种种因因素素引引起起碱碱基基的的缺缺失失、置置换换或或插插入入，改改变变了了基基因因内内部部原原有有的的碱碱基基排排列列顺顺序序，从从而而引引起起其其后后代代表型的改变表型的改变.二、突变的类型二、突变的类型 （一一）自自发发突突变变:指指微微生生物物在在自自然然条条件件下下，没

25、没有有人人工工参参与而发生的基因突变与而发生的基因突变现在学习的是第34页，共54页（二）诱发突变（二）诱发突变 指指在在细细菌菌的的环环境境中中加加入入理理化化因因素素而而诱诱导导细细菌菌发发生生的突变。的突变。凡凡 提提 高高 突突 变变 率率 的的 理理 化化 因因 子子 都都 可可 称称 诱诱 变变 剂剂（mutagenmutagen）1 1、物理诱变、物理诱变:（1 1）紫外辐射诱变作用机制：紫外辐射诱变作用机制：主主要要的的生生物物效效应应是是DNADNA吸吸收收紫紫外外辐辐射射，引引起起DNADNA结结构构的的变变化化。引引起起DNADNA结结构构的的变变化化有有很很多多方方面面

26、：DNADNA断断裂裂、DNADNA交交联联、DNADNA与与蛋蛋白白质质交交联联、胞胞嘧嘧啶啶与与鸟鸟嘌嘌呤呤的的水水合合作作用及嘧啶二聚体的形成。用及嘧啶二聚体的形成。现在学习的是第35页，共54页（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 光光复复活活：光光裂裂合合酶酶在在可可见见光光下下（300-500nm300-500nm）会会因因获获得得光光能而发生解离从而使二聚体重新分解成单体。能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现在学习的是第36页，共54页切除修复：切除修复：需需要要三三种种酶酶协协同同作作用

27、用，不不需需要要可可见见光光的的激激活活。首首先先在在二二聚聚体体两两侧侧核核酸酸内内切切酶酶作作用用下下造造成成单单链链断断裂裂并并切切除除二二聚聚体体。DNADNA聚聚合合酶酶I I作作用用下下修修复复，最最后后DNADNA连连接酶缝合新合成的接酶缝合新合成的DNADNA片段和原片段和原DNADNA片段。片段。重组修复：重组修复：必必须须在在DNADNA进进行行复复制制的的情情况况下下进进行行，所所以以又又称称复复制制后后修修复复。大大肠肠杆杆菌菌可可以以在在不不切切除除胸胸腺腺二二聚聚体体情情况况下下以以带带有有二二聚聚体体的的这这一一单单链链为为模模板板而而合合成成互互补补单单链链，但

28、但在在二二聚聚体体附附近近留留下下了了一一个个空空隙隙，经经过过染染色色体体交交换换，使使空空隙隙部部分分面面对对正正常常单单链，链，DNADNA聚合酶和连接酶将此修复。聚合酶和连接酶将此修复。现在学习的是第37页，共54页 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修复修复的多种细胞功能参加的诱导作用。正常的的多种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

29、失活，启动SOSSOS系统。一旦修复完成，系统。一旦修复完成，SOSSOS系统系统关闭。关闭。SOSSOS系统是一种倾向差错的系统是一种倾向差错的DNADNA修复机制，可造成修复机制，可造成突变。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。现在学习的是第38页，共54页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 转转换换（transitiontransition）：嘌嘌呤呤被被另另一一嘌嘌呤呤或或嘧嘧啶啶被被另另

30、一一嘧嘧啶取代。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 是是一一类类可可直直接接与与核核酸酸碱碱基基发发生生化化学学反反应应的的诱诱变变剂剂。可可与与一一个个或或几几个个核核苷苷酸酸发发生生化化学学反反应应，引引起起DNADNA复复制制时时碱碱基配对的转换。基配对的转换。现在学习的是第39页，共54页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转变为次黄嘌转变为次黄嘌呤呤H

31、H，胞嘧啶，胞嘧啶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G G正常配对，实现了转换。正常配对，实现了转换。现在学习的是第40页，共54页（2 2）间间接接引引起起置置换换的的诱诱变变剂剂：这这类类诱诱变变剂剂是是一一些些碱碱基基类类似似物物，5-5-溴溴尿尿嘧

32、嘧啶啶（5-Bu5-Bu）、5-5-氨氨基基尿尿嘧嘧啶啶（5-Au5-Au）、8-8-氮氮鸟鸟嘌嘌呤呤（8-NG8-NG）、2-2-氨氨基基嘌嘌呤呤（2-AP2-AP）等等。它它们们的的作作用用是是通通过过活活细细胞胞的的代代谢谢活活动动掺掺入入到到DNADNA分分子子后后引引起起的的，因因此此是是间间接的。接的。（3 3）引引起起移移码码突突变变的的诱诱变变剂剂：由由诱诱变变剂剂引引起起DNADNA分分子子中中的的一一个个或或少少数数几几个个核核苷苷酸酸的的增增添添、插插入入或或缺缺失失，从从而而使使该该部部位位后后面面的的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。全部遗传密码发生转录和转译

33、错误的一类突变。现在学习的是第41页，共54页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:用用某某一一特特定定环环境境长长期期处处理理某某一一微微生生物物群群体体，不不断断移移种种传传代代，从从中中选选择择具具有有合合格格性性状状的的自自发发突突变变体体。因因自自发发突突变变率率低低，变变异异程程度度低低，培培育进程很缓慢。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

34、菌种驯化。驯化。现在学习的是第42页，共54页第三节第三节 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，使基因融合，使基因重新组合，从而发生遗传变异，产生新品种，此重新组合，从而发生遗传变异，产生新品种，此过程称为基因重组。过程称为基因重组。现在学习的是第43页，共54页一、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酵并产生新遗传型后的一种方式。凡能产生有

35、性孢子的酵母菌或霉菌，原则上都可应用与高等动、植物杂交育种母菌或霉菌，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。相似的有性杂交方法进行育种。现在学习的是第44页，共54页二、转化（二、转化（transformationtransformation）受受体体菌菌直直接接吸吸收收来来自自供供体体菌菌的的DNADNA片片段段，通通过过交交换换，把把它它组组合合到到自自己己的的基基因因组组中中，从从而而获获得得供供体体菌菌部部分分遗遗传传性性状状的的现现象象，称称为为转转化化。转转化后的受体菌称为转化子。化后的受体菌称为转化子。现在学习的是第45页，共54页 两个菌种和菌株间能否

36、发生转化，与它们在进化上的亲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，不同缘关系有密切关系，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是感受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态的。受体菌最易接受外源DNADNA片段并实现转化的生理状态片段并实现转化的生理状态称为感受态。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，让细胞表面的片段的

37、吸收或降解表面某种成分，让细胞表面的DNADNA受体暴露出来。受体暴露出来。现在学习的是第46页，共54页三、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

38、包括质粒)，并使受，并使受体菌实现各种性状的转导，此即普遍性转导。体菌实现各种性状的转导，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转移到受体菌中的转导现象。因转移到受体菌中的转导现象。现在学习的是第47页，共54页第四节第四节 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 现在学习的是第48页，共54页一、遗传工程技术在环境保护中

39、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 质质粒粒是是细细菌菌体体内内一一种种独独立立于于染染色色体体外外，与与细细菌菌细细胞胞共共生生能能独独立立复复制制和和稳稳定定地地延延续续遗遗传传的的遗遗传传单单位位，其其基基因因由由环环状状双双链链共共价价闭闭合合DNADNA分分子子组组成成，长长1-200kb1-200kb。不不带带有有重要基因，存在与否不对细菌产生致死效应。重要基因，存在与否不对细菌产生致死效应。不不同同质质粒粒拷拷贝贝数数不不同同，根根据据其其数数目目分分为为严严紧紧型型和和松松弛弛型型两两类类。严严紧紧型型质质粒粒多多半半是是一一些些具具有有自自身

40、身传传递递性性能能力力的的大大质质粒粒，其其DNADNA复复制制与与宿宿主主染染色色体体DNADNA复复制制相相偶偶联联，每每个个细细胞胞仅仅1-21-2个个拷拷贝贝，不不能能充充当当载载体体。松松弛弛型型质质粒粒约约为为10-20010-200个个，DNADNA复复制制不不与与染染色色体体DNADNA偶联复制调控以松弛的方式进行。偶联复制调控以松弛的方式进行。现在学习的是第49页，共54页 根据质粒的功能可分为抗药性质粒、降解质粒、根据质粒的功能可分为抗药性质粒、降解质粒、载体质粒等。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

41、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现在学习的是第50页，共54页二、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 基基因因工工程程是是指指在在基基因因水水平平上上的的遗遗传传工工程程，又又叫叫基基因因剪剪接接或或DNADNA体外重组。体外重组。基基因因工工程程育育种种打打破破了了物物种种界界限限，突突破破了了亲亲缘缘关关系系的的限限制制，加加快快突突变变速速度度，并并且且可可以以定定向向突突变变创创造造出出自自然然界界所所没没有有的的生生物物，其其应应用用标标志志着着现现代代遗遗传传学学已已发发展展到到能能定定向向获获得得遗

42、传性状的新阶段。遗传性状的新阶段。现在学习的是第51页，共54页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、外外源源基基因因表表达达产产物物的的分分离离与提纯与提纯现在学习的是第52页，共54页PCRPCR的原理和操作：的原理和操作：1 1、加加热热变变性性：将将待待扩扩增增的的DNADNA置置于于94-9594-95度高温水浴中加热度高温水浴中加热2 2、退退火火：将将加加热热变变性性的的单单链链DNADNA溶溶液液的的温温度度缓缓慢慢下下降降至至55

43、55度度，引引物物DNADNA碱碱基基与与单单链链模板模板DNADNA配对配对3 3、延延伸伸：冷冷至至延延伸伸温温度度时时，加加入入Taq Taq DNADNA聚合酶反应聚合酶反应1min1min 变变性性复复性性延延伸伸，反反复复25-3025-30次次。将将扩扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳并观察。增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现在学习的是第53页，共54页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，分析种群动态、研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分析种群动态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现在学习的是第54页，共54页