第八章微生物遗传教学用.ppt

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1、第八章微生物遗传教学用现在学习的是第1页，共65页w遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础(三个经典实验三个经典实验)w基因突变的特点（基因突变随机性的三个实验）基因突变的特点（基因突变随机性的三个实验）w基因突变的机制基因突变的机制w细菌的基因重组（转化、转导和接合实验）细菌的基因重组（转化、转导和接合实验）w诱变育种诱变育种w菌种保藏菌种保藏现在学习的是第2页，共65页遗传子代与亲代性状相似的现象叫遗传。遗传子代与亲代性状相似的现象叫遗传。遗传子代与亲代性状相似的现象叫遗传。遗传子代与亲代性状相似的现象叫遗传。变异子代与亲代或子代之间性状不同的现象变异子代与亲代或子代之间性状不同的现象变异子

2、代与亲代或子代之间性状不同的现象变异子代与亲代或子代之间性状不同的现象叫变异。叫变异。叫变异。叫变异。现在学习的是第3页，共65页 生物亲代与子代之间，在形生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似，态、结构和生理功能上常常相似，这就是遗传现象。这就是遗传现象。金丝猴的后代仍然是金丝猴金丝猴的后代仍然是金丝猴牛的后代仍然是牛牛的后代仍然是牛现在学习的是第4页，共65页DNADNA作为遗传物质具备的条件作为遗传物质具备的条件 什么结构或什么结构或物质具备这些条物质具备这些条件呢？件呢？1 1、稳定性稳定性2 2、连续性、连续性3 3、与蛋白质合成有关、与蛋白质合成有关 4 4、变异性、

3、变异性现在学习的是第5页，共65页 一、证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验一、证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验一、证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验一、证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验 （一）转化实验（一）转化实验（一）转化实验（一）转化实验 1928192819281928英国英国英国英国GriffithGriffithGriffithGriffith首次发现肺炎球菌的转化现象。首次发现肺炎球菌的转化现象。首次发现肺炎球菌的转化现象。首次发现肺炎球菌的转化现象。光滑型（光滑型（光滑型（光滑型（S S S S型）有荚膜、菌落光滑、型）有荚膜、菌落光滑、型）有荚膜、菌落光滑、

4、型）有荚膜、菌落光滑、毒性强。毒性强。毒性强。毒性强。（分（分（分（分S S S S、S S S S、S S S S三个血清型）三个血清型）三个血清型）三个血清型）粗糙型（粗糙型（粗糙型（粗糙型（R R R R型）无荚膜、菌落粗糙、无毒。型）无荚膜、菌落粗糙、无毒。型）无荚膜、菌落粗糙、无毒。型）无荚膜、菌落粗糙、无毒。（分（分（分（分R R R R、R R R R、R R R R三个血清型）三个血清型）三个血清型）三个血清型）肺炎球菌肺炎球菌现在学习的是第6页，共65页(1)(1)动物试验动物试验动物试验动物试验小白鼠小白鼠小白鼠小白鼠 (活活活活)加入活加入活加入活加入活S S菌菌菌菌加入

5、活加入活加入活加入活R R菌和热死菌和热死菌和热死菌和热死S S菌菌菌菌加入活加入活加入活加入活R R菌或死菌或死菌或死菌或死S S菌菌菌菌小白鼠小白鼠小白鼠小白鼠(活活活活)小白鼠小白鼠小白鼠小白鼠(死死死死)小白鼠小白鼠小白鼠小白鼠(死死死死)活的活的活的活的S S菌菌菌菌抽心血分离抽心血分离抽心血分离抽心血分离(2)(2)细菌培养试验细菌培养试验细菌培养试验细菌培养试验 肺炎肺炎肺炎肺炎链球菌链球菌链球菌链球菌热死热死热死热死S S菌菌菌菌活活活活R R菌菌菌菌热死热死热死热死S S菌菌菌菌 +活活活活R R菌菌菌菌培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养培

6、养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养不生长不生长不生长不生长长出长出长出长出R R菌菌菌菌长出大量长出大量长出大量长出大量R R菌菌菌菌+10+10-6-6S S菌菌菌菌现在学习的是第7页，共65页现在学习的是第8页，共65页(3)S型菌的无细胞抽提液试验型菌的无细胞抽提液试验活活活活R R菌菌菌菌 +S+S菌的无细胞抽提液菌的无细胞抽提液菌的无细胞抽提液菌的无细胞抽提液培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养长出大量的长出大量的长出大量的长出大量的R R菌和少量的菌和少量的菌和少量的菌和少量的S S菌菌菌菌活活活活R R菌菌菌菌加加加加S S菌的菌的菌的菌的DNADNA和和和和D

7、NADNA酶以外的酶酶以外的酶酶以外的酶酶以外的酶长出长出长出长出S S菌菌菌菌只长只长只长只长R R菌菌菌菌加加加加S S菌的菌的菌的菌的DNADNA加加加加S S菌的菌的菌的菌的DNADNA和和和和DNADNA酶酶酶酶加加加加S S菌的蛋白质菌的蛋白质菌的蛋白质菌的蛋白质加加加加S S菌的菌的菌的菌的RNARNA加加加加S S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖现在学习的是第9页，共65页（二）噬菌体细菌的实验 现在学习的是第10页，共65页 噬噬菌菌体体细细菌菌的的实实验验 同同位位素素标标记记法法现在学习的是第11页，共65页（二）噬菌体感染实验（二）噬菌体感染实验上清液中

8、含上清液中含上清液中含上清液中含15%15%放射性放射性放射性放射性吸附吸附吸附吸附10 min 10 min 后后 用摔碎器用摔碎器用摔碎器用摔碎器使空壳脱离使空壳脱离使空壳脱离使空壳脱离离心离心离心离心沉淀细胞进一步培养后，可沉淀细胞进一步培养后，可沉淀细胞进一步培养后，可沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体产生大量完整的子代噬菌体产生大量完整的子代噬菌体产生大量完整的子代噬菌体 沉淀中含沉淀中含沉淀中含沉淀中含85%85%放射性放射性放射性放射性吸附吸附吸附吸附10 min 10 min 后后 用摔碎器用摔碎器用摔碎器用摔碎器使空壳脱离使空壳脱离使空壳脱离使空壳脱离离心离心离

9、心离心上清液中含上清液中含上清液中含上清液中含75%75%放射性放射性放射性放射性沉淀细胞进一步培养后，可沉淀细胞进一步培养后，可沉淀细胞进一步培养后，可沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体产生大量完整的子代噬菌体产生大量完整的子代噬菌体产生大量完整的子代噬菌体 沉淀中含沉淀中含沉淀中含沉淀中含25%25%放射性放射性放射性放射性 图图图图 7-1 E.coli 7-1 E.coli 噬菌体的感染实验噬菌体的感染实验噬菌体的感染实验噬菌体的感染实验上：用含上：用含上：用含上：用含3232P-DNAP-DNA核心的噬菌体作感染；下：用含核心的噬菌体作感染；下：用含核心的噬菌体作感染；

10、下：用含核心的噬菌体作感染；下：用含3535S-S-蛋白质外壳的噬菌体作感染蛋白质外壳的噬菌体作感染蛋白质外壳的噬菌体作感染蛋白质外壳的噬菌体作感染现在学习的是第12页，共65页（三）病毒的拆开与重建实验（三）病毒的拆开与重建实验拆开拆开拆开拆开重建重建重建重建感染感染感染感染分离纯化分离纯化TMVHRVHRVTMV现在学习的是第13页，共65页二、遗传物质在细胞中的存在方式二、遗传物质在细胞中的存在方式（一）细胞水平（一）细胞水平（二）细胞核水平（二）细胞核水平（三）染色体水平（三）染色体水平（四）核酸水平四）核酸水平（五）基因水平（五）基因水平（六）密码水平（六）密码水平（七）核苷酸水平（

11、七）核苷酸水平现在学习的是第14页，共65页 质粒是存在于微生物染色体外的主要遗传物质，质粒是存在于微生物染色体外的主要遗传物质，多数为闭合环状双链的多数为闭合环状双链的DNADNA，具有麻花状的超螺旋，具有麻花状的超螺旋结构，少数为线状、开环状，能自主复制。结构，少数为线状、开环状，能自主复制。大小：大小：1.01000kb1.01000kb 分子量：分子量：10106610108 8，相当核基因组的相当核基因组的1 1%。现在学习的是第15页，共65页 1.F1.F因子（因子（fertility factorfertility factor）：）：又称致育因子或性因子，分子质量又称致育因子

12、或性因子，分子质量63MDa63MDa，大小约，大小约100kb100kb，相当于核染色体，相当于核染色体DNA2%DNA2%的环状双链的环状双链DNADNA，足以编，足以编码码9494个中等大小多肽，其中个中等大小多肽，其中1/31/3基因（基因（tratra区）与接合作区）与接合作用有关。存在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈用有关。存在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性别。可分为瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性别。可分为复制控复制控制区制区、插入与缺失区插入与缺失区和和转移操纵子转移操纵子三部分。三部分。（一）质粒的主要类型（一）质粒的主要类型一、质粒

13、一、质粒现在学习的是第16页，共65页 最早在大肠杆菌中发现，后在志贺氏菌属（最早在大肠杆菌中发现，后在志贺氏菌属（ShigellaShigella）、沙门氏菌属（）、沙门氏菌属（SalmonellaSalmonella）和链球菌属）和链球菌属（StreptococcusStreptococcus）等其他细菌中也发现了与大肠杆菌类）等其他细菌中也发现了与大肠杆菌类似的致育因子。似的致育因子。在放线菌中，天蓝色链霉菌含有在放线菌中，天蓝色链霉菌含有SCP1SCP1和和SCP2SCP2两种致两种致育质粒，这两种质粒在天蓝色链霉菌的接合过程中起重要育质粒，这两种质粒在天蓝色链霉菌的接合过程中起重要作

14、用，带动染色体从供体细胞向受体细胞转移。作用，带动染色体从供体细胞向受体细胞转移。携带携带F F质粒的菌株称为质粒的菌株称为F F+菌株（相当于雄性），无菌株（相当于雄性），无F F质质粒的菌株称为粒的菌株称为F F-菌株（相当于雌性）。菌株（相当于雌性）。现在学习的是第17页，共65页2.R2.R因子（因子（resistance factorresistance factor）最初发现于痢疾志贺氏菌（最初发现于痢疾志贺氏菌（Shigella Shigella dysenteriaedysenteriae），后来发现还存在于），后来发现还存在于SalmonellaSalmonella、Vibr

15、ioVibrio、BacillusBacillus、和和StaphylococcusStaphylococcus中。中。又称又称抗性质粒抗性质粒，是分布最广的质量之一，主要包括，是分布最广的质量之一，主要包括抗抗药性药性和和抗金属性抗金属性两大类，简称两大类，简称R R质粒。带有抗药性因子质粒。带有抗药性因子的细菌对几种抗生素或其他药物呈现抗性。如的细菌对几种抗生素或其他药物呈现抗性。如RIRI质粒可质粒可使寄主对氯霉素、链霉素、磺胺、氨苄青霉素和卡那使寄主对氯霉素、链霉素、磺胺、氨苄青霉素和卡那霉素有抗性。霉素有抗性。现在学习的是第18页，共65页 R R因子由相连的两个因子由相连的两个DN

16、ADNA片段组成，即片段组成，即抗性转移因子抗性转移因子（resistence transfor factorresistence transfor factor，RTF RTF）和）和抗性决定抗性决定R R因因子子（r-determinantr-determinant），含），含1-21-2个抗性基因个抗性基因,如抗生素的抗如抗生素的抗性基因。性基因。R R因子能自行重组，来自不同耐药株的因子能自行重组，来自不同耐药株的R R因子基因因子基因整合在一起，构成多重耐药菌株。整合在一起，构成多重耐药菌株。R-R-因子在细胞内的因子在细胞内的copycopy数可从数可从1-21-2个到几十个，分为

17、个到几十个，分为严紧型严紧型和和松弛型松弛型两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可达达2000-30002000-3000个个/细胞。细胞。现在学习的是第19页，共65页3.Col3.Col因子（因子（colicinogenic factorcolicinogenic factor）ColCol因子又称产因子又称产大肠杆菌素因子大肠杆菌素因子。许多细菌都能。许多细菌都能产生某些代谢产物，产生某些代谢产物，抑制或杀死其他近缘细菌或同种不抑制或杀死其他近缘细菌或同种不同菌株同菌株，因为这些代谢产物是由质粒编码的蛋白质，不，因为这些代谢产物是由质粒编码的蛋白质，不象抗生

18、素那样具有很广的杀菌谱，所以称为象抗生素那样具有很广的杀菌谱，所以称为细菌素细菌素（bacteriiocinbacteriiocin）细菌素种类很多细菌素种类很多,一般根据产生菌的种类进行命名：一般根据产生菌的种类进行命名：E.coliE.coli产生的细菌素为产生的细菌素为colicinscolicins（大肠杆菌素）（大肠杆菌素），此外，此外还有枯草杆菌素、乳酸菌素、根瘤菌素等。还有枯草杆菌素、乳酸菌素、根瘤菌素等。现在学习的是第20页，共65页 大肠杆菌素是产自大肠杆菌的一种蛋白质，具有专一大肠杆菌素是产自大肠杆菌的一种蛋白质，具有专一性地杀死其亲缘关系很近的、不具性地杀死其亲缘关系很近

19、的、不具ColCol质粒的其它肠道细菌质粒的其它肠道细菌的功能。的功能。由由G G+细菌产生的细菌素或与细菌素类似的因子与细菌产生的细菌素或与细菌素类似的因子与colicinscolicins有所不同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚有所不同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚至有商业价值，例如一种乳酸细菌产生的细菌素至有商业价值，例如一种乳酸细菌产生的细菌素NisinANisinA能能强烈抑制某些强烈抑制某些G G+细菌的生长，而被用于食品工业的保细菌的生长，而被用于食品工业的保藏。藏。现在学习的是第21页，共65页4.4.毒性质粒（毒性质粒（virulence plasmidvirulenc

20、e plasmid）许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这些些质粒具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）质粒具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害。造成伤害。产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一，其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的菌之一，其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。质粒。苏云金杆菌含有编码苏云金杆菌含有编码内毒素内毒素(伴孢晶体中伴孢晶体中)的质粒。的质粒。根癌土壤杆菌所含根癌土壤杆菌所含TiTi质粒是引起双子叶植物冠瘿质粒是引起双子叶

21、植物冠瘿瘤的致病因子。瘤的致病因子。现在学习的是第22页，共65页 TiTi质粒上的一段特殊质粒上的一段特殊DNADNA片段转移片段转移至植物细胞内并整合在其染色体上，至植物细胞内并整合在其染色体上，导致细胞无控制地瘤状增生，合成正导致细胞无控制地瘤状增生，合成正常植物所没有的冠瘿碱化合物，破控常植物所没有的冠瘿碱化合物，破控制细胞分裂的激素调节系统，使它转制细胞分裂的激素调节系统，使它转为癌细胞。为癌细胞。TiTi质粒已成为植物遗传工程研质粒已成为植物遗传工程研究的重要载体，一些具重要性状的外究的重要载体，一些具重要性状的外源基因可借源基因可借DNADNA重组技术插入重组技术插入TiTi质粒

22、并质粒并使之整合到植物染色体上，以改变植物使之整合到植物染色体上，以改变植物的遗传性，培育植物优良品种。的遗传性，培育植物优良品种。现在学习的是第23页，共65页5.5.代谢质粒（代谢质粒（Metabolic plasmidMetabolic plasmid）代谢质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如代谢质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能能降解某些基质的酶，进行共生固氮，或产生抗生素降解某些基质的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某些放线菌）等。（某些放线菌）等。降解质粒降解质粒-假单胞菌假单胞菌能能将复杂的有机化合物降解将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式，环境保护

23、成能被其作为碳源和能源利用的简单形式，环境保护方面具有重要的意义。方面具有重要的意义。近年来在根瘤菌属中发现一种比一般质粒大几倍到近年来在根瘤菌属中发现一种比一般质粒大几倍到几百倍称巨大质粒，质粒有一系列固氮基因。几百倍称巨大质粒，质粒有一系列固氮基因。现在学习的是第24页，共65页现在学习的是第25页，共65页6.6.隐秘质粒隐秘质粒 不显示任何表型效应，只有通过物理方法，如用不显示任何表型效应，只有通过物理方法，如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现它的存在。凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现它的存在。它们存在的生物学意义不清楚。它们存在的生物学意义不清楚。现在学习的是第26页，共65

24、页（二）质粒的特性与应用（二）质粒的特性与应用 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；有时能赋予宿主质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势。细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势。1.1.质粒的特性质粒的特性(1)(1)位于核基因组外；位于核基因组外；(3)(3)自主复制自主复制(4)(4)有的质粒可整合到核染色体上；有的质粒可整合到核染色体上；(5)(5)可重组（质粒与质粒间，质粒与染色体间）；可重组（质粒与质粒间，质粒与染色体间）；(7)(7)有的质粒可在细胞间转移（有的质粒可在细胞间转移（F F因子，因子，R R因子）因子）(6

25、)(6)人为消除（丫叮类，人为消除（丫叮类，UVUV，电离辐射，利福平等），电离辐射，利福平等）(2)cccDNA(2)cccDNA现在学习的是第27页，共65页 严谨型质粒严谨型质粒(stringent plasmid)(stringent plasmid)：复制行为与核染：复制行为与核染色体的复制同步色体的复制同步-低拷贝数低拷贝数 松弛型质粒松弛型质粒(relaxed plasmid)(relaxed plasmid)：复制行为与核染色：复制行为与核染色体的复制不同步体的复制不同步-高拷贝数高拷贝数 质粒的复制：依赖寄主细胞的复制酶体系质粒的复制：依赖寄主细胞的复制酶体系。窄宿主范围质粒

26、窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid)(narrow host range plasmid)（只能在一种特定的宿主细胞中复制）（只能在一种特定的宿主细胞中复制）广宿主范围质粒广宿主范围质粒(broad host range plasmid)(broad host range plasmid)（可以在许多种细菌中复制）（可以在许多种细菌中复制）现在学习的是第28页，共65页2.2.质粒的应用质粒的应用3.3.质粒的命名质粒的命名 广泛应用于基因工程，作为目的基因转移广泛应用于基因工程，作为目的基因转移的载体。的载体。现在学习的是第29页，共65页二、可移动遗传因子二

27、、可移动遗传因子 （一）转座因子的类型（一）转座因子的类型 可移动遗传因子称可移动遗传因子称转座因子转座因子，是细胞中可改变自身，是细胞中可改变自身位置的一段位置的一段DNADNA序列。由转座因子的序列。由转座因子的易位易位引起基因引起基因失活失活和和重组重组作用称为作用称为转座转座。分：。分：插入序列插入序列 转座子转座子 转座噬菌体转座噬菌体现在学习的是第30页，共65页 插入序列（插入序列（ISIS，insertion sequenceinsertion sequence，ISIS）特特点点是是分分子子量量最最小小（仅仅0.7-1.4kb0.7-1.4kb），只只含含有有编编码码转转座座

28、所所必必需需的的转转座座酶酶基基因因，它它们们能能在在细细菌菌染染色色体体、噬噬菌菌体体DNADNA和和质质粒粒上上的的许许多多点点移移出出或或移移进进。一一般般不不予予细细菌菌以以任任何何表表型型特特征征，但但可可干干扰扰基基因因的的正正常常表表达达，导导致基因复活或突变。致基因复活或突变。现在学习的是第31页，共65页转座子（转座子（transposontransposon，Tn)Tn)又称转位子，易位子又称转位子，易位子ISIS和和MuMu噬菌体相比，噬菌体相比，TnTn的分子量的分子量是居中的（一般为是居中的（一般为2-25kb2-25kb）。它含有几个至十几个基）。它含有几个至十几个

29、基因，其中除了与转座作用有关的基因外，还含有抗因，其中除了与转座作用有关的基因外，还含有抗药基因或乳糖发酵基因等其它基因。药基因或乳糖发酵基因等其它基因。它能在同一细胞它能在同一细胞内从一个质粒转移到另一个质粒，也能从质粒转移到细胞内从一个质粒转移到另一个质粒，也能从质粒转移到细胞染色体或原噬菌体上。染色体或原噬菌体上。TnTn虽能插到受体虽能插到受体DNADNA分子的许多位点上，但这些位点分子的许多位点上，但这些位点似乎也不完全是随机的，其中某些区域更易插入。似乎也不完全是随机的，其中某些区域更易插入。现在学习的是第32页，共65页 根据转座子两端结构组成，细菌转座子分：根据转座子两端结构组

30、成，细菌转座子分：复合型复合型-两端为顺向或反向重复的两端为顺向或反向重复的ISIS，药物抗，药物抗性基因位于中间，性基因位于中间，ISIS提供转座功能，连同抗药基因提供转座功能，连同抗药基因一起转移一起转移Tn5Tn5。复杂型复杂型-两端为短的反向重复序列（两端为短的反向重复序列（IRIR），长度），长度30-50kb30-50kb，在这两个，在这两个IRIR之间是编码转座功能和药物抗性之间是编码转座功能和药物抗性功能的基因。功能的基因。现在学习的是第33页，共65页转座噬菌体（转座噬菌体（mutator phagemutator phage，MuMu）转座噬菌体它是转座噬菌体它是E.col

31、iE.coli的一种温和噬菌体。与必须的一种温和噬菌体。与必须整合到宿主染色体特定位置上的一般温和噬菌体不同，整合到宿主染色体特定位置上的一般温和噬菌体不同，MuMu噬菌体并没有一定的整合位置，而且任何时候都可噬菌体并没有一定的整合位置，而且任何时候都可整合于寄主染色体上。与以上的整合于寄主染色体上。与以上的ISIS和和TnTn两种转座因子两种转座因子相比，相比，MuMu噬菌体的分子量最大（噬菌体的分子量最大（37kb37kb），它含有），它含有2020多多个基因。个基因。MuMu噬菌体引起的转座可以引起插入突变，其噬菌体引起的转座可以引起插入突变，其中约有中约有2%2%是营养缺陷型突变。是营

32、养缺陷型突变。现在学习的是第34页，共65页（二）转座的遗传学效应1.插入突变插入突变2.产生染色体畸变产生染色体畸变3.基因的移动和重排基因的移动和重排现在学习的是第35页，共65页 突变（突变（mutation）指遗传物质发生数量或结构变化的现象。）指遗传物质发生数量或结构变化的现象。一、微生物突变体的主要类型一、微生物突变体的主要类型（一）形态突变型（一）形态突变型（二）生化突变型（二）生化突变型（三）条件致死突变型（三）条件致死突变型（四）致死突变型（四）致死突变型1.营养缺陷型营养缺陷型2.抗性突变型抗性突变型3.发酵突变型发酵突变型4.毒力突变型毒力突变型5.产量突变型产量突变型现

33、在学习的是第36页，共65页二、基因突变的特点二、基因突变的特点(一一)随机性：随机性：各种性状的突变可以在没有任何人为的诱变因各种性状的突变可以在没有任何人为的诱变因素处理的情况下，素处理的情况下，发生在生物的任何个体的任何发发生在生物的任何个体的任何发育时期及任何基因上育时期及任何基因上.现在学习的是第37页，共65页1.变量实验变量实验(fluctuation test)AB10mL10mL123455029 83 7 291 5691922172620171234550图图72变量试验变量试验结论：这说明抗性突变体的产生是在接触相应的噬菌体之前，在细胞某一次结论：这说明抗性突变体的产生

34、是在接触相应的噬菌体之前，在细胞某一次 分裂过程中随机地自发地产生的。这一自发突变发生得越早，则抗性分裂过程中随机地自发地产生的。这一自发突变发生得越早，则抗性 菌落出现得越多；反之则越少。菌落出现得越多；反之则越少。现在学习的是第38页，共65页2.涂布试验涂布试验。在在在在1212个琼脂平板上每个琼脂平板上每个琼脂平板上每个琼脂平板上每个平板涂布个平板涂布个平板涂布个平板涂布5 5101010104 4 4 4个个个个大肠杆菌的噬菌体敏大肠杆菌的噬菌体敏大肠杆菌的噬菌体敏大肠杆菌的噬菌体敏感性细胞感性细胞感性细胞感性细胞保温保温保温保温 5 h5 h保温保温保温保温 5 h5 h每个平板有

35、每个平板有每个平板有每个平板有5 5101010104 4 4 4小菌落，每个菌落小菌落，每个菌落小菌落，每个菌落小菌落，每个菌落约含约含约含约含5000500050005000个细菌个细菌个细菌个细菌小菌落生长时产小菌落生长时产小菌落生长时产小菌落生长时产生抗噬菌体突变生抗噬菌体突变生抗噬菌体突变生抗噬菌体突变在未喷噬菌体在未喷噬菌体在未喷噬菌体在未喷噬菌体T1T1前没有突变细胞前没有突变细胞前没有突变细胞前没有突变细胞6 6个平板重新涂布个平板重新涂布个平板重新涂布个平板重新涂布喷入喷入喷入喷入T1T1保温保温保温保温喷入喷入喷入喷入T1T1保温保温保温保温6 6个平板重新涂布个平板重新涂

36、布个平板重新涂布个平板重新涂布喷入喷入喷入喷入T1T1保温保温保温保温喷入喷入喷入喷入T1T1保温保温保温保温1 1 个抗噬菌体个抗噬菌体个抗噬菌体个抗噬菌体菌落（菌落（菌落（菌落（2828个）个）个）个）小菌落中每个抗噬菌小菌落中每个抗噬菌小菌落中每个抗噬菌小菌落中每个抗噬菌 体细胞产生体细胞产生体细胞产生体细胞产生1 1个抗噬菌个抗噬菌个抗噬菌个抗噬菌 体菌落（体菌落（体菌落（体菌落（353353个）个）个）个）两组平板有相同数目的细菌，所两组平板有相同数目的细菌，所两组平板有相同数目的细菌，所两组平板有相同数目的细菌，所以将产生相同数目的抗噬菌体菌落以将产生相同数目的抗噬菌体菌落以将产生

37、相同数目的抗噬菌体菌落以将产生相同数目的抗噬菌体菌落现在学习的是第39页，共65页 结论：说明大肠杆菌对噬菌体的抗性突变是在接触相结论：说明大肠杆菌对噬菌体的抗性突变是在接触相应的噬菌体前，在细胞分裂过程中随机地自发地产生的，应的噬菌体前，在细胞分裂过程中随机地自发地产生的，同时也说明某一性状的突变与环境因素是不相对应的。同时也说明某一性状的突变与环境因素是不相对应的。现在学习的是第40页，共65页3.影印培养试验影印培养试验结论：说明抗药性突变与接触药物无关，突变完全是自发地、随机发生的。结论：说明抗药性突变与接触药物无关，突变完全是自发地、随机发生的。影影印印培培养养不含药物不含药物的培养

38、皿的培养皿含药物的含药物的培养皿培养皿影印影印接种接种原始敏原始敏感菌种感菌种图图7-3 影印培养试验影印培养试验123456789101112现在学习的是第41页，共65页(二二)稀有性：稀有性：突变率在突变率在10-6 10-9之间之间。(三三)独立性：独立性：各突变体的发生不影响其他基因的各突变体的发生不影响其他基因的 突变率。突变率。(四四)可逆性：可逆性：基因突变的过程是可逆的。基因突变的过程是可逆的。(五五)稳定性：稳定性：变异性状是稳定的、可遗传的。变异性状是稳定的、可遗传的。现在学习的是第42页，共65页三、基因突变的机制三、基因突变的机制突变突变 自发突变自发突变 诱发突变诱

39、发突变 诱变机制：诱变机制：碱基置换碱基置换碱基置换碱基置换移码突变移码突变移码突变移码突变转换转换转换转换:颠换颠换颠换颠换A AG G，T TC CT T，A AA AC CG GC C，G GT TABC AB ABCAABC AB ABCAABC A BCABABC A BCAB缺失缺失缺失缺失:添加添加添加添加:畸变畸变畸变畸变缺失缺失缺失缺失:abcabcghijklghijkl 添加添加添加添加重复重复重复重复:插入插入插入插入:abcabcabc defabc defabcabcpqr defpqr def易位易位易位易位(转座转座转座转座):):abcabcpqr ghipq

40、r ghi倒位倒位倒位倒位:abcabcf ed ghif ed ghi基因突变基因突变基因突变基因突变诱变诱变诱变诱变自发突变自发突变自发突变自发突变 只涉及只涉及1 1对碱基对碱基被另被另1 1对碱基所置换对碱基所置换 遗传物质在染色体水平遗传物质在染色体水平发生较大范围的变化发生较大范围的变化 1 1个或少数几个碱基对的个或少数几个碱基对的添加或缺失，使该部位后面添加或缺失，使该部位后面遗传密码发生转录和翻译错遗传密码发生转录和翻译错误的基因突变。误的基因突变。现在学习的是第43页，共65页四、诱变剂与致癌物质四、诱变剂与致癌物质 基因突变是致癌的原因之一。基因突变是致癌的原因之一。五、

41、五、DNA损伤的修复损伤的修复(一一)无差错修复：无差错修复：可使损伤可使损伤DNA完全修复完全修复1.光复活作用光复活作用 2.暗修复作用暗修复作用(二二)差错倾向修复差错倾向修复1.重组修复重组修复 2.SOS修复修复 现在学习的是第44页，共65页概念：所谓基因重组是两个不同性状的个体细胞，其中一概念：所谓基因重组是两个不同性状的个体细胞，其中一个细胞内的基因转移到另一个细胞内并通过基因重新组合个细胞内的基因转移到另一个细胞内并通过基因重新组合使之发生遗传变异的过程。使之发生遗传变异的过程。一、转化一、转化：转化是受体菌直接吸收来自供体菌的转化是受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通片

42、段，通过交换将其整合到自己的基因组中，从而获得供体菌部过交换将其整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。分遗传性状的现象。提纯提纯DNA供体供体DNA受体受体转导子转导子染色体交换染色体交换整合、复制整合、复制现在学习的是第45页，共65页供体菌供体菌抽提出双抽提出双链链DNA受体菌受体菌感受态受体菌感受态受体菌吸收转化吸收转化DNA单链单链DNA整合整合转化子转化子非转化子非转化子图图7 9转化全过程示意图转化全过程示意图现在学习的是第46页，共65页 通过缺陷型噬菌体将供体菌的通过缺陷型噬菌体将供体菌的DNA片段携带到受体菌中，片段携带到受体菌中，使后者获得前者部分遗传性状

43、使后者获得前者部分遗传性状 的现象称为转导。的现象称为转导。(一一)转导的发现转导的发现选用材料选用材料 组氨酸营养缺陷型组氨酸营养缺陷型 LA-2(his-)色氨酸营养缺陷型色氨酸营养缺陷型 LA-22(try-)缺陷噬菌体缺陷噬菌体“误切误切”“误误包包”供体供体DNA受体受体转导子转导子染色体交换染色体交换整合、复制整合、复制二、转导二、转导现在学习的是第47页，共65页（组氨酸营养（组氨酸营养 缺陷型）缺陷型）Try+his+LA-2(his-)LA-22(Try-)（色氨酸营养（色氨酸营养 缺陷型）缺陷型）原养型原养型现在学习的是第48页，共65页（二）转导的种类（二）转导的种类1.

44、普遍性转导普遍性转导 完全转导完全转导 “误包误包”流产转导流产转导2.局限性转导局限性转导 “误切误切”现在学习的是第49页，共65页供体供体A-B+完全普遍性转导完全普遍性转导(compietetransduction)A-B+A+B-少数受体少数受体A+B+经重组形成转导子经重组形成转导子鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌A+B-多数受体多数受体形成溶源菌形成溶源菌A A-B B+色氨酸缺陷型色氨酸缺陷型A A+B B-组氨酸缺陷型组氨酸缺陷型现在学习的是第50页，共65页 图图图图 7-24 7-24 流产转导示意图流产转导示意图流产转导示意图流产转导示意图 受体菌经转导获得的供体受体菌经转

45、导获得的供体DNA片段在受体菌中不发生配片段在受体菌中不发生配对、交换和整合，也不迅速消失，而只是进行转录和转译（性状对、交换和整合，也不迅速消失，而只是进行转录和转译（性状表达），这种现象就称为表达），这种现象就称为流产转导流产转导现在学习的是第51页，共65页 局限性转导局限性转导 通过某些部分缺陷的温和噬菌体将供通过某些部分缺陷的温和噬菌体将供体的少数特定基因携带至受体菌的转导。体的少数特定基因携带至受体菌的转导。现在学习的是第52页，共65页前噬菌体前噬菌体现在学习的是第53页，共65页(三三)普遍性转导与局限性转导的区别普遍性转导与局限性转导的区别为缺陷溶原菌，为缺陷溶原菌，转导特性

46、不稳定转导特性不稳定不具溶源性，不具溶源性，转导特性稳定转导特性稳定转导子转导子原噬菌体两侧的基因原噬菌体两侧的基因供体菌的任何基因供体菌的任何基因转导基因转导基因噬菌体噬菌体DNA和寄和寄DNA只有寄主只有寄主DNA内含内含DNA原噬菌体错误切割原噬菌体错误切割错误装配错误装配噬菌体的形成噬菌体的形成人工诱导人工诱导自然发生自然发生转导的发生转导的发生局限性转导局限性转导普遍性转导普遍性转导比较项目比较项目表表表表7-2 7-2 普遍性转导与局限性转导的区别普遍性转导与局限性转导的区别普遍性转导与局限性转导的区别普遍性转导与局限性转导的区别现在学习的是第54页，共65页 细菌的接合又称细菌的

47、接合又称“细菌杂细菌杂交交”，是遗传物质通过胞间的，是遗传物质通过胞间的直接接触而进行的转移和重组。直接接触而进行的转移和重组。性纤毛性纤毛直接接触直接接触供体供体DNA受体受体重组子重组子交换、整合交换、整合交换、整合交换、整合单链复制单链复制单链复制单链复制三、接合三、接合现在学习的是第55页，共65页(一一)接合的发现接合的发现图图 7-14 研究细菌接合方法的基本原理研究细菌接合方法的基本原理+细胞洗涤，离心细胞洗涤，离心细胞洗涤，离心细胞洗涤，离心无菌落无菌落无菌落无菌落 生长生长生长生长无菌落无菌落无菌落无菌落 生长生长生长生长+2 2101010108 8 8 81 110101

48、0108 8 8 81 1101010108 8 8 82 2101010108 8 8 8A A+B B+C CDDA AB BC CDDA A+B B+C CDD现在学习的是第56页，共65页F F因子的存在状态因子的存在状态现在学习的是第57页，共65页(二二)大肠杆菌的接合大肠杆菌的接合F F+F F-F F+F F+细胞核细胞核细胞核细胞核质粒质粒质粒质粒图图图图 7 16 F7 16 F+菌株和菌株和菌株和菌株和F F-菌株接合菌株接合菌株接合菌株接合现在学习的是第58页，共65页F F-F Fi iHfrHfr+F Fi ii iF F图图图图 7 17 Hfr7 17 Hfr菌

49、株和菌株和菌株和菌株和F F-菌株接合菌株接合菌株接合菌株接合1 1 细胞配对细胞配对细胞配对细胞配对2 2 接合开始接合开始接合开始接合开始3 3 接合中断接合中断接合中断接合中断4 4 基因重组基因重组基因重组基因重组现在学习的是第59页，共65页图图图图 7-18 F7-18 F因子的各种转移方式因子的各种转移方式因子的各种转移方式因子的各种转移方式在在在在F F+接合接合接合接合分离或消除分离或消除分离或消除分离或消除脱脱脱脱离离离离体体体体组组组组整整整整合合合合与与与与核核核核染染染染色色色色与与与与 FF接接接接合合合合分分分分离离离离或或或或消消消消除除除除不正常脱离不正常脱离

50、不正常脱离不正常脱离FF因子与染色体因子与染色体因子与染色体因子与染色体 组整合组整合组整合组整合F F-()F F+()F F()Hfr(Hfr()与与与与HfrHfr结合结合结合结合多多多多少少少少现在学习的是第60页，共65页四、原生质体融合四、原生质体融合 概念：通过人工方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生概念：通过人工方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生概念：通过人工方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生概念：通过人工方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并产生融合子的过程，称为原生质体融合质体发生融合，并产生融合子的过程，称为原生质体融合质体发生融合，并产生融合子的过程，