微生物遗传和变异PPT课件.ppt

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1、关于微生物的遗传与变异课件第一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（一）转化实验（一）转化实验将无毒性的将无毒性的R型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡；型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡；将有毒性的将有毒性的S型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡；型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡；将加热杀死的将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡；型细菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡；将无毒性的将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，结果小型细菌混合后，注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡。鼠患败血症死亡。一、证明遗

2、传变异物质基础的三个经典实验一、证明遗传变异物质基础的三个经典实验第二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（二）噬菌体感染实验（二）噬菌体感染实验在噬菌体感染过程中，其在噬菌体感染过程中，其蛋白质蛋白质外壳外壳根本未进入宿主细胞，根本未进入宿主细胞，进入宿主细胞的只有进入宿主细胞的只有噬菌体噬菌体DNA，尚因释放出的子代噬，尚因释放出的子代噬菌体粒子具有同亲代一样的菌体粒子具有同亲代一样的蛋白质外壳，故可以肯定，蛋白质外壳，故可以肯定，仅只有仅只有DNA携带有全部遗传携带有全部遗传信息。信息。第四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（三

3、）植物病毒的重建实验（三）植物病毒的重建实验 病毒的蛋白质取决于相应的病毒的蛋白质取决于相应的RNA。为此证明该病毒的遗传物质为。为此证明该病毒的遗传物质为RNA，蛋白，蛋白质外壳对其仅起保护作用。质外壳对其仅起保护作用。第五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月遗传与变异遗传与变异遗传性遗传性：生物可通过无：生物可通过无性繁殖或有性繁殖的方性繁殖或有性繁殖的方式繁衍后代，式繁衍后代，并使子代并使子代与亲代相似。与亲代相似。变异性：变异性：生物的子代与生物的子代与亲代，以及子代不同个亲代，以及子代不同个体之间在性状上又体之间在性状上又存在存在某些差异。某些差异。第六张，PPT共六十二页，创

4、作于2022年6月 由于细菌由于细菌个体微小、遗传物质个体微小、遗传物质较为简单，较为简单，易于人工培养，易于人工培养，繁殖速度快，突变型容易识别和检出繁殖速度快，突变型容易识别和检出。因此，细菌一直被。因此，细菌一直被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。第七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第一节第一节 微生物遗传和变异的物质基础微生物遗传和变异的物质基础第八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月基因与基因组基因与基因组基因：基因：是合成一种有功能的多肽链或是合成一种有功能的多肽链或RNA分子所必需分子所必需的一段完整的的一段完整的DNA序

5、列；序列；基因组：基因组：是指存在于生物体遗传物质中全部基因的总称。是指存在于生物体遗传物质中全部基因的总称。第九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月一、微生物的主要遗传物质一、微生物的主要遗传物质（一）病毒的核酸（一）病毒的核酸除朊病毒没有遗传物质外，所有病毒的遗传物质都是DNA或RNA。第十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（二）原核细胞型微生物的染色体（二）原核细胞型微生物的染色体原核细胞型微生物的遗传物质包括染色体和质粒。1 1、染色体为一段、染色体为一段共价闭合环状的双链共价闭合环状的双链DNADNA：在细胞中紧密缠绕成较致密的不规则的小体，称为拟核一、微生物的主要遗传

6、物质一、微生物的主要遗传物质第十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月2 2、基因组上遗传信息具有连续性、基因组上遗传信息具有连续性微生物基因组微生物基因组DNADNA绝大部分用来编码蛋白质、绝大部分用来编码蛋白质、RNARNA；其余用；其余用作复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合作复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。的位点等信号序列。除了个别细菌除了个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的和古生菌的rRNArRNA和和tRNAtRNA中也发现有内含子或间隔序列外，原核微生物一般不含内中也发现有内含子或间隔序列外

7、，原核微生物一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。含子，遗传信息是连续的而不是中断的。第十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（三）真核细胞型微生物的染色体（三）真核细胞型微生物的染色体1 1）真核细胞型微生物与高等动植物一样，具有）真核细胞型微生物与高等动植物一样，具有完整的细胞核完整的细胞核结构结构2 2）遗传物质以染色体的形式存在，其化学组成是）遗传物质以染色体的形式存在，其化学组成是线状双链线状双链DNADNA分子和蛋白质；分子和蛋白质；3 3）基因是）基因是不连续的不连续的，结构基因内部存在许多不编码蛋白质的间隔序列，称为内，结构基因内部存在许多不编码蛋白质的间隔序列

8、，称为内含子，编码区则称为外显子。含子，编码区则称为外显子。5 5）通常含有多种染色体，并且）通常含有多种染色体，并且每条染色体中具有许多复制起点每条染色体中具有许多复制起点，可同时进行复，可同时进行复制。制。一、微生物的主要遗传物质一、微生物的主要遗传物质第十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月二、质粒和转座因子二、质粒和转座因子染色体染色体第十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月质粒（质粒（plasmidplasmid）：）：是一种染色体外是一种染色体外DNADNA遗传物质遗传物质，呈双链、超螺旋、闭环状，能，呈双链、超螺旋、闭环状，能进行进行自主复制自主复制，主要存在于各

9、种微生物细胞中。，主要存在于各种微生物细胞中。（一）质粒（一）质粒第十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（一）质粒（一）质粒基本特性：基本特性：1、绝大多是质粒是、绝大多是质粒是共价闭合环状双链共价闭合环状双链DNA；2、质粒可独立于宿主染色体外、质粒可独立于宿主染色体外自主复制自主复制；3、质粒基因常、质粒基因常赋予宿主细胞某些特性赋予宿主细胞某些特性，如合成抗生素、细菌素，如合成抗生素、细菌素等；等；4、质粒能、质粒能从宿主细胞自发消除从宿主细胞自发消除，其所携带的基因非细胞生存所必需，其所携带的基因非细胞生存所必需，除去质粒后，细胞可依然存活除去质粒后，细胞可依然存活5、质粒可

10、通过、质粒可通过接合、转化或转导接合、转化或转导等方式在细菌间转移；等方式在细菌间转移；6、细菌具有、细菌具有相容性或不相容性相容性或不相容性：两类不同类型的质粒，能：两类不同类型的质粒，能/不能不能稳定地共存于一个细胞内。稳定地共存于一个细胞内。第十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月常见的质粒类型常见的质粒类型F F质粒质粒/致育因子致育因子R R质粒质粒/耐药质粒耐药质粒/抗性因子抗性因子ColCol质粒质粒代谢质粒代谢质粒/降解质粒降解质粒第十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月1、F质粒质粒/致育因子致育因子 具有编码具有编码性菌毛性菌毛的能力，可在染色体外游离存在，

11、或整合入宿的能力，可在染色体外游离存在，或整合入宿主菌染色体主菌染色体,成为染色体的一部分。成为染色体的一部分。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质粒的菌株称为质粒的菌株称为F F-菌株菌株（相当于雌性）（相当于雌性）第十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月2 2、R R质粒质粒/耐药质粒耐药质粒 R R质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一原因之一。接合型耐药质粒：接合型耐药质粒：由耐药转移因子（由耐药转移因子（RTFRTF，类似于，类似于F F质粒，具有致质粒，具有致

12、育性）和耐药决定子（决定该菌株的耐药性育性）和耐药决定子（决定该菌株的耐药性)构成。构成。非接合型耐药质粒：非接合型耐药质粒：只有耐药决定子，只有耐药性，不能接合转只有耐药决定子，只有耐药性，不能接合转移。移。第十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月R R因子的结构组成因子的结构组成 第二十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月3 3、ColCol质粒质粒大肠杆菌产生的细菌素为大肠杆菌素，而产生这种细菌大肠杆菌产生的细菌素为大肠杆菌素，而产生这种细菌素的质粒被称为素的质粒被称为ColCol质粒。质粒。第二十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月质粒本身编码一种质粒本身编码一种

13、免疫蛋白免疫蛋白，从而使某种类型大肠杆，从而使某种类型大肠杆菌的菌株对自身产生的大肠杆菌有免疫力，但对其他菌的菌株对自身产生的大肠杆菌有免疫力，但对其他类型的大肠杆菌仍是敏感的。类型的大肠杆菌仍是敏感的。第二十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月4 4、代谢质粒、代谢质粒/降解质粒降解质粒含有这类质粒的细菌，含有这类质粒的细菌，能将复杂的有机化合物降解成能被其能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，环境保护方面具有重要的意义。意义。如假单胞菌：具有降解一些有毒化合物，如苯、辛烷和樟脑等的能如假单胞菌：具有降解一些

14、有毒化合物，如苯、辛烷和樟脑等的能力。力。第二十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月转座因子：转座因子：是一个是一个DNA片段，可在质粒与质粒之间或质粒与染色片段，可在质粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转移，故又称为体之间随机转移，故又称为“跳跃基因跳跃基因”。转座子不能自我复制。转座子不能自我复制。转座与转座因子转座与转座因子转座子转座子质粒质粒第二十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月转座与转座因子转座与转座因子 转座转座：是指转座因子从：是指转座因子从染色体的一个位置转移到另染色体的一个位置转移到另一位置一位置，或者，或者在质粒与染色体之间转移在质粒与染色体之间转移的过

15、程，的过程，即转座因子改变其在即转座因子改变其在DNA分子上位置的过程。分子上位置的过程。由于转座因子的转座行为，将使由于转座因子的转座行为，将使DNA分子发生分子发生插插入突变入突变和广泛的和广泛的基因重排基因重排，在促使生物变异及进，在促使生物变异及进化上具有重大意义。化上具有重大意义。第二十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月保守型转座保守型转座转座子插入到转座子插入到DNADNA上新的上新的位点，首先交错切开靶位点，首先交错切开靶DNADNA，再将转座子连接到，再将转座子连接到靶靶DNADNA的凸出单链上，最的凸出单链上，最后填补空缺完成转座。后填补空缺完成转座。转座机制转座机

16、制第二十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月转座机制转座机制复制型转座复制型转座在转座子和靶位点两端分别交错在转座子和靶位点两端分别交错切割产生切口切割产生切口;形成一种交换结构；形成一种交换结构；产生一个包含两个正向重复的转座产生一个包含两个正向重复的转座子拷贝的复合物，称为子拷贝的复合物，称为共合体共合体；第二十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月在解离酶的作用下进行，释放两在解离酶的作用下进行，释放两个复制子。个复制子。转座机制转座机制第二十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月转座的遗传学效应转座的遗传学效应1 1、引起插入突变引起插入突变：插入在宿主染色体的某一

17、结构基因内，造成该：插入在宿主染色体的某一结构基因内，造成该基因功能的丧失。基因功能的丧失。2 2、产生新的基因产生新的基因,引起生物进化引起生物进化：如插入抗药性基因：如插入抗药性基因3 3、产生染色体畸变产生染色体畸变4 4、基因的移动和重排基因的移动和重排5 5、转座因子可以从插入位置上消失，可导致、转座因子可以从插入位置上消失，可导致回复突变回复突变。第二十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第二节第二节 噬菌体及其对细菌遗传性的影响噬菌体及其对细菌遗传性的影响第三十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体噬菌体是感染细菌、螺旋体或真菌等微生物的病毒，因为噬菌体能引起宿

18、主菌的裂解，故称为噬菌体。蝌蚪形、球形、杆状第三十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体的特性噬菌体的特性只有一种核酸类型，DNA或RNA；能通过细菌滤器；必须在活的宿主细胞内才能生长、增殖；宿主细胞是细菌等微生物细胞，且具有严格的宿主特异性。第三十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体的结构噬菌体的结构头部核心：DNA或RNA衣壳：蛋白质尾部蛋白质与吸附宿主有关第三十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体与宿主菌的关系噬菌体与宿主菌的关系烈性烈性/毒性噬菌体：毒性噬菌体：在宿主菌细胞内复制增殖，产生在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并许多子代噬菌

19、体，并最终使宿主菌细胞裂解；最终使宿主菌细胞裂解；温和噬菌体温和噬菌体/溶原性噬菌体：溶原性噬菌体：感染宿主菌后不立即感染宿主菌后不立即增殖，而是将其增殖，而是将其核酸整合到宿主菌核酸中核酸整合到宿主菌核酸中，随宿，随宿主菌核酸的复制而复制，并随细菌的分裂而传代。主菌核酸的复制而复制，并随细菌的分裂而传代。第三十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体的复制噬菌体的复制毒性噬菌体毒性噬菌体第三十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月吸附；穿入；生物合成；成熟与释放吸附；穿入；生物合成；成熟与释放毒性噬菌体毒性噬菌体第三十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体感染细菌

20、的结果噬菌体感染细菌的结果溶菌周期毒性噬菌体溶原周期前噬菌体溶原性细菌温和噬菌体第三十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体的应用噬菌体的应用用于细菌的鉴定和分型：噬菌体的溶菌具有高度的特异用于细菌的鉴定和分型：噬菌体的溶菌具有高度的特异性；性；耐药性细菌感染的治疗耐药性细菌感染的治疗作为分子生物学研究工具：结构简单、基因数少，易获得大量突作为分子生物学研究工具：结构简单、基因数少，易获得大量突变体；变体；遗传工程：作为载体将需要转移的基因带入菌细胞遗传工程：作为载体将需要转移的基因带入菌细胞第三十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第三节第三节 微生物变异的常见类型微生物

21、变异的常见类型第三十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月1、高产突变株、高产突变株：经不断的自然选育或人工诱变处理，经不断的自然选育或人工诱变处理，选出高突变株，如青霉素产生菌通过诱变，产量提选出高突变株，如青霉素产生菌通过诱变，产量提高；高；2、抗性突变株：、抗性突变株：基因突变使菌株对噬菌体或药物，基因突变使菌株对噬菌体或药物，特别是抗生素，特别是抗生素，产生抗性产生抗性。第四十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 3 3、条件致死突变型、条件致死突变型在在某一条件下具有致死效应某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致，而在另一条件下没有致死效应的突变型。死效应的突变型。

22、以温度敏感突变株为例，某些肠道菌在高温下（如以温度敏感突变株为例，某些肠道菌在高温下（如4242）是致死的，但可以在低温（如）是致死的，但可以在低温（如25-3025-30）却能够）却能够生长。生长。4 4、营养缺陷型突变株、营养缺陷型突变株一种一种缺乏合成其生存所必须的营养物缺乏合成其生存所必须的营养物(包括氨基酸、包括氨基酸、维生素、碱基等维生素、碱基等)的突变型的突变型,只有从周围环境或培养只有从周围环境或培养基中获得这些营养或才能生长基中获得这些营养或才能生长.第四十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月5 5、毒力变异株、毒力变异株长期培养于加有特殊化学成分的培养基或长期通过长

23、期培养于加有特殊化学成分的培养基或长期通过不同动物传代，不同动物传代，其毒力能够降低其毒力能够降低，可用于弱毒活，可用于弱毒活疫苗的制备。如卡介苗（结核分枝杆菌在特殊培疫苗的制备。如卡介苗（结核分枝杆菌在特殊培养基）、狂犬疫苗（病毒注射到兔脑中）的制备。养基）、狂犬疫苗（病毒注射到兔脑中）的制备。第四十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第四节第四节 微生物变异的机制及其修复微生物变异的机制及其修复第四十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月一、基因突变一、基因突变突变：突变：是指生物体遗传物质的核苷酸序列发生了稳定是指生物体遗传物质的核苷酸序列发生了稳定而可遗传的变化。而可遗传

24、的变化。基因突变：基因突变：是指一个基因内部由于一对或少数几对是指一个基因内部由于一对或少数几对碱基的置换、缺失或插入而引起的突变，其涉及的碱基的置换、缺失或插入而引起的突变，其涉及的变化范围很小，所以又叫做点突变；变化范围很小，所以又叫做点突变；染色体畸变：染色体畸变：是指大段染色体的缺失、重复、易位和是指大段染色体的缺失、重复、易位和倒位。倒位。第四十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月二、基因的转移和重组二、基因的转移和重组 转化转化 接合接合 转导转导 噬菌体转变噬菌体转变 原生质体融合原生质体融合 重组重组第四十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月受体菌从周围环境中受

25、体菌从周围环境中直接摄取供体菌游离的直接摄取供体菌游离的DNA片段片段，并整，并整合入受体菌基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的过程。合入受体菌基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的过程。被转化的被转化的DNADNA片段称为转化因子。片段称为转化因子。转化转化第四十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月有荚膜的活菌？有荚膜的活菌？有荚膜的活菌？有荚膜的活菌？第四十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 活的无荚膜肺炎链球菌从死的有荚膜肺炎链球菌中活的无荚膜肺炎链球菌从死的有荚膜肺炎链球菌中获得荚膜获得荚膜（毒力决定因子）（毒力决定因子）编码基因，即为转化编码基因，即为转化第四十八

26、张，PPT共六十二页，创作于2022年6月接合：接合：供体菌供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触通过性菌毛与受体菌直接接触，并将遗传，并将遗传物质（主要是质粒物质（主要是质粒DNA）转移给受体菌，使受体菌获）转移给受体菌，使受体菌获得新的遗传性状。得新的遗传性状。接合接合第四十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月质粒质粒质粒接合转移示意图质粒接合转移示意图染色体染色体性菌毛性菌毛受体菌受体菌受体菌受体菌供体菌供体菌供体菌供体菌第五十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient第五十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月以以噬菌

27、体噬菌体为媒介，将供体菌为媒介，将供体菌DNA片段（染色体片段（染色体DNA、非接合性质、非接合性质粒粒DNA）转移到受体菌内，通过基因重组而使受体菌获得新的遗传）转移到受体菌内，通过基因重组而使受体菌获得新的遗传性状。性状。转导转导第五十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 1、普遍转导、普遍转导 前噬菌体从染色体上脱离进行前噬菌体从染色体上脱离进行增殖，装配成新的子代噬菌体。增殖，装配成新的子代噬菌体。大约在大约在105107次装配中发生次装配中发生一次错误，一次错误，误将大小合适的供误将大小合适的供体菌体菌DNA片段装入噬菌体头部，片段装入噬菌体头部，成为转导噬菌体成为转导噬菌体

28、/“假噬菌体假噬菌体”。转导噬菌体转导噬菌体转导噬菌体转导噬菌体供体菌供体菌第五十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月当当转导噬菌体转导噬菌体再度感再度感染受体菌时，将染受体菌时，将供体供体菌菌DNA带入受体菌内。带入受体菌内。普遍性转导、局限性转导普遍性转导、局限性转导转导噬菌体转导噬菌体转导噬菌体转导噬菌体受体菌受体菌供体菌供体菌DNA第五十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月完全转导和流产转导 普遍性转导模式图第五十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月2 2、局限转导、局限转导溶原期时溶原期时，噬菌体，噬菌体DNADNA整合在细菌染色体特定部位，整合在细菌染色体特

29、定部位，噬菌体噬菌体DNADNA发生偏差分离发生偏差分离，将自身的一段，将自身的一段DNADNA留在留在细菌染色体上，而带走了细菌细菌染色体上，而带走了细菌DNADNA上两侧的基因。上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。菌的某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上个所转导的只限于供体菌上个别的基因。别的基因。第五十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第五十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月噬菌体转变噬菌体转变 噬菌体转变是由于噬菌体转变是由于温和噬菌体温

30、和噬菌体的感染，前噬菌体整的感染，前噬菌体整合入合入宿主的染色体使其溶原化宿主的染色体使其溶原化的同时，使得宿主的同时，使得宿主菌的表型也发生改变。菌的表型也发生改变。当宿主丧失这一噬菌体时，通过噬菌体转变而获当宿主丧失这一噬菌体时，通过噬菌体转变而获得的新性状也就同时消失。得的新性状也就同时消失。第五十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月原生质体融合原生质体融合是指将两种细菌经处理失去细胞壁成为原生质体后，是指将两种细菌经处理失去细胞壁成为原生质体后，进行融合的过程。进行融合的过程。染色体可发生重组，可获得多种不同表型的重组融合体。染色体可发生重组，可获得多种不同表型的重组融合体。第六十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月重组重组 是指两个或两个以上不同的核酸分子进行重排，产是指两个或两个以上不同的核酸分子进行重排，产生新的核苷酸序列的过程。生新的核苷酸序列的过程。第六十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第六十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月