最新微生物第五章PPT课件.ppt
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1、微生物第五章微生物第五章第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传第一节第一节 概概 述述第二节第二节 微生物的变异微生物的变异与遗传重组与遗传重组第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传7、变异(变异(VariationVariation)是生物体是生物体在某种外因或内因作用下引起在某种外因或内因作用下引起的遗传物质结构改变,亦即的遗传物质结构改变,亦即遗遗传型的改变传型的改变。特点特点:几率极低:几率极低(一般为一般为10-510-6);性状变化幅;性状变化幅度大;变化后的新性状是稳定度大;变化后的新性状是稳定的、可遗传的。的、可遗传的。概概述述第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传8 8、饰变、饰变
2、(modification)(modification)指不涉指不涉及遗传物质结构改变,只发生在及遗传物质结构改变,只发生在转录、转译水平上的表型变化。转录、转译水平上的表型变化。特点特点:每一个体都发生同样的变:每一个体都发生同样的变化化;性状变化的幅度小;因遗传性状变化的幅度小;因遗传物质不变故饰变是不遗传的。物质不变故饰变是不遗传的。例子例子:粘质沙雷氏菌:粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)在在 25下培养时会下培养时会产生深红色的灵杆菌素,在产生深红色的灵杆菌素,在37时不产生色素。时不产生色素。概概述述第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传 9、野生型、野生型:从自
3、然界分离获得的:从自然界分离获得的菌株。菌株。10、突变型、突变型(或突变体):野生型(或突变体):野生型菌株发生了基因突变,且变化了的碱菌株发生了基因突变,且变化了的碱基在复制后稳定地存在于子代中,则基在复制后稳定地存在于子代中,则成为突变型。成为突变型。11、营养缺陷型、营养缺陷型:需要某种生长因:需要某种生长因子(如氨基酸或维生素)的突变体。子(如氨基酸或维生素)的突变体。12、原养型、原养型:恢复到原来的表现后:恢复到原来的表现后称为原养型。称为原养型。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传二、微生物遗传的特点二、微生物遗传的特点1、微微生生物物遗遗传传的的
4、物物质质基基础础是是核核酸酸;真核:真核:DNA,原核:,原核:DNA或或RNA。2、特点:、特点:遗遗传传具具有有高高度度的的稳稳定定性性-保保守守性性;遗遗传传的的稳稳定定性性是是相相对对的的,变变异异是是绝绝对的。对的。易易于于变变异异,易易于于自自然然选选择择或或人人工工培养。培养。便于建立纯系,或长久保存大量便于建立纯系,或长久保存大量品系。品系。概概述述第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传 3 3、染色体外的遗传成分、染色体外的遗传成分 质质粒粒:原原核核微微生生物物的的染染色色体体外外的的遗传成分是质粒;遗传成分是质粒;真真核核微微生生物物的的主主要要是是在在线线粒粒体体、叶叶绿
5、体等细胞器上(细胞器基因组)。绿体等细胞器上(细胞器基因组)。转座因子:具有在染色体上不同部转座因子:具有在染色体上不同部位间移动能力的遗传成分,原核和位间移动能力的遗传成分,原核和真核细胞都有,在遗传变异中起重真核细胞都有,在遗传变异中起重要作用。现已知有三类可转移的因要作用。现已知有三类可转移的因子:插入序列、转座子和某些病毒子:插入序列、转座子和某些病毒 概概述述第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传插插入入序序列列是是一一类类分分子子量量很很小小的的遗遗传传成成分分,大大小小一一般般为为750-1500bp,750-1500bp,其其编编码码容容量量只只有有1-2种种多多肽肽,可可以以调
6、调节节自自身身的的转转座座,一一般般没没有有表表型型标标记。记。转转座座因因子子(transposon,TNtransposon,TN)是是能能够够插插入入染染色色体体或或质质粒粒不不同同位位点点的的一一般般DNADNA序序列列,一一般般大大小小为为几几kbkb。在在原核、真核微生物中都有。原核、真核微生物中都有。概概述述第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传此此外外,DNADNA或或RNARNA病病毒毒也也可可以以看看成成是是一一类类染染色色体体外外遗遗传传成成分分,它它们们不不但但控控制制自自身身的的复复制制,而而且且在在微微生生物细胞之间进行转移。物细胞之间进行转移。概概述述第第五五章章微
7、微生生物物的的遗遗传传一、基因突变一、基因突变(一)(一)基因突变的机制基因突变的机制(二)(二)自发突变和诱变自发突变和诱变(三)(三)突变株筛选技术突变株筛选技术二、二、微生物的微生物的基因重组与杂交基因重组与杂交(一)(一)原核生物的基因重组方式原核生物的基因重组方式 (二)(二)真核微生物的基因重组方式真核微生物的基因重组方式(三)(三)原生质体融合原生质体融合 (四)(四)基因转座基因转座 三、三、微生物的育种微生物的育种 基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传F基因突变的机制基因突变的机制 1、基因突变基因突变(gene mutation)一个基因内部结
8、构或一个基因内部结构或DNA序列序列的任何改变,改变一对或少数几对的任何改变,改变一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换,而导致碱基的缺失、插入或置换,而导致的遗传变化称为基因突变。的遗传变化称为基因突变。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传|DNA序列范围的改变从单个碱序列范围的改变从单个碱基改变通常称为基改变通常称为点突变点突变(point mutations),到基因组大范围的,到基因组大范围的重排,有时称为重排,有时称为多位点突变多位点突变,其,其中包括中包括DNA链上短的一段序列链上短的一段序列或长的一段序列改变,从而影响或长的一段序列改变,从而影响许多基
9、因。许多基因。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传|多位点突变可以是碱基序列的多位点突变可以是碱基序列的缺失、插入、倒位、置换缺失、插入、倒位、置换(包括包括易位易位)和重复以及在基因组中发和重复以及在基因组中发生重组或转座的结果。生重组或转座的结果。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传2、点突变、点突变|点突变中由一个嘌呤变为另一个嘌点突变中由一个嘌呤变为另一个嘌呤呤(AG)或一个嘧啶变为另一个嘧或一个嘧啶变为另一个嘧啶啶(CT)称为称为转换转换(transition),嘌,嘌呤变为嘧啶和嘧啶变为嘌呤称为呤变为嘧啶和嘧啶变为嘌呤称为
10、颠颠换换(transversions)。遗传型上一个。遗传型上一个碱基的改变在表型上的效应取决于碱基的改变在表型上的效应取决于突变的性质和在基因组点突变发生突变的性质和在基因组点突变发生的位置,有四种点突变类型:的位置,有四种点突变类型:基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传1)同义突变同义突变(same-sense mutations)由于基因密码的冗余由于基因密码的冗余性性;同样;同样的氨基酸插入蛋白质,结果表型上的氨基酸插入蛋白质,结果表型上没有看出变化。没有看出变化。2)错义突变错义突变(mis-sense mutations)指不同的氨基酸插入蛋白质的多指
11、不同的氨基酸插入蛋白质的多肽链中,多肽链相应氨基酸改变的肽链中,多肽链相应氨基酸改变的结果视蛋白质的基本部分或非基本结果视蛋白质的基本部分或非基本部分改变而定。前者蛋白质功能改部分改变而定。前者蛋白质功能改变或丧失,后者表型上没有观察到变或丧失,后者表型上没有观察到变化。变化。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传3)无义突变无义突变(nonsense mutations)是指碱基序列改变为氨基酸终是指碱基序列改变为氨基酸终止密码子止密码子(UAA,UAG,UGA)。蛋白质合成超前停止,导致一蛋白质合成超前停止,导致一个截短的蛋白质产生。个截短的蛋白质产生。4)移码
12、突变移码突变(frameshift mutations)是是DNA序列上缺失或插入序列上缺失或插入12个核个核苷酸,引起从该突变点后翻译苷酸,引起从该突变点后翻译阅读框移位和变成一个完全改阅读框移位和变成一个完全改变的氨基酸序列。变的氨基酸序列。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传1.自发突变自发突变:自自发发突突变变是是指指由由内内因因引引起起的的变变异异,如如DNA复复制制和和修修复复中中的的错错误误。在在自自然然条条件件下下发发生生的的。是是常常规规选选种种的的依依据据。2.2.诱发突变诱发突变 人人为为施施加加诱诱因因:物物理理的的(如如紫紫外外线线和和其
13、其它它射射线线)和和化化学学(许许多多化化学学诱诱变变剂剂是是作作用用于于DNA本本身身及及其其复复制制的的过过程程)的的因因素素,而而发发生生的的突突变变。是是诱诱变变育育种种的依据。的依据。第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传F突变株筛选突变株筛选1 1、根据突变株类型分离、根据突变株类型分离 鉴定和分离鉴定和分离突变株时,突变株时,根据突变株基因的特殊性质,根据突变株基因的特殊性质,一般分成一般分成三类三类:基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传1)有毒化合物抗性突变株)有毒化合物抗性突变株|如如对抗生素或对噬菌体侵染的抗对抗生素或对噬菌体侵染的抗性性。这些突
14、变株能通过在有毒药。这些突变株能通过在有毒药剂或噬菌体存在下生长来选择。剂或噬菌体存在下生长来选择。只有抗性突变株才生长。只有抗性突变株才生长。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传2)营养缺陷型突变株)营养缺陷型突变株|突变株突变株不能合成不能合成生长所必需的生长所必需的基本化合物如一个氨基酸或维基本化合物如一个氨基酸或维生素。这些突变株不能直接分生素。这些突变株不能直接分离,但能通过离,但能通过影印培养法影印培养法(replica plating)筛选。筛选。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传3)不能利用)不能利用特殊底物特殊底物
15、如乳如乳糖和麦芽糖生长的突变株,糖和麦芽糖生长的突变株,可以通过可以通过影印培养法影印培养法鉴别。鉴别。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传2、影印培养法、影印培养法|用于用于筛选大量特殊突变菌落的一个筛选大量特殊突变菌落的一个方法方法。细菌铺制成平板,在所含营。细菌铺制成平板,在所含营养成分的培养基上亲本和突变株均养成分的培养基上亲本和突变株均能生长,采用一个稀释度使单个菌能生长,采用一个稀释度使单个菌落能在平板上看到;培养后,用一落能在平板上看到;培养后,用一个个无菌的丝绒布无菌的丝绒布包裹的圆柱章的包裹的圆柱章的圆圆垫转移垫转移上述菌落至可以检出突变株上述菌
16、落至可以检出突变株的培养基平板上。的培养基平板上。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传|培养基的性质根据突变株的需求,培养基的性质根据突变株的需求,在在营养缺陷型突变株营养缺陷型突变株的情况下,可的情况下,可以在有特殊生长因子和没有特殊生以在有特殊生长因子和没有特殊生长因子的平板上影印法转移菌落,长因子的平板上影印法转移菌落,不能合成那种生长因子的突变菌株,不能合成那种生长因子的突变菌株,在基本培养基上不能生长,但能在在基本培养基上不能生长,但能在加入已知生长因子的基本培养基上加入已知生长因子的基本培养基上生长生长(加富培养基加富培养基),突变株菌落通过,突变株菌
17、落通过在基本培养基不能生长来鉴别,可在基本培养基不能生长来鉴别,可以从能生长的补充培养基平板上选以从能生长的补充培养基平板上选出和纯化。出和纯化。基基因因突突变变及及修修复复 第第五五章章微微生生物物的的遗遗传传基基因因的的转转移移和和重重组组 重重组组(遗遗传传重重组组):是是指指使使两两个个独独立立的的基基因因组组中中的的遗遗传传成成分分汇汇合合在在一一个个生生物物细细胞胞中中,以以产产生生基基因因的的新新组组合合,可可以以是是一一个个完完整整基基因因或或一一组组基基因因,有有时时甚甚至至是是整整个个染染色色体体在在不不同同生生物物之间的重组。之间的重组。杂杂交交:是是通通过过不不同同性性
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