微生物的遗传变异和育种(11).ppt

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1、第七章 微生物的遗传变异 和育种概述1 遗传:讲的是发生在亲子间即上下代间的关系，即指上一代生物如何将自身的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定（保守）的特性。4个基本概念(1)遗传型又称基因型遗传型又称基因型 指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。遗传型是一种内在的可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。具有某遗传型的生物，只有在适当的环境条件下，通过其自身的代谢和发育，才能将它付诸实现，即产生自己的表型。遗传型环境条件 表型（可能性）（现实性）(2)表型 指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适环境条件下

2、通过代谢和发育而得到的具体体现。所以，它与遗传型不同，是一种现实性（具体性状）。(3)变异 指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。其特点是在群体中只以极低的几率（一般为10-510-10）出现，性状变化幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。(4)饰变 顾名思义，饰变是指外表的修饰性改变，意即一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质未变，故饰变是不遗传的。第一节遗传变异的物质基础 一、3个经典实验（一）经典转化实验(1)动物试验(2)细菌培养试

3、验(3)S型菌的无细胞抽提液试验 离体转化实验（二）噬菌体感染实验(三)植物病毒的重建实验 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式（一）7个水平 1细胞水平 在细胞水平上,真核微生物和原核生物的大部聚DNA都集中在细胞核或核区(核质体)中。在不伺种微生物或同种微生物的不同细胞中，细胞核的数目常有所不同。2细胞核水平 不论真核生物的细胞核或原核生物细胞的核区都是该微生物遗传信息的最主要负荷者，被称为核基因组、核染色体组或简称基因组。3.染色体水平(1)染色体数不同(2)染色体倍数4核酸水平(1)核酸种类(2)核酸结构(3)DNA长度（即基因组的大小）5.基因水平u（1）基因:是生物体内一切具

4、有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。（2）基因调控系统A结构基因:是决定某一多肽链结构的DNA模板，它是通过转录和转译过程来执行多肽链合成任务的。B 操纵基因:是位于启动基因和结构基因之间的一段核苷酸序列，控制结构基因是否转录。C启动基因:是一种依赖于DNA的RNA多聚酶所识别的核苷酸序列。6密码子水平u遗传密码:是指DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。UAA;UAG和UGA仅表示转译中的终止信号 7核苷酸水平（二）原核生物的质粒 1定义和特点 定义:凡游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA

5、分子.特点特点：(1)(1)可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。复制与染色体分开。复制与染色体分开。(2)(2)不同质粒携带不同遗传信息。不同质粒携带不同遗传信息。(3)(3)无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得，不能自发产生。获得，不能自发产生。2.质粒在基因工程中的应用 质粒具有的优点：体积小，便于DNA的分离和操作；呈环状，使其在化学分离过程中能保持性能稳定；有不受核基因组控制的独立复制起始点；拷贝数多，使外源DNA可很快扩增；存在抗药性基因等选择性标记。E.coli的pBR322质粒克隆载体 3.质

6、粒的分离与鉴定（1）质粒的分离步骤细胞的裂解蛋白质去除RNA的去除质粒DNA与染色体DNA相分离（2）质粒鉴定。电镜、琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶电泳4.质粒的种类 5典型质粒简介u(1)F质粒 又 称 F因子、致育因子或性因子，是 E.coli等细菌决定性别并有转移能力的 质 粒。(2)R质粒又称R因子 由RTF和r决定子结合而形成R质粒(3)Col质粒uCol质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子。u细菌素：许多细菌都能产生抑制或杀死其他近缘细菌或同种不同菌株的代谢产物是由质粒编码的蛋白质。(4)Ti质粒即诱瘤质粒或冠瘿质粒。Ti质粒即诱瘤质粒或冠瘿质粒Ti质粒是一种200 kb的环状质粒，

7、包括毒性区（vir）、接合转移区（con）、复制起始区（on）和T-DNA区4部分。植物基因工程中使用最广、效果最佳的克隆载体。(5)Ri质粒发根土壤杆菌或发根农杆菌可侵染双子叶植物的根部，并诱生大量称为毛状根的不定根。Ri质粒已成为外源基因的良好载体，也可用作进行次生代谢产物的生产。(6)mega质粒即巨大质粒，存在于根瘤菌属中，。分子质量比一般质粒大几十倍至几百倍。假单胞菌属中发现。质粒编码降解一系列复杂有机物的酶，(7)降解性质粒第二节基因突变和诱变育种 一、基因突变基因突变:简称突变泛指细胞内遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。狭义专指基因突变，广义则包括

8、基因突变和染色体畸变。（一）突变类型 凡能用选择性培养基（或其他选择性培养条件）快速选择出来的突变株称选择性突变株,反之则称为非选择性突变株.（二）突变率定义:某一细胞（或病毒粒）在每一世代中发生某一性状突变的几率，称突变率。共同特点：自发性 不对应性 稀有性 独立性 可诱变性 稳定性 可逆性（三）基因突变的特点（五）基因突变及其机制1诱发突变诱发突变:简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素，都称诱变剂。（1）碱基的置换诱变剂:直接引起置换的诱变剂：直接与核酸的碱基发生化学反应的化学诱变剂 间接引起置换的诱变剂 一些碱基类似物