第六章 微生物的遗传与变异 环境工程微生物学课件.ppt

第六章 微生物的遗传和变异 内容提示 1. 遗传和变异的物质基础是DNA,用肺炎链球菌的转化实验及其补充实验和大肠杆菌T2噬菌体的感染实验证明DNA是遗传物质。 2.微生物的蛋白质合成是由DNA的自我复制、转录mRNA、rRNA、tRNA，由mRNA的三联密码子编码氨基酸序列，翻译氨基酸，再由tRNA上的反密码子识别氨基酸，并运送到核糖体上合成蛋白质。 3. 微生物DNA链上基因会由环境因子引起发生突变而导致发生变异，可以用诱变剂诱变、转化、转导、杂交、基因工程方法获得新种微生物。 4. DNA多聚酶链式反应 的应用于环境保护可快速检测和鉴定微生物。 第一节 微生物遗传第二节 微生物的变异第三节 基因重组第四节 突变体的检测与筛选第五节 分子遗传学新技术在环境工程与环境保护中的应用 第一节?? 微生物遗传 遗传和变异是一切生物最本质的属性。 微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界环境条件产生的一定反应，或出现的一定性状(例如：形态、生理生化特性等)传给后代，并相对稳定地一代一代传下去这就是微生物的遗传。 大肠杆菌要求pH7.2、温度37℃，发酵糖(如葡萄糖、乳糖)，产酸、产气。为杆菌，在异常情况下呈短杆状、近似球形或呈丝状。亲代大肠杆菌将这些属性传给后代，这就是大肠杆菌的遗传。 遗传是相对稳定的，例如：某种微生物生长繁殖要求与它上代相同或相似的营养类型和外界环境条件，它们对营养和对环境所产生的反应(表现型)也与亲代相同或相似。 遗传保守性 微生物在它的系统发育(历史发育)过程中形成遗传保守性，系统发育越久其遗传的保守程度越大。不同种的微生物的遗传保守程度不同，同一种微生物因个体发育不同其遗传保守程度也不同。个体发育年龄越老，遗传保守程度越大；个体发育越年幼，其遗传保守程度越小。高等生物的遗传保守程度比低等生物的大。 遗传保守性对微生物有两面性 有利：可使生产中选育出来的优良菌种各属性稳定地一代一代传下去。 不利：当营养和环境条件改变，微生物因不适应改变了的营养和外界环境条件而死亡。 遗传变异 当微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶(适应酶)，从而适应新环境并生长良好，这是遗传的变异。 变异了的微生物不同于原来的微生物，称变种。遗传变异性使微生物得到发展，为人类改造微生物提供理论依据。 变异现象 个体形态的变异； 菌落形态(光滑型/粗糙型)的变异； 营养要求的变异； 对温度、pH值要求的变异； 毒力的变异； 抗毒能力的变异； 生理生化特性的变异及代谢途径、产物的变异等。 驯化 利用物理手段、化学药物处理微生物可提高其变异频率。通过一定的筛选方法可获得生产上所需要的高产、优质的变异株。 在工农业生产和污（废）水、有机固体废物生物处理过程中，可利用自然条件或物理、化学因素来促进微生物变异，使它符合生产实践的需要。 驯化：在工业废水生物处理中，用含有某些污染物的工业废水筛选、培养来自处理其他废水的菌种，使它们适应该种工业废水，并有高效降解其中污染物的能力，这种方法叫驯化。驯化是选育优良微生物品种的普通而有效的方法和途径。 第一节?? 微生物遗传 亲代生物如何将遗传性状传给子代? 亲代通过脱氧核糖核酸(DNA)将决定各种遗传性状的遗传信息传给子代。 子代有了一定结构的 DNA，便产生一定形态结构的蛋白质，由一定结构的蛋白质就可决定子代具有一定形态结构和生理生化性质等的遗传性状。 DNA是遗传的物质基础。 该理论通过格里菲斯(Griffith)经典的转化实验和大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌的实验得到证明。尤其是1928年格里菲斯的转化实验和1941年埃弗里(Avery)等人的的转化实验，确切地证明DNA是遗传的物质基础。 肺炎链球菌的转化现象 格里菲斯经典的转化实验： 1.将无毒、活的RⅡ型(无荚膜，菌落粗糙型)肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae )注入小白鼠体内，小白鼠健康活着。 2.将有毒的 、活的SⅢ型(有荚膜，菌落光滑型)肺炎链球菌注射到小白鼠体内，小白鼠病死。 3.将少量无毒、活的RⅡ型肺炎链球菌和大量经加热杀死的有毒的 SⅢ型肺炎链球菌混合注射入小白鼠体内，小白鼠病死，发现在死鼠体内有活的 SⅢ型肺炎链球菌。 4.若单独将加热杀死的 SⅢ型肺炎链球菌注入小白鼠体内，小白鼠活着。 可见，SⅢ型死菌体内有一种引起 RⅡ型活菌转化产