水处理生物学第三细菌的生长和遗传变异.ppt

第三章 细菌的生长和遗传变异 3.2 细菌的遗传与变异 主要内容 一、遗传与变异的基本概念 二、遗传的物质基础 三、遗传信息的表达——基因表达 四、微生物的基因突变 五、基因重组 六、遗传工程（Genetic engineering） 七、基因工程（Genetic engineering） 八、微生物的驯化——活性污泥驯化 九、核酸探针杂交和PCR技术在环境保护中的应用 自学作业 细菌遗传的物质基础是什么？ 简述DNA的复制过程？ 请说明什么是点突变和染色体畸变、自发突变和诱发突变？ 请分别解释转化、接合、转导，三者的区别是什么？ 请简要说明遗传工程在环境工程中的应用？ 废水处理中驯化的作用是什么？ 遗传性：亲代性状在子代重现，使其子代的性状与亲代基本上一致的现象。 “种瓜得瓜种豆得豆” 继承亲代优点，保持物种延续 细菌同其他生物一样，有其固有的遗传性。 细菌的遗传是在系统发育过程中形成的，系统发育愈久的细菌，其遗传的保守程度愈大，越不易受外界环境条件的影响。 老龄菌遗传保守程度比幼龄菌大。 F.Griffith， 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌） SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 Griffith转化试验示意 （2）细菌培养实验 碱基置换（substitution） 定义：对DNA来说，碱基的置换属于一种染色体的微小损伤（microlesion），一般也称点突变（point mutation）。它只涉及一对碱基被另一对碱基所置换。 分类：转换（transition），即DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换； 颠换（transversion），即一个嘌呤被一个嘧啶,或是一个嘧啶被一个嘌呤所置换。 移码突变 frame-shift mutation 或 phase-shift mutation，指诱变剂使DNA分子中增加（插入）或缺失一个或少数几个核苷酸，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。 由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株（frame-shift mutant）。与染色体畸变相比，移码突变也只能算是DNA分子的微小损伤。 丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和α-氨基丫啶等，以及一系列称为ICR类的化合物，都是移码突变的有效诱变剂。 染色体畸变（chromosomal aberration） 某些理化因子，如X射线等的辐射及烷化剂、亚硝酸等，除了能引起点突变外，还会引起DNA的大损伤（macrolesion）——染色体畸变，它包括： 染色体结构上的变化： 缺失（deletion） 重复（duplication） 易位（translocation） 倒位（inversion） 染色体数目的变化 ★染色体结构上的变化 分为染色体内畸变和染色体间畸变两类。 染色体内畸变：只涉及一条染色体上的变化， 如发生染色体的部分缺失或重复时，其结果可造成基因的减少或增加； 如发生倒位或易位时，则可造成基因排列顺序的改变，但数目却不改变。 倒位--------是指断裂下来的一段染色体旋转180?后，重新插入到原来染色体的原位置上，从而使其基因顺序与其它的基因顺序相反； 易位--------是指断裂下来的一小段染色体再顺向或逆向地插入到同一条染色体的其它部位上。 染色体间畸变：指非同源染色体间的易位。 自发突变机制 自发突变是指在没有人工参与下生物体自然发生的突变。 几种自发突变的可能机制 ★微生物自身有害代谢产物的诱变效应 ★互变异构效应 ★环出效应 Ⅰ.转化Transformation （引进） 供体细菌研碎物中的DNA片段直接吸收进入活的受体细菌并发生基因重新组合的方式。 1944年才通过试验找出了其中的原因。试验方法如下： 到目前为止，已发现能发生转化作用的菌属主要有： Streptococcus pneumoniae、Haemophilus（嗜血杆菌属）、Bacillus、Neisseria（奈瑟氏球菌属）、Rhizobium（根瘤菌属）、Staphylococcus、Pseudomonas和Xanthomonas中多见。 在若干放线菌和蓝细菌以及Saccharomyces cerevisiae、Neurospora crassa（粗糙脉胞菌）和Aspergillus niger中，也有转化现象。 肠杆菌科的一些细菌很难进行转化，主要原因一方面由于外来DNA难以掺入到细胞中，另一方面在受体细胞内常存在可降解线形DNA的核酸酶。如果用CaCl2处理E. coli的球状体，就可以使之发生低频率的转化。另外，可利用霉菌的原生质体进行转化。 两个菌种或菌株之间能否