2012第六章微生物的遗传变异和微生物菌种选育概述.ppt

《微生物学》 《微生物学》 第六章 微生物的遗传变异和微生物菌种的选育 本章主要讲以下几个问题： 1、生物的遗传和变异。 2、生物性状以及微生物性状的特殊性 3、遗传变异的物质基础 4、基因突变和基因重组 5、微生物菌种的选育 生物的遗传和变异 生物的遗传(heredity或inhertiance)和变异(Variation)是生物体最本质的属性之一。 遗传：决定在一定的时间和空间内保持物种的相对稳定性,即将自己的遗传因子传递给子代，从而保持物种相对稳定的行为或能力，具有极其稳定的特性。 变异：决定物种能在一定条件下不断地进化。 遗传和变异规律：生物的遗传变异遵循一定的规律。　 生物的性状以及微生物性状的特殊性 生物的性状：是一种生物区别于其 他生物的特性，包括遗传特性和表型特性。 遗传特性：由DNA的核苷酸序列决定，即基因决定。遗传型也就是基因型(genotype) ，即DNA中所包含的全部基因组（genome)所带的全部遗传信息,这些遗传信息，绝大多数生物通过中心法则表达出来。 表型特性：表型特性是认识生物的最直接的基础，是遗传信息通过中心法则表现出来的特性，其物质基础是蛋白质。 影响性状表达的因素： DNA RNA 蛋白质 例:饰变(modification) 定义:指不涉及遗传物质结构改变，只发生在转录、翻译水平上的表型变化。 原因:由于环境压力，造成在转录、翻译上发生错误。 结果:其遗传物质并没有发生变化，因而，是不会遗传的，这和变异有本质的区别。 特点：每一个个体都发生变化。 粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)(灵杆菌)在 25℃下培养时会产生深红色的灵杆菌素，在37℃时不产生色素。当温度降至25℃时，所有个体又重新恢复产生色素的能力。这种产生色素的能力会因基因突变而丢失。 微生物性状的特殊性 ★ 遗传性状不稳定 ★生长繁殖易受环境的影响 ★ 表现性状描述较复杂 遗传变异的物质基础 遗传物质的确定——三个经典实验 1928年，F.Giffith以Streptococcus pneumoniae为材料，进行了细菌的转化实验，证明DNA是Streptococcus pneumoniae 的遗传物质。 1952年，A.D.Hershey和M.Chase通过含有放射性的32P和35S的培养基获得含有32P的DNA,用含有32P-DNA最后获得含有32P的噬菌体证明DNA为噬菌体的遗传物质。 1956年，H.Fraenkel-Conrat用烟草花叶病毒去掉蛋白质后的RNA仍能感染烟草，在烟草殒病组织中分离到了完整的烟草花叶病毒病毒粒子，从而有力地证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。 遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 　 不同微生物的遗传物质在7个水平上各不相同，各有自己的特点，这7个水平是： 细胞水平：原核还是真核； 细胞核水平：细胞核数量差异及变化； 染色体水平：染色体数、染色体倍数，染色体长度； 核酸水平：核酸种类和结构； 基因水平：基因的结构和功能； 密码子水平：简并密码； 核苷酸单位：能交换的最短核苷酸长度。 基因突变和染色体重组 基因突变(gene mutation) 　一个基因内部结构或DNA序列的任何改变，改变一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化称为基因突变。 　　点突变：单个碱基改变通常称为点突变(point mutations)，点突变中由一个嘌呤变为另一个嘌呤或一个嘧啶变为另一个嘧啶。 多位点突变：基因组大范围的重排。其中包括DNA链上短的一段序列或长的一段序列改变，从而影响许多基因。 突变的原因 自发突变 　 生长过程中，DNA复制发生碱基（单个或一段）错配，而错配没被修复。基因的突变率是不一样的，平均大约每106复制周期每个基因出现一个突变。 诱发突变 化学药物 碱基类似物：如5-溴尿嘧啶和2-氨基嘌呤，当DNA复制时掺人DNA分子，类似自发突变的碱基互变异构移位，但以高频率导致突变。 DNA分子嵌入剂：扁平的三个环的类似于碱基对形状的化合物，插入DNA分子，引起螺旋结构变型，DNA复制时导致环出及插入和缺失碱基。溴化乙啶（EB)和丫啶橙是这类试剂的典型代表。 修饰DNA的化学药品：是