微生物 遗传变异和育种课件.ppt

基因是生物体内具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。 基因组是指存在于细胞或病毒中的所有基因。由于现在发现许多非编码序列具有重要的功能，因此目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及非基因的DNA序列组成的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能还尚不清楚的DNA序列。 真核生物的基因的特点 基因的不连续性：内含子、外显子。 转录和转译在细胞中有空间分隔 。 高度拷贝和重复顺序 ：遗传丰余 (genetic redundancy) 。 质粒：游离于原核生物基因组以外，具有独立复制能力的细胞质遗传因子，存在于各种微生物细胞中。 转座子：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。 致育因子（F质粒）： 大肠杆菌等部分细菌内存在，决定其性别并具有转移能力的质粒。（F+，F-，Hfr，F’） 抗性因子（R质粒）： 表现为抗药性和抗重金属两类。 Col质粒： 细菌素：部分细菌由质粒编码的蛋白质产生的能抑制或杀死其他近源细菌的代谢产物。 毒性质粒： 质粒具有编码毒素的基因，引起致病菌的致病性。 Ti质粒：诱癌质粒，导致植物产生根癌，膨大等现象；用于植物基因工程。 Ri质粒：发根质粒，诱发双子叶植物患毛根瘤，大量称为毛状根的不定根。 代谢质粒 质粒上携带有降解某些基质的酶的基因。 仅在假单胞菌（Pseudomonas）中发现。具有降解复杂有毒化合物的能力。“超级菌”。 隐秘质粒 隐秘质粒不显示任何表型效应，它们的存在只有通过物理的方法，例如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现。 第四节 基因突变和修复 基因突变：基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变,包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，泛指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。 UV导致遗传物质产生嘧啶二聚体（TT、TC、CC），造成局部DNA分子无法配对，引起微生物的死亡或突变。 一般微生物具有光复活作用：光解酶Phr 在利用UV进行诱变育种等工作时，应在红光灯下进行照射和后继操作，并放置在黑暗条件下培养。 第七节 微生物育种 一、自发突变与育种 （breeding by spontaneous mutation） 1.从生产中育种 仔细观察，做“伯乐” 2.定向培育优良菌株 卡介苗（BCG vaccine）：Bacillus Calmette-Guerin 二、诱变育种（breeding by induced mutation） 诱变育种是指利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显著提高的基础上，采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的的突变株，以供科学试验和生产实践使用。 诱变育种的几个原则 沙门氏菌LT22A是携带P22噬菌体的溶源性细菌 另一株是非溶源性细菌 一个表面看起来的常规研究却导致 一个惊奇和十分重要发现的重要例证！ 基因的传递很可能是由可透过“U”型管滤板的 P22噬菌体介导的 （普遍性转导这一重要的基因转移途径的发现） (2) 转导模型 发生频率：10-6-10-8 通过同源重组形成转导子 转导噬菌体为什么“错” 将宿主的DNA包裹进去? 噬菌体P22的DNA包装酶酶也能识别染色体DNA上类似pac的位点 并进行切割，以“headful”的包装机制包装进P22噬菌体外壳， 形成只含宿主DNA的转导噬菌体颗粒（假噬菌体）。 因为染色体上的pac与P22 DNA的pac序列不完全相同，利用效率较低，这种“错装”机率一般仅约10-6-10-8 形成转导颗粒的噬菌体可以是温和的也可以是烈性的，但必须 具有能偶尔识别宿主DNA的包装机制并在宿主基因组完全降解 以前进行包装。 普遍性转导的基本要求： 普遍性转导的三种后果： 进入受体的外源DNA通过与细胞染色体 的重组交换而形成稳定的转导子 流产转导（abortive transduction） 转导DNA不能进行重组和复制，但其 携带的基因可经过转录而得到表达。 特点：在选择培养基平板上形成微小菌落 外源DNA被降解，转导失败。 DNA不能复制，因此群体中仅一个细胞含有DNA， 而其它细胞只能得到其基因产物，形成微小菌落。 2、局限性转导（specialized transduction） （参见P219） 温和噬菌体感染 整合到细菌染色体的特定位点上 宿主细胞发生溶源化 溶源菌因诱导而发生裂解时， 在前噬菌体二侧的少数宿主 基因因偶尔发生的不正常切 割而连在噬菌体DNA上 部分缺陷的温和噬菌体