微生物的遗传与变异..doc

第八章 微生物的遗传与变异 [教学目的要求] 掌握微生物遗传与变异的基本原理，了解微生物育种的基本技术。 [重点与难点] 遗传变异的物质基础 基因突变和诱变育种 基因重组 [教学方法与手段] 讲授结合多媒体课件 [教学时间] 8学时 [教学内容] 第一节：遗传突变的物质基础 一、什么是遗传与变异 遗传：子代与亲代相似的现象通称为遗传。保持物种连续性和相对稳定性，是物种存在依据。保证了种的存在和延续． 变异：是子代与亲代间的差异。可遗传给后代，是物种发展，进化的依据。推动了种的进化和发展。 微生物特性的改变不一定都是变异，只发生在转录、翻译水平的表型变化是不遗传的。不是变异。 表型(phcnotype)：是指遗传特性在—定环境条件下的具体表现。 微生物变异发生最快、迅速、常见。不一定都是变异或都能遗传。 突变：是遗传物质核酸（RNA，DNA）中的核苷酸顺序发生了稳定的可遗传的变化。（合段发生改变，而引起遗传性状改变） 包括：染色体突变和基因突变。微生物主要是基因突变。 二、DNA是遗传变异的物质基础 (一)从孟德尔的粒子到DNA双螺旋结构 1865（1866）年：孟德尔：发现遗传规律 分离、自由组合规律 1893年：Overton 发现植物细胞减数分裂。 1900年：重新发现孟德尔定律，建立遗传学。 1901年：发现X染色体。 1902年：建立细胞遗传学。 1903年W．S．Sutton，染色体的遗传行为与性状的遗传行为有着平行的关系。 1905年：Wilson 发现性染色体 1905-08年：发现连锁基因。 1906年：提出性染色体。 1909年：丹麦生物学家W.L.Johannsen提出基因概念。 1910年：摩尔根（Morgan）建立基因学说。 1913年：减数分裂与孟德尔定律联系起来。得到正确解释。 1910-27年：连锁互换。 1935年：电镜问世。 20世纪40、50年代， 3个典型实验： 1944年：肺炎双球菌转化。遗传信息物质是DNA，核酸水平 1952年：Watson Crick 提出DNA结构。 1953年：Hershey和Chase同位素标记大肠杆菌噬菌体T2，证明遗传物质是DNA，而不是蛋白质。 1953年：Fraenkel—Conrat和Singer的烟草花叶病毒重组实验证实了RNA也是遗传物质。 1957年—58年：DNA半保留复制。分子遗传学和分于生物学。 1960年：体细胞融合技术。 (二)遗传物质在细胞中的存在形式 除部分病毒的遗传物质是RNA外，其余生物体的遗传物质都是DNA。分染色体DNA和染色体外DNA。 1、DNA在原核微生物中的存在方式 原核微生物细胞最大的特点：无核膜与核仁的分化，染色体DNA处于核区，无组蛋白，近年来发现细菌染色体DNA也与类组蛋白的碱性蛋白相结合。几种原核微生物染色体的物理特性见表8—1。原核细胞的染色体外DNA主要指质粒。 2．DNA在真核微生物中的存在方式 真核微生物DNA分为核DNA和核外DNA。核DNA即染色体DNA，与组蛋白结合构成具合染色体。组蛋白已发现有4种：H2A、H2B、H3、H4。每种组蛋白各有2个分子与DNA形成核小体。组蛋白有保护作用（DNA），影响DNA基因的表达。核外DNA主要为线粒体DNA、质粒DNA等。酵母菌DNA的主要存在方式见表8—2。 三、基因和性状 (一)基因的概念 基因是由丹麦生物学家W.L.Johannsen于1909年提出来的．他用“基因”这个术语来代替孟德尔的“遗传因子”。到20世纪50年代以后，才有较明确的概念。“基因”是一个具有遗传因子效应的DNA片段，它是遗传物质的最小功能单位。 (二)性状与基因表达 性状是构成一个生物个体的结构、形态、物质和功能等各方面特征的总称。基因决定性状，性状是基因表达的结果。 基因：分为调节基因、操纵基因和结构基因3大类。 结构基因：是细胞结构、组成及完成细胞功能所需的蛋白质等编码的基因。蛋白的表达不仅受结构基因控制，同时也受调节基因和操纵基冈的调控。遗传信息通过“中心法则”传递。 第二节 细菌的基因转移和重组 方式：真核生物：染色体的重新组合，即杂交（有性），准性生殖。 原核生物：转化、传导、接合、溶原性转变等方式。 接合是通过细菌间的接触；转化是通过裸露的DNA；转导则需要噬菌体作媒介。 基因重组：两个不同性状个体的遗传基因转移到一起，遗传分子重新组合，形成新的遗传型个体。 一、接合（细菌杂交）： 遗传物质通过供体菌和受体菌二个完整细胞间的直接接触，而进行的DNA转移和重组。 即：供体和受体细胞直接接触，而传递遗传物质的现象。 （一）、大肠杆菌杂交实验 1946年，莱德伯格（J.Lederberg）和塔图姆（E.L.Tatum）发现。 遗传物质：