第5章微生物的遗传变异与菌选育1第5章微生物的遗传变异与菌种选育1第5章微生物的遗传变异与菌种选育1第5章微生物的遗传变异与菌种选育1.ppt

第5章 微生物的遗传变异与菌种选育 5.1 微生物遗传变异的物质基础 5.2 微生物的基因突变 5.3 微生物的基因重组 5.4 微生物的菌种选育 5.5 微生物菌种的保藏和复壮 研究微生物遗传学的意义 　　微生物是现代遗传学、分子生物学和其它许多重要的生物学基础研究中最热衷选用的模式生物。 在应用微生物加工制造和发酵生产各种食品 的过程中，要想有效地大幅度提高产品的产 量、质量和花色品种,首先必须选育优良的生产 菌种，才能达到目的。优良菌种的选育是在微 生物遗传变异的基础上进行的。 遗传和变异是相互关联，同时又相互矛盾对 立的两个方面，在一定条件下，二者是相互转 化的。 遗传与变异的概念 遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。 遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。特点：具稳定性。 遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；------是一种内在可能性或潜力。 遗传型 + 环境条件 表型 表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和; 　　　是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。 5.1 微生物遗传变异的物质基础 种质连续理论：1883~1889年间Weissmann(魏斯曼)提出。认为遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物。 基因学说：二十世纪初发现了染色体并提出基因学说，使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 染色体由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。20多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得多，一般仅由4种不同的核苷酸组成，它们通过排列组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物遗传型的染色体和基因，起活性成分是蛋白质。 DNA是遗传变异的物质基础的证明：1944年以后，利用微生物为实验对象进行的三个著名实验（肺炎球菌的转化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验） 证明核酸是遗传变异物质基础的经典实验 5.1.1 肺炎双球菌转化实验（transformation）：1928年,英国医学微生物学家格里菲斯(f·griffith)发现肺炎球菌的转化现象 ， 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球菌） S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有荚膜 R型菌株：无致病性，菌落表面粗糙，无荚膜 （2）细菌培养实验 热死S菌—————不生长 活R 菌—————长出R菌 热死S菌+活R 菌—————长出大量R菌和10-6S菌 ①加S菌DNA ②加S菌DNA及DNA酶以 外的酶 ③加S菌的DNA和DNA酶 ④加S菌的RNA ⑤加S菌的蛋白质 ⑥加S菌的荚膜多糖 5.1.1.2噬菌体的感染实验 A. D. Hershey(赫西)和M. Chase (蔡斯) ， 1952年 5.1.1.3烟草花叶病毒的拆开与重组实验 为了证明核酸是遗传物质，弗伦克尔-康拉特 (H. Fraenkel-Conrat)（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。 将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。 选用烟草花叶病毒(TMV)和霍氏车前花叶病毒（HRV），分别拆分取得各自的RNA和蛋白质，将两种RNA分别与对方的蛋白质外壳重建形成两种杂合病毒： （1）RNA（TMV）- 蛋白质（HRV） （2）RNA（HRV）- 蛋白质（TMV） 用两种杂合病毒感染寄主： （1）表现TMV的典型症状病分离到正常TMV粒子 （2）表现HRV的典型症状病分离到正常HRV粒子。 上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。 5.1.1.3烟草花叶病毒的拆开与重组实验 每条多核苷酸链上均有四种碱基的结构 5.1.2.3 RNA 核糖核酸（缩写为RNA)，存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。由至少几十个核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸,因含核糖而得名,简称RNA。RNA普遍存在于动物、植物、微生物及某些病毒和噬菌体内。RNA和蛋白质生物合成有密切的关系。在RNA病毒和噬菌体内，RNA是遗传信息的载体。RNA一般是单链线形分子;也有双链的如呼肠孤病毒RNA；环状单链的如类病毒RNA；1983年还发现了有支链的RNA分子。 5.1.2.3 RNA RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成