第六章 细菌的遗传与变异(备).ppt

第六章 微生物的遗传与变异 所谓微生物的遗传性是指每种微生物所具备的亲代性状在子代重现，子代性状与亲代基本上一致的现象。 1.遗传的保守性 遗传的作用在于保持生物物种的存在和延续，并保持物种的相对稳定性。遗传引起的亲代与子代严格的相似性，称为遗传的保守性。 例 大肠杆菌是短杆菌，生活条件要求pH为7．2，温度37℃，在糖类物质存在的条件下产酸、产气。大肠杆菌的亲代将这些特性传给子代，这就是大肠杆菌遗传的保守性，其他生物也是如此。遗传的保守性程度即亲代与子代的相似程度与物种差异和个体生长状态不同有关，高等生物遗传保守程度比低等生物大。老龄菌遗传保守程度比幼龄菌大（这与老年人思想比年轻人保守倒是十分相似）。 细菌遗传的保守性既有有利的一面也有不利的一面，当环境条件改变，细菌会因为遗传的保守性，不适应改变了的外界环境条件而死亡。 2.变异的多样性 任何一种生物的亲代和子代以及个体之间，在形态结构和生理机能方面都有所差异，这一现象叫做变异。变异是生物对环境能动适应性的表现。 在新的生活条件下细菌基因突变，有些突变会产生适应新环境的酶(适应酶)，从而适应新环境并生长良好，基因突变是变异的分子本质。 内在的变化必然带来外在的变化，细菌变异外在表现形式很多，例如：个体形态的变化，菌落形态(光滑型／粗糙型)的变异，营养要求的变异，对温度、pH要求的变异，毒性的变异，抗毒能力的变异，生理生化特性的变异及代谢途径、产物的变异等。 3.遗传与变异的辩证关系 遗传与变异是所有生物包括细菌最基本的属性，两者相辅相成，相互依存，遗传中有变异，变异中有遗传，遗传是相对的，变异是绝对的，有些变异了的形态或性状，又会以相对稳定的形式遗传下去，但是并非一切变异都具有遗传性。 4．遗传与变异的分子机制 与其他生物一样，细菌的遗传变异是由生物遗传物质DNA所决定的，有关DNA的生化知识我们在生物化学课中已作了详细介绍，此处只作一简单回顾。 DNA是几乎所有生物的遗传物质，基因是DNA上指导细菌蛋白质以及RNA合成的DNA片段； DNA以及基因是由许许多多的核苷酸脱水通过磷酸二脂键相互连接而成的核苷酸聚合物，形成DNA的核苷酸主要有四种，即腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（ T ）、胞嘧啶（ C ）。这四种核苷酸，每三个为一组的不同组合顺序分别对应于特定的氨基酸，这样在DNA通过RNA间接指导细菌蛋白质的合成时，细菌DNA的特定核苷酸排列形式就反映在细菌蛋白质的特定氨基酸结构中。 我们知道蛋白质的氨基酸结构决定了蛋白质的功能， 蛋白质的功能体现在催化细菌的一切生化反应，组成细胞结构等方面，蛋白质实际上对细菌生理起决定性的作用。由此不同细菌的不同DNA组成就间接决定了细菌的一切。 DNA 通过复制而将一模一样的DNA传给后代，这样DNA在复制并传递给下一代的稳定性，就体现为子代与亲代在各方面的相似性，也就是遗传的保守性。而子代细菌DNA组成上变异则必然引起子代功能与亲代的差异，也就是变异性。 决定 决定 （1）DNA 蛋白质 细菌的几乎一切 复制 （2）亲代DNA 子代DNA 决定 （3）复制传递的稳定性 遗传的保守性 决定 （4）子代DNA的变异 变异的多样性 基因和性状 定义：基因是一切生物体内储存遗传信息的、有自我复制 能力的遗传功能单位。 性状是构成一个生物个体的有关结构、形态、物 质和功能等各方面特征的总称。 基因决定性状，而性状是基因表达的最终结果。 基因依其功能的差别可分成调节基因、操纵基因和结构 基因3大类。结构基因是为细胞结构、组成（如细胞生化反 应所需的酶）及完成细胞功能所需的蛋白质等进行编码的基 因。 蛋白的表达不仅受结构基因控制，同时也受调节基因 和操纵基因的调控。 5．细菌的选育与细菌的变异 废水生物处理中起决定性作用的自然是具有高效废物降解能力的微生物（主要是细菌），这些微生物菌种通常都是通过对自然界微生物的筛选与定向培育获得。细菌及其它微生物的筛选与定向培育就称为选育。 细菌在自然界是混居的，从中挑选出符合我们需要