[生物学]第六章微生物的遗传和变异.ppt

遗传和变异是一切生物最本质的属性。 遗传 生物繁殖与自已相同或相似的后代的现象 变异 生物亲代与子代之间，子代个体之间有差异的现象，主要体现在形态和生理性状。 第一节 微生物的遗传 一、遗传和变异的物质基础-DNA 通过3个经典实验证明了核酸（DNA和RNA）是遗传物质基础。 1.肺炎链球菌的转化现象 2.T4噬菌体感染实验 3.植物病毒重建实验 肺炎链球菌的转化实验 最早进行转化实验的是F.Griffith（1928）。 1944年，O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty从热死的S型S.pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化实验： 只有S型细菌的DNA才能将S.pneumoniae的R型转化为S型。而且，DNA纯度越高，转化效率也越高，直到只取用纯DNA的6×10-8g的量时，仍有转化能力。这就说明，S型菌株转移给R型菌株的，决不是某一遗传性状（在这里是荚膜多糖）的本身，而是以DNA为物质基础的遗传因子。 两类核酸的基本化学组成 碱基 （一）DNA的结构 1953年，J.Watson和F.Crick 在前人研究工作的基础上，根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。 DNA双螺旋结构的特点 DNA分子由两条DNA单链组成。 DNA的双螺旋结构是分子中两条DNA单链之间基团相互识别和作用的结果。 双螺旋结构是DNA二级结构的最基本形式。 DNA双螺旋结构的要点 （1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′→3′，而另一条链的方向为3′→5′。 DNA双螺旋结构的要点 （2）嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与碱基环平面成90。角。 DNA双螺旋结构的要点 （3）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈）高度为3.4 nm。 DNA双螺旋结构的要点 （4）两条DNA链相互结合以及形成双螺旋的力是碱基对所形成的氢键。碱基的相互结合具有严格的配对规律，即A与T结合，G与C结合，这种配对关系，称为碱基互补。A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。 在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。 大 部 分 DNA 具 有 双 螺 旋 结 构 ， 亦 称 为 B 型 。 微生物中的DNA 遗传物质载体——染色体 真核生物：染色体=DNA+组蛋白 原核生物：染色体=DNA 遗传物质载体——质粒 原核生物细胞中，染色体外的一种环状DNA分子;并非细胞必须，仅与某些性状有关; 常作为基因转移的运载工具. 质粒 基因：具有遗传功能的DNA分子上的片段，平均1000个碱基对,分子量约6.7×105Da。一个DNA分子中含有多个基因，不同基因碱基对的数量和排列序列不同，基因具有自我复制能力。根据基因的功能差异，可分为结构基因、调节基因和操纵基因。 （二）DNA的复制 DNA的复制（以DNA为模板合成DNA） RNA的转录（以DNA为模板合成RNA） RNA的逆转录（以RNA为模板合成DNA） RNA的复制（以RNA为模板合成RNA） 机制——半保留复制 三、DNA 的变性与复性 利用紫外吸收的变化，可以检测核酸变性的情况。 天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸收(260nm)值增加25－40%.RNA变性后，约增加1.1%。这种现象称为增色效应. DNA变性的特征 DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将引起DNA变性的温度称为融点，用Tm表示。 一般DNA的Tm值在70-85?C之间。DNA的Tm值与分子中的G和C的含量有关。 G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中GC含量，可通过经验公式计算： （G+C)%=(Tm-69.3)X2.44 DNA变性 （二）核酸的复性 变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复。 DNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关。 将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。但是将变性的DNA缓慢冷却时，可以复性。分子量越大复性越难。浓度越大，复性越容易。此外，DNA的复性也与它本身的组成和结构有关。 核酸的杂交 热变性的DNA单链，在复性时并不一定与同源DNA互补链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互补序列的