微生物遗传变异菌种选育.ppt

第七章 微生物的遗传变异与菌种选育 教学内容： 1、了解微生物遗传变异的物质基础 2、微生物的基因突变 3、微生物的基因重组 4、微生物的菌种选育 5、微生物的菌种保藏 重点：微生物的基因突变 难点：微生物的基因重组 概念： 遗传：遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存。 变异：在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异称为变异。 基因型：指贮存在遗传物质中的信息，也就是它的DNA碱基顺序。包括生物的全部遗传因子及基因。 表型：指可观察或可检测到的个体性状或特征，是特定的基因型在一定特定环境条件下通过生长发育所表现出的形态等生物学特征的总和。 表型是由基因型所决定,但也和环境有关。 一、微生物遗传变异的物质基础 （一）证明核酸是遗传物质的三个经典实验 1、肺炎双球菌的转化实验 肺炎双球菌有两种类型： S（光滑）型——有荚膜——人、动物致病 R（粗糙）型——无荚膜——无致病性 转化实验如下：1928年，F. Griffith(格里菲斯)首先发现 实验说明，加热杀死的S型细菌，在 其细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞，并使R型细胞获得其稳定的遗传性状。 1944年，Avery等人从热死的S型细菌中提纯了可能作为转化因子的各种成分（DNA，RNA，蛋*白质，荚膜多糖），并在离体条件下进行了转化实验： 2、噬菌体感染实验：1952年，A. D. Hershey(侯喜) 和 M. Chase（蔡斯） 大肠杆菌T2噬菌体由蛋白质（含S）+核酸（含P）组成。 首先将大肠杆菌分别培养在以放射性32P或35S作为磷源或硫源的合成培养基中，并感染噬菌体。可以获得含32P-DNA(噬菌体核心)和含35S-蛋白质(噬菌体外壳)的实验用噬菌体。 再进行感染实验： 从以上实验中可清楚地看到,在噬菌体的感染过程中,其蛋白质外壳未进入宿主细胞 。 进入宿主细胞的DNA经增殖、装配后,能产生一大群既有DNA核心又有蛋白质外壳的完整噬菌体颗粒。这就有力地证明,在其DNA中,含有包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息。 3、烟草花叶病毒的拆开与重建实验 1956年，法郎克（Fraenkel）和康勒特(Conrat) （二）遗传物质在细胞内的存在部位和方式 ——我们可从七个水平加以认识： 1、细胞水平——细胞核、核外（细胞质中）质粒 2、细胞核水平——真核生物：染色体（DNA与组蛋白结合形成 原核生物：核质体（无蛋白质） 3、染色体水平——真核生物：多条染色体，不同形状 4、核酸（分子）水平——绝大多数生物：双链DNA结构 部分病毒：单链DNA或RNA 5、基因水平——具有决定某些遗传性状，且具自主复制能力的遗传功能单位（一个具有特定核苷酸顺序的核酸片段——遗传的功能单位） 6、密码子水平——核酸链上各个核苷酸的特定排列顺序。每个密码子由三个核苷酸顺序所决定的（遗传的信息单位）。 7、核苷酸水平——即碱基水平（一个最低突变单位或交换单位）：绝大多数只含腺苷酸（AMP）——腺嘌呤A、胸苷酸（TMP）——胸腺嘧啶T、鸟苷酸（GMP）——鸟嘌呤G、胞苷酸（CMP）——胞嘧啶C，有的有例外，含有一些稀有碱基。 （三）质粒（原核生物具有） 质粒是细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。 几种重要的质粒 致育质粒（F质粒） 耐药质粒 毒力质粒（Vi质粒） 细菌素质粒 代谢质粒 质粒的特征 自我复制能力，为复制子，单拷贝或多拷贝 紧密型质粒：复制与核染色体的复制同步 松弛型质粒：复制与 核染色体的复制不同步 编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除：不影响细菌活性 重组功能：可在质粒与质粒间及质粒与核染色体间发生重组 二、微生物的基因突变 基因突变：简称突变，是变异的一种，指生物体内遗传物质的分子结构（核苷酸顺序）突然发生的可遗传的变化。突变几率一般在 10-5~10-9范围内。 1.基因突变的类型 按突变体表型特征,可把突变分成以下几种类型:营养缺陷突变型：一种缺乏合成其生存所必须的营养物的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物才能生长。 形态突变型： 抗性突变型： 抗原突变型： 其他突变性：毒力、糖发酵力、代谢产物等。 条件致死突变型：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型 。 2、基因突变的特点 自发性：在没有任何人为的诱变因素的作用下自发产生。 不对应性：突变的发生与环境因子无对应性。 稀有性：自发突变的频率(突变率)很低，一般在10-6～10-9。 独立性：引