微生物育种技术 项目二 诱变育种技术、单元五 工业菌种育种技术、微生物育种技术、任务二 诱变育种遗传学基础 单元五 项目二 育种的遗传学基础.ppt

单元五 工业菌种育种技术 项目二 育种的遗传学基础 项目二 遗传变异的物质基础 任务一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验 任务二、遗传物质在细胞内存在部位和方式 经典转化实验: 证明DNA是遗传变异的物质基础。 Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验 分别用S型菌中提取的DNA、RNA和 蛋白质转化R型菌 且DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性 DNA是转化所必需的转化因子 一、三个经典实验 T2噬菌体感染实验 2. 噬菌体感染实验（1952年，A.D.Hershey 和 M.Chase） 3. 植物病毒的重建实验 证明杂种病毒的蛋白质 外壳来自TMV还是HRV, 可用血清学反应鉴定 证明核酸（RNA）是遗传的物质基础 血清学反应说明病毒蛋 白质的特性由核酸而定 H. Fraenkel-Conrat (1956年) 病斑的特性和 病毒核酸一致 （一）七个水平 细胞水平 （单核，多核） 细胞核水平 （真核，拟核） 染色体水平 核酸水平 基因水平 （遗传功能单位） 密码子水平 （遗传信息单位） 核苷酸水平 （最低突变单位和交换单位） （一套，两套, 核外染色体） 二、遗传物质在细胞内存在的部位和方式 基因（gene）是什么? 是实体，其物质基础是DNA （或RNA）； 是一个含有特定遗传信息的DNA分子区段； 是遗传信息传递和性状分化发育的依据； 基因是可分的，根据功能不同，分为： 编码蛋白质的基因 结构基因（结构蛋白，酶） 调节基因（阻遏蛋白或激活蛋白） 无翻译产物的基因 tRNA基因（简称 tDNA ） rRNA基因（简称rDNA ） 不转录的DNA区段 启动子（promotor） 操纵基因（operator） 基因是一个含有特定遗传信息的核苷酸序列，它是遗传的功能单位。 质粒 质粒（plasmid） 一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子， 主要存在于各种微生物细胞中。 附加体(episome) 指哪些既可以整合到核染色体上，作为染色体的一部分而进行复制，又可以再游离出来或携带一些寄主的染色体基因游离出来，这类质粒被称为附加体。 2.质粒的分离 碱提取法： ①菌体的培养和收集：一般采用丰富培养基对菌体进行培养，当细胞生长到指数期后期时，离心收集细胞。 ②溶菌：一般用溶菌酶去壁以形成原生质体或原生质球。 ③碱变性处理：在SDS等表面活性剂存在下加NaOH液使pH升至12.4，可使菌体蛋白质、染色体DNA以及质粒DNA变性。 ④质粒复性：加入pH4.8的KAc-HAc缓冲液，将提取液调至中性，由于质粒分子量小而容易复性，并稳定存在于溶液中；染色体DNA分子量太大，在复性过程中形成DNA之间的交联导致其形成更大分子的不溶性物质。 ⑤离心分离：经高速离心可以使细胞碎片和已变性的菌体蛋白及染色体DNA一起沉淀，上清液中主要是质粒DNA，经乙醇沉淀后，可获得质粒DNA。 3.质粒的检测 提取所有胞内DNA后电镜观察； 氯化铯-溴化乙啶密度梯度超速离心； 对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点， 如抗药性初步判断。 对于由于三种构型同时存在时造成的多带现象（提取质粒时造成 或自然存在），可以进行特异性单酶切，使其成为一条带。 琼脂糖凝胶电泳后观察； 4. 质粒的特性 (1) 位于核基因组外； (3) 自主复制； (2) cccDNA 链霉菌和酵母菌中发现了线状dsDNA质粒和RNA质粒 (4) 有的质粒可整合到核染色体上； (5)可重组（质粒与质粒间，质粒与染色体间）； (6) 人为消除（丫叮类，UV，电离辐射，利福平等） (7) 有的质粒可在细胞间转移（F因子，R因子） 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的； 有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势 5、质粒的主要类型 根据质粒所 编码的功能 和赋予宿主 的表型效应 分类: 致育因子（Fertility factor，F因子） 抗性质粒（Resistance factor，R因子） 产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒（Metabolic plasmi