微生物应用基础 基因突变 教学课件-基因突变.ppt

微生物遗传变异- 基因突变 简称代谢（metabolism），是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称。 代谢 分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism) 复杂分子 （有机物） 分解代谢 合成代谢 简单小分子 ATP [H] 一、新陈代谢 遗传（heredity ）: 上一代生物将自身的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的特性。 变异（variation）： 生物体在某种外因或内因的作用下，发生遗传物质结构或数量的改变，而且这种改变稳定，具有可遗传性 。 二、遗传与变异 遗传保证了微生物种的相对稳定性、种的存在和延续， 而变异则推动了种的进化和发展。 1. 遗传型和表型 遗传型（genotype） 表型( phenotype ) 某一生物体个体所含有的全部遗传因子，即基因的总和 ，又称为基因型。 某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和。 表型的实现是由生物体的遗传型和环境条件共同作用的结果。 饰变（modification） 表型的差异只与环境有关。不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型改变。 谷氨酸发酵的温度敏感菌株在30℃时菌体生长而不产生氨基酸，但是当温度提高到37℃时，菌体大量合成谷氨酸。 变异 遗传物质改变，导致表型改变 3. 饰变与变异 （遗传型变异, 基因突变） 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为 （自发突变频率通常为10-6-10-9） 特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为。 二、遗传变异的物质基础 1、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验 2、遗传物质在细胞内存在部位和方式 三、遗传物质在细胞内存在的部位和方式 （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 （DNA，部分病毒为RNA；双链，少数病毒为单链） 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） 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。 微生物的基因突变 野生株: ------从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株（wild type strain），简称野生型。 突变株: -----野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称为突变株（mutant）。 二、基因突变的特点（规律） 自发性 菌种衰退的根本原因 不对应性 突变的性状与突变的原因无关系 稀有性 自发突变几率低（10-6~10-10） 突变率每一个细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。（某一单位群体在每一世代中产生突变株的数目） 独立性 某基因的突变率不受它种基因突变率的影响 可诱变性 自发突变的频率可因诱变剂的影响而提高（10-3~10-6 ） 稳定性 基因突变后的新性状是稳定的 可逆性 野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生反向的回复突变。 证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！ 如何证明基因突变的非对应性？ 三个经典实验: 1.变量实验 2.涂布实验 3.影印实验 三、基因突变自发性和不对应性的实验证明 1）变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria Max Delbruck(1943) 对噬菌体T1敏感的E.coli 对数期培养物，稀释至103/mL,分装两试管，各10 mL 与甲管分装的各小管同时保温24~36h 甲管 乙管 2）Newcombe的涂布实验（1949） 在涂布过的一组中，共长出抗性菌落353个，比未经涂布过的（28个菌落）高得多 约繁殖了12.3