第八章微生物的遗传与变异.ppt

微生物学目录第八章微生物的遗传与变异第一节遗传变异的物质基础第二节基因突变和诱变育种第三节基因重组和杂交育种第四节基因工程第五节菌种的衰退、复壮和保藏遗传和变异遗传：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遗传型→遗传信息表型→具体性状变异→改变了的遗传型饰变→不涉及遗传的表型变化第一节遗传变异的物质基础染色体：DNA+组蛋白（真核生物）DNA（原核生物）DNA：脱氧核糖核酸RNA：核糖核酸基因：能够贮存和传送出一个遗传信息的DNA片段质粒：独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子转座因子：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列基因组基因组：细胞中基因以及非基因的DNA序列组成的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能尚不清楚的DNA序列。一般情况下，细菌是一套基因（单倍体），真核微生物是二套基因（二倍体）。微生物基因组随不同类型（真细菌、古生菌、真核微生物）表现出多样性。核酸是遗传物质的证明1.转化实验:只有S型菌株的DNA才能将R型菌株转化为S型,S型转移给R型的不是遗传性状,而是遗传信息;2.噬菌体感染:进入宿主细胞的只有DNA,在DNA中存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息;3.植物病毒重建实验:在RNA病毒中,遗传的物质基础也是核酸.遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式(一)细胞水平:大部分DNA集中在细胞核或核区,不同种微生物或同种微生物的不同细胞中细胞核数量有所不同;细胞核水平:真核生物有细胞核,核内DNA与组蛋白构成核染色体.原核生物具无核膜的核区,DNA呈环状双链结构,不与蛋白质结合;染色体水平:不同生物的染色体数差别很大,微生物多数是单倍体;遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式(二)核酸水平:多数生物的遗传物质是DNA,少数是RNA.DNA和RNA有双链和单链之分;不同微生物的基因组大小差别很大;基因水平:最小的遗传功能单位,构成染色体.原核生物和真核生物的基因调控不同.密码子水平:DNA链上决定各具体氨基酸合成的特定核苷酸排列顺序;核苷酸水平:是遗传变异中的最低突变单位和交换单位.原核生物的质粒定义：独立于基因组以外的,能进行自主复制的细胞质遗传因子。构型：CCC型—共价闭合环状质粒OC型—开环状质粒L型—线型质粒特点：携带某些核基因组上缺少的基因，从而获得某些对其生存并非必不可少的特殊功能。质粒在基因工程中的应用质粒利于基因工程操作的优点:1.体积小,便于DNA的分离和操作;2.环状结构在操作过程中能保持性能稳定;3.有独立复制的起始点;4.拷贝量多,外源DNA能很快扩增;5.存在选择性标记,便于含质粒克隆的检出和选择.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,可分为:1.致育因子(F因子)：与大肠杆菌的有性生殖有关；2.抗性因子(R因子)：带有抗药性和抗金属的基因；3.Col质粒：含有编码大肠菌素的基因；4.毒性质粒(Ti质粒)：具有编码毒素的基因；5.代谢质粒(Ri质粒、mega质粒、降解性质粒）：带有能降解某些基质的酶的基因；6.隐秘质粒：不显示任何表型效应。质粒的不亲和性一种类型的质粒导入到含有一种质粒的宿主细胞，几代后，子细胞中只含其中一种质粒，这种质粒不能共存同一细胞的特性称为不亲和性。同一细菌中并存的质粒属于不同的不亲和群；同一细菌中不能并存的质粒属于同一不亲和群；质粒的不亲和性主要与复制和分配有关，有不同复制因子或不同分配系统的质粒才能共存于同一细胞中。转座因子位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列。广泛分布于原核和真核细胞中。类型：1.插入顺序(IS):最简单的转座因子,只含有编码转座所必须的转座酶的基因;2.转座子(Tn):携带有授予宿主某些遗传特性的基因(抗生素和毒物的抗性基因)。3.某些特殊病毒.转座的遗传效应转座因子的转座可引发多种遗传学效应,在生物进化上有重要的意义,也成为遗传学研究的重要工具.这些遗传变化包括:1.插入突变:转座因子插入到某一基因中后,此基因的功能丧失,发生突变;2.染色体畸变:同一染色体上