第八章微生物的遗传第八章-wenkub

　

【正文】 酶编码，从而能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。当前， Ti质粒已成为植物遗传工程研究中的重要载体。存在于根癌土壤杆菌（ Agrobacterium tumefaciens）中,可引起许多双子叶植物的根癌。z ColE1分子量约为 510 6Dalton， 无接合作用，是多 copy的； ColE1研究得很多，并被广泛地用于重组 DNA 的研究和用于体外复制系统上。| 大肠杆菌素是由 素，能通过抑制复制、转录、转译或能量代谢等而专一地杀死其它肠道细菌。– R因子由相连的两个 DNA片段组成，即抗性转移因子（resistence transfor factor， RTF ） 和抗性决定 R因子（ rdeterminant）， RTF为分子量约为 1110 6Dalton， 控制质粒 copy数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从几百万到 10010 6Dalton以上。鉴定： 电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶切图谱等方法三、原核生物的质粒第八章微生物的遗传几种代表性质粒Figure. Representative FERTILITY PLASMID. A fertility plasmid carries the genes for conjugation as well as a number of other genes. In this figure the fertility plasmid also carries antibiotic resistant genes. 216。第八章微生物的遗传③ 可以通过转化、转导或接合作用而由一个细菌细胞转移到另一个菌细胞中，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；质粒转移时，它可以单独转移，也可以携带着染色体（片段）一起进行转移，所以它可成为基因工程的载体。 上述结果说明，在 RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。分离后的 RNA在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。第八章微生物的遗传（二）噬菌体感染实验| A. D. Hershey和 M. Chase， 1952年（ 1）含 32P173。6SIII菌活 R菌 +S菌无细胞抽提液 —— 长出大量 R菌和少量 S菌+活 RII菌平皿培养第八章微生物的遗传| ① 加 S菌 DNA| ② 加 S菌 DNA及 DNA酶以外的酶| ③ 加 S菌的 DNA和 DNA酶| ④ 加 S菌的 RNA| ⑤ 加 S菌的蛋白质| ⑥ 加 S菌的荚膜多糖活 R菌长出 S菌只有 R菌 1944年 、 M。 20多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得多，一般仅由 4种不同的核苷酸组成，它们通过排列核组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物遗传型的染色体和基因，起活性成分是蛋白质。遗传与变异的概念第八章微生物的遗传第一节 遗传变异的物质基础| 种质连续理论： 1883~1889年间 Weissmann提出。饰变（ modification） ： 指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。 遗传型 + 环境条件 表型表型（ phenotype）： 指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和 。研究微生物遗传学的意义第八章微生物的遗传遗传与变异的概念遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。第八章微生物的遗传第八章 微生物的遗传变异与育种理想的工业发酵菌种应符合以下要求① 遗传性状稳定；② 生长速度快，不易被噬菌体等异种微生物污染；③ 目标产物的产量尽可能接近理论转化率；④ 目标产物最好能分泌到细胞外，以降低产物抑制并利于分离；⑤ 尽可能减少产物类似物的产量，以提高目标产物的产量并利于分离；⑥ 培养基成分简单、来源广、价格低廉；⑦ 对温度、 pH、 离子强度、剪切力等环境因素不敏感；⑧ 对溶氧的要求低，便于培养及降低能耗。遗传 (heredity)： 亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。是一种 现实存在， 是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。 特点是： 个群体中的每一个个体都发生同样的变化； 幅度小； ，故饰变是不遗传的。认为遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物。| DNA是遗传变异的物质基础的证明： 1944年以后，先后有利用微生物为实验对象进行的三个著名实验的论证（肺炎球菌的转化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验），才使人们普遍接受核酸才是真正的遗传物质。 McCarty从热死 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试验：只有 S型细菌的 DNA才能将 S. pneumoniae的 R型转化为 S型。DNA的一组：放射性 85% 在沉淀中10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附 离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体上清液中含15% 放射性沉淀中含85% 放射性第八章微生物的遗传沉淀中含25% 放射性以 32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验（ 2）含 35S173。第八章微生物的遗传MTV HRVHRV MTV（ 1） RNA（ TMV） 173。选用 TMV和霍氏车前花叶病毒（ HRV），分别拆分取得各自的 RNA和蛋白质，将两种 RNA分别与对方的蛋白质外壳重建形成两种杂合病毒：第八章微生物的遗传（一）核酸存在的七个水平及质粒v细胞水平： 存在于细胞核或核质体，单核或多核v细胞核水平 : 原与真核生物的细胞核结构不同，核外DNAv染色体水平 : 倍性 (真核 )和染色体数v核酸水平： 在原核中同染色体水平、存在部分二倍体 DNA或 RNA， 复合或裸露，双链或单链v基因水平： 具自主复制能力的遗传功能单位，长度与信息量，转录 —— 翻译v密码子水平： 信息单位 ,起始和终止 ,v核苷酸水平： 突变或交换单位，四种碱基二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式第八章微生物的遗传三、原核生物的质粒定义： 是一类小型闭合环状核外双螺旋 DNA分子，能独立于细胞核进行自主复制。④ 对于细菌的生存并不是必要的⑤ 功能多样化功能： 进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功能等。 1. F–因子（ fertility factor）： 又称致育因子或性因子， 62106Dalton， ， 相当于核染色体 DNA2% 的环状双链 DNA， 足以编码 94个中等大小多肽，其中 1/3基因（ tra区）与接合作用有关。其上带有其它抗生素的抗性基因。其分子量约 410 4810 4Dalton。z ColIb分子量约为 8010 6Dalton， 它与 F因子相似， 具有通过接合作用转移的功能，属于严紧型控制，只有 12个 copy。当细菌侵入植物细胞中后，在其细胞中溶解，把细菌的DNA释放到植物细胞中。一些具有重要性状的外源基因可借 DNA重组技术设法插入到 Ti质粒中，并进一步使之整合到植物染色体上，以改变该植物的遗传性，达到培育植物优良品种的目的。这些质粒以其所分解的底物命名，例如有分解 CAM（ 樟脑）质粒， XYL（ 二甲苯）质粒， SAL（ 水杨酸）质粒， MDL（扁桃酸）质粒， NAP（ 奈）质粒和 TOL（ 甲苯）质粒等。起始密码子： AUG， 甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸终止密码子： UAA、 UGA、 UAG遗传密码遗传密码指 DNA链上各个核苷酸的特定排列顺序第八章微生物的遗传核外 DNA的种类核外染色体真核生物的 “质粒 ”原核生物的质粒线粒体细胞质基因 叶绿体（质体） 中心体动 体共生生物： 卡巴颗粒酵母菌的 2m质粒F因子R因子Col质粒Ti质粒巨大质粒降解性质粒第八章微生物的遗传第二节 基因突变和诱变育种=突变（突变（ mutation ）） 指生物体的表型突然发生的可遗传的变化。selective mutant） ： 无选择标记（如产量突变型、抗原突变型、形态突变型），能鉴别这种突变体的惟一方法是检查大量菌落并找出差异。如一个含108个细胞的群体，当其分裂为 2108 个细胞时，即可平均发生一次突变的突变率也是 10–8 。(由于突变的几率一般都极低，因此，必须采用检出选择性突变株的手段，尤其是采用检出营养缺陷型的恢复突变株（ back mutant或 reverse mutant）或抗性突变株特别是抗药性突变株的方法来加以确定。216。216。216。第八章微生物的遗传（四）基因突变的自发性和不对应性的证明amp。一种观点认为，突变是通过适应而发生的，即各种抗性是由其环境（指其中所含的抵抗对象）诱发出来的，突变的原因和突变的性状间是相对应的，并认为这就是“ 定向变异 ” ，也有人称它为 “ 驯化 ” 或 “ 驯养 ” 。amp。ck 根据统计学原理，设计了左方的实验。然后可把这一 ““ 印章 ”” 上的菌落一一接种到不同的选择性培养基平板上。第八章微生物的遗传第八章微生物的遗传平板影印培养法4 在根本未接触过任何一点链霉素的情况下，就可以筛选到大量抗链霉素的突变株，充分说明了突变是自发产生的，链霉素只是起到了一种检出作用。即使是同一种诱变剂，也常有几种作用方式。| 分类： 转换 （ transition）， 即 DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换； 颠换（ transversion）， 即一个嘌呤被一个嘧啶 ,或是一个嘧啶被一个嘌呤所置换。| 种类：很多。z 能引起颠换的诱变剂很少，只是部分烷化剂才有（参见下表）。|以 5溴尿嘧啶 (5BU)为例： 5BU是 胸腺嘧啶（ T）的 类似物 ，酮式的 5BU可以和 A配对， 烯醇式的5BU|可以和 G配对，在 DNA分子复制的过程中，由于 5BU的 插入和互变异构导致碱基置换。第八章微生物的遗传第八章微生物的遗传（ 2）移码突变| frameshift mutation 或 phaseshift mutation，指诱变剂使 DNA分子中增加（插入）或缺失一个或少数几个核苷酸，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。第八章微生物的遗传图 814—— 能诱发移码突变的几种代表性化合物u引起移码突变的诱变剂：主要是 吖啶类染料，如吖啶黄、吖啶橙等等。第八章微生物的遗传丫啶类化合物诱发的移码突变及其回复突变图示第八章微生物的遗传第八章微生物的遗传（ 3）染色体畸变 （ chromosomal aberration）| 某些理化因子，如 X射线等的辐射及烷化剂、亚硝酸等，除了能引起点突变外，还会引起 DNA的大损伤（ macrolesion） —— 染色体畸变，它包括：z 染色体结构上的变化：z 缺失（ deletion）z 重复（ duplication）z 易位（ translocation）z 倒位（ inversion）z 染色体数目的变化第八章微生物的遗传染色体结构上的变化| 分为染色体内畸变和染色体间畸变两类。第八章微生物的遗传染色体畸变第八章微生物的遗传 转座因子 （ transposible element）| 由 40年代 B. McClintock对的遗传研究而发现染色体易位，自 1967年以来，已在微生物和其它生物中得到普遍证实，并已成为分子遗传学研究中的一个热点。| 转座因子（ transposible element） ：： 在染色体组中或染色体组间能改变自身位置的一段 DNA顺序 。已知的 IS有 5种，即 IS IS IS IS4和IS5。第八章微生物的遗传转座因子的种类（2）| 转座子（ Tn， transposon， 又称转位子，易位子） ： IS和