第七章微生物的遗传与变异_精品文档PPT资料.ppt
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第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异遗传(遗传(heredity)和和变异(变异(variation)是生物界最是生物界最本质的属性之一。
本质的属性之一。
在应用微生物加工制造和发酵生产各种食品及微生物污染治在应用微生物加工制造和发酵生产各种食品及微生物污染治理过程中,要想有效地大幅度提高产品的产量、质量和处理效果,理过程中,要想有效地大幅度提高产品的产量、质量和处理效果,首先必须选育首先必须选育优良的生产菌种优良的生产菌种,才能达到目的。
而优良菌种的选,才能达到目的。
而优良菌种的选育是在微生物遗传变异的基础上进行的。
遗传和变异是相互关联,育是在微生物遗传变异的基础上进行的。
遗传和变异是相互关联,同时又相互矛盾对立的两个方面,在一定条件下,二者是相互转同时又相互矛盾对立的两个方面,在一定条件下,二者是相互转化的。
认识和掌握微生物遗传变异的规律是搞好菌种选育的关键。
化的。
第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异u遗传:
微生物在繁殖延续后代的过程中,亲代与子代之间在遗传:
微生物在繁殖延续后代的过程中,亲代与子代之间在形态、结构、生态、生理生化特性等方面具有一定的相似性,形态、结构、生态、生理生化特性等方面具有一定的相似性,称为微生物的遗传。
称为微生物的遗传。
u遗传的保守性:
相对稳定遗传的保守性:
相对稳定有利:
选育出的优良菌种属性稳定地遗传。
有利:
不利:
环境条件改变,微生物会不适应外界环境条件。
u保持物种延续。
保持物种延续。
第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异u变异:
在微生物繁殖过程中,在世代之间、同代个体之间存变异:
在微生物繁殖过程中,在世代之间、同代个体之间存在差异的现象,称为变异。
在差异的现象,称为变异。
u变异的多样性变异的多样性个体形态的变化,菌落形态个体形态的变化,菌落形态(光滑型粗糙型光滑型粗糙型)的变异,营养的变异,营养要求的变异,对温度、要求的变异,对温度、pHpH要求的变异,毒性的变异,抗毒能力的要求的变异,毒性的变异,抗毒能力的变异,生理生化特性的变异及代谢途径、产物的变异等。
变异,生理生化特性的变异及代谢途径、产物的变异等。
u两两者者的的关关系系:
遗遗传传是是相相对对的的,变变异异是是绝绝对对的的,遗遗传传中中有有变变异异,变异中有遗传,遗传和变异的辨证关系使微生物不断进化。
变异中有遗传,遗传和变异的辨证关系使微生物不断进化。
第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异u意义:
意义:
遗传和变异是一切生物存在和进化的基本要素遗传和变异是一切生物存在和进化的基本要素育种育种环境保护领域环境保护领域第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异两组基本概念:
两组基本概念:
u遗传型(遗传型(genotype)又又称称基基因因型型,指指某某一一生生物物个个体体所所含含有有的的全全部部遗遗传传因因子子即即基基因组所携带的遗传信息。
因组所携带的遗传信息。
u表型(表型(phenotype)指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和。
指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和。
遗传型遗传型遗传型遗传型(可能性)(可能性)(可能性)(可能性)表型表型表型表型(现实性)(现实性)(现实性)(现实性)环境条件环境条件环境条件环境条件代谢、发育代谢、发育代谢、发育代谢、发育第七章第七章微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异两组基本概念:
u变异(变异(variationvariation)生生物物体体在在某某种种外外因因或或内内因因的的作作用用下下引引起起的的遗遗传传物物质质结结构构或或数数量量的的改改变变,即即遗遗传型的改变。
传型的改变。
特点:
群体中几率低,性状变化幅度大,新性状稳定可遗传。
u饰变(饰变(modificationmodification)修修饰饰性性改改变变,即即不不涉涉及及遗遗传传物物质质结结构构改改变变而而只只发发生生在在转转录录、翻翻译译水水平平上上的的表表型变化。
型变化。
特特点点:
群群体体中中几几乎乎每每一一个个体体都都同同样样变变化化,性性状状变变化化幅幅度度小小,不不遗遗传传,引引起起饰饰变的因素消失后,表型即可恢复。
变的因素消失后,表型即可恢复。
例如:
粘质沙雷氏菌:
在在2525下培养,产生深红色的灵下培养,产生深红色的灵杆菌素;
在杆菌素;
在3737下培养,不产生色素;
如果重新将温度下培养,不产生色素;
如果重新将温度降到降到2525,又恢复产色素的能力。
,又恢复产色素的能力。
7.17.1微生物的遗传微生物的遗传遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础DNA(脱氧核糖核酸)(脱氧核糖核酸)遗传变异的物质基础是蛋白质还是核酸,曾是生物学中遗传变异的物质基础是蛋白质还是核酸,曾是生物学中激烈争论的重大问题之一。
直至激烈争论的重大问题之一。
直至1944年后由于连续利用微生年后由于连续利用微生物这一有利的实验对象设计了物这一有利的实验对象设计了3个著名的实验,才以确凿的事个著名的实验,才以确凿的事实证实了实证实了核酸尤其是核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。
才是遗传变异的真正物质基础。
三个经典实验与遗传物质三个经典实验与遗传物质7.1.17.1.1遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础DNADNA1、经典转化实验、经典转化实验vv以肺炎链球菌以肺炎链球菌以肺炎链球菌以肺炎链球菌(StreptococcusStreptococcuspneumoniaepneumoniae)作为研究对象,肺炎链作为研究对象,肺炎链作为研究对象,肺炎链作为研究对象,肺炎链球菌可以使人患肺炎,球菌可以使人患肺炎,球菌可以使人患肺炎,球菌可以使人患肺炎,也可以使小白鼠患败血也可以使小白鼠患败血也可以使小白鼠患败血也可以使小白鼠患败血病而死亡;
病而死亡;
vv有荚膜者是致病性的,有荚膜者是致病性的,有荚膜者是致病性的,有荚膜者是致病性的,它的菌落表面光滑它的菌落表面光滑它的菌落表面光滑它的菌落表面光滑(smooth)(smooth)(smooth)(smooth),称为,称为,称为,称为SSSS型;
型;
vv有的不形成荚膜,无致有的不形成荚膜,无致有的不形成荚膜,无致有的不形成荚膜,无致病性,菌落外观粗糙病性,菌落外观粗糙病性,菌落外观粗糙病性,菌落外观粗糙(rough)(rough)(rough)(rough),故称,故称,故称,故称RRRR型。
型。
有荚膜,致病的,菌落有荚膜,致病的,菌落表面光滑(表面光滑(smoothsmooth)不形成荚膜,无致病性,菌不形成荚膜,无致病性,菌落外观粗糙(落外观粗糙(rough)rough)离体转化实验离体转化实验v19441944年,年,O.T.AveryO.T.Avery、C.M.MacleodC.M.Macleod和和M.McCartyM.McCarty从热死的从热死的SS型肺炎链球菌中提纯了型肺炎链球菌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实验。
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实验。
Avery等等的的体体外外培培养养实实验验(1944)分离后的分离后的S型细胞物质对型细胞物质对R型细胞的转化型细胞的转化u分分析析:
S型型细细菌菌的的DNA能能将将肺肺炎炎链链球球菌菌的的R型型转转化化为为S型型。
而而DNA纯纯度度越越高高,转转化化效效率率也也越越高高,只只取取纯纯DNA的的610-8的的量量时时,仍仍有有转转化化能能力力。
这这说说明明,S型型菌菌株株转转移移给给R型型菌菌株株的的是是以以DNA为为基基础础的的遗传因子。
遗传因子。
7.1.17.1.1遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础DNADNA22、噬菌体感染实验、噬菌体感染实验v19521952年,年,A.D.HersheyA.D.Hershey和和M.ChaseM.Chase发表了证明噬菌体发表了证明噬菌体的遗传物质基础的著名实验噬菌体感染实验。
的遗传物质基础的著名实验噬菌体感染实验。
v首先,他们将首先,他们将E.coliE.coli培养在以放射性培养在以放射性3232PP33OO44或或3535SS22OO44作为磷源或硫源的合成培养基中。
结果作为磷源或硫源的合成培养基中。
结果,可以获得可以获得含含3232P-DNAP-DNA(噬菌体核心噬菌体核心)的噬菌体或含的噬菌体或含3535S-S-蛋白质蛋白质(噬噬菌体外壳菌体外壳)的两种实验用噬菌体。
的两种实验用噬菌体。
7.1.17.1.1遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础DNADNA33、烟花草叶病毒的拆开与重组实验、烟花草叶病毒的拆开与重组实验vH.Fraenkel-Conrat(1956)用含RNA的烟草花叶病烟草花叶病毒毒(TMV)(TMV)进行了著名的植物病毒重建实验。
v把TMV和HRV(霍氏车前花叶病毒)的蛋白质外壳与RNA相分离。
v用TMV的RNA与HRV的蛋白质外壳,HRV的RNA与TMV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒去感染烟草。
三个经典试验结果三个经典试验结果细胞生物的遗传物质是双链细胞生物的遗传物质是双链DNADNA;
病毒的遗传物质可以是单链的或双链的病毒的遗传物质可以是单链的或双链的DNADNA或或RNARNA,即:
即:
ssDNAssDNA,dsDNAdsDNA,ssRNAssRNA或或dsRNAdsRNA。
v三个经典试验结果三个经典试验结果v朊病毒的发现和思考朊病毒的发现和思考无论是无论是DNADNA还是还是RNARNA作为遗传物质的基础已是作为遗传物质的基础已是无可辨驳的事实。
但朊病毒的发现对无可辨驳的事实。
但朊病毒的发现对“蛋白质不蛋白质不是遗传物质是遗传物质”的定论也带来一些疑云。
的定论也带来一些疑云。
PrPPrP是具有是具有传染性的蛋白质致病因子,迄今未发现蛋白内有传染性的蛋白质致病因子,迄今未发现蛋白内有核酸,但已知的传染性疾病的传播必须有核酸组核酸,但已知的传染性疾病的传播必须有核酸组成的遗传物质,才能感染宿主并在宿主体内自然成的遗传物质,才能感染宿主并在宿主体内自然繁殖。
那么这是生命界的又一特例呢?
还是因为繁殖。
还是因为目前人们的认识和技术所限而尚未揭示的生命之目前人们的认识和技术所限而尚未揭示的生命之谜呢?
还有待于生命科学家去认识和探索。
谜呢?
规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤(腺嘌呤(A)鸟嘌呤(鸟嘌呤(G)腺嘌呤(腺嘌呤(A)鸟嘌呤(鸟嘌呤(G)胞嘧啶(胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(胞嘧啶(C)尿嘧啶(尿嘧啶(U)脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸DNA与与RNA分子的比较分子的比较7.1
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