微生物课件9微生物遗传优质PPT.ppt
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细菌的基因重组细菌的基因重组难点:
难点:
低频转导,高频转导,准性生殖低频转导,高频转导,准性生殖第一节第一节遗传的物质基础遗传的物质基础第二节第二节微生物的基因组结构微生物的基因组结构第四节第四节真核微生物的基因重组真核微生物的基因重组第三节第三节原核微生物的基因重组原核微生物的基因重组第五节第五节基因突变和诱变育种基因突变和诱变育种第六节第六节微生物与基因工程微生物与基因工程三个经典实验的原理与方法,三个经典实验的原理与方法,朊病毒的概念朊病毒的概念原核及真核微生物基因组的基本特征原核及真核微生物基因组的基本特征基因突变的规律基因突变的规律三种基因水平转移方式及其应用三种基因水平转移方式及其应用准性生殖准性生殖基因工程的基本过程和基本技术基因工程的基本过程和基本技术遗传:
遗传:
亲代与子代相似亲代与子代相似变异变异:
亲代与子代、子代间不同个体不完全相同亲代与子代、子代间不同个体不完全相同遗传(遗传(inheritance)和变异(和变异(variation)是生命的最本质特性之一是生命的最本质特性之一遗传型遗传型:
(genotype)表型表型:
(phenotype)决定生物表现型的遗传因子决定生物表现型的遗传因子具有一定遗传型的个体,在特定环境条件下通过具有一定遗传型的个体,在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的外表特征和内在特征的总生长发育所表现出来的外表特征和内在特征的总和。
和。
表型是由遗传型所决定,但也和环境有关。
遗传型环境条件遗传型环境条件表型表型表型饰变:
表型饰变:
同样遗传型的生物在不同外界条件下显现的不同表现同样遗传型的生物在不同外界条件下显现的不同表现型的变异,不涉及遗传物质结构改变型的变异,不涉及遗传物质结构改变特点:
特点:
暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为遗传型改变引起的表型变化,发生在基因水平上,可遗传型改变引起的表型变化,发生在基因水平上,可以遗传给子代。
以遗传给子代。
遗传性、群体中极少数个体的行为遗传性、群体中极少数个体的行为(自发突变频率通常(自发突变频率通常为为1010-6-6-10-10-9-9)遗传型变异(基因突变)遗传型变异(基因突变):
第一节第一节遗传的物质基础遗传的物质基础一一.证明核酸是遗传物质的经典实验证明核酸是遗传物质的经典实验1928年年,F.Griffith;
1944年年O.T.Avery肺肺炎炎链链球球菌菌(Streptococcuspneumoniae)转化试验转化试验。
1952年,年,A.D.Hershy、M.Chase的的噬菌体感染实验噬菌体感染实验。
1956年,年,H.Fraenkel-Conrat的的TMV拆开和重建实验拆开和重建实验。
11、经典转化实验、经典转化实验肺炎链球菌:
肺炎链球菌:
S型(菌体具荚膜,菌落表面光滑,有致病能力)型(菌体具荚膜,菌落表面光滑,有致病能力)R型(菌体无荚膜,菌落表面粗糙,无致病能力)型(菌体无荚膜,菌落表面粗糙,无致病能力)加加S菌菌DNA加加S菌菌DNA及及DNA酶以外的酶酶以外的酶加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶加加S菌的菌的RNA加加S菌的蛋白质菌的蛋白质加加S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖活活R菌菌长出长出S菌菌只有只有R菌菌1944年年Avery、MacLeod和和McCarty从从热热死死S型型S.pneumoniae中中提提纯纯了了可可能能作作为为转转化化因因子子的的各各种种成成分分,并并在离体条件下进行了转化试验:
在离体条件下进行了转化试验:
只只有有S型型细细菌菌的的DNA才才能能将将S.pneumoniae的的R型型转转化化为为S型型。
且且DNA纯纯度度越越高高,转转化化效效率率也也越越高高。
说说明明S型型菌菌株株转转移给移给R型菌株的,是遗传因子型菌株的,是遗传因子DNA。
2、噬菌体感染实验、噬菌体感染实验进入细菌细胞内部的物质是进入细菌细胞内部的物质是DNA。
DNA包含有产生完整噬菌包含有产生完整噬菌体的全部信息。
体的全部信息。
3、植物病毒、植物病毒TMV重建实验重建实验TMV的遗传物质是的遗传物质是RNA。
结论:
证明核酸(证明核酸(DNA或或RNA)是遗传的物质基)是遗传的物质基础础简单的细菌(或病毒)解决复杂而重大的问简单的细菌(或病毒)解决复杂而重大的问题题微生物与高等生物具有共同的遗传本质微生物与高等生物具有共同的遗传本质朊病毒的发现和思考朊病毒的发现和思考:
朊病毒朊病毒一种具有传染性的蛋白质致病因子一种具有传染性的蛋白质致病因子蛋白质是遗传物质吗蛋白质是遗传物质吗蛋白质折叠与功能的关系,蛋白质折叠与功能的关系,是否存在折叠密码?
是否存在折叠密码?
已知的传染性疾病的传播因已知的传染性疾病的传播因子必须含有核酸子必须含有核酸真核生物真核生物DNADNA分分子子与与组组蛋蛋白白结结合合构构成成染染色色体体,每每条条染染色色体体有有单单一一线线性性双双链链DNADNA分分子子。
一一个个真真核核生生物物细细胞胞内内有有多多条条染染色色体体(脉脉孢孢菌菌77条条,人人2323条条)。
高高等等生生物物中中有有22至至多多套套染染色色体体(动动物物22倍倍,水水稻稻44倍倍),真真菌菌有有双双倍倍体体,但但多多数数微微生生物物是是单单倍倍体体。
真真核核细细胞胞核核物物质质外有核膜包围,形成完整细胞核。
外有核膜包围,形成完整细胞核。
原核生物原核生物DNADNA不与组蛋白结合,染色体仅由一条不与组蛋白结合,染色体仅由一条DNADNA组成,组成,DNADNA为共价闭为共价闭合环状双链,一个细胞内只有一条染色体(单倍体合环状双链,一个细胞内只有一条染色体(单倍体haploidhaploid)。
)。
无核膜包围,只在细胞中央形成核区。
质粒质粒plasmidplasmid和和转座因子转座因子原原核核生生物物中中,除除染染色色体体以以外外,能能够够自自主主复复制制的的共共价价闭闭合合环环状状DNADNA分分子子。
它它们们携携带带少少量量遗遗传传基基因因,决决定定细细胞胞的的某某些些性性状状,并并非细菌生活必需。
非细菌生活必需。
二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和形式二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和形式一)遗传物质在微生物细胞中的存在方式一)遗传物质在微生物细胞中的存在方式真核微生物:
细胞核真核微生物:
细胞核原核微生物:
核区原核微生物:
核区细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同的细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同的
(二)遗传物质存在的部位
(二)遗传物质存在的部位细胞核水平细胞核水平真核生物真核生物细胞核细胞核核染色体核染色体原核生物原核生物核区核区DNA链链核基因组核基因组在核基因组之外,还存在各种形式的核外遗传物质在核基因组之外,还存在各种形式的核外遗传物质核外染色核外染色体体真真核核生生物物的的“质质粒粒”原原核核生生物物的质粒的质粒线粒体线粒体细胞质基因细胞质基因叶绿体叶绿体(质体)(质体)中心体中心体动动体体共生生物:
共生生物:
卡巴颗粒卡巴颗粒酵母菌的酵母菌的2m质粒质粒F因子因子R因子因子Col质粒质粒Ti质粒质粒巨大质粒巨大质粒降解性质粒降解性质粒核基因组核基因组遗遗传传物物质质类类型型(三)转座因子(三)转座因子(transposibletransposibleelementelement)细胞中能改变自身位置(例如从染色体或质粒转移到另一个位点,细胞中能改变自身位置(例如从染色体或质粒转移到另一个位点,或者在两个复制子之间转移)的一段或者在两个复制子之间转移)的一段DNA序列。
序列。
也称也称跳跃基因跳跃基因(jumpinggene)或或可移动基因(可移动基因(movablegene)。
插入序列(插入序列(insertionsequence,IS)转座子(转座子(transposon,Tn)某些病毒(某些病毒(Mu噬菌体)噬菌体)原核生物的转座因子:
原核生物的转座因子:
转座因子转座因子4040年代年代McClintockMcClintock在在玉米中发现了转座子即跳跃基玉米中发现了转座子即跳跃基因因,自,自19671967年以来,已在微生物和其它生物中得到年以来,已在微生物和其它生物中得到普遍证实。
普遍证实。
新发现新发现:
有些有些DNADNA片段不但可在染色体上移动,还片段不但可在染色体上移动,还可从一个染色体跳到另一个染色体,从一个质粒跳可从一个染色体跳到另一个染色体,从一个质粒跳到另一个质粒或染色体,甚至还从一个细胞转移到到另一个质粒或染色体,甚至还从一个细胞转移到另一个细胞。
在这些另一个细胞。
在这些DNADNA顺序的跳跃过程中,往往顺序的跳跃过程中,往往导致导致DNADNA链的断裂或重接,从而产生重组交换或使链的断裂或重接,从而产生重组交换或使某些基因启动或关闭,结果导致突变的发生。
某些基因启动或关闭,结果导致突变的发生。
转座因子的种类(转座因子的种类
(1)插入序列(插入序列(IS,insertionsequence):
分子量最小(仅:
分子量最小(仅0.7-1.4kb),),只能引起转座(只能引起转座(transposition)效应而不效应而不含其它基因。
可以在染色体、含其它基因。
可以在染色体、F因子等质粒上发现它们。
因子等质粒上发现它们。
已知的已知的IS有有5种,即种,即IS1、IS2、IS3、IS4和和IS5。
因因IS在染色体上插入的位置和方向的不同,其引起的突变在染色体上插入的位置和方向的不同,其引起的突变效应也不同。
效应也不同。
IS引起的突变可回复,其原因可能是引起的突变可回复,其原因可能是IS被切被切离,如果因切离部位有误而带走离,如果因切离部位有误而带走IS以外的一部分以外的一部分DNA序列,序列,就会在插入部位造成缺失,从而发生新的突变。
就会在插入部位造成缺失,从而发生新的突变。
转座因子的种类(转座因子的种类
(2)转座子转座子(Tn,transposon,又称转位子,易位子又称转位子,易位子)与与IS和和Mu噬菌体相比,噬菌体相比,Tn的分子量居中(一般为的分子量居中(一般为225kb)。
它含有几个至十几个基因,其中除了它含有几个至十几个基因,其中除了与转座有关的基因外,还含有抗药基因或乳糖发与转座有关的基因外,还含有抗药基因或乳糖发酵基因等其它基因。
酵基因等其它基因。
Tn虽能插到受体虽能插到受体DNA分子的许多位点上,但这些分子的许多位点上,但这些位点似乎也不完全是随机的,其中某些区域更易位点似乎也不完全是随机的,其中某些区域更易插入。
插入。
特征:
在两端有特征:
在两端有IRIR序列序列,分两类:
,分两类:
型型Compoundtransposons:
两端为两端为插入序列插入序列IS,抗性基因居中。
抗性基因居中。
如如Tn5、Tn9、Tn10、Tn4001、Tn4003。
型型Complextransposons:
两端为两端为IR(30-50bp),中间为转座基因和抗性基因。
中间为转座基因和抗性基因。
如如Tn1、Tn3、Tn21、Tn1721、Tn551。
转座子转座子transposon转座因子的种类(转座因子的种类(3)Mu噬菌体(即噬菌体(即mutatorphage,诱变噬菌体)诱变噬菌体)是是E.coli的一种温和噬菌体。
与必须整合到宿的一种温和噬菌体。
与必须整合到宿主染色体特定位置上的一般温和噬菌体不同,主染色体特定位置上的一般温和噬菌体不同,Mu噬噬菌体并没有一定的整合位置。
菌体并没有一定的整合位置。
与与IS和和Tn相比,相比,Mu噬菌体的分子量最大噬菌体的分子量最
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- 微生物 课件 遗传