微生物的遗传和育种

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1、第七章微生物的遗传变异和育种(Microbialgeneticsandbreeding)遗传变异的物质基础基因突变和微生物育种基因重组和杂交育种基因工程菌种的衰退、复壮和保藏内容第一节微生物遗传变异的物质基础一、证明核酸是遗传变异物质基础的经典实验（一）肺炎双球菌的转化实验（二）噬菌体的感染实验（三）烟草花叶病毒的拆开与重组实验遗传物质类型核基因组核外染色体真核生物细胞质基因线粒体叶绿体等共生生物2µm质粒等原核生物F因子（F质粒）R因子（R质粒）Col质粒Ti质粒巨大质粒降解性质粒等二、遗传物质在

2、细胞中的存在方式核基因组：又称染色体基因组或基因组，是一个物种的单倍体细胞核内的全部DNA分子。基因：编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列。（一）核基因组和基因1、原核生物的基因组(1)小，为双链的DNA分子，一般具有单一的复制起点；(2)基因组上遗传信息具有连续性；(3)功能相关的基因构成操纵子或形成重叠基因，且常转录为多顺反子mRNA(一个顺反子决定一条多肽链)。(4)基因组的重复序列少而短；(5)结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝。细菌

3、染色体DNA的大小和结构乳糖操纵子β一半乳糖苷透性酶β-半乳糖苷乙酰转移酶β-半乳糖苷酶（1）典型的染色体结构，大，具有许多复制起点；（2）一个基因组包含若干染色体，一般不呈环状；（3）功能上密切相关的基因集中程度不如原核生物，很少有关于操纵子的报道，一般为单顺反子；（4）基因不连续，分外显子和内含子；（5）有大量重复序列，有很多是不编码序列。2、真核微生物的基因组真核生物细胞中的DNA中只有不到5％的DNA用于所需蛋白质的基因表达，其余的DNA起“结构”作用或“调节”作用。DNA被紧密地包装在多条染

4、色体中，每条染色体中含有一个线状DNA分子，它以左手螺旋方向围着一个个组蛋白八聚体绕圈1.8周，形成串珠状的染色质，被串在一起的小颗粒称为核小体，染色质进一步卷曲形成每圈6个核小体、直径30nm的染色质丝，它折叠成许多超螺旋环附着在中央骨架上。真核生物的染色体结构真核生物基因结构3、基因的命名——三字命名法（1）基因名称一般用三个小写字母表示，且排成斜体；例：赖氨酸基因：lysine——lys——Lys（基因）（基因产物）（2）产生同一突变型表型的不同基因，用三个字母后面所加的斜体大写字母表示；例：组

5、氨酸基因——his;各组氨酸基因——hisA；hisB（3）抗性基因，一般把“抗”用大写R注在基因符号右上角。如抗链霉素的基因为strR。（二）原核生物的质粒定义：是一类小型共价闭合环状的超螺旋dsDNA分子(circularcovalentlyclosedDNA,cccDNA)。大小：大小为1.5-300kb，相对分子量106－108Da，携带有数个到数十个甚至上百个基因。性质：①质粒是一种复制子，根据自我复制能力的不同，分为严紧型复制控制和松弛型复制控制两种。②在细胞质中独立存在，也可以整合入染色

6、体上，以附加体的形式存在；③对于细菌的生存并不是必要的。④受理化因素影响，可消除。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。存在范围：很多细菌等。制备和鉴定：本质是DNA应用：基因工程中的载体。（一）基因工程中应用的质粒作为克隆载体的质粒应具备以下特点：1、体积小，便于DNA的分离和培养；2、分子量相对较小，呈环状，化学分离过程中保持性能稳定；3、有不受核基因组独立的复制起始点；4、能稳定存在于细菌体内，有较高的拷贝数；5、具有1个以上的遗传标志，便于筛选；

7、（1）pBR322质粒（2）pUC质粒2674bp（1）F质粒100Kb转移区：负责合成和装配性菌毛（约28个基因）重组区：含有多个插入顺序，通过这些插入顺序进行同源重组复制区：两个复制起始点：一个是OriS，供给F因子在宿主中自主复制时使用；另一个是OriT，供接合时进行滚环复制的起始点。（二）几种典型的质粒R100抗性转移因子抗性决定R因子抗性转移因子：控制质粒copy数及复制抗性决定R因子含有各种抗性基因。（2）R质粒又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子。大肠杆菌素是由E.coli的某些菌株所分

8、泌的细菌素，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。大肠杆菌素都是由Col质粒编码的。（3）Col质粒200Kb(4)Ti质粒T-DNA的染色体整合机制乙酰丁香酸羟基乙酰丁香酸只在假单胞菌属中发现。降解性质粒是一系列能降解复杂物质的酶编码，从而能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。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