微生物的遗传和变异 ppt课件.ppt

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1、理想的工业发酵菌种应符合以下要求：遗传性状稳定；生长速度快，不易被噬菌体等异种微生物污染；目标产物的产量尽可能接近理论转化率；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；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；培养基成分简单、来源广、价格低廉；对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感；对溶氧的要求低，便于培养及降低能耗。研究微生物遗传学的意义微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了

2、丰富的理论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。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。遗传：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。特点：具稳定性。变异：生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生改变。变异的特点：（1）在群体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）；（2）形状变化的幅度大；（3）变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。第一节遗传变异的物质基础一、经典转化实验研究对象：肺炎双球菌S型菌株：有荚膜，菌

3、落表面光滑，有致病性。R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性。（1）动物实验对小鼠注射活R菌或死S菌——小鼠存活对小鼠注射活S菌——小鼠死亡对小鼠注射活R菌和热死S菌——小鼠死亡抽取心血分离活的S菌转化试验示意（2）细菌培养实验平皿培养热死S菌——不生长活R菌——长出R菌热死S菌——长出大量R菌和10-6S菌+活R菌（3）S型菌的无细胞抽提液试验活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S菌以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。从

4、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：①加S菌DNA②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RNA⑤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菌只有S型细菌的DNA才能将S.pneumoniae的R型转化为S型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转移给R型菌株的，是遗传因子。二、噬菌体感染实验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（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中上清液中含

5、15%放射性沉淀中含85%放射性以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验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75%放射性沉淀中含25%放射性（2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中三、植物病毒的重建实验为了证明核酸是遗传物质，H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。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，

6、而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。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：1、RNA（TMV）-蛋白质（HRV）2、RNA（HRV）-蛋白质（TMV）用两种杂合病毒感染寄主：1、表现TMV的典型症状病分离到正常TMV粒子2、表现HRV的典型症状病分离到正常HRV粒子。上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸。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），使人们普遍接受核酸是真正的遗

7、传物质。第二节基因突变一、基因和基因学说基因是一段具有特定功能和结构的连续的DNA片段，是编码蛋白质或RNA分子遗传信息的基本遗传单位。完整的基因包括编码区及5′末端和3′末端长度不等的特异性序列。基因是组成染色体的遗传单位，它能控制遗传性状的发育，也是突变、重组、交换的基本单位。1、基因突变突变：指生物体的表型突然发生的可遗传的变化。染色体畸变——细胞学上可以看到染色体的变化。基因突变——细胞学上看不到遗传物质的变化。突变体：发生了突变的微生物细胞或菌株。野生型：从自然界分离到的任何微生物在其发生突变前的原始菌株。2、基因突变的类型选择性突

8、变株：具有选择标记（如营养缺陷性、抗性突变型、条件致死突变型），只要选择适当的环境条件，如培养基、温度、pH值等，就比较容易检出和分离到。非选择性突变株：无选择标记