微生物的遗传与变异ppt课件.ppt

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1、微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异(一)转化实验①将无毒性的R型活细胞注射到小鼠体内,结果小鼠不死亡;②将有毒性的S型活细胞注射到小鼠体内,结果小鼠患败血症死亡;③将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内,结果小鼠不死亡;④将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后,注射到小鼠体内,结果小鼠患败血症死亡。一、证明遗传变异物质基础的三个经典实验(二)噬菌体感染实验在噬菌体感染过程中,其蛋白质外壳根本未进入宿主细胞,进入宿主细胞的只有噬菌体DNA,尚因释放出的子代噬菌体粒子具有同亲代一样的蛋白质外壳,故可以肯定,仅只有DNA携带有全部遗传信息。(三)植物病毒的重建实验病毒的蛋白质取决于

2、相应的RNA。为此证明该病毒的遗传物质为RNA,蛋白质外壳对其仅起保护作用。遗传与变异遗传性:生物可通过无性繁殖或有性繁殖的方式繁衍后代,并使子代与亲代相似。变异性:生物的子代与亲代,以及子代不同个体之间在性状上又存在某些差异。由于细菌个体微小、遗传物质较为简单,易于人工培养,繁殖速度快,突变型容易识别和检出。因此,细菌一直被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。第一节微生物遗传和变异的物质基础基因与基因组基因:是合成一种有功能的多肽链或RNA分子所必需的一段完整的DNA序列;基因组:是指存在于生物体遗传物质中全部基因的总称。一、微生物的主要遗传物质(一)病毒的核酸除朊病毒没有遗传物

3、质外,所有病毒的遗传物质都是DNA或RNA。(二)原核细胞型微生物的染色体原核细胞型微生物的遗传物质包括染色体和质粒。1、染色体为一段共价闭合环状的双链DNA:在细胞中紧密缠绕成较致密的不规则的小体,称为拟核一、微生物的主要遗传物质2、基因组上遗传信息具有连续性微生物基因组DNA绝大部分用来编码蛋白质、RNA;其余用作复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。除了个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的rRNA和tRNA中也发现有内含子或间隔序列外,原核微生物一般不含内含子,遗传信息是连续的而不是中断的。(三)真核细胞型微生物的染色体1)真核细胞型微生

4、物与高等动植物一样,具有完整的细胞核结构2)遗传物质以染色体的形式存在,其化学组成是线状双链DNA分子和蛋白质;3)基因是不连续的,结构基因内部存在许多不编码蛋白质的间隔序列,称为内含子,编码区则称为外显子。5)通常含有多种染色体,并且每条染色体中具有许多复制起点,可同时进行复制。一、微生物的主要遗传物质二、质粒和转座因子染色体质粒(plasmid):是一种染色体外DNA遗传物质,呈双链、超螺旋、闭环状,能进行自主复制,主要存在于各种微生物细胞中。(一)质粒(一)质粒基本特性:1、绝大多是质粒是共价闭合环状双链DNA;2、质粒可独立于宿主染色体外自主复制;3、质粒基因常赋予宿主细胞某

5、些特性,如合成抗生素、细菌素等;4、质粒能从宿主细胞自发消除,其所携带的基因非细胞生存所必需,除去质粒后,细胞可依然存活5、质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移;6、细菌具有相容性或不相容性:两类不同类型的质粒,能/不能稳定地共存于一个细胞内。常见的质粒类型F质粒/致育因子R质粒/耐药质粒/抗性因子Col质粒代谢质粒/降解质粒1、F质粒/致育因子具有编码性菌毛的能力,可在染色体外游离存在,或整合入宿主菌染色体,成为染色体的一部分。携带F质粒的菌株称为F+菌株(相当于雄性),无F质粒的菌株称为F-菌株(相当于雌性)2、R质粒/耐药质粒R质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原

6、因之一。接合型耐药质粒:由耐药转移因子(RTF,类似于F质粒,具有致育性)和耐药决定子(决定该菌株的耐药性)构成。非接合型耐药质粒:只有耐药决定子,只有耐药性,不能接合转移。R因子的结构组成3、Col质粒大肠杆菌产生的细菌素为大肠杆菌素,而产生这种细菌素的质粒被称为Col质粒。质粒本身编码一种免疫蛋白,从而使某种类型大肠杆菌的菌株对自身产生的大肠杆菌有免疫力,但对其他类型的大肠杆菌仍是敏感的。4、代谢质粒/降解质粒含有这类质粒的细菌,能将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式,环境保护方面具有重要的意义。如假单胞菌:具有降解一些有毒化合物,如苯、辛烷和樟脑等的能力。

7、转座因子:是一个DNA片段,可在质粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转移,故又称为“跳跃基因”。转座子不能自我复制。转座与转座因子转座子质粒转座与转座因子转座:是指转座因子从染色体的一个位置转移到另一位置,或者在质粒与染色体之间转移的过程,即转座因子改变其在DNA分子上位置的过程。由于转座因子的转座行为,将使DNA分子发生插入突变和广泛的基因重排,在促使生物变异及进化上具有重大意义。●保守型转座转座子插入到DNA上新的位点,首先交错切开靶DNA,再将转座子

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