第六章微生物的遗传和变异课件.ppt

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1、第六章微生物的遗传和变异1主要内容:微生物的遗传和变异现象微生物的遗传微生物的变异及应用2第一节遗传和变异现象3遗传(heredity或inheritance)亲代的性状在子代表现出来,使子代与亲代有相似的现象,叫遗传。从分子水平上讲,遗传就是遗传信息的复制和表达。遗传即是生物的保守性——像。4变异(variation)亲代与子代及子代各个体之间,无论在形态结构和生理机能方面,总会有差异,这种同类型不同个体之间的差异称为变异。从分子水平讲,是遗传信息发生了变化。变化——不像。遗传和变异是生物体最本质的属性

2、之一5意义:遗传和变异是一切生物存在和进化的基本要素。对于育种的意义:前提条件是稳定性,同时又有变化。在环境保护领域的应用。遗传是相对的,变异是绝对的;遗传中有变异,变异中有遗传。遗传学(Genetics):研究生物遗传和变异现象的学科。6第二节微生物的遗传7一、遗传和变异的物质基础——DNA1、对DNA的认识和研究历史孟德尔的理论(1865年)豌豆实验孟德尔定理的重新发现(1900年)DNA(及RNA)是遗传物质的研究历史8三个经典实验(1)肺炎链球菌的转化实验(F.Griffith,1928)9194

3、4年,O.T.Avery在加热杀死的S型细菌中,必然存在某种活性物质——转化因子,促使小鼠体内R型活细菌转化为有毒性S型活细菌。这种转化因子到底是什么物质呢?10(2)噬菌体感染实验(A.D.Hershy,M.Chase,1952)在噬菌体侵染细菌过程中,蛋白质外壳留在细菌细胞外,只有DNA进入了细胞。证明遗传物质是DNA,而不是蛋白质。11(3)病毒的拆开和重建实验(H.Fraenkel-Conrat,Singer.1956)结论:烟草花叶病毒中的遗传物质是RNA,而不是蛋白质。12二、DNA的结构与复

4、制(一)DNA结构DNA由两条多个核苷酸组成的链配对而成,两条链彼此互补,以右手螺旋的方式围绕一根主轴而互相盘绕形成。四种碱基A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)相互配对。A~T,G~C互相间通过氢键连接。13核苷酸的结构14四种碱基的结构15DNA分子结构16A与T、G与C的配对(依靠氢键连接)17181、DNA的存在形式真核生物:染色体(DNA+组蛋白),丝状结构,所有染色体由核膜包成一个细胞膜原核生物:DNA细丝构成环状的染色体,质粒2、基因:是一切生物体内储存信息的,有自我复制

5、能力的遗传功能单位。是具有固定起点和终点的核苷酸或密码的线性序列。3、遗传信息的传递:中心法则19(二)DNA的复制——半保留复制以亲代DNA分子的两条链为模板合成各自的互补链,形成两个子代的DNA分子的过程称为复制,这个过程是半保留复制即合成新的DNA分子时,子代DNA的一条链来自亲代,另一条链为新合成的互补链。20过程:1、DNA解旋酶对DNA进行解旋.2、DNA结合蛋白结合在打开的DNA单链上,不与双链结合,促使反应向偏向单链形成的方向进行,使DNA在大大低于Tm温度下发生双链的解离,双螺旋则在复制

6、叉的前方分开,并在复制叉处稳定单链结构,阻止再形成双螺旋。213、DNA复制在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸。由RNA引物酶催化合成一段RNA。4、DNA聚合酶(I、II、III)催化DNA片段的延长。5、DNA连接酶。DNA后随链上的复制是不连续的,冈崎片段形成后,5’端的RNA引物通过DNA聚合酶I催化的切口移位而降解,并为DNA片段所置换,形成的切口由DNA连接酶封闭。6、DNA回旋酶使松弛DNA变成负超螺旋22DNA变性伴随着许多物理性质的变化,特别有用的是增色效应。DNA变性过程中,A26

7、0值先是缓慢上升到达一个温度值后骤然上升,吸收值增加的中点称为融解温度(meltingtemperature,Tm),即解链温度。一般Tm在85-95度之间,Tm取决于DNA的G+C含量,含量高,Tm也高。三、DNA的变性和复性(一)DNA变性DNA的双螺旋由氢键维持,当天然双螺旋DNA受热或其他因素作用下,两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链DNA,即称为DNA变性。23(二)DNA复性热变性DNA若缓慢冷却,已分开的互补链又可重新形成天然DNA的过程叫复性或退火。复性的DNA是随机结合的。由DNA复

8、性研究发展成的一种实验技术是分子杂交,杂交可以发生在DNA之间或DNA与RNA之间,DNA之间杂交可用于估测DNA间的同源序列,不同生物在进化过程中相关性。DNA与RNA杂交可通过RNA转录来检测DNA中特定基因的存在。24四、RNARNA(核糖核酸)和DNA很相似,不同的是以核糖代替脱氧核糖,以尿嘧啶(U)代替胸腺嘧啶(T)。尿嘧啶(U)代替胸腺嘧啶(T)25RNA分子的主要生物功能是参与蛋白质的生物合成,可分为tRNA、r

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