第七章 微生物的遺傳變異和育種

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1、第七章微生物的遺傳變異和育種（8學(xué)時）微生物的遺傳變異和育種是微生物學(xué)中的重要內(nèi)容，要求學(xué)生掌握微生物遺傳變異的特點和規(guī)律、微生物育種的方法、微生物的基因重組、微生物的衰退、復(fù)壯和保藏。一、幾個基本概念1．遺傳：生物體的最本質(zhì)的屬性之一。是指生物的上一代將自己的一整套遺傳因子傳遞給下一代的行為或功能，它具有極其穩(wěn)定的特征。2．遺傳型（genotype）：又稱基因型，指某一生物個體所含的全部遺傳因子即基因的總和。遺傳型是一種內(nèi)在可能性或潛力，其實質(zhì)是遺傳物質(zhì)上所負(fù)載的特定遺傳信息。3．表型（phentype）：指某一生物

2、所具有的一切外表特征及內(nèi)在特征的總和，是遺傳型在合適環(huán)境下的具體體現(xiàn)。是一種現(xiàn)實性。4．變異：指生物體在某種外因或內(nèi)因的條件下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量改變，亦即遺傳型的改變。變異的特點：①在群體中以極低的幾率出現(xiàn)；②性狀變化的幅度大；③變化后的新性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的。5．飾變（modification）：指不涉及遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。特點：①在整個群體中的幾乎每一個體都發(fā)生同樣變化；②性狀變化幅度??；③飾變是不遺傳的。二、微生物適于作研究對象的原因：1．個體的體制極其簡單；2．營養(yǎng)

3、體一般都是單倍體；3．易于在成分簡單的組合培養(yǎng)基上大量生長繁殖；4．繁殖速度快；5．易于積累不同的中間代謝物或終代謝物；6．易于形成營養(yǎng)缺陷型；7．各種微生物一般都有相應(yīng)的病毒；8．存在多種處于進行過程中的原始有性生殖方式。第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)問題，是生物學(xué)中的一個重大理論問題。圍繞這一問題，曾有過多種推1PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建www.fineprint.cn測和爭論。1944年，三個著名實驗以確鑿的事實證實了核酸尤其是DNA是遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、三個經(jīng)典實驗

4、（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗1．菌種：肺炎雙球菌（肺炎鏈球菌）。球形菌種，常成雙或成鏈排列，可使人患肺炎，也可使小鼠患敗血癥死亡。S型：有莢膜，菌落表面光滑——致病性兩種菌株R型：無莢膜，菌落外觀粗糙——無致病性2．試驗：1944年，Avery轉(zhuǎn)化試驗，P222∴DNA為遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。（二）噬菌體感染實驗1952年A.D.HerskeyM.Chase32核酸——P3235放射線P、S標(biāo)記培養(yǎng)增殖噬菌體35外殼——S兩組實驗：321．含P—DNA的噬菌體作感染實驗：（E.coli）352．含S—蛋白質(zhì)（外殼）的噬菌體感染實驗：上清

5、液—75%放射性35噬菌體（S）→吸附→侵入→離心沉淀—25%放射性↓進一步培養(yǎng)，產(chǎn)生大量完整噬菌體以上說明沉淀為DNA，DNA為遺傳物質(zhì)。（三）植物病毒的重建實驗1956，H.Fraenkel—ConratTMV：煙草花葉病毒，HRV：霍氏車前病毒2PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建www.fineprint.cnTMV核酸RNA。二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在的部位和方式（一）遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在的部位和方式——七個水平1．細(xì)胞水平：大部分或幾乎全部DNA都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中。2．細(xì)胞核水平：真

6、核生物和原核生物的細(xì)胞核存在明顯差異。原核：沒有核膜，呈松散無定型的核質(zhì)體狀態(tài)，DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合。真核：有核膜，DNA與組蛋白結(jié)合在一起，形成染色體。除核基因外，無論是真核還是原核都存在細(xì)胞質(zhì)基因（或核外染色體，核外基因），后面作詳細(xì)探討。3．染色體水平單倍體真核生物：不同生物，染色體數(shù)目不同。染色體套數(shù)不同。雙倍體原核生物：每個核質(zhì)體由一個裸露的、光學(xué)顯微鏡下無法看到的環(huán)狀染色體組成——同核酸水平。4．核酸水平絕大多數(shù)DNA（1）種類部分病毒遺傳物質(zhì)是DNA真核中：與蛋白結(jié)合形成染色體（2）與蛋白結(jié)合情況原核中：

7、DNA單獨存在絕大多數(shù)微生物的DNA是雙鏈（3）核酸結(jié)構(gòu)少數(shù)病毒的核酸為單鏈結(jié)構(gòu)（4）DNA長度：真核比原核長得多，但不同的生物間差別很大。原核生物中：呈環(huán)狀（5）存在狀態(tài)：同是雙鏈DNA病毒粒子中：呈環(huán)狀或線狀細(xì)菌質(zhì)粒中：超螺旋（麻花）狀5．基因水平：生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的遺傳功能單位。原核生物基因調(diào)控系統(tǒng)。P.225：操縱子學(xué)說。6．密碼子水平：這個密碼子是由三個核苷酸順序所決定的，它是負(fù)載遺傳信息的基本單位。7．核苷酸水平（堿基水平）：最低突變單位或交換單位基因水平：遺傳的功能單位3PDF文件使用"pdf

8、FactoryPro"試用版本創(chuàng)建www.fineprint.cn密碼子水平：信息單位DNA：A.T.G.C4種脫氧核苷酸（二）原核生物的質(zhì)粒1．定義：游離子原核生物染色體外，具有獨立復(fù)制能力的小型共價閉合環(huán)狀DNA分子，即68cccDNA，稱為質(zhì)粒。具有螺旋狀結(jié)構(gòu)，分子量一般在10-10Da間，大小約為1%核基因組。2．功能：對