W610微生物遺傳變異的物質基礎

微生物遺傳變異的物質基礎微生物的遺傳與變異遺傳變異的物質基礎2目錄頁CONTENTSPAGE遺傳與變異概念1微生物遺傳機制31遺傳與變異概念遺傳概念變異概念過渡頁TRANSITIONPAGE一、遺傳與變異概念微生物遺傳變異的物質基礎2.變異概念1.遺傳概念遺傳(heredity)：親代生物的性狀在子代得到表現；親代生物傳遞給子代一套實現與其相同形狀的遺傳信息。

特點：具有穩(wěn)定性。遺傳型（genotype）：又稱基因型，指某一生物個體所含有的全部基因的總和；

是一種內在可能性或潛力。表型（phenotype）：指生物體所具有的一切外表特征和內在特性的總和;

是一種現實存在，具一定遺傳型的生物在一定條件下所表現出的具體性狀。表型是由遺傳型所決定但也和環(huán)境有關。遺傳和變異是生命的最本質特性之一。代謝遺傳型+環(huán)境條件發(fā)育表型一、遺傳與變異概念微生物遺傳變異的物質基礎1.遺傳概念2.變異概念變異(variation):生物體在外因或內因的作用下，遺傳物質的結構或數量發(fā)生改變。變異的特點：a.在群體中以極低的幾率出現，（一般為10-6～10-10）；b.形狀變化的幅度大；c.變化后形成的新性狀是穩(wěn)定的，可遺傳的。飾變（modification）：指不涉及遺傳物質結構改變而只發(fā)生在轉錄、轉譯水平上的表型變化。特點：a.幾乎整個群體中的每一個個體都發(fā)生同樣的變化；b.性狀變化的幅度??；c.因遺傳物質不變，故飾變是不遺傳的。引起飾變的因素消失后，表型即可恢復。2遺傳與變異的物質基礎三個經典實驗物質基礎存在部位過渡頁TRANSITIONPAGE二、遺傳與變異的物質基礎2.噬菌體的感染實驗1.肺炎雙球菌轉化實驗微生物遺傳變異的物質基礎3.染色體重建實驗（1）動物轉化實驗（2）細菌培養(yǎng)實驗（3）S型菌的無細胞抽提液試驗（4）S菌中各組分的轉化實驗證明核酸是遺傳物質的經典實驗之一肺炎雙球菌的轉化實驗二、遺傳與變異的物質基礎2.噬菌體的感染實驗1.肺炎雙球菌轉化實驗微生物遺傳變異的物質基礎3.染色體重建實驗（1）動物轉化實驗活SⅢ菌注射活R菌注射死SⅢ菌注射死SⅢ菌活RⅡ菌抽心血分離注射活SⅢ菌+活RⅡ菌SⅢ菌SⅢ菌中的某種物質通過一定的方式轉化到活的R菌中，使RⅡ菌具有了穩(wěn)定地產生莢膜的遺傳性狀。二、遺傳與變異的物質基礎2.噬菌體的感染實驗1.肺炎雙球菌轉化實驗微生物遺傳變異的物質基礎3.染色體重建實驗（2）細菌體外培養(yǎng)實驗熱死S菌——平皿培養(yǎng)———不生長

活R菌——平皿培養(yǎng)———長出R菌

熱死S菌+活R菌—————長出大量R菌和10-6S菌（3）S型菌的無細胞抽提液試驗活R菌+S菌無細胞抽提液——長出大量R菌和少量S菌以上實驗說明：加熱殺死的S型細菌細胞內可能存在一種轉化物質，它能通過某種方式進入R型細胞并使RII型細胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀，轉變?yōu)镾型細胞。二、遺傳與變異的物質基礎2.噬菌體的感染實驗1.肺炎雙球菌轉化實驗微生物遺傳變異的物質基礎3.染色體重建實驗（4）S菌中各組分的轉化實驗死S菌抽提莢膜多糖蛋白質脂類RNADNADNA+DNA酶DNA+DNA酶以外的酶DNA分別與活的R菌共培養(yǎng)R菌R菌R菌R菌

S菌＋R菌

R菌

S菌＋R菌DNA是遺傳物質二、遺傳與變異的物質基礎2.噬菌體的感染實驗微生物遺傳變異的物質基礎3.染色體重建實驗證明核酸是遺傳物質的經典實驗之二噬菌體的感染實驗10分鐘后用搗碎器使空殼脫離吸附離心沉淀細胞進一步培養(yǎng)后，可產生大量完整的子代噬菌體實驗證明，進入細菌細胞內部的物質是DNA。DNA包含有產生完整噬菌體的全部信息。上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性含32P-DNA的一組10分鐘后用搗碎器使空殼脫離吸附離心沉淀細胞進一步培養(yǎng)后，可產生大量完整的子代噬菌體上清液中含75%放射性沉淀中含25%放射性1.肺炎雙球菌轉化實驗二、遺傳與變異的物質基礎微生物遺傳變異的物質基礎1.肺炎雙球菌轉化實驗3.染色體重建實驗2.噬菌體的感染實驗證明核酸是遺傳物質的經典實驗之三煙草花葉病毒(TMV)的重建實驗1956年,H.Fraenkel-Conrat用含RNA的TMV所做著名植物病毒重建實驗證明TMV的主要感染成分是其核糖核酸－RNA。二、遺傳與變異的物質基礎微生物遺傳變異的物質基礎遺傳物質在微生物細胞內存在的部位1、細胞水平：真核微生物：細胞核；原核微生物：核區(qū)。細胞核或核區(qū)的數目在不同的微生物中是不同的；2、細胞核水平：真核生物細胞核核染色體

原核生物核區(qū)DNA鏈3、染色體水平：4、核酸水平：核酸種類：DNA、RNA核酸結構：雙鏈、單鏈、環(huán)狀，線狀，超螺旋狀；DNA長度因種而異；5、基因水平：6、密碼子水平：7、核苷酸水平：核苷酸是最小突變單位和交換單位。染色體是由組蛋白與DNA構成的線狀結構；染色體的數目在不同的生物中是不同的；染色體的倍數在同一生物的不同生活時期是不同的；核基因組基因是生物體內一切具有自主復制能力的最小遺傳功能單位，其物質基礎是一條以直線排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段，眾多基因，構成染色體。每個基因的長度大體在1000-1500bp。基因調控系統由一個操縱子和它的調節(jié)基因組成。每一操縱子包括3種功能上相關的基因：結構基因、操縱基因和啟動基因；指DNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序。遺傳密碼的信息單位是密碼子。每一密碼子由3個核苷酸序列，即1個三聯體組成。密碼子一般用mRNA上3個連續(xù)核苷酸序列來表示；3微生物遺傳與變異機制微生物的遺傳機制微生物的變異機制過渡頁TRANSITIONPAGE二、微生物遺傳與變異機制2.微生物變異機制1.微生物遺傳機制微生物遺傳變異的物質基礎微生物遺傳機制基因的傳遞：基因位于染色體上細菌—原核—DNA真核—核蛋白（組蛋白）（1）

DNA的結構：核苷酸單體：酸+堿基A（腺嘌呤）T（胸腺嘧啶）C（胞嘧啶）G（鳥嘌呤）

兩條核苷酸鏈聚核苷酸（多）堿基在內的兩鏈上堿基互補配對A—T（U）G—C

脫氧核糖、磷酸向外氫鍵相連（2）DNA的復制氫鍵斷裂，兩鏈分開各以核苷酸鏈為模板，按堿基配對原則，在DNA聚合酶作用下，由一個DNA分子復制成兩個結構相同的DNA分子。復制的DNA分子，各由一新舊鏈組成的雙螺旋結構。二、微生物遺傳與變異機制2.微生物變異機制1.微生物遺傳機制微生物遺傳變異的物質基礎（3）基因與性狀遺傳堿基順序：基因（DNA的片斷）堿基順序基因氨基酸性狀①性狀的遺傳②遺傳信息的轉達③即親代基因的子代表現④堿基順序的轉錄過程（復制過程）（4）轉錄

DNAmRNA通過轉錄，DNA的堿基序列按互補配對的原則轉變成RNA分子中的相應堿基序列。然后，再以mRNA為模板，按照其堿基(A、G、C、U)的排列順序，以三個相鄰堿基序列為一種氨基酸的密碼子形式，來決定蛋白質合成時氨基酸的序列。mRNA聚合酶二、微生物遺傳與變異機制1.微生物遺傳機制2.微生物變異機制微生物遺傳變異的物質基礎（一）

常見微生物變異現象

（1）形態(tài)上的變異青霉素使正常變多形（2）結構上（抗原性）的變異：莢膜：炭疽、肺炎球菌、莢膜抗原消失，致病性改變鞭毛：膜無膜

鞭毛無鞭毛鞭毛抗原菌體抗原芽胞：成芽胞菌——無芽胞菌（3）毒力上的改變長期非最佳溫度，非易感動物（4）代謝上的變異a．營養(yǎng)缺陷型的變異：能全面合成氨基酸——不能合成某一氨基酸可作為研究遺傳的一個良好機會b．抗藥性變異①競爭②改變代謝途徑（5）菌落變異：細菌從S——R病毒的蝕斑大小二、微生物遺傳與變異機制1.微生物遺傳機制2.微生物變異機制微生物遺傳變異的物質基礎（二）微生物變異機制1．非遺傳性變異：由于外界環(huán)境不同而引起，基因無改變炭疽桿菌RS

普通瓊脂：厭氧、富含血清或血液培養(yǎng)基2．遺傳性變異：由于基因發(fā)生了改變、引起了相應的性狀改變，從而發(fā)生可遺傳性變異即突變。（1）基因突變

a.自發(fā)突變由于細菌個體基因內部結構發(fā)生了細微變化。b.誘發(fā)變異指在細菌的環(huán)境中加入理化因素而誘導細菌發(fā)生突變。突變的原因在于堿基的增加、缺失、變位、重組。（2）基因重