微生物的遺傳與變異課件

第六章微生物的遺傳與變異第六章1遺傳和變異是一切生物最本質(zhì)的屬性。微生物將其生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)類型和環(huán)境條件，以及對這些營養(yǎng)和外界環(huán)境條件產(chǎn)生的一定反應(yīng)，或出現(xiàn)的一定性狀(例如：生態(tài)、生理生化特性等)傳給后代，并相對穩(wěn)定地一代一代傳下去。這就是微生物的遺傳。遺傳具有保守性，優(yōu)點：保障優(yōu)良性狀穩(wěn)定遺傳；缺點：環(huán)境變化，無法適應(yīng)而死亡。遺傳和變異是一切生物最本質(zhì)的屬性。2金絲猴的后代仍然是金絲猴金絲猴的后代仍然是金絲猴3當(dāng)微生物從它適應(yīng)的環(huán)境遷移到不適應(yīng)的環(huán)境后，微生物改變自己對營養(yǎng)和環(huán)境條件的要求，在新的生活條件下產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境的酶(適應(yīng)酶)，從而適應(yīng)新環(huán)境并生長良好，這是遺傳的變異。遺傳變異性使微生物得到發(fā)展，為人類改造微生物提供理論依據(jù)。微生物的變異很普遍。當(dāng)微生物從它適應(yīng)的環(huán)境遷移到不適應(yīng)的環(huán)境后，微生物改變自己對4微生物的遺傳與變異課件51.種瓜得瓜，種豆得豆；2.龍生龍，鳳生鳳，老鼠兒子會打洞；3.虎父無犬子；4.一母生九子，母子十不同。請大家想一想，與遺傳變異有關(guān)的俗語或諺語有哪些？1.種瓜得瓜，種豆得豆；請大家想一想，與遺傳變異有關(guān)的俗語或6第一節(jié)微生物的遺傳一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)——DNA生物的各項生命活動都有它的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么呢？答案是DNA，科學(xué)告訴我們，親代將各種遺傳性狀通過DNA傳遞給了子代，子代獲得DNA后形成一定的蛋白質(zhì)，將遺傳特性表現(xiàn)出來。第一節(jié)微生物的遺傳一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)——DNA生7哪些人用什么方法最終證明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA呢？1.格里菲斯經(jīng)典轉(zhuǎn)化實（1928）及埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂等人的轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實驗（1941）。2.赫西和蔡斯大腸桿菌T2噬菌體感染大腸桿菌實驗。1.格里菲斯經(jīng)典轉(zhuǎn)化實（1928）及埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂8R型菌（粗糙、無毒性）S型菌（光滑、有毒性）多糖類莢膜格里菲斯——肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗R型菌S型菌多糖類莢膜格里菲斯——肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗9將R型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后將R型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后10將S型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后將S型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后11將殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后將殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后12將R型活菌與殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。將R型活菌與殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時間后細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，13埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實驗從S型肺炎球菌活體上取得蛋白質(zhì)、莢膜、DNA、RNA，分別與R型肺炎球菌混合后注入到小白鼠體內(nèi)，結(jié)果被注入DNA的小白鼠死亡，其它小白鼠存活。埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實驗從S型肺炎球菌活體上取得14DNA蛋白質(zhì)多糖RNADNA是遺傳物質(zhì)只有DNA引起R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化DNA蛋白質(zhì)多糖RNA只15赫西和蔡斯實驗——噬菌體侵染細(xì)菌的實驗（含S）（含P）赫西和蔡斯實驗——噬菌體侵染細(xì)菌的實驗（含S）（含P）16用放射性同位素35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)細(xì)菌內(nèi)無放射性用放射性同位素35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)細(xì)菌內(nèi)無放射性17用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA細(xì)菌內(nèi)有放射性DNA是真正的遺傳物質(zhì)用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA細(xì)菌內(nèi)有放射性DNA是真正18DNA—主要的遺傳物質(zhì)綜上所述注：DNA不是唯一的遺傳物質(zhì)，較少的微生物也靠RNA進(jìn)行遺傳。DNA—主要的遺傳物質(zhì)綜上所述注：DNA不是唯一的遺傳物質(zhì)，19課堂小結(jié)

核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），絕大多數(shù)生物都是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，因此DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

課堂小結(jié)核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫201、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的原因之一是()：

A.

它的含量很少B.它不能自我復(fù)制

C.它與新陳代謝無關(guān)D.它的種類很多2、地球上的一切生物的遺傳物質(zhì)都是()：

A.核酸B.脫氧核糖核酸或核糖核酸

C.脫氧核糖核酸D.脫氧核糖核酸和核糖核酸——課堂練習(xí)——一、選擇題：

BA1、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的原因之一是()21二、判斷題1、由于染色體位于細(xì)胞核內(nèi)，所以生物的遺傳就是指細(xì)胞核遺傳。2、噬菌體侵染細(xì)菌的時候，整個進(jìn)入細(xì)菌的體內(nèi)，其蛋白質(zhì)和DNA共同進(jìn)行子代噬菌體的復(fù)制。

二、判斷題22二、DAN的結(jié)構(gòu)與復(fù)制（一）.DNA結(jié)構(gòu)最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)：雙螺旋結(jié)構(gòu)。沃森、克里克1953年提出。二、DAN的結(jié)構(gòu)與復(fù)制（一）.DNA結(jié)構(gòu)23沃森（左）和克里克與DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型沃森（左）和克里克與DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型24微生物的遺傳與變異課件25DNA有兩條核苷酸鏈彼此圍繞同一根軸互相盤繞形成，為雙螺旋結(jié)構(gòu)。每個單鏈均由脫氧核糖－磷酸－脫氧核糖－磷酸交替排列構(gòu)成。每個核苷酸鏈上都有四個堿基：T——胸腺嘧啶A——腺嘌呤G——鳥嘌呤C——胞嘧啶彼此與另一條核苷酸鏈上的堿基組成堿基對：T—AA—TG—CC—GDNA有兩條核苷酸鏈彼此圍繞同一根軸互相盤繞形成，為雙螺旋結(jié)26脫氧核糖堿基磷酸AGCT堿基脫氧堿基磷酸AGCT堿基27AGCT脫氧核糖磷酸堿基AGCT脫氧磷酸堿基28ATGCATGCATGCATGC29一個DNA分子可包含幾十萬到幾百萬個堿基對，每個堿基之間間距為0.34nm。每10個堿基組成一個螺旋，螺距3.4nm。堿基之間一一對應(yīng)，順序固定，所以可以保證遺傳的穩(wěn)定性，但是，如果收到干擾，個別堿基排列順序發(fā)生變化，都會導(dǎo)致微生物死亡或變異。一個DNA分子可包含幾十萬到幾百萬個堿基對，每個堿基之間間距301.DNA的存在形式主要是染色體，另外還有質(zhì)粒等。2.基因基因：生物體內(nèi)貯存遺傳信息、能進(jìn)行自我復(fù)制能力的遺傳功能單位。是DNA分子上的具有特定堿基排列順序的核苷酸片斷。每個細(xì)菌約有5000～10000個基因。1.DNA的存在形式主要是染色體，另外還有質(zhì)粒等。2.基因313.遺傳信息的傳遞貯存在DNA上的遺傳信息都會轉(zhuǎn)錄到RNA上，通過RNA的翻譯作用指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，最終依靠蛋白質(zhì)體現(xiàn)遺傳性狀。DNARNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯3.遺傳信息的傳遞貯存在DNA上的遺傳信息都會轉(zhuǎn)錄到RNA上32（二）DNA的復(fù)制微生物為了保證遺傳的穩(wěn)定性，DNA的復(fù)制十分精確。復(fù)制過程：1.解旋：DNA雙鏈氫鍵斷裂，雙鏈分開；2.復(fù)制：以各自雙鏈為模板，進(jìn)行復(fù)制。3.分配：新復(fù)制的核苷酸鏈與原來的一條核苷酸鏈按照堿基配對原則形成新的雙鏈結(jié)構(gòu)并分給子代。（二）DNA的復(fù)制微生物為了保證遺傳的穩(wěn)定性，DNA的復(fù)制十33注意：1.復(fù)制過程必須有酶的參與；如：解旋酶、聚合酶等。2.解旋過程中，并不是完全斷開后才開始復(fù)制，而是解開一段后，就進(jìn)行復(fù)制。復(fù)制好的就開始形成雙螺旋。3.每個子代細(xì)胞都獲得了親代細(xì)胞的一個DNA單鏈。注意：341868年的某天瑞士的生物化學(xué)家米歇爾(Miescher)研究一個病人的繃帶，小心地將繃帶上粘著的病人傷口處的物質(zhì)洗下來。洗脫物中含有許多膿細(xì)胞。他向其中加入酒精，將細(xì)胞中的脂肪類物質(zhì)除去，之后又加入含有胃蛋白酶的提取液清除各種雜蛋白，這樣，他就可以拿到純的濃細(xì)胞的細(xì)胞核了。于是米歇爾開始研究這些核。結(jié)果他意外地發(fā)現(xiàn)核中有一種從未認(rèn)識到的新物質(zhì)，并起名為“核素”。這就是現(xiàn)在我們知道的DNA。經(jīng)過后人的研究，核素為酸性物質(zhì)，含有三種成分：糖、磷酸、有機(jī)堿。又發(fā)現(xiàn)糖少了一個氧。稱之為脫氧核糖。小資料——米歇爾的發(fā)現(xiàn)1868年的某天瑞士的生物化學(xué)家米歇爾(Miescher)研35三、DNA的變性和復(fù)性1.DNA變性DNA雙鏈?zhǔn)艿酵饨缱饔茫ㄊ軣帷⑻岣遬H），氫鍵被破壞而形成單鏈的現(xiàn)象。2.DNA的復(fù)性變性DNA重新形成天然DNA的過程。也稱為退火。如：高溫條件下變性的DNA在降溫后回重新形成雙鏈結(jié)構(gòu)。三、DNA的變性和復(fù)性36注意：DNA的復(fù)性是隨機(jī)的。及復(fù)性的DNA不可能完全回復(fù)到原來狀態(tài)。注意：DNA的復(fù)性是隨機(jī)的。及復(fù)性的DNA不可能完全回復(fù)到原37復(fù)性實驗：用非放射性同位素N15標(biāo)記的DNA和用放射性同位素N14標(biāo)記的DNA同時變性與復(fù)性實驗，最終得到3種雙鏈DNA。a.

25％含N14的雙鏈；b.25％含N15的雙鏈；c.50％含有N14和N15的雙鏈。復(fù)性實驗：38四、RNA

即核糖核酸。RNA與DNA相似，不同之處是核糖及堿基。RNA的堿基也有四個，為U——尿嘧啶（DNA為T：胸腺嘧啶）A——腺嘌呤G——鳥嘌呤C——胞嘧啶堿基對：U—AA—UG—CC—G四、RNA39RNA有四種：tRNA、rRNA、mRNA、反義RNA。mRNA：信使RNA，帶有氨基酸的信息密碼（三聯(lián)密碼子），用于翻譯氨基酸?；脽羝?1tRNA：轉(zhuǎn)移RNA，帶有與mRNA互補(bǔ)的反密碼子，能識別氨基酸和mRNA的密碼。rRNA：與蛋白質(zhì)形成核糖體，作為蛋白質(zhì)的合成場所。(核糖體RNA)反義RNA：起調(diào)節(jié)作用，主要決定mRNA的翻譯速度。RNA有四種：tRNA、rRNA、mRNA、反義RNA。40規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脫氧核糖核糖磷酸磷酸DNA與RNA分子的比較規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤（A41五、蛋白質(zhì)合成共分成四個階段1.DNA的復(fù)制細(xì)胞將某特定段DNA鏈進(jìn)行復(fù)制。2.mRNA的轉(zhuǎn)錄DNA雙鏈打開后，以單鏈為模板，按照堿基配對原則復(fù)制RNA。將DNA上的信息轉(zhuǎn)給RNA。五、蛋白質(zhì)合成42五、蛋白質(zhì)合成3.翻譯由tRNA完成。通過反密碼子與mRNA密碼子的互補(bǔ)，tRNA破譯氨基酸的密碼，進(jìn)而將所需氨基酸送到核糖體處。4.蛋白質(zhì)的合成按照特定的堿基順序密碼送到核糖體的氨基酸按照順序連接在一起，在酶的作用下形成多肽鏈，進(jìn)而形成蛋白質(zhì)，最終將遺傳信息表達(dá)出來。五、蛋白質(zhì)合成43TCATGATTAAGTACTAATDNA的平面結(jié)構(gòu)圖細(xì)胞核中TCATGATTAAGTACTAATDNA的平44AGTACTAATACGU游離的核糖核苷酸DNA解旋，一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中ACGUAGTACTAATACGU游離的核糖核苷酸DNA45AGTACTAATDNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對細(xì)胞核中聚合酶ACGU游離的核糖核苷酸ACGUUUAGTACTAATDNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對46AGTACTAATDNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對細(xì)胞核中聚合酶ACG游離的核糖核苷酸ACGUUUUAGTACTAATDNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對47

細(xì)胞質(zhì)

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成

細(xì)胞核內(nèi)UCAUGAUUAAGTACTAATmRNA細(xì)胞質(zhì)核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成細(xì)胞核內(nèi)UC48UCAUGAUUAmRNAAGTACTAATUCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞核內(nèi)UCAUGAUUAmRNAAGTACTAATUC49

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基UCAUGAUAmRNAU密碼子密碼子密碼子密碼子m50微生物的遺傳與變異課件51AAUACUAUG

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸

氨基酸（原料）AAUACUAUG亮氨酸天冬氨酸異亮氨酸氨基酸52

tRNA的一端運載著氨基酸

反密碼子

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUGtRNA的一端運載著氨基酸反密碼子亮氨酸UAA天冬氨53

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUG核糖體UCAUGAUAmRNAU亮氨酸UAA天冬氨酸A54細(xì)胞質(zhì)中

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA細(xì)胞質(zhì)中核糖體UCAUGAUAmRNAU亮氨酸UAA55細(xì)胞質(zhì)中

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUG細(xì)胞質(zhì)中核糖體UCAUGAUAmRNAU亮氨酸UAA天56細(xì)胞質(zhì)中

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUG縮合細(xì)胞質(zhì)中核糖體UCAUGAUAmRNAU亮氨酸UAA天57

亮氨酸天冬氨酸

異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUAmRNAU亮氨酸天冬氨酸異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基58第二節(jié)微生物的變異一、變異的本質(zhì)——基因突變DNA雙鏈間靠精密的堿基配對互相連接。但是，偶爾也會出現(xiàn)差錯。如堿基丟失、置換、插入。這樣就改變了堿基的原有順序，引發(fā)后代的表現(xiàn)類型變異。如:R型均S型均。第二節(jié)微生物的變異一、變異的本質(zhì)——基因突變DNA雙鏈間59二、基因突變類型突變類型自發(fā)突變誘發(fā)突變低劑量多因素突變互變異構(gòu)效應(yīng)物理誘變化學(xué)誘變定向培育和馴化二、基因突變類型突變類型自發(fā)突變誘發(fā)突變低劑量多因素突變60物理誘變利用物理因素導(dǎo)致的基因突變。UV、電離輻射等。重點：誘變機(jī)制及DNA損傷的修復(fù)(1)機(jī)制DNA的堿基對于UV敏感，當(dāng)有UV輻射時，就會進(jìn)行吸收，從而發(fā)生DNA結(jié)構(gòu)變化。如：胸腺嘧啶聚會形成胸腺嘧啶二聚體。物理誘變61微生物的遺傳與變異課件62(2)DNA的修復(fù)（有5種）只講a.光復(fù)活需要PHr酶(2)DNA的修復(fù)（有5種）只講63b.切除修復(fù)需要UVR、AUVRB、UVRC酶及DNA連接酶b.切除修復(fù)需要UVR、AUVRB、UVRC酶及DNA連64三、基因突變的特點