第三章遺傳物質(zhì)的基礎 (2).ppt

1、第二章 微生物細胞的結(jié)構(gòu)與分裂,本章內(nèi)容： 微生物的細胞結(jié)構(gòu)與功能 細胞分裂 真核微生物的生活史,原核微生物 無核膜包圍，只有裸露DNA，無有絲分裂，缺少由膜包圍的其他細胞器（如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體等）的原始單細胞生物。,真核微生物 細胞核有核膜包圍成一個明確的核，能進行有絲分裂，還具有由膜包圍的其他細胞器的生物。,細菌細胞結(jié)構(gòu)與功能,一般構(gòu)造：如細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核質(zhì)體、核糖體等，是所有細菌都有的構(gòu)造 特殊構(gòu)造：主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被和芽孢等，并非所有細菌都有的構(gòu)造,一般構(gòu)造：一般細菌都有的構(gòu)造,特殊構(gòu)造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造,細菌細胞壁cell w

2、all:,細胞壁的功能： 細胞壁賦予細胞以硬度和形狀，為細胞生長、分裂和鞭毛運動所必需，并能阻攔某些大分子物質(zhì)進入細胞，保護細胞免受有害物質(zhì)的損傷，它還決定了細菌具有特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性等特有的生理功能。,G與G細菌cw的模式結(jié)構(gòu),細胞壁是位于菌體的外層，內(nèi)側(cè)緊貼細胞膜的一層無色透明，堅韌而有彈性的結(jié)構(gòu)。細胞壁約占細胞干重的10%25%。主要由肽聚糖構(gòu)成。,（肽聚糖）,（肽聚糖）,概念：肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸（NAM）和N乙酰葡糖胺（NAG）以及短肽鏈（主要是四肽）組成的亞單位聚合而成的大分子聚合物。,細胞壁的基本骨架肽聚糖,肽聚糖網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),革蘭氏陽性菌肽聚糖單

3、體,NAG 與 NAM 殘基以-1,4糖苷鍵交替連接，形成聚糖的骨架（主鏈）；一組相同的短肽側(cè)鏈接于NAM上；相連主鏈上的短肽側(cè)鏈通過一條肽橋、或直接相連，從而形成網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。,肽聚糖單體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),G+菌肽聚糖單體,G菌肽聚糖單體,溶菌酶對細胞壁的作用,可切斷NAM和NAG之間的1，4糖苷鍵，引起細菌裂解。 對G菌，在EDTA存在下，受溶菌酶作用。 溶菌酶處理后的菌細胞應保存在弱高滲（0.1 0.2M）蔗糖液中。,青霉素對細菌細胞壁的作用,Penicillium與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，而使該酶失活，抑制了側(cè)鏈末端的丙氨酸與五肽橋的連接，破壞了細菌細胞壁的完整性（即抑制肽聚糖的合成），因此， Penic

4、illium僅對正在生長著的細菌，且主要是對G+菌有效。,細胞壁缺損型細菌,概念：自發(fā)突變或人為得到缺壁細菌。,缺壁細菌,實驗室或宿主體內(nèi)形成,自然界長期進化形成支原體,缺壁突變L型細菌,人工去壁,基本去盡 原生質(zhì)體（G）,部分去掉 球狀體（G-）,原生質(zhì)體：人為用溶菌酶除CW或青霉素抑制CW合成得到CM包裹的球狀細胞，一般G最易形成原生質(zhì)體。 球狀體又稱原生質(zhì)球，指還殘留了部分細胞壁（尤其是G-細菌外膜層）的原生質(zhì)體。 共同特點： 對環(huán)境條件變化敏感； 即使有鞭毛，也不能運動； 對噬菌體不敏感； 外源基因容易導入，有利于遺傳學基本研究； 不同菌種或菌株的原生質(zhì)體間易發(fā)生細胞融合，因而可用于雜

5、交育種。,酵母菌的細胞結(jié)構(gòu)與其他真核生物基本相同，右圖是電子顯微鏡下的釀酒酵母細胞結(jié)構(gòu)示意圖。,酵母菌細胞的構(gòu)造,酵母細胞的細胞壁,(1)細胞壁結(jié)構(gòu)： 酵母細胞壁呈“三明治”結(jié)構(gòu),蝸牛酶 ：水解酵母菌細胞壁制備原生質(zhì)體或水解酵母子囊壁以釋放單倍體子囊孢子。,霉菌的構(gòu)造,由細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核、線粒體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及各種內(nèi)含物（肝糖、脂肪滴、異染粒等）等組成。 幼齡菌往往液泡小而少，老齡菌具有較大的液泡。,除少數(shù)低等水生霉菌細胞壁含纖維素外,大部分霉菌細胞壁主要由幾丁質(zhì)組成.,霉菌細胞壁：,霉菌的細胞壁可用蝸牛消化酶等消化霉菌的細胞壁，制備霉菌的原生質(zhì)體。,細胞壁以內(nèi)的構(gòu)造（略）,細

6、胞壁以外的構(gòu)造（略）,核質(zhì)體(nuclear body;nucleoid),細菌DNA： 長度：一般為：0.253mm 例：大腸桿菌的DNA長約1mm。生長迅速的細菌在核分裂之后細胞往往來不及分裂,所以細胞中常有24個核質(zhì)體，而生長緩慢的細菌細胞中一般只有12個核區(qū)，不在染色體復制時期一般是單倍體。 功能：負載遺傳信息。,又叫核區(qū)、擬核、類核等，由大型環(huán)狀雙鏈DNA纖絲不規(guī)則地折疊或纏繞而構(gòu)成的無核膜、核仁的區(qū)域,質(zhì)粒(plasmids),細菌染色體外的共價閉合環(huán)狀雙鏈的小型DNA分子分子量約為100 106 D. 一個菌細胞可有一或多個質(zhì)粒,每個質(zhì)粒上有幾十個基因 。,Structure o

7、f a bacterium highlighting the bacterial plasmid.,質(zhì)粒的特點：,1、可以在細胞質(zhì)中獨立于染色體之外（即以游離狀態(tài)）存在，也可以插入到染色體上以附加體的形式存在； 2、在細胞分裂時，可以不依賴于細菌染色體而獨立進行自我復制，也可以插入到細菌染色體中與染色體一道進行復制； 3、質(zhì)?？梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)化或接合作用而由一個細胞轉(zhuǎn)移到另一個細胞，使兩個細胞都成為帶有質(zhì)粒的細胞； 4、質(zhì)粒對于細胞生存并不是必要的。,質(zhì)粒已作為基因工程中的克隆載體,質(zhì)粒的種類:,1、大腸桿菌的F因子 2、細菌抗藥質(zhì)粒（R因子） 3、大腸桿菌素質(zhì)粒（Col因子） 4、降解質(zhì)粒 5、T

8、i質(zhì)粒,第二節(jié) 細胞分裂,任何生物細胞的生命都是有一定限度的，要延續(xù)細胞生命必須進行細胞分裂，細胞分裂是實現(xiàn)生物體生長、繁殖以及世代之間物質(zhì)與機能連續(xù)性的一種必要方式。,細胞分裂,無絲分裂,有絲分裂,減數(shù)分裂,一、細胞的有絲分裂,有絲分裂是細胞分裂的主要形式。,多細胞生物體的細胞由有絲分裂而增多，即有絲分裂是生物體的體細胞分裂，分裂結(jié)果使生物體變粗、變長、變大。,有絲分裂使細胞核和細胞質(zhì)各分成兩半。細胞核的分裂在染色體開始分裂前已經(jīng)復制成一倍。染色體數(shù)目的正確分裂是有絲分裂的關(guān)鍵，而細胞質(zhì)的分裂不一定十分正確。,有絲分裂的過程按如下幾個時期進行：,間期、前期、中期、后期、末期,二、細胞的減數(shù)分

9、裂,減數(shù)分裂是生物個體數(shù)增加，它是有絲分裂的一種特殊形式。,這種分裂是二倍細胞變成單倍細胞或生殖細胞成熟時的一種分裂方式，它要進行連續(xù)二次的分裂。,在二次分裂中，染色體僅分裂一次，而細胞則分裂二次，結(jié)果產(chǎn)生4個子細胞，使每個子細胞的染色體數(shù)目減少一半。,對高等生物來講，生殖細胞的前身是二倍的卵母和精母細胞。要形成單倍的精子和卵子必須經(jīng)過減數(shù)分裂方能進行結(jié)合、遺傳而成二倍的體細胞，否則倍數(shù)會不斷增加，生物就無法維持其遺傳穩(wěn)定性。,對低等生物，如衣藻、真菌等有性世代的有性生殖過程中的合子是二倍體，而它們的孢子和營養(yǎng)體（植株、菌絲體）是單倍的。由于這些生物有性世代的二倍體階段是很短的，也必須進行減數(shù)

10、分裂回到單倍體世代。,減數(shù)分裂的過程：第一次分裂，染色體和細胞都分裂。第二次分裂，染色體不分裂僅細胞分裂。,減數(shù)分裂的意義：,各種生物由于減數(shù)分裂和兩性細胞結(jié)合（受精作用）過程的交替進行，使染色體數(shù)目和遺傳性狀有規(guī)律地保持相對穩(wěn)定；,在減數(shù)分裂過程中，通過同源非姐妹染色體單體之間的交換和重組，引起變異的發(fā)生，這為雜交育種提供了理論和實踐基礎，在生物界的遺傳和進化上具有重要意義。,第三節(jié) 真核微生物的生活史,生活史：生物在生長發(fā)育一個循環(huán)周期中的一系列變化。,例如，絲狀真菌從一種孢子開始，經(jīng)過一定的生長繁殖，包括無性繁殖和有性繁殖兩個階段，最后有產(chǎn)生同一種孢子，這一循環(huán)稱為絲狀真菌的生活史。,高

11、等動植物只有有性生殖，從性細胞受精后，經(jīng)過生長發(fā)育，直至生命結(jié)束。,低等生物（包括真核微生物）繁殖后代，通過有性生殖、無性生殖或準性生殖來完成的。,生物在整個生活周期中可以從形態(tài)、細胞功能和染色體倍數(shù)變化的幾個方面來完成它們的生長發(fā)育過程，但不同生物其生活史在以下幾方面的表現(xiàn)是不同的。,多細胞的高等動植物是二倍體生物，它們的體細胞為二倍體，通過減數(shù)分裂產(chǎn)生兩性生殖細胞，即精、卵細胞。兩性細胞相互融合，形成二倍體的受精卵，經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生許多二倍體的體細胞。,真核微生物，多數(shù)屬于單倍體生物。它們的體細胞是單倍的，用來接合的兩個體細胞不需要進行減數(shù)分裂就可以成為接合子。它們是二倍體的體細胞，經(jīng)過減

12、數(shù)分裂產(chǎn)生單倍體的有性孢子，有性孢子萌發(fā)后產(chǎn)生單倍的營養(yǎng)體。,典型擔子菌的生活史,根霉生活史,接合孢子,孢囊孢子,酵母菌有兩個類型生活史較為特別。,營養(yǎng)體既可以單倍體也可以雙倍體形式存在，釀酒酵母是這類生活史的代表。,營養(yǎng)體只能以二倍體形式存在，路德類酵母是這類型的代表。,真菌的生活周期包括無性繁殖、有性繁殖或準性繁殖。有性繁殖往往比無性繁殖少得多，只在特定條件下才出現(xiàn)。,不產(chǎn)生有性孢子的半知菌綱中的真菌，往往以準性繁殖來完成它們的生活史。,有的真菌本身能產(chǎn)生有性孢子，但也有可能進行準性繁殖。,霉菌的生殖,霉菌的基因重組一般也可以通過有性生殖或準性生殖過程完成,準性生殖是指不經(jīng)過減數(shù)分裂就能導致基因重組的生殖過程,異核體的形成、二倍體的形成以及體細胞交換和單倍體化,霉菌的有性生殖,有性孢子繁殖,兩個性細胞結(jié)合產(chǎn)生新個體的過程,a）質(zhì)配：兩個性細胞結(jié)合，細胞質(zhì)融合，成為雙核細胞，每個核均含單倍染色體（n+n）。,b）核配：兩個核融合