W610微生物遗传变异的物质基础

微生物遗传变异的物质基础微生物的遗传与变异遗传变异的物质基础2目录页CONTENTSPAGE遗传与变异概念1微生物遗传机制31遗传与变异概念遗传概念变异概念过渡页TRANSITIONPAGE一、遗传与变异概念微生物遗传变异的物质基础2.变异概念1.遗传概念遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。

特点：具有稳定性。遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；

是一种内在可能性或潜力。表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和;

是一种现实存在，具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。表型是由遗传型所决定但也和环境有关。遗传和变异是生命的最本质特性之一。代谢遗传型+环境条件发育表型一、遗传与变异概念微生物遗传变异的物质基础1.遗传概念2.变异概念变异(variation):生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生改变。变异的特点：a.在群体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）；b.形状变化的幅度大；c.变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。特点：a.几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化；b.性状变化的幅度小；c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。2遗传与变异的物质基础三个经典实验物质基础存在部位过渡页TRANSITIONPAGE二、遗传与变异的物质基础2.噬菌体的感染实验1.肺炎双球菌转化实验微生物遗传变异的物质基础3.染色体重建实验（1）动物转化实验（2）细菌培养实验（3）S型菌的无细胞抽提液试验（4）S菌中各组分的转化实验证明核酸是遗传物质的经典实验之一肺炎双球菌的转化实验二、遗传与变异的物质基础2.噬菌体的感染实验1.肺炎双球菌转化实验微生物遗传变异的物质基础3.染色体重建实验（1）动物转化实验活SⅢ菌注射活R菌注射死SⅢ菌注射死SⅢ菌活RⅡ菌抽心血分离注射活SⅢ菌+活RⅡ菌SⅢ菌SⅢ菌中的某种物质通过一定的方式转化到活的R菌中，使RⅡ菌具有了稳定地产生荚膜的遗传性状。二、遗传与变异的物质基础2.噬菌体的感染实验1.肺炎双球菌转化实验微生物遗传变异的物质基础3.染色体重建实验（2）细菌体外培养实验热死S菌——平皿培养———不生长

活R菌——平皿培养———长出R菌

热死S菌+活R菌—————长出大量R菌和10-6S菌（3）S型菌的无细胞抽提液试验活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S菌以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为S型细胞。二、遗传与变异的物质基础2.噬菌体的感染实验1.肺炎双球菌转化实验微生物遗传变异的物质基础3.染色体重建实验（4）S菌中各组分的转化实验死S菌抽提荚膜多糖蛋白质脂类RNADNADNA+DNA酶DNA+DNA酶以外的酶DNA分别与活的R菌共培养R菌R菌R菌R菌

S菌＋R菌

R菌

S菌＋R菌DNA是遗传物质二、遗传与变异的物质基础2.噬菌体的感染实验微生物遗传变异的物质基础3.染色体重建实验证明核酸是遗传物质的经典实验之二噬菌体的感染实验10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体实验证明，进入细菌细胞内部的物质是DNA。DNA包含有产生完整噬菌体的全部信息。上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性含32P-DNA的一组10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体上清液中含75%放射性沉淀中含25%放射性1.肺炎双球菌转化实验二、遗传与变异的物质基础微生物遗传变异的物质基础1.肺炎双球菌转化实验3.染色体重建实验2.噬菌体的感染实验证明核酸是遗传物质的经典实验之三烟草花叶病毒(TMV)的重建实验1956年,H.Fraenkel-Conrat用含RNA的TMV所做著名植物病毒重建实验证明TMV的主要感染成分是其核糖核酸－RNA。二、遗传与变异的物质基础微生物遗传变异的物质基础遗传物质在微生物细胞内存在的部位1、细胞水平：真核微生物：细胞核；原核微生物：核区。细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同的；2、细胞核水平：真核生物细胞核核染色体

原核生物核区DNA链3、染色体水平：4、核酸水平：核酸种类：DNA、RNA核酸结构：双链、单链、环状，线状，超螺旋状；DNA长度因种而异；5、基因水平：6、密码子水平：7、核苷酸水平：核苷酸是最小突变单位和交换单位。染色体是由组蛋白与DNA构成的线状结构；染色体的数目在不同的生物中是不同的；染色体的倍数在同一生物的不同生活时期是不同的；核基因组基因是生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段，众多基因，构成染色体。每个基因的长度大体在1000-1500bp。基因调控系统由一个操纵子和它的调节基因组成。每一操纵子包括3种功能上相关的基因：结构基因、操纵基因和启动基因；指DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。遗传密码的信息单位是密码子。每一密码子由3个核苷酸序列，即1个三联体组成。密码子一般用mRNA上3个连续核苷酸序列来表示；3微生物遗传与变异机制微生物的遗传机制微生物的变异机制过渡页TRANSITIONPAGE二、微生物遗传与变异机制2.微生物变异机制1.微生物遗传机制微生物遗传变异的物质基础微生物遗传机制基因的传递：基因位于染色体上细菌—原核—DNA真核—核蛋白（组蛋白）（1）

DNA的结构：核苷酸单体：酸+碱基A（腺嘌呤）T（胸腺嘧啶）C（胞嘧啶）G（鸟嘌呤）

两条核苷酸链聚核苷酸（多）碱基在内的两链上碱基互补配对A—T（U）G—C

脱氧核糖、磷酸向外氢键相连（2）DNA的复制氢键断裂，两链分开各以核苷酸链为模板，按碱基配对原则，在DNA聚合酶作用下，由一个DNA分子复制成两个结构相同的DNA分子。复制的DNA分子，各由一新旧链组成的双螺旋结构。二、微生物遗传与变异机制2.微生物变异机制1.微生物遗传机制微生物遗传变异的物质基础（3）基因与性状遗传碱基顺序：基因（DNA的片断）碱基顺序基因氨基酸性状①性状的遗传②遗传信息的转达③即亲代基因的子代表现④碱基顺序的转录过程（复制过程）（4）转录

DNAmRNA通过转录，DNA的碱基序列按互补配对的原则转变成RNA分子中的相应碱基序列。然后，再以mRNA为模板，按照其碱基(A、G、C、U)的排列顺序，以三个相邻碱基序列为一种氨基酸的密码子形式，来决定蛋白质合成时氨基酸的序列。mRNA聚合酶二、微生物遗传与变异机制1.微生物遗传机制2.微生物变异机制微生物遗传变异的物质基础（一）

常见微生物变异现象

（1）形态上的变异青霉素使正常变多形（2）结构上（抗原性）的变异：荚膜：炭疽、肺炎球菌、荚膜抗原消失，致病性改变鞭毛：膜无膜

鞭毛无鞭毛鞭毛抗原菌体抗原芽胞：成芽胞菌——无芽胞菌（3）毒力上的改变长期非最佳温度，非易感动物（4）代谢上的变异a．营养缺陷型的变异：能全面合成氨基酸——不能合成某一氨基酸可作为研究遗传的一个良好机会b．抗药性变异①竞争②改变代谢途径（5）菌落变异：细菌从S——R病毒的蚀斑大小二、微生物遗传与变异机制1.微生物遗传机制2.微生物变异机制微生物遗传变异的物质基础（二）微生物变异机制1．非遗传性变异：由于外界环境不同而引起，基因无改变炭疽杆菌RS

普通琼脂：厌氧、富含血清或血液培养基2．遗传性变异：由于基因发生了改变、引起了相应的性状改变，从而发生可遗传性变异即突变。（1）基因突变

a.自发突变由于细菌个体基因内部结构发生了细微变化。b.诱发变异指在细菌的环境中加入理化因素而诱导细菌发生突变。突变的原因在于碱基的增加、缺失、变位、重组。（2）基因重