微生物的遗传与变异市公开课一等奖省课获奖课件

微生物遗传与变异第1页微生物遗传与变异第2页（一）转化试验①将无毒性R型活细胞注射到小鼠体内，成果小鼠不死亡；②将有毒性S型活细胞注射到小鼠体内，成果小鼠患败血症死亡；③将加热杀死S型细菌注射到小鼠体内，成果小鼠不死亡；④将无毒性R型活细菌与加热杀死后S型细菌混合后，注射到小鼠体内，成果小鼠患败血症死亡。一、证明遗传变异物质基础三个典型试验第3页第4页（二）噬菌体感染试验在噬菌体感染过程中，其蛋白质外壳主线未进入宿主细胞，进入宿主细胞只有噬菌体DNA，尚因释放出子代噬菌体粒子具有同亲代同样蛋白质外壳，故能够肯定，仅只有DNA携带有所有遗传信息。第5页（三）植物病毒重建试验

病毒蛋白质取决于对应RNA。为此证明该病毒遗传物质为RNA，蛋白质外壳对其仅起保护作用。第6页遗传与变异遗传性：生物可通过无性繁殖或有性繁殖方式繁衍后裔，并使子代与亲代相同。变异性：生物子代与亲代，以及子代不一样个体之间在性状上又存在某些差异。第7页

由于细菌个体微小、遗传物质较为简单，易于人工培养，繁殖速度快，突变型容易识别和检出。因此，细菌始终被用做硕士物遗传与变异规律试验材料。第8页第一节微生物遗传和变异物质基础第9页基因与基因组基因：是合成一种有功能多肽链或RNA分子所必需一段完整DNA序列；基因组：是指存在于生物体遗传物质中所有基因总称。第10页一、微生物主要遗传物质（一）病毒核酸除朊病毒没有遗传物质外，所有病毒遗传物质都是DNA或RNA。第11页（二）原核细胞型微生物染色体

原核细胞型微生物遗传物质包括染色体和质粒。

1、染色体为一段共价闭合环状双链DNA：在细胞中紧密缠绕成较致密不规则小体，称为拟核一、微生物主要遗传物质第12页2、基因组上遗传信息具有连续性微生物基因组DNA绝大部分用来编码蛋白质、RNA；其他用作复制起点、启动子、终止子和某些由调整蛋白识别和结合位点等信号序列。除了个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌rRNA和tRNA中也发觉有内含子或间隔序列外，原核微生物一般不含内含子，遗传信息是连续而不是中断。第13页（三）真核细胞型微生物染色体1）真核细胞型微生物与高等动植物同样，具有完整细胞核构造2）遗传物质以染色体形式存在，其化学组成是线状双链DNA分子和蛋白质；3）基因是不连续，构造基因内部存在许多不编码蛋白质间隔序列，称为内含子，编码区则称为外显子。5）一般具有多种染色体，并且每条染色体中具有许多复制起点，可同步进行复制。一、微生物主要遗传物质第14页二、质粒和转座因子染色体第15页质粒（plasmid）：是一种染色体外DNA遗传物质，呈双链、超螺旋、闭环状，能进行自主复制，主要存在于多种微生物细胞中。（一）质粒第16页（一）质粒基本特性：1、绝大多是质粒是共价闭合环状双链DNA；2、质粒可独立于宿主染色体外自主复制；3、质粒基因常赋予宿主细胞某些特性，如合成抗生素、细菌素等；4、质粒能从宿主细胞自发消除，其所携带基因非细胞生存所必需，除去质粒后，细胞可仍然存活5、质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移；6、细菌具有相容性或不相容性：两类不一样类型质粒，能/不能稳定地共存于一种细胞内。第17页常见质粒类型F质粒/致育因子R质粒/耐药质粒/抗性因子Col质粒代谢质粒/降解质粒第18页1、F质粒/致育因子

具有编码性菌毛能力，可在染色体外游离存在，或整合入宿主菌染色体,成为染色体一部分。携带F质粒菌株称为F+菌株（相称于雄性），无F质粒菌株称为F-菌株（相称于雌性）第19页2、R质粒/耐药质粒R质粒在细菌间传递是细菌产生抗药性主要原因之一。接合型耐药质粒：由耐药转移因子（RTF，类似于F质粒，具有致育性）和耐药决定子（决定该菌株耐药性)组成。非接合型耐药质粒：只有耐药决定子，只有耐药性，不能接合转移。第20页R因子构造组成第21页3、Col质粒大肠杆菌产生细菌素为大肠杆菌素，而产生这种细菌素质粒被称为Col质粒。第22页质粒本身编码一种免疫蛋白，从而使某种类型大肠杆菌菌株对本身产生大肠杆菌有免疫力，但对其他类型大肠杆菌仍是敏感。第23页4、代谢质粒/降解质粒具有此类质粒细菌，能将复杂有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用简单形式，环境保护方面具有主要意义。如假单胞菌：具有降解某些有毒化合物，如苯、辛烷和樟脑等能力。第24页转座因子：是一种DNA片段，可在质粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转移，故又称为“跳跃基因”。转座子不能自我复制。转座与转座因子转座子质粒第25页转座与转座因子

转座：是指转座因子从染色体一种位置转移到另一位置，或者在质粒与染色体之间转移过程，即转座因子变化其在DNA分子上位置过程。由于转座因子转座行为，将使DNA分子发生插入突变和广泛基因重排，在促使生物变异及进化上具有重大意义。第26页●保守型转座转座子插入到DNA上新位点，首先交错切开靶DNA，再将转座子连接到靶DNA凸出单链上，最后弥补空缺完成转座。转座机制第27页转座机制●复制型转座①在转座子和靶位点两端分别交错切割产生切口;②形成一种交换构造；③产生一种包括两个正向反复转座子拷贝复合物，称为共合体；第28页④在解离酶作用下进行，释放两个复制子。转座机制第29页转座遗传学效应1、引发插入突变：插入在宿主染色体某一构造基因内，造成该基因功能丧失。2、产生新基因,引发生物进化：如插入抗药性基因3、产生染色体畸变4、基因移动和重排5、转座因子能够从插入位置上消失，可造成回复突变。第30页第二节噬菌体及其对细菌遗传性影响第31页噬菌体是感染细菌、螺旋体或真菌等微生物病毒，由于噬菌体能引发宿主菌裂解，故称为噬菌体。蝌蚪形、球形、杆状第32页噬菌体特性只有一种核酸类型，DNA或RNA；能通过细菌滤器；必须在活宿主细胞内才能生长、增殖；宿主细胞是细菌等微生物细胞，且具有严格宿主特异性。第33页噬菌体构造头部关键：DNA或RNA衣壳：蛋白质尾部蛋白质与吸附宿主有关第34页噬菌体与宿主菌关系烈性/毒性噬菌体：在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最后使宿主菌细胞裂解；温和噬菌体/溶原性噬菌体：感染宿主菌后不立即增殖，而是将其核酸整合到宿主菌核酸中，随宿主菌核酸复制而复制，并随细菌分裂而传代。第35页噬菌体复制毒性噬菌体第36页吸附；穿入；生物合成；成熟与释放毒性噬菌体第37页噬菌体感染细菌成果溶菌周期毒性噬菌体溶原周期前噬菌体溶原性细菌

温和噬菌体第38页噬菌体应用用于细菌判定和分型：噬菌体溶菌具有高度特异性；耐药性细菌感染治疗作为分子生物学研究工具：构造简单、基因数少，易取得大量突变体；遗传工程：作为载体将需要转移基因带入菌细胞第39页第三节微生物变异常见类型第40页1、高产突变株：经不停自然选育或人工诱变处理，选出高突变株，如青霉素产生菌通过诱变，产量提升；2、抗性突变株：基因突变使菌株对噬菌体或药品，尤其是抗生素，产生抗性。第41页3、条件致死突变型在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应突变型。以温度敏感突变株为例，某些肠道菌在高温下（如42℃）是致死，但能够在低温（如25-30℃）却能够生长。4、营养缺陷型突变株一种缺乏合成其生存所必须营养物(包括氨基酸、维生素、碱基等)突变型,只有从周围环境或培养基中取得这些营养或才能生长.第42页5、毒力变异株长期培养于加有特殊化学成份培养基或长期通过不一样动物传代，其毒力能够减少，可用于弱毒活疫苗制备。如卡介苗（结核分枝杆菌在特殊培养基）、狂犬疫苗（病毒注射到兔脑中）制备。第43页第四节微生物变异机制及其修复第44页一、基因突变突变：是指生物体遗传物质核苷酸序列发生了稳定而可遗传变化。基因突变：是指一种基因内部由于一对或少数几对碱基置换、缺失或插入而引发突变，其包括变化范围很小，因此又叫做点突变；染色体畸变：是指大段染色体缺失、反复、易位和倒位。第45页二、基因转移和重组●转化●接合●

转导●

噬菌体转变●原生质体融合●

重组第46页受体菌从周围环境中直接摄取供体菌游离DNA片段，并整合入受体菌基因组中，从而取得供体菌部分遗传性状过程。

被转化DNA片段称为转化因子。

转化第47页有荚膜活菌？第48页

活无荚膜肺炎链球菌从死有荚膜肺炎链球菌中取得荚膜（毒力决定因子）编码基因，即为转化第49页接合：供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，并将遗传物质（主要是质粒DNA）转移给受体菌，使受体菌取得新遗传性状。接合第50页质粒质粒接合转移示意图染色体性菌毛受体菌供体菌第51页F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient第52页以噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段（染色体DNA、非接合性质粒DNA）转移到受体菌内，通过基因重组而使受体菌取得新遗传性状。转导第53页1、普遍转导

前噬菌体从染色体上脱离进行增殖，装配成新子代噬菌体。大约在105～107次装配中发生一次错误，误将大小合适供体菌DNA片段装入噬菌体头部，成为转导噬菌体/“假噬菌体”。

转导噬菌体供体菌第54页当转导噬菌体再度感染受体菌时，将供体菌DNA带入受体菌内。普遍性转导、不足转导转导噬菌体受体菌供体菌DNA第55页完全转导和流产转导

普遍性转导模式图第56页2、局限转导溶原期时，噬菌体DNA整合在细菌染色体特定部位，噬菌体DNA发生偏差分离，将本身一段DNA留在细菌染色体上，而带走了细菌DNA上两侧基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌取得供体菌某些遗传性状。所转导只限于