第六章 微生物的遺傳和變異ppt課件

1、第六章第六章 微生物的遺傳和變異微生物的遺傳和變異 親代的性狀在子代表現(xiàn)出來(lái)，使子代與親代有類(lèi)似親代的性狀在子代表現(xiàn)出來(lái)，使子代與親代有類(lèi)似的景象，叫遺傳。從分子程度上講，遺傳就是遺傳信的景象，叫遺傳。從分子程度上講，遺傳就是遺傳信息的復(fù)制和表達(dá)。息的復(fù)制和表達(dá)。 生物親代與子代之間，子代個(gè)體之間有差別的景生物親代與子代之間，子代個(gè)體之間有差別的景象，主要表達(dá)在形狀和生理性狀。從分子程度講，是象，主要表達(dá)在形狀和生理性狀。從分子程度講，是遺傳信息發(fā)生了變化。遺傳信息發(fā)生了變化。 變異variation 有些基因構(gòu)造未發(fā)生變化僅表型改動(dòng)不是變異，只能有些基因構(gòu)造未發(fā)生變化僅表型改動(dòng)不是變異，只能

2、稱(chēng)順應(yīng)或飾變稱(chēng)順應(yīng)或飾變modificationmodification。變異是基因構(gòu)造發(fā)生變。變異是基因構(gòu)造發(fā)生變化，而且往往是不可逆的變化，此變化可以遺傳給子代構(gòu)化，而且往往是不可逆的變化，此變化可以遺傳給子代構(gòu)成新的種類(lèi)。遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的；遺傳中有變成新的種類(lèi)。遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的；遺傳中有變異，變異中有遺傳。異，變異中有遺傳。第一節(jié)第一節(jié) 微生物的遺傳微生物的遺傳三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了核酸三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了核酸(DNA(DNA和和RNA)RNA)是遺傳物是遺傳物質(zhì)根底。質(zhì)根底。1.1.肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化景象肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化景象2.2.噬菌體感染實(shí)驗(yàn)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)3.3.植物病

3、毒重建實(shí)驗(yàn)植物病毒重建實(shí)驗(yàn)一、遺傳和變異的物質(zhì)根底一、遺傳和變異的物質(zhì)根底-DNA-DNA1 1、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)最早進(jìn)展轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的是最早進(jìn)展轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的是F.GriffithF.Griffith192819282 2噬噬菌菌體體感感染染實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)3 3、病毒的拆開(kāi)和重建實(shí)驗(yàn)、病毒的拆開(kāi)和重建實(shí)驗(yàn)霍氏車(chē)前花葉病毒霍氏車(chē)前花葉病毒 煙草花葉病毒煙草花葉病毒 兩類(lèi)核酸的根本化學(xué)組成兩類(lèi)核酸的根本化學(xué)組成DNADNARNARNA嘌呤堿嘌呤堿腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鳥(niǎo)嘌呤（鳥(niǎo)嘌呤（G G）腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鳥(niǎo)嘌呤（鳥(niǎo)嘌呤（G G）嘧啶堿嘧啶堿胞嘧啶（胞嘧啶（C C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）胞嘧

4、啶（胞嘧啶（C C）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）戊糖戊糖D-2-D-2-脫氧核糖脫氧核糖D-D-核糖核糖酸酸磷酸磷酸磷酸磷酸核酸是一種多聚核苷酸，它的根本單位是核苷酸。核酸是一種多聚核苷酸，它的根本單位是核苷酸。核苷酸由堿基、磷酸和戊糖組成核苷酸由堿基、磷酸和戊糖組成一一DNADNA的構(gòu)造的構(gòu)造 19531953年，年，J.WatsonJ.Watson和和F.Crick F.Crick 在前人研討任務(wù)在前人研討任務(wù)的根底上，根據(jù)的根底上，根據(jù)DNADNA結(jié)晶結(jié)晶的的X-X-衍射圖譜和分子模型，衍射圖譜和分子模型，提出了著名的提出了著名的DNADNA雙螺旋雙螺旋構(gòu)造模型，并對(duì)模型的生構(gòu)造模型，并對(duì)模

5、型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。釋和預(yù)測(cè)。二、二、DNADNA的構(gòu)造與復(fù)制的構(gòu)造與復(fù)制 堿基的相互結(jié)合具有堿基的相互結(jié)合具有嚴(yán)厲的配對(duì)規(guī)律，即嚴(yán)厲的配對(duì)規(guī)律，即A A與與T T結(jié)合，結(jié)合，G G與與C C結(jié)合，這種配結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱(chēng)為堿基互補(bǔ)。對(duì)關(guān)系，稱(chēng)為堿基互補(bǔ)。A A和和T T之間構(gòu)成兩個(gè)氫鍵，之間構(gòu)成兩個(gè)氫鍵，G G與與C C之間構(gòu)成三個(gè)氫鍵。之間構(gòu)成三個(gè)氫鍵。 在在DNADNA分子中，嘌呤分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等?？倲?shù)相等。1 1、DNADNA的存在方式的存在方式 真核生物：染色體真核生物：染色體DNA+DNA+

6、組蛋白，絲狀構(gòu)造，組蛋白，絲狀構(gòu)造，一切染色體由核膜包成一個(gè)細(xì)胞膜一切染色體由核膜包成一個(gè)細(xì)胞膜 原核生物：原核生物：DNADNA細(xì)絲構(gòu)成環(huán)狀的染色體，質(zhì)粒細(xì)絲構(gòu)成環(huán)狀的染色體，質(zhì)粒2 2、基因、基因: : 基因是一切生物體內(nèi)儲(chǔ)存信息的，有自我基因是一切生物體內(nèi)儲(chǔ)存信息的，有自我復(fù)制才干的遺傳功能單位。復(fù)制才干的遺傳功能單位。( ( 二二DNADNA的復(fù)制的復(fù)制半保管復(fù)制半保管復(fù)制 以親代以親代DNADNA分子的兩條鏈為模分子的兩條鏈為模板合成各自的互補(bǔ)鏈，構(gòu)成兩個(gè)板合成各自的互補(bǔ)鏈，構(gòu)成兩個(gè)子代的子代的DNADNA分子的過(guò)程稱(chēng)為復(fù)制，分子的過(guò)程稱(chēng)為復(fù)制，這個(gè)過(guò)程是半保管復(fù)制即合成新這個(gè)過(guò)程是

7、半保管復(fù)制即合成新的的DNADNA分子時(shí)，子代分子時(shí)，子代DNADNA的一條鏈的一條鏈來(lái)自親代，另一條鏈為新合成的來(lái)自親代，另一條鏈為新合成的互補(bǔ)鏈?；パa(bǔ)鏈。 三、三、DNADNA的變性和復(fù)性的變性和復(fù)性 一一DNADNA變性變性 DNADNA的雙螺旋由氫鍵維持，當(dāng)天然雙螺旋的雙螺旋由氫鍵維持，當(dāng)天然雙螺旋DNADNA受熱或其他要素作用下，兩條鏈之間的結(jié)合受熱或其他要素作用下，兩條鏈之間的結(jié)合力被破壞而分開(kāi)成為單鏈力被破壞而分開(kāi)成為單鏈DNADNA，即稱(chēng)為，即稱(chēng)為DNADNA變性。變性。 天然形狀的天然形狀的DNADNA在完全變性后，紫外吸收在完全變性后，紫外吸收(260nm)(260nm)值

8、值添加添加252540%40%；RNARNA變性后，約添加變性后，約添加1.1%1.1%。這種景象稱(chēng)為。這種景象稱(chēng)為增色效應(yīng)。增色效應(yīng)。 DNADNA的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將引起因此，通常將引起DNADNA變性的溫度稱(chēng)為融點(diǎn)，用變性的溫度稱(chēng)為融點(diǎn)，用TmTm表示。表示。 普通普通DNADNA的的TmTm值在值在70-8570-85C C之間。之間。DNADNA的的TmTm值與分子中的值與分子中的G G和和C C的含量有關(guān)。的含量有關(guān)。 G G和和C C的含量高，的含量高，TmTm值高。值高。二二DNADNA復(fù)性

9、復(fù)性 變性變性DNADNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開(kāi)的單鏈可以重在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開(kāi)的單鏈可以重新締合成為雙螺旋構(gòu)造，這一過(guò)程稱(chēng)為復(fù)性。新締合成為雙螺旋構(gòu)造，這一過(guò)程稱(chēng)為復(fù)性。DNADNA復(fù)性復(fù)性后，一系列性質(zhì)將得到恢復(fù)，但是生物活性普通只能后，一系列性質(zhì)將得到恢復(fù)，但是生物活性普通只能得到部分的恢復(fù)。得到部分的恢復(fù)。 DNADNA復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過(guò)程的條件有關(guān)。復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過(guò)程的條件有關(guān)。 將熱變性的將熱變性的DNADNA驟然冷卻至低溫時(shí)，驟然冷卻至低溫時(shí)，DNADNA不能夠復(fù)性。不能夠復(fù)性。但是將變性的但是將變性的DNADNA緩慢冷卻時(shí)，可以復(fù)性。分子量越大緩慢冷

10、卻時(shí)，可以復(fù)性。分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，DNADNA的復(fù)性的復(fù)性也與它本身的組成和構(gòu)造有關(guān)。也與它本身的組成和構(gòu)造有關(guān)。 由由DNADNA復(fù)性研討開(kāi)展成的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)是分復(fù)性研討開(kāi)展成的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)是分子雜交，雜交可以發(fā)生在子雜交，雜交可以發(fā)生在DNADNA之間或之間或DNADNA與與RNA RNA 之間，之間，DNADNA之間雜交可用于估測(cè)之間雜交可用于估測(cè)DNADNA間的同源序間的同源序列，不同生物在進(jìn)化過(guò)程中的相關(guān)性。列，不同生物在進(jìn)化過(guò)程中的相關(guān)性。DNADNA與與RNARNA雜交可經(jīng)過(guò)雜交可經(jīng)過(guò)RNARNA轉(zhuǎn)錄來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)錄來(lái)

11、檢測(cè)DNADNA中特定基因的中特定基因的存在。存在。核酸雜交核酸雜交1 1、mRNAmessage RNAmRNAmessage RNA，信使，信使RNARNA 它的生物功能是將它的生物功能是將DNADNA的遺傳信息傳送到蛋白的遺傳信息傳送到蛋白質(zhì)合成基地質(zhì)合成基地 核糖體。核糖體。四、四、RNARNA RNA RNA分子的主要生物功能是參與蛋白質(zhì)分子的主要生物功能是參與蛋白質(zhì)的生物合成，可分為的生物合成，可分為tRNAtRNA、rRNArRNA、mRNAmRNA和和反義反義RNARNA，都由，都由DNADNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)。轉(zhuǎn)錄而來(lái)。2 2、tRNA transfer tRNA transfer

12、RNA RNA 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNARNA 是是mRNAmRNA與氨基酸之與氨基酸之間的接合體，帶有能和間的接合體，帶有能和mRNAmRNA互補(bǔ)的反密碼子，互補(bǔ)的反密碼子，33末端末端AMPAMP上結(jié)合氨基酸，上結(jié)合氨基酸，反密碼子與反密碼子與mRNAmRNA上的密上的密碼子互補(bǔ)。一個(gè)氨基酸碼子互補(bǔ)。一個(gè)氨基酸有一種或多種有一種或多種tRNAtRNA。呈。呈三葉草構(gòu)造。三葉草構(gòu)造。3 3、rRNAribosomal RNA rRNAribosomal RNA 核糖體核糖體RNARNA rRNA rRNA與蛋白質(zhì)共同組成核糖體。與蛋白質(zhì)共同組成核糖體。 原核生物：原核生物：5S5S、16S16S、23

13、S23S 真核生物：真核生物：5S5S、5.8S5.8S、16S16S、28S28S4 4、反義、反義RNAantisense RNARNAantisense RNA 是能與是能與DNADNA堿基互補(bǔ)，并能阻止、干擾復(fù)制轉(zhuǎn)錄和翻堿基互補(bǔ)，并能阻止、干擾復(fù)制轉(zhuǎn)錄和翻譯的短小譯的短小RNARNA。起調(diào)理作用，決議。起調(diào)理作用，決議mRNAmRNA翻譯合成速度。翻譯合成速度。五、微生物生長(zhǎng)和蛋白質(zhì)合成五、微生物生長(zhǎng)和蛋白質(zhì)合成 微生物生長(zhǎng)的主要活動(dòng)是蛋白質(zhì)的合成，微生物生長(zhǎng)的主要活動(dòng)是蛋白質(zhì)的合成，DNADNA的復(fù)的復(fù)制合成和制合成和RNARNA的轉(zhuǎn)錄合成最終目的在于蛋白質(zhì)的合成。的轉(zhuǎn)錄合成最終目的

14、在于蛋白質(zhì)的合成。 DNADNA經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄作用，將其經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄作用，將其所攜帶的遺傳信息傳送所攜帶的遺傳信息傳送給給 mRNA, mRNA, 在三種在三種RNARNAmRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA的共同作用下，完成蛋的共同作用下，完成蛋白質(zhì)的合成。白質(zhì)的合成。中心法那么中心法那么生物的遺傳信息從生物的遺傳信息從DNADNA傳送給傳送給mRNAmRNA的過(guò)程稱(chēng)為的過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄。根據(jù)轉(zhuǎn)錄。根據(jù)mRNAmRNA鏈上的遺傳信息合成蛋白質(zhì)的鏈上的遺傳信息合成蛋白質(zhì)的過(guò)程，被稱(chēng)為翻譯和表達(dá)。過(guò)程，被稱(chēng)為翻譯和表達(dá)。19581958年年CrickCrick將生物將生物遺傳信息的這種傳送方

15、式稱(chēng)為中心法那么。遺傳信息的這種傳送方式稱(chēng)為中心法那么。1.1.轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 mRNA mRNA的合成的合成 轉(zhuǎn)錄是以轉(zhuǎn)錄是以DNADNA為模板合成與其堿基順序互補(bǔ)的為模板合成與其堿基順序互補(bǔ)的mRNAmRNA的過(guò)程。的過(guò)程。 細(xì)胞生長(zhǎng)周期的某個(gè)階段，細(xì)胞生長(zhǎng)周期的某個(gè)階段，DNADNA雙螺旋解開(kāi)成雙螺旋解開(kāi)成為轉(zhuǎn)錄模板，在為轉(zhuǎn)錄模板，在RNARNA聚合酶催化下，合成聚合酶催化下，合成mRNAmRNA。 與與mRNAmRNA序列一樣的那條序列一樣的那條DNADNA鏈稱(chēng)為編碼鏈或有鏈稱(chēng)為編碼鏈或有義鏈，并把另一條鏈根據(jù)堿基互補(bǔ)原那么指點(diǎn)義鏈，并把另一條鏈根據(jù)堿基互補(bǔ)原那么指點(diǎn)mRNAmRNA合成的合

16、成的DNADNA鏈稱(chēng)為反義鏈。鏈稱(chēng)為反義鏈。 mRNAmRNA攜帶有合成蛋白質(zhì)的全部信息。蛋白攜帶有合成蛋白質(zhì)的全部信息。蛋白質(zhì)的生物合成是以質(zhì)的生物合成是以mRNAmRNA作為模板進(jìn)展的。作為模板進(jìn)展的。遺傳密碼遺傳密碼 mRNAmRNA分子中所存儲(chǔ)的蛋白質(zhì)合成信息，是由組成它分子中所存儲(chǔ)的蛋白質(zhì)合成信息，是由組成它的四種堿基的四種堿基A A、G G、C C和和U U以特定順序陳列成三個(gè)以特定順序陳列成三個(gè)一組的三聯(lián)體代表的，即每三個(gè)堿基代表一個(gè)氨基一組的三聯(lián)體代表的，即每三個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸信息。這種代表遺傳信息的三聯(lián)體稱(chēng)為密碼子，酸信息。這種代表遺傳信息的三聯(lián)體稱(chēng)為密碼子，或三聯(lián)體密碼

17、子。或三聯(lián)體密碼子。 mRNAmRNA分子的堿基順序即表示了所合成蛋白質(zhì)的氨基分子的堿基順序即表示了所合成蛋白質(zhì)的氨基酸順序。酸順序。遺傳密碼遺傳密碼2.2.蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成(1)tRNA(1)tRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA-tRNA合成酶的協(xié)助下，可以識(shí)別合成酶的協(xié)助下，可以識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的氨基酸，并經(jīng)過(guò)tRNAtRNA氨基酸臂的氨基酸臂的3-OH3-OH與氨與氨基酸的羧基構(gòu)成活化酯氨基?；岬聂然鶚?gòu)成活化酯氨基酰-tRNA-tRNA。每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰-tRNA-tRNA合成酶。它既合成酶。它既催化氨基酸與

18、催化氨基酸與ATPATP的作用的作用, , 也催化氨基酰基轉(zhuǎn)移到也催化氨基?；D(zhuǎn)移到 tRNAtRNA。氨基酰氨基酰-tRNA -tRNA 合成酶具有高度的專(zhuān)注性。每一種氨基酰合成酶具有高度的專(zhuān)注性。每一種氨基酰- -tRNAtRNA合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的tRNAtRNA。 tRNAtRNA分子能接受相應(yīng)的氨基酸分子能接受相應(yīng)的氨基酸, , 決議于它特有的堿基順序決議于它特有的堿基順序, , 而這種堿基順序可以被氨基酰而這種堿基順序可以被氨基酰-tRNA -tRNA 合成酶所識(shí)別。合成酶所識(shí)別。(2)(2)氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA在在mRNAmRNA模板指點(diǎn)下

19、組裝成蛋白質(zhì)模板指點(diǎn)下組裝成蛋白質(zhì) 氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA經(jīng)過(guò)反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識(shí)經(jīng)過(guò)反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識(shí)別別mRNAmRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按按mRNAmRNA遺傳密碼的順序安頓在特定的位置，最后遺傳密碼的順序安頓在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。在核糖體中合成肽鏈。六、微生物的細(xì)胞分裂六、微生物的細(xì)胞分裂 微生物將倍增的核物質(zhì)和蛋白質(zhì)微生物將倍增的核物質(zhì)和蛋白質(zhì)均等地分配給兩個(gè)細(xì)胞，在細(xì)胞的中均等地分配給兩個(gè)細(xì)胞，在細(xì)胞的中部合成橫隔膜并逐漸內(nèi)陷，最終將兩部合成橫隔膜并逐漸內(nèi)陷，最終將兩個(gè)子細(xì)胞分開(kāi)，細(xì)胞

20、分裂完成。個(gè)子細(xì)胞分開(kāi)，細(xì)胞分裂完成。第二節(jié)第二節(jié) 微生物的變異微生物的變異一、變異的本質(zhì)一、變異的本質(zhì)基因突變基因突變基因突變：基因突變：DNADNA因某種要素引起堿基的缺失、置換或插因某種要素引起堿基的缺失、置換或插入，改動(dòng)了基因內(nèi)部原有的堿基陳列順序，從而引起入，改動(dòng)了基因內(nèi)部原有的堿基陳列順序，從而引起其后代表型的改動(dòng)其后代表型的改動(dòng). . 二、突變的類(lèi)型二、突變的類(lèi)型 一自發(fā)突變一自發(fā)突變: : 指微生物在自然條件下，沒(méi)有指微生物在自然條件下，沒(méi)有人工參與而發(fā)生的基因突變?nèi)斯⑴c而發(fā)生的基因突變二誘發(fā)突變二誘發(fā)突變 指在細(xì)菌的環(huán)境中參與理化要素而誘導(dǎo)指在細(xì)菌的環(huán)境中參與理化要素而誘導(dǎo)

21、細(xì)菌發(fā)生的突變。細(xì)菌發(fā)生的突變。 凡提高突變率的理化因子都可稱(chēng)誘變劑凡提高突變率的理化因子都可稱(chēng)誘變劑mutagenmutagen1 1、物理誘變、物理誘變: : 1 1 紫外輻射誘變作用機(jī)制：紫外輻射誘變作用機(jī)制： 主要的生物效應(yīng)是主要的生物效應(yīng)是DNADNA吸收紫外輻射，吸收紫外輻射，引起引起DNADNA構(gòu)造的變化。引起構(gòu)造的變化。引起DNADNA構(gòu)造的變化有構(gòu)造的變化有很多方面：很多方面：DNADNA斷裂、斷裂、DNADNA交聯(lián)、交聯(lián)、DNADNA與蛋白與蛋白質(zhì)交聯(lián)、胞嘧啶與鳥(niǎo)嘌呤的水協(xié)作用及嘧啶質(zhì)交聯(lián)、胞嘧啶與鳥(niǎo)嘌呤的水協(xié)作用及嘧啶二聚體的構(gòu)成。二聚體的構(gòu)成。2 2DNADNA損傷的修

22、復(fù)損傷的修復(fù)光復(fù)活和暗復(fù)活光復(fù)活和暗復(fù)活 光復(fù)活：光裂合酶在可見(jiàn)光下光復(fù)活：光裂合酶在可見(jiàn)光下300-500nm300-500nm會(huì)因會(huì)因獲得光能而發(fā)生解離從而使二聚體重新分解獲得光能而發(fā)生解離從而使二聚體重新分解成單體。成單體。 暗復(fù)活：切除修復(fù)和重組修復(fù)暗復(fù)活：切除修復(fù)和重組修復(fù)切除修復(fù)：切除修復(fù)： 需求三種酶協(xié)同作用，不需求可見(jiàn)光的激需求三種酶協(xié)同作用，不需求可見(jiàn)光的激活。首先在二聚體兩側(cè)核酸內(nèi)切酶作用下呵斥活。首先在二聚體兩側(cè)核酸內(nèi)切酶作用下呵斥單鏈斷裂并切除二聚體。單鏈斷裂并切除二聚體。DNADNA聚合酶聚合酶I I作用下修作用下修復(fù)，最后復(fù)，最后DNADNA銜接酶縫合新合成的銜接酶

23、縫合新合成的DNADNA片段和原片段和原DNADNA片段。片段。 重組修復(fù)：重組修復(fù)： 必需在必需在DNADNA進(jìn)展復(fù)制的情況下進(jìn)展，所以又進(jìn)展復(fù)制的情況下進(jìn)展，所以又稱(chēng)復(fù)制后修復(fù)。大腸桿菌可以在不切除胸腺二聚稱(chēng)復(fù)制后修復(fù)。大腸桿菌可以在不切除胸腺二聚體情況下以帶有二聚體的這一單鏈為模板而合成體情況下以帶有二聚體的這一單鏈為模板而合成互補(bǔ)單鏈，但在二聚體附近留下了一個(gè)空隙，經(jīng)互補(bǔ)單鏈，但在二聚體附近留下了一個(gè)空隙，經(jīng)過(guò)染色體交換，使空隙部分面對(duì)正常單鏈，過(guò)染色體交換，使空隙部分面對(duì)正常單鏈，DNADNA聚合酶和銜接酶將此修復(fù)。聚合酶和銜接酶將此修復(fù)。 SOS SOS修復(fù)：修復(fù)： DNADNA大

24、范圍損失作為一種求救信號(hào)引發(fā)設(shè)計(jì)大范圍損失作為一種求救信號(hào)引發(fā)設(shè)計(jì)DNADNA修復(fù)的多種細(xì)胞功能參與的誘導(dǎo)作用。正常的修復(fù)的多種細(xì)胞功能參與的誘導(dǎo)作用。正常的SOSSOS系統(tǒng)被系統(tǒng)被LexALexA蛋白所抑制，蛋白所抑制，DNADNA損傷時(shí)激活損傷時(shí)激活RecARecA蛋白酶活性，使蛋白酶活性，使LexALexA蛋白失活，啟動(dòng)蛋白失活，啟動(dòng)SOSSOS系統(tǒng)。一系統(tǒng)。一旦修復(fù)完成，旦修復(fù)完成，SOSSOS系統(tǒng)封鎖。系統(tǒng)封鎖。SOSSOS系統(tǒng)是一種傾向系統(tǒng)是一種傾向過(guò)失的過(guò)失的DNADNA修復(fù)機(jī)制，可呵斥突變。修復(fù)機(jī)制，可呵斥突變。順應(yīng)性修復(fù)：順應(yīng)性修復(fù)： 細(xì)菌由于長(zhǎng)期接觸低劑量誘變劑會(huì)產(chǎn)生修復(fù)細(xì)

25、菌由于長(zhǎng)期接觸低劑量誘變劑會(huì)產(chǎn)生修復(fù)蛋白酶，修復(fù)蛋白酶，修復(fù)DNADNA上因甲基化而蒙受的損傷。上因甲基化而蒙受的損傷。2 2、化學(xué)誘變、化學(xué)誘變 化學(xué)誘變可呵斥堿基對(duì)的置換化學(xué)誘變可呵斥堿基對(duì)的置換 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換transitiontransition：嘌呤被另一嘌呤或嘧：嘌呤被另一嘌呤或嘧啶被另一嘧啶取代。啶被另一嘧啶取代。 顛換顛換transversiontransversion：嘌呤被嘧啶取代。：嘌呤被嘧啶取代。 化學(xué)誘變對(duì)化學(xué)誘變對(duì)DNADNA的作用方式有三類(lèi)：的作用方式有三類(lèi)： 1 1直接引起置換的誘變劑直接引起置換的誘變劑 是一類(lèi)可直接與核酸堿基發(fā)生化學(xué)反響的誘變劑。是一類(lèi)可直接與核

26、酸堿基發(fā)生化學(xué)反響的誘變劑?？膳c一個(gè)或幾個(gè)核苷酸發(fā)生化學(xué)反響，引起可與一個(gè)或幾個(gè)核苷酸發(fā)生化學(xué)反響，引起DNADNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)換。堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)換。 亞硝酸可使堿基發(fā)生氧化脫氨，使腺嘌呤亞硝酸可使堿基發(fā)生氧化脫氨，使腺嘌呤A A轉(zhuǎn)變?yōu)榇吸S轉(zhuǎn)變?yōu)榇吸S嘌呤嘌呤H H，胞嘧啶，胞嘧啶C C變成尿嘧啶變成尿嘧啶U U，引起，引起A=TA=T向向G=CG=C轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 腺嘌呤氧化脫氨后構(gòu)成烯醇式次黃嘌呤腺嘌呤氧化脫氨后構(gòu)成烯醇式次黃嘌呤HeHe He He經(jīng)過(guò)互變異構(gòu)效應(yīng)構(gòu)成酮式次黃嘌呤經(jīng)過(guò)互變異構(gòu)效應(yīng)構(gòu)成酮式次黃嘌呤HKHKDNADNA復(fù)制時(shí)，復(fù)制時(shí)，HK HK 與胞嘧啶與胞嘧啶C C配對(duì)配

27、對(duì) DNA DNA第二次復(fù)制時(shí)，第二次復(fù)制時(shí)，C C與與G G正常配對(duì)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。正常配對(duì)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。2 2間接引起置換的誘變劑：這類(lèi)誘變劑是一些間接引起置換的誘變劑：這類(lèi)誘變劑是一些堿基類(lèi)似物，堿基類(lèi)似物，5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶5-Bu5-Bu、5-5-氨基尿嘧啶氨基尿嘧啶5-Au5-Au、8-8-氮鳥(niǎo)嘌呤氮鳥(niǎo)嘌呤8-NG8-NG、2-2-氨基嘌呤氨基嘌呤2-2-APAP等。它們的作用是經(jīng)過(guò)活細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入等。它們的作用是經(jīng)過(guò)活細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入到到DNADNA分子后引起的，因此是間接的。分子后引起的，因此是間接的。3 3引起移碼突變的誘變劑：由誘變劑引起引起移碼突變的誘變劑：由誘

28、變劑引起DNADNA分分子中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的增添、插入或缺失，子中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的增添、插入或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯(cuò)誤的一類(lèi)突變。錯(cuò)誤的一類(lèi)突變。3 3、復(fù)合處置及協(xié)同效應(yīng)、復(fù)合處置及協(xié)同效應(yīng) 兩種或多種誘變劑先后運(yùn)用；兩種或多種誘變劑先后運(yùn)用； 同一種誘變劑反復(fù)運(yùn)用；同一種誘變劑反復(fù)運(yùn)用； 兩種或多種誘變劑同時(shí)運(yùn)用兩種或多種誘變劑同時(shí)運(yùn)用4 4、定向培育與馴化、定向培育與馴化: : 用某一特定環(huán)境長(zhǎng)期處置某一微生物群體，不斷移種用某一特定環(huán)境長(zhǎng)期處置某一微生物群體，不斷移種傳代，從中選擇具有合格性狀的自

29、發(fā)突變體。因自發(fā)突變傳代，從中選擇具有合格性狀的自發(fā)突變體。因自發(fā)突變率低，變異程度低，培育進(jìn)程很緩慢。率低，變異程度低，培育進(jìn)程很緩慢。 環(huán)境工程中仍采用定向培育的方法培育菌種環(huán)境工程中仍采用定向培育的方法培育菌種馴化。馴化。第三節(jié)第三節(jié) 基因重組基因重組 兩個(gè)不同性狀個(gè)體細(xì)胞的兩個(gè)不同性狀個(gè)體細(xì)胞的DNADNA交融，使基交融，使基因重新組合，從而發(fā)生遺傳變異，產(chǎn)生新種類(lèi)，因重新組合，從而發(fā)生遺傳變異，產(chǎn)生新種類(lèi)，此過(guò)程稱(chēng)為基因重組。此過(guò)程稱(chēng)為基因重組。一、雜交一、雜交 雜交是在細(xì)胞程度上發(fā)生的一種遺傳重組雜交是在細(xì)胞程度上發(fā)生的一種遺傳重組方式。有性雜交，普通指性細(xì)胞間的接合和隨方式。有性

30、雜交，普通指性細(xì)胞間的接合和隨之發(fā)生染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后的一種之發(fā)生染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后的一種方式。凡能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌或霉菌，原方式。凡能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌或霉菌，原那么上都可運(yùn)用與高等動(dòng)、植物雜交育種類(lèi)似那么上都可運(yùn)用與高等動(dòng)、植物雜交育種類(lèi)似的有性雜交方法進(jìn)展育種。的有性雜交方法進(jìn)展育種。二、轉(zhuǎn)化二、轉(zhuǎn)化transformationtransformation 受體菌直接吸收來(lái)自供體菌的受體菌直接吸收來(lái)自供體菌的DNADNA片段，片段，經(jīng)過(guò)交換，把它組合到本人的基因組中，從經(jīng)過(guò)交換，把它組合到本人的基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的景象，稱(chēng)為轉(zhuǎn)而獲得供體菌部分遺

31、傳性狀的景象，稱(chēng)為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的受體菌稱(chēng)為轉(zhuǎn)化子?；?。轉(zhuǎn)化后的受體菌稱(chēng)為轉(zhuǎn)化子。 兩個(gè)菌種和菌株間能否發(fā)生轉(zhuǎn)化，與它們?cè)谶M(jìn)兩個(gè)菌種和菌株間能否發(fā)生轉(zhuǎn)化，與它們?cè)谶M(jìn)化上的親緣關(guān)系有親密關(guān)系，但即使在轉(zhuǎn)化率極高化上的親緣關(guān)系有親密關(guān)系，但即使在轉(zhuǎn)化率極高的那些種中，不同菌株間也不一定能發(fā)生轉(zhuǎn)化，能的那些種中，不同菌株間也不一定能發(fā)生轉(zhuǎn)化，能進(jìn)展轉(zhuǎn)化的細(xì)胞必需是感受態(tài)的。受體菌最易接受進(jìn)展轉(zhuǎn)化的細(xì)胞必需是感受態(tài)的。受體菌最易接受外源外源DNADNA片段并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理形狀稱(chēng)為感受態(tài)。片段并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理形狀稱(chēng)為感受態(tài)。 感受態(tài)因子是一種胞外蛋白，能夠是細(xì)胞膜上的感受態(tài)因子是一種胞外蛋白，能夠是細(xì)胞膜

32、上的一種組分，可催化外來(lái)一種組分，可催化外來(lái)DNADNA片段的吸收或降解外表某片段的吸收或降解外表某種成分，讓細(xì)胞外表的種成分，讓細(xì)胞外表的DNADNA受體暴顯露來(lái)。受體暴顯露來(lái)。 三、三、 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)(transduction) 經(jīng)過(guò)缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的經(jīng)過(guò)缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的DNADNA片段攜帶到受體細(xì)胞中，從而使后者獲得片段攜帶到受體細(xì)胞中，從而使后者獲得了前者部分遺傳性狀的景象，稱(chēng)為轉(zhuǎn)導(dǎo)。了前者部分遺傳性狀的景象，稱(chēng)為轉(zhuǎn)導(dǎo)。1 1、普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)、普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalized transduction) (generalized transd

33、uction) 噬菌體可誤包供體菌中的任何基因噬菌體可誤包供體菌中的任何基因( (包括質(zhì)粒包括質(zhì)粒) )，并使受體菌實(shí)現(xiàn)各種性狀的轉(zhuǎn)導(dǎo)，此即普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。并使受體菌實(shí)現(xiàn)各種性狀的轉(zhuǎn)導(dǎo)，此即普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。2 2、局限轉(zhuǎn)導(dǎo)、局限轉(zhuǎn)導(dǎo)(restricted specialized (restricted specialized transduction)transduction) 指經(jīng)過(guò)某些部分缺陷的溫暖噬菌體把供體菌的少指經(jīng)過(guò)某些部分缺陷的溫暖噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中的轉(zhuǎn)導(dǎo)景象。數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中的轉(zhuǎn)導(dǎo)景象。第四節(jié)第四節(jié) 遺傳工程技術(shù)在環(huán)境遺傳工程技術(shù)在環(huán)境維護(hù)中的運(yùn)用維護(hù)中的

34、運(yùn)用 一、遺傳工程技術(shù)在環(huán)境維護(hù)中的運(yùn)用一、遺傳工程技術(shù)在環(huán)境維護(hù)中的運(yùn)用一質(zhì)粒育種一質(zhì)粒育種 質(zhì)粒是細(xì)菌體內(nèi)一種獨(dú)立于染色體外，與細(xì)菌細(xì)質(zhì)粒是細(xì)菌體內(nèi)一種獨(dú)立于染色體外，與細(xì)菌細(xì)胞共生能獨(dú)立復(fù)制和穩(wěn)定地延續(xù)遺傳的遺傳單位，其胞共生能獨(dú)立復(fù)制和穩(wěn)定地延續(xù)遺傳的遺傳單位，其基來(lái)由環(huán)狀雙鏈共價(jià)閉合基來(lái)由環(huán)狀雙鏈共價(jià)閉合DNADNA分子組成，長(zhǎng)分子組成，長(zhǎng)1-200kb1-200kb。不帶有重要基因，存在與否不對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生致死效應(yīng)。不帶有重要基因，存在與否不對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生致死效應(yīng)。 不同質(zhì)粒拷貝數(shù)不同，根據(jù)其數(shù)目分為嚴(yán)緊型和不同質(zhì)粒拷貝數(shù)不同，根據(jù)其數(shù)目分為嚴(yán)緊型和松弛型兩類(lèi)。嚴(yán)緊型質(zhì)粒多半是一些具有本身傳送性松弛型兩類(lèi)。嚴(yán)緊型質(zhì)粒多半是一些具有本身傳送性才干的大質(zhì)粒，其才干的大質(zhì)粒，其DNADNA復(fù)制與宿主染色體復(fù)制與宿主染色體DNADNA復(fù)