微生物遺傳和變異

1、關于微生物的遺傳與變異課件第一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）轉化實驗將無毒性的R型活細胞注射到小鼠體內，結果小鼠不死亡；將有毒性的S型活細胞注射到小鼠體內，結果小鼠患敗血癥死亡；將加熱殺死的S型細菌注射到小鼠體內，結果小鼠不死亡；將無毒性的R型活細菌與加熱殺死后的S型細菌混合后，注射到小鼠體內，結果小鼠患敗血癥死亡。一、證明遺傳變異物質基礎的三個經(jīng)典實驗第二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）噬菌體感染實驗在噬菌體感染過程中，其蛋白質外殼根本未進入宿主細胞，進入宿主細胞的只有噬菌體DNA，尚因釋放出的子代噬菌體粒子具有

2、同親代一樣的蛋白質外殼，故可以肯定，僅只有DNA攜帶有全部遺傳信息。第四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）植物病毒的重建實驗 病毒的蛋白質取決于相應的RNA。為此證明該病毒的遺傳物質為RNA，蛋白質外殼對其僅起保護作用。 第五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳與變異遺傳性：生物可通過無性繁殖或有性繁殖的方式繁衍后代，并使子代與親代相似。 變異性：生物的子代與親代，以及子代不同個體之間在性狀上又存在某些差異。第六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 由于細菌個體微小、遺傳物質較為簡單，易于人工培養(yǎng)，繁殖速度快，突變型容易識別和檢出。因此，細菌一直被用做研究生物遺傳

3、與變異規(guī)律的實驗材料。第七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 微生物遺傳和變異的物質基礎第八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月基因與基因組基因：是合成一種有功能的多肽鏈或RNA分子所必需的一段完整的DNA序列；基因組：是指存在于生物體遺傳物質中全部基因的總稱。第九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一、微生物的主要遺傳物質（一）病毒的核酸 除朊病毒沒有遺傳物質外，所有病毒的遺傳物質都是DNA或RNA。第十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）原核細胞型微生物的染色體 原核細胞型微生物的遺傳物質包括染色體 和質粒。 1、染色體為一段共價閉合環(huán)狀的雙鏈DNA：

4、在細胞中緊密纏繞成較致密的不規(guī)則的小體，稱為擬核一、微生物的主要遺傳物質第十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、基因組上遺傳信息具有連續(xù)性微生物基因組DNA絕大部分用來編碼蛋白質、RNA；其余用作復制起點、啟動子、終止子和一些由調節(jié)蛋白識別和結合的位點等信號序列。除了個別細菌(鼠傷寒沙門氏菌和犬螺桿菌)和古生菌的rRNA和tRNA中也發(fā)現(xiàn)有內含子或間隔序列外，原核微生物一般不含內含子，遺傳信息是連續(xù)的而不是中斷的。第十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）真核細胞型微生物的染色體1）真核細胞型微生物與高等動植物一樣，具有完整的細胞核結構2）遺傳物質以染色體的形式存在，其

5、化學組成是線狀雙鏈DNA分子和蛋白質；3）基因是不連續(xù)的，結構基因內部存在許多不編碼蛋白質的間隔序列，稱為內含子，編碼區(qū)則稱為外顯子。5）通常含有多種染色體，并且每條染色體中具有許多復制起點，可同時進行復制。一、微生物的主要遺傳物質第十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、質粒和轉座因子染色體第十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月質粒（plasmid）：是一種染色體外DNA遺傳物質，呈雙鏈、超螺旋、閉環(huán)狀，能進行自主復制，主要存在于各種微生物細胞中。（一）質粒第十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）質粒基本特性：1、絕大多是質粒是共價閉合環(huán)狀雙鏈DNA；2、質

6、?？瑟毩⒂谒拗魅旧w外自主復制；3、質粒基因常賦予宿主細胞某些特性，如合成抗生素、細菌素等；4、質粒能從宿主細胞自發(fā)消除，其所攜帶的基因非細胞生存所必需，除去質粒后，細胞可依然存活5、質?？赏ㄟ^接合、轉化或轉導等方式在細菌間轉移；6、細菌具有相容性或不相容性：兩類不同類型的質粒，能/不能穩(wěn)定地共存于一個細胞內。第十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的質粒類型F質粒/致育因子R質粒/耐藥質粒/抗性因子Col質粒代謝質粒/降解質粒第十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、F質粒/致育因子 具有編碼性菌毛的能力，可在染色體外游離存在，或整合入宿主菌染色體,成為染色體的一部分。

7、攜帶F質粒的菌株稱為F+菌株（相當于雄性），無F質粒的菌株稱為F-菌株（相當于雌性）第十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、R質粒/耐藥質粒 R質粒在細菌間的傳遞是細菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一。接合型耐藥質粒：由耐藥轉移因子（RTF，類似于F質粒，具有致育性）和耐藥決定子（決定該菌株的耐藥性)構成。非接合型耐藥質粒：只有耐藥決定子，只有耐藥性，不能接合轉移。第十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月R因子的結構組成 第二十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、Col質粒大腸桿菌產(chǎn)生的細菌素為大腸桿菌素，而產(chǎn)生這種細菌素的質粒被稱為Col質粒。第二十一張，PPT共六十二

8、頁，創(chuàng)作于2022年6月質粒本身編碼一種免疫蛋白，從而使某種類型大腸桿菌的菌株對自身產(chǎn)生的大腸桿菌有免疫力，但對其他類型的大腸桿菌仍是敏感的。第二十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4、代謝質粒/降解質粒含有這類質粒的細菌，能將復雜的有機化合物降解成能被其作為碳源和能源利用的簡單形式，環(huán)境保護方面具有重要的意義。如假單胞菌：具有降解一些有毒化合物，如苯、辛烷和樟腦等的能力。第二十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉座因子：是一個DNA片段，可在質粒與質粒之間或質粒與染色體之間隨機轉移，故又稱為“跳躍基因”。轉座子不能自我復制。轉座與轉座因子轉座子質粒第二十四張，PPT共六十

9、二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉座與轉座因子 轉座：是指轉座因子從染色體的一個位置轉移到另一位置，或者在質粒與染色體之間轉移的過程，即轉座因子改變其在DNA分子上位置的過程。 由于轉座因子的轉座行為，將使DNA分子發(fā)生插入突變和廣泛的基因重排，在促使生物變異及進化上具有重大意義。第二十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月保守型轉座轉座子插入到DNA上新的位點，首先交錯切開靶DNA，再將轉座子連接到靶DNA的凸出單鏈上，最后填補空缺完成轉座。轉座機制第二十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉座機制復制型轉座在轉座子和靶位點兩端分別交錯切割產(chǎn)生切口;形成一種交換結構；產(chǎn)生一個包含兩個

10、正向重復的轉座子拷貝的復合物，稱為共合體；第二十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月在解離酶的作用下進行，釋放兩個復制子。轉座機制第二十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉座的遺傳學效應1、引起插入突變：插入在宿主染色體的某一結構基因內，造成該基因功能的喪失。2、產(chǎn)生新的基因,引起生物進化：如插入抗藥性基因3、產(chǎn)生染色體畸變4、基因的移動和重排5、轉座因子可以從插入位置上消失，可導致回復突變。第二十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 噬菌體及其對細菌遺傳性的影響第三十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體是感染細菌、螺旋體或真菌等微生物的病毒，因為噬

11、菌體能引起宿主菌的裂解，故稱為噬菌體。蝌蚪形、球形、桿狀第三十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體的特性只有一種核酸類型，DNA或RNA；能通過細菌濾器；必須在活的宿主細胞內才能生長、增殖；宿主細胞是細菌等微生物細胞，且具有嚴格的宿主特異性。第三十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體的結構頭部核心：DNA 或 RNA衣殼：蛋白質尾部蛋白質與吸附宿主有關第三十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體與宿主菌的關系烈性/毒性噬菌體：在宿主菌細胞內復制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終使宿主菌細胞裂解；溫和噬菌體/溶原性噬菌體：感染宿主菌后不立即增殖，而是將其核酸

12、整合到宿主菌核酸中，隨宿主菌核酸的復制而復制，并隨細菌的分裂而傳代。第三十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體的復制毒性噬菌體第三十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月吸附；穿入；生物合成；成熟與釋放毒性噬菌體第三十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體感染細菌的結果溶菌周期毒性噬菌體溶原周期前噬菌體溶原性細菌溫和噬菌體第三十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體的應用用于細菌的鑒定和分型：噬菌體的溶菌具有高度的特異性；耐藥性細菌感染的治療作為分子生物學研究工具：結構簡單、基因數(shù)少，易獲得大量突變體；遺傳工程：作為載體將需要轉移的基因帶入菌細胞第三

13、十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 微生物變異的常見類型第三十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、高產(chǎn)突變株：經(jīng)不斷的自然選育或人工誘變處理，選出高突變株，如青霉素產(chǎn)生菌通過誘變，產(chǎn)量提高；2、抗性突變株：基因突變使菌株對噬菌體或藥物，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性。第四十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、條件致死突變型在某一條件下具有致死效應，而在另一條件下沒有致死效應的突變型。以溫度敏感突變株為例，某些腸道菌在高溫下（如42）是致死的，但可以在低溫（如25-30）卻能夠生長。 4、營養(yǎng)缺陷型突變株一種缺乏合成其生存所必須的營養(yǎng)物(包括氨基酸、維生素、堿基

14、等)的突變型,只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營養(yǎng)或才能生長.第四十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5、毒力變異株長期培養(yǎng)于加有特殊化學成分的培養(yǎng)基或長期通過不同動物傳代，其毒力能夠降低，可用于弱毒活疫苗的制備。如卡介苗（結核分枝桿菌在特殊培養(yǎng)基）、狂犬疫苗（病毒注射到兔腦中）的制備。第四十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 微生物變異的機制及其修復第四十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一、基因突變突變：是指生物體遺傳物質的核苷酸序列發(fā)生了穩(wěn)定而可遺傳的變化?；蛲蛔儯菏侵敢粋€基因內部由于一對或少數(shù)幾對堿基的置換、缺失或插入而引起的突變，其涉及的變化范圍

15、很小，所以又叫做點突變；染色體畸變：是指大段染色體的缺失、重復、易位和倒位。第四十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、基因的轉移和重組 轉化 接合 轉導 噬菌體轉變 原生質體融合 重組第四十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月受體菌從周圍環(huán)境中直接攝取供體菌游離的DNA片段，并整合入受體菌基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的過程。 被轉化的DNA片段稱為轉化因子。 轉化第四十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月有莢膜的活菌？第四十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 活的無莢膜肺炎鏈球菌從死的有莢膜肺炎鏈球菌中獲得莢膜（毒力決定因子）編碼基因，即為轉化第四

16、十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月接合：供體菌通過性菌毛與受體菌直接接觸，并將遺傳物質（主要是質粒DNA）轉移給受體菌，使受體菌獲得新的遺傳性狀。接合第四十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月質粒質粒接合轉移示意圖染色體性菌毛受體菌供體菌第五十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient第五十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月以噬菌體為媒介，將供體菌DNA片段（染色體DNA、非接合性質粒DNA）轉移到受體菌內，通過基因重組而使受體菌獲得新的遺傳性狀。轉導第五十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 1

17、、普遍轉導 前噬菌體從染色體上脫離進行增殖，裝配成新的子代噬菌體。大約在105107次裝配中發(fā)生一次錯誤，誤將大小合適的供體菌DNA片段裝入噬菌體頭部，成為轉導噬菌體/“假噬菌體”。 轉導噬菌體供體菌第五十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月當轉導噬菌體再度感染受體菌時，將供體菌DNA帶入受體菌內。普遍性轉導、局限性轉導轉導噬菌體受體菌供體菌DNA第五十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月完全轉導和流產(chǎn)轉導 普遍性轉導模式圖第五十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、局限轉導溶原期時，噬菌體DNA整合在細菌染色體特定部位，噬菌體DNA發(fā)生偏差分離，將自身的一段DNA留在細菌染色體上，而帶走了細菌DNA上兩側的基因。當其轉導并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。所轉導的只限于供體菌上個別的基因。第五十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月噬菌體轉變 噬菌體轉變是由于溫和噬菌體的