第六章-微生物的遺傳和變異課件

第六章微生物的遺傳和變異環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件7/23/20231概況一點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容整體概述概況三點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容概況二點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容本章內(nèi)容第一節(jié)遺傳DNA—結(jié)構(gòu)、存在形式、基因、遺傳信息的傳遞、復(fù)制方式RNA—四種，tRNA、mRNA、rRNA、反義RNA蛋白質(zhì)的合成過程第二節(jié)微生物的變異基因突變突變類型第三節(jié)遺傳工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用質(zhì)粒育種技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用基因工程技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用——DNA重組PCR技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/20233微生物將其生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)類型和環(huán)境條件，以及對(duì)這些營養(yǎng)和外界環(huán)境條件產(chǎn)生的一定反應(yīng)，或出現(xiàn)的一定性狀，傳給后代，并相對(duì)穩(wěn)定的一代一代傳下去，這就是微生物的遺傳。

環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)遺傳營養(yǎng)類型形態(tài)結(jié)構(gòu)生理特征代謝方式繁殖方式傳遞下一代7/23/20234環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)當(dāng)微生物從它適應(yīng)的環(huán)境遷移到不適應(yīng)的環(huán)境后，微生物改變自己對(duì)營養(yǎng)和環(huán)境條件的要求，在新的生活條件下產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境的酶，從而適應(yīng)新的環(huán)境并生長良好，這就是變異。變異營養(yǎng)類型形態(tài)結(jié)構(gòu)生理特征代謝方式繁殖方式改變下一代7/23/20235遺傳育種環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)人工培育和馴化遺傳遺傳中有變異，變異中有遺傳。變異相對(duì)絕對(duì)7/23/20236環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)第一節(jié)遺傳一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)——DNA生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？答案是DNA。親代將各種遺傳性狀通過DNA傳遞給子代，子代獲得DNA后形成一定的蛋白質(zhì)，將遺傳特性表現(xiàn)出來。7/23/20237環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)什么方法最終證明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA呢？1.格里菲斯經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928）及埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂等人的轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)（1941）。2.赫西和蔡斯大腸桿菌T2噬菌體感染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)。（1952）3.植物病毒拆分重建，F(xiàn)raenkel-Conrat（1956）三個(gè)經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)7/23/20238環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)格里菲斯經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928）——肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)R型菌（粗糙、無毒性）S型菌（光滑、有毒性）多糖類莢膜7/23/20239將R型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后7/23/202310將S型活菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后7/23/202311將殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后7/23/202312將R型活菌與殺死的S型菌注入小鼠體內(nèi)一段時(shí)間后細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。7/23/202313DNA蛋白質(zhì)多糖RNADNA是遺傳物質(zhì)只有DNA引起R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化7/23/202314環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)赫西和蔡斯實(shí)驗(yàn)——噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（含S）（含P）7/23/202315用放射性同位素35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)細(xì)菌內(nèi)無放射性7/23/202316環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA細(xì)菌內(nèi)有放射性DNA—主要的遺傳物質(zhì)7/23/202317環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)DNA的結(jié)構(gòu)1953年，Watson和Crick提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

兩條多核苷酸鏈彼此互補(bǔ)并排列方向相反的，以右手螺旋的方式圍繞同一根主軸的互相盤繞而成。

7/23/202318環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)脫氧核糖堿基磷酸腺嘌呤-A鳥嘌呤-GC-胞嘧啶T-胸腺嘧啶7/23/2023197/23/202320DNA與少量的蛋白質(zhì)結(jié)合，沒有核膜包圍，單純由一條DNA細(xì)絲構(gòu)成環(huán)狀的染色體，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，高度折疊形成具有空間結(jié)構(gòu)的核區(qū)。或質(zhì)粒的形式。DNA和組蛋白等組成染色體，染色體呈絲狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞內(nèi)所有的染色體由一個(gè)核膜包裹成細(xì)胞核。環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)2.DNA的存在形式原核微生物真核微生物7/23/202321環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)基因：生物體內(nèi)貯存遺傳信息、能進(jìn)行自我復(fù)制能力的遺傳功能單位。是DNA分子上的具有特定堿基排列順序的核苷酸片斷。每個(gè)細(xì)菌約有5000～10000個(gè)基因。3.基因結(jié)構(gòu)基因，編碼蛋白質(zhì)或酶的結(jié)構(gòu)。操縱區(qū)，操縱結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。調(diào)節(jié)基因，控制結(jié)構(gòu)基因。

按功能分為三種：7/23/202322環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)4.遺傳信息的傳遞。DNARNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯反向轉(zhuǎn)錄分子遺傳學(xué)的中心法則7/23/202323環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)5.DNA的復(fù)制半保留式的自我復(fù)制位點(diǎn)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則邊解鏈邊復(fù)制7/23/202324環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)二、RNA環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)脫氧核糖堿基磷酸RNA遺傳信息蛋白質(zhì)核糖體翻譯腺嘌呤-A鳥嘌呤-GC-胞嘧啶U-尿嘧啶7/23/202325AGTACTAATACGU游離的核糖核苷酸DNA解鏈，一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中ACGU1.信使RNA，mRNA(messengerRNA)無義鏈環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202326AGTACTAATDNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)細(xì)胞核中聚合酶ACGU游離的核糖核苷酸ACGUUU環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202327AGTACTAATDNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)細(xì)胞核中聚合酶ACG游離的核糖核苷酸ACGUUUU環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202328細(xì)胞質(zhì)核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成細(xì)胞核內(nèi)UCAUGAUUAAGTACTAATmRNA環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202329UCAUGAUUAmRNAAGTACTAATUCAUGAUUAmRNA細(xì)胞核內(nèi)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202330密碼子密碼子密碼子

密碼子

mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基UCAUGAUAmRNAU環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202331環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/2023322.轉(zhuǎn)移RNA，tRNA(transferRNA)。蛋白質(zhì)合成中的適配器分子（adapter）

tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸反密碼子天冬氨酸ACU

亮氨酸UAA

異亮氨酸AUG環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)氨酰-tRNA7/23/202333

是核糖體結(jié)構(gòu)的組成成分，與蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體，是合成蛋白質(zhì)的場所。

環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)3.rRNA（ribosomeRNA）核糖體RNA

7/23/202334與mRNA堿基配對(duì)的RNA，由DNA轉(zhuǎn)錄而成，起到調(diào)節(jié)的作用。決定mRNA翻譯合成速度。它是阻止，干擾復(fù)制轉(zhuǎn)錄和翻譯的短小的RNA。環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)4.反義RNA7/23/202335環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)3.微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成過程。DNA的復(fù)制轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)的合成7/23/202336TCATGATADNATGAUAATCUmRNAA轉(zhuǎn)錄mRNADNA的復(fù)制7/23/202337

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUG環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)翻譯形成氨酰-tRNA的過程核糖體與mRNA復(fù)合過程7/23/202338

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUG環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)翻譯7/23/202339細(xì)胞質(zhì)中

核糖體UCAUGAUAmRNAU

亮氨酸UAA天冬氨酸ACU

異亮氨酸AUG縮合環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202340

亮氨酸天冬氨酸

異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUAmRNAU環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)7/23/202341由于某種因素引起的微生物DNA鏈上的堿基的缺失，置換，插入，改變了基因內(nèi)部的原有的堿基順序，從而引起其后代表現(xiàn)型的改變。

環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)第二節(jié)微生物的變異1.基因突變7/23/202342環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)2.突變的類型變異基因突變基因重組誘變自發(fā)突變點(diǎn)突變?nèi)旧w畸變堿基置換移碼突變轉(zhuǎn)換顛換缺失添加缺失添加易位倒位7/23/202343環(huán)境微生物基礎(chǔ)教學(xué)課件天津工業(yè)大學(xué)自發(fā)突變自發(fā)突變是某種微生物在自然條件下，沒有人工參與的而發(fā)生的基因突變。

幾率10-4～10-10

宇宙空間的短波輻射微生物自身代謝活動(dòng)的低劑量誘變物質(zhì)，H2O2互變異構(gòu)效應(yīng)

原因