微生物遺傳和變異

1、關(guān)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(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)將無毒性的R型活細(xì)胞注射到小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠不死亡；將有毒性的S型活細(xì)胞注射到小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠患敗血癥死亡；將加熱殺死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠不死亡；將無毒性的R型活細(xì)菌與加熱殺死后的S型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠患敗血癥死亡。一、證明遺傳變異物質(zhì)基礎(chǔ)的三個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)在噬菌體感染過程中，其蛋白質(zhì)外殼根本未進(jìn)入宿主細(xì)胞，進(jìn)入宿主細(xì)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(zhì)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(shí)驗(yàn) 病毒的蛋白質(zhì)取決于相應(yīng)的RNA。為此證明該病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，蛋白質(zhì)外殼對其僅起保護(hù)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(xì)菌個體微小、遺傳物質(zhì)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(xì)菌一直被用做研究生物遺傳

3、與變異規(guī)律的實(shí)驗(yàn)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(zhì)基礎(chǔ)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(zhì)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(zhì)（一）病毒的核酸 除朊病毒沒有遺傳物質(zhì)外，所有病毒的遺傳物質(zhì)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(xì)胞型微生物的染色體 原核細(xì)胞型微生物的遺傳物質(zhì)包括染色體 和質(zhì)粒。 1、染色體為一段共價閉合環(huán)狀的雙鏈DNA：

4、在細(xì)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(zhì)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(zhì)、RNA；其余用作復(fù)制起點(diǎn)、啟動子、終止子和一些由調(diào)節(jié)蛋白識別和結(jié)合的位點(diǎn)等信號序列。除了個別細(xì)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(nèi)含子或間隔序列外，原核微生物一般不含內(nèi)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(xì)胞型微生物的染色體1）真核細(xì)胞型微生物與高等動植物一樣，具有完整的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)2）遺傳物質(zhì)以染色體的形式存在，其

5、化學(xué)組成是線狀雙鏈DNA分子和蛋白質(zhì)；3）基因是不連續(xù)的，結(jié)構(gòu)基因內(nèi)部存在許多不編碼蛋白質(zhì)的間隔序列，稱為內(nèi)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(fù)制起點(diǎn)，可同時進(jìn)行復(fù)制。一、微生物的主要遺傳物質(zhì)第十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、質(zhì)粒和轉(zhuǎn)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(zhì)粒（plasmid）：是一種染色體外DNA遺傳物質(zhì)，呈雙鏈、超螺旋、閉環(huán)狀，能進(jìn)行自主復(fù)制，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。（一）質(zhì)粒第十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）質(zhì)?；咎匦裕?、絕大多是質(zhì)粒是共價閉合環(huán)狀雙鏈DNA；2、質(zhì)

6、粒可獨(dú)立于宿主染色體外自主復(fù)制；3、質(zhì)?；虺Ｙx予宿主細(xì)胞某些特性，如合成抗生素、細(xì)菌素等；4、質(zhì)粒能從宿主細(xì)胞自發(fā)消除，其所攜帶的基因非細(xì)胞生存所必需，除去質(zhì)粒后，細(xì)胞可依然存活5、質(zhì)?？赏ㄟ^接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移；6、細(xì)菌具有相容性或不相容性：兩類不同類型的質(zhì)粒，能/不能穩(wěn)定地共存于一個細(xì)胞內(nèi)。第十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的質(zhì)粒類型F質(zhì)粒/致育因子R質(zhì)粒/耐藥質(zhì)粒/抗性因子Col質(zhì)粒代謝質(zhì)粒/降解質(zhì)粒第十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、F質(zhì)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(zhì)粒的菌株稱為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無F質(zhì)粒的菌株稱為F-菌株（相當(dāng)于雌性）第十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、R質(zhì)粒/耐藥質(zhì)粒 R質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一。接合型耐藥質(zhì)粒：由耐藥轉(zhuǎn)移因子（RTF，類似于F質(zhì)粒，具有致育性）和耐藥決定子（決定該菌株的耐藥性)構(gòu)成。非接合型耐藥質(zhì)粒：只有耐藥決定子，只有耐藥性，不能接合轉(zhuǎn)移。第十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月R因子的結(jié)構(gòu)組成 第二十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、Col質(zhì)粒大腸桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素為大腸桿菌素，而產(chǎn)生這種細(xì)菌素的質(zhì)粒被稱為Col質(zhì)粒。第二十一張，PPT共六十二

8、頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)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(zhì)粒/降解質(zhì)粒含有這類質(zhì)粒的細(xì)菌，能將復(fù)雜的有機(jī)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(hù)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(zhuǎn)座因子：是一個DNA片段，可在質(zhì)粒與質(zhì)粒之間或質(zhì)粒與染色體之間隨機(jī)轉(zhuǎn)移，故又稱為“跳躍基因”。轉(zhuǎn)座子不能自我復(fù)制。轉(zhuǎn)座與轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座子質(zhì)粒第二十四張，PPT共六十

9、二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座與轉(zhuǎn)座因子 轉(zhuǎn)座：是指轉(zhuǎn)座因子從染色體的一個位置轉(zhuǎn)移到另一位置，或者在質(zhì)粒與染色體之間轉(zhuǎn)移的過程，即轉(zhuǎn)座因子改變其在DNA分子上位置的過程。 由于轉(zhuǎn)座因子的轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子插入到DNA上新的位點(diǎn)，首先交錯切開靶DNA，再將轉(zhuǎn)座子連接到靶DNA的凸出單鏈上，最后填補(bǔ)空缺完成轉(zhuǎn)座。轉(zhuǎn)座機(jī)制第二十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座機(jī)制復(fù)制型轉(zhuǎn)座在轉(zhuǎn)座子和靶位點(diǎn)兩端分別交錯切割產(chǎn)生切口;形成一種交換結(jié)構(gòu)；產(chǎn)生一個包含兩個

10、正向重復(fù)的轉(zhuǎn)座子拷貝的復(fù)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(jìn)行，釋放兩個復(fù)制子。轉(zhuǎn)座機(jī)制第二十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)1、引起插入突變：插入在宿主染色體的某一結(jié)構(gòu)基因內(nèi)，造成該基因功能的喪失。2、產(chǎn)生新的基因,引起生物進(jìn)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(zhuǎn)座因子可以從插入位置上消失，可導(dǎo)致回復(fù)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(xì)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(xì)菌、螺旋體或真菌等微生物的病毒，因?yàn)槭?/p>

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(xì)菌濾器；必須在活的宿主細(xì)胞內(nèi)才能生長、增殖；宿主細(xì)胞是細(xì)菌等微生物細(xì)胞，且具有嚴(yán)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(jié)構(gòu)頭部核心：DNA 或 RNA衣殼：蛋白質(zhì)尾部蛋白質(zhì)與吸附宿主有關(guān)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(guān)系烈性/毒性噬菌體：在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終使宿主菌細(xì)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(fù)制而復(fù)制，并隨細(xì)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(fù)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(xì)菌的結(jié)果溶菌周期毒性噬菌體溶原周期前噬菌體溶原性細(xì)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(yīng)用用于細(xì)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(xì)菌感染的治療作為分子生物學(xué)研究工具：結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移的基因帶入菌細(xì)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(yīng)，而在另一條件下沒有致死效應(yīng)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(xué)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(jié)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(jī)制及其修復(fù)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(zhì)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(nèi)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(diǎn)突變；染色體畸變：是指大段染色體的缺失、重復(fù)、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(zhuǎn)移和重組 轉(zhuǎn)化 接合 轉(zhuǎn)導(dǎo) 噬菌體轉(zhuǎn)變 原生質(zhì)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(zhuǎn)化的DNA片段稱為轉(zhuǎn)化因子。 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）轉(zhuǎn)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(zhì)粒質(zhì)粒接合轉(zhuǎn)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(zhì)粒DNA）轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，通過基因重組而使受體菌獲得新的遺傳性狀。轉(zhuǎn)導(dǎo)第五十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 1

17、、普遍轉(zhuǎn)導(dǎo) 前噬菌體從染色體上脫離進(jìn)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(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體/“假噬菌體”。 轉(zhuǎn)導(dǎo)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(dāng)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體再度感染受體菌時，將供體菌DNA帶入受體菌內(nèi)。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)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(zhuǎn)導(dǎo)和流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)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(zhuǎn)導(dǎo)溶原期時，噬菌體DNA整合在細(xì)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(xì)菌染色體上，而帶走了細(xì)菌DNA上兩側(cè)的基因。當(dāng)其轉(zhuǎn)導(dǎo)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(zhuǎn)導(dǎo)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(zhuǎn)變 噬菌體轉(zhuǎn)變是由于溫和噬菌體的