微生物的遗传与变异_8课件
水处理微生物学,主讲人：吴声东,给水排水专业基础课程：,第七章 微生物的遗传与变异,内容提要,遗传、变异、遗传型、表型等概念 遗传变异的物质基础 三个经典实验 DNA的结构及性质,遗传和变异是一切生物体最本质的属性之一。,指上一代生物如何将自身的一整套遗传基因传递给下一代的行为或功能。,遗传,遗传具有保守性 优点：保障优良性状稳定遗传； 缺点：环境变化，无法适应而死亡。,几个重要概念：遗传、遗传型、表型、变异、饰变,金丝猴的后代仍然是金丝猴,遗传型,又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。是一种内在的可能性或潜力。,表型,指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的综合，是其遗传性在合适环境条件下通过代谢和发育而得到的具体表现。是一种现实性。,指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变，也是遗传型的改变。,特点： 出现几率低 性状变化幅度大 新性状稳定、可遗传,变异,饰变,外表的修饰性改变，即一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。,特点： 群体中的个体几乎都同样变化 性状变化的幅度小 不遗传,1.种瓜得瓜，种豆得豆； 2.龙生龙，凤生凤，老鼠儿子会打洞； 3.虎父无犬子； 4.一母生九子，母子十不同。,微生物遗传变异的应用,遗传是相对的，变异是绝对的。 利用物理因素、化学药物处理微生物提高其变异频率，可获得具有优异特性的变异菌株。 工业废水生物处理中，可以用含有某些污染物的废水筛选、培养菌种，使其适应并有高效降解其中污染物能力。,驯化,第一节 微生物的遗传,一、遗传和变异的物质基础,1866年奧地利孟德尔发表论文植物杂交实验，提出分离律、自由配合律等遗传定律。 1879年德国生物学家弗来明在细胞核內发现了染色质 1903年美国细胞学家萨顿发现，细胞染色体的活动方式，与孟德尔所描述的遗传因子极为类似。 1909年丹麦的丹麦的植物遗传学家约翰逊开始以“基因”取代“遗传因子” 1910年美国遗传学家摩根通过果蝇的研究，证明了基因存在染色体上 真正确立遗传物质：1944年后的3个著名实验。,哪些人用什么方法最终证明了 遗传的物质基础？,1.格里菲斯经典转化实验（1928）及埃弗里、麦克劳德、麦卡蒂等人的转化补充实验（1941）。 2.赫西和蔡斯大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌实验。 3.H.Fraenkel-Conrat植物病毒的重建实验,格里菲斯肺炎双球菌转化实验,将R型活菌注入小鼠体内,一段时间后,将S型活菌注入小鼠体内,一段时间后,将灭活的S型菌注入小鼠体内,一段时间后,将R型活菌与灭活的S型菌注入小鼠体内,一段时间后,细菌发生转化，性状的转化可以遗传。,埃弗里、麦克劳德、麦卡蒂转化补充实验,从S型肺炎球菌活体上取得蛋白质、荚膜、DNA、RNA，分别与R型肺炎球菌混合后注入到小白鼠体内 结果被注入DNA的小白鼠死亡，其它小白鼠存活。,只有DNA引起R型肺炎球菌转化，DNA是其遗传物质,赫西和蔡斯实验噬菌体侵染细菌的实验,用放射性同位素35S标记外壳蛋白质,细菌内无放射性,用放射性同位素32P标记内部DNA,细菌内有放射性,表明DNA是遗传物质,植物病毒的重建试验,H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行植物病毒重建实验： 将TMV放在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将它的蛋白质外壳和RNA核心分离，发现裸露的RNA能感染烟草，而蛋白质不感染烟草。 选用一株与TMV近缘的霍氏车前花叶病毒HRV进行实验。,TMV重建试验,红蓝箭头表示遗传信息的走向,正常,花叶病,上述三个实验可以证明核酸是遗传物质。,课堂小结,核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。,噬菌体,流感病毒,艾滋病毒,烟草花叶病毒,生物的遗传物质：,B,A,3、噬菌体侵染细菌后，合成新噬菌体的蛋白质外壳需要（ ） A.细菌的DNA和氨基酸 B.噬菌体的DNA及氨基酸 C.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸 D.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸,4、用噬菌体去感染体内含有32P的细菌，在细菌解体后，含32P的是（ ） A、所有子代噬菌体DNA B、子代噬菌体蛋白质外壳 C、子代噬菌体的所有部分 D、 两个子代噬菌体DNA,D,A,二、判断题 1、由于染色体位于细胞核内，所以生物的遗传就是指细胞核遗传。 2、 噬菌体侵染细菌的时候，整个进入细菌的体内，其蛋白质和DNA共同进行子代噬菌体的复制。,二、DAN的结构与复制,（一）DNA结构 最经典的结构：双螺旋结构。 沃森、克里克1953年提出。,沃森（左）和克里克与DNA分子双螺旋结构模型,DNA有两条核苷酸链彼此围绕同一根轴互相盘绕形成，为双螺旋结构。,每个单链均由脱氧核糖磷酸脱氧核糖磷酸交替排列构成。每个核苷酸链上都有四个碱基： T胸腺嘧啶 A腺嘌呤 G鸟嘌呤 C胞嘧啶 彼此与另一条核苷酸链上的碱基组成碱基对：TA AT GC CG,1.DNA的结构,脱氧 核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,碱基,脱氧 核糖,磷酸,碱基,一个DNA分子可包含几十万到几百万个碱基对，每个碱基之间间距为0.34nm。每10个碱基组成一个螺旋，螺距3.4nm。 碱基之间一一对应，顺序固定，可以保证遗传的稳定性。 如果受到干扰，个别碱基排列顺序发生变化，会导致微生物死亡或变异。,2.DNA的存在形式,主要在细胞核中，以染色体形式存在，酸性。 另外还有质粒等。,存在染色体上，是一切生体内储存遗传信息的、有自我复制能力的遗传功能单位。 基因特別是指在DNA序列上，能够表現出功能的部分 基因按功能可分三类：结构基因、操纵区、调控基因 在人类的所有染色体上，约存在30,000个基因 有时单一个基因便能控制一种性狀的表現，然而，大部分的生理性狀，都是由一系列相关的基因一同调控而表現,3. 基因,4.遗传信息的传递,贮存在DNA上的遗传信息都会转录到RNA上，通过RNA的翻译作用指导蛋白质的合成，最终依靠蛋白质体现遗传性状。,遗传信息流动的方向:中心法则,思考,1.微生物的遗传和变异的概念？遗传和变异的物质基础是什么？如何证明？ 2.微生物的遗传信息是如何传递的？ 3.解释分子遗传学的中心法则？,
