微生物 遗传变异和育种

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微生物 10-4、5、6第十章 微生物的遗传变异和育种

微生物 10-4、5、6第十章  微生物的遗传变异和育种

工程菌的稳定性问题

由工程菌产生的珍稀药物如:胰岛素、干扰素、 人生长激素、乙肝表面抗原、人促红细胞生成 素、重组链激酶等都已先后供应市场,不仅保 证了这些药物的来源,而且使成本大大降低。 但工程菌在发酵生产和保存过程中表现出不稳 定性,具体表现为:质粒的丢失;重组质粒发 生DNA片断脱落;表达产物不稳定。 工程菌的稳定与否,与重组质粒本身的分子组 成、宿主细胞生理和遗传性以及环境条件等因 素有关。
性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求,否 则生产或科研都无法正常进行。 影响微生物菌种稳定性的因素:a)变异;b)污染; c )死亡。
一、菌种的衰退与复壮
衰退:菌种出现或表现出负变性状
菌种衰退的原因: ①大量群体中的自发突变
自发突变
纯菌种
不纯菌种
传代增殖
衰退菌种
原始个体
突变个体 菌种衰退的原因: ②分离现象。 菌种衰退的原因: ③培养条件与传代。
准性杂交育种
第五节 分子育种(基因工程育种)
一、基因工程 定义:在基因水平上,改造遗传物质,从而使 物种发生变异,创建出具有某种稳定新性状的 生物新品系。
特点:可设计性、稳定性、远缘性、风险性
二、基因工程的基本操作 获得目的基因
选择基因载体
体外重组 外源基因导入 筛选和鉴定
应用

通过基因工程改变后的菌株被称为“工程菌”, 工程菌已逐渐应用于药物的微生物发酵生产中, 主要有以下几个方面:①增加生物合成基因量而 增加抗生素产量;②导入强启动子或抗性基因而 增加抗生素产量;③把两种不同的生物合成基因 在体外重组后再导入受体而产生杂交抗生素;④ 激活沉默基因,以其产生新的生物活性物质或提 高抗生素产量;⑤把异源基因克隆到宿主中表达, 以期彻底改变生产工艺。

微生物 第7章 微生物遗传变异

微生物 第7章 微生物遗传变异

裂解
过程:供体菌
正常噬菌体 + 完全缺陷噬菌体
少量裂解物 + 大量受体菌 遗传稳定的转导子
2020/1/15
完全普遍转导
2020/1/15
感染复数(m.o.i,multiplicity of infection):
一、原核微生物的基因重组
• 基因重组的方式
– 转化 – 转导 – 接合 – 原生质体融合
2020/1/15
(一)转化(transformation)
1、转化及其发现:
R型活菌+S型死菌→ →S型活菌 ➢定义:受体菌自然或在人工技术作用下直接摄取来自供体菌 的游离DNA片段,并把它整合到自己的基因组中,而获得部 分新的遗传性状的基因转移过程,称为转化。转化后的的受 体菌称为转化子(transformant)。 ➢有关名词:
2020/1/15
2020/1/15
(二)噬菌体感染实验 • 创立人:美国人Hershey AND Chase于
1952年 • 研究对象:噬菌体
2020/1/15
(三)植物病毒的重建实验 • 创立人:Conrat AND Singer于1956年创立 • 研究对象:TMV AND HRV • 过程:将两病毒的RNA和蛋白质外壳分别抽取出来并
(一)遗传物质在7个水平上的形式 1、细胞水平 2、细胞核水平 3、染色体水平 4、核酸水平 5、基因水平 6、密码子水平 2020/1/175 、核苷酸水平
(二)微生物基因组结构的特点
1、原核生物(细菌、古生菌)的基因组
1)染色体为双链环状的DNA分子(单倍体); 2)基因组上遗传信息具有连续性; 基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数 一般不含内含子,遗传信息是连续的而不是中断的。 3)功能相关的结构基因组成操纵子结构; 4)结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝; 5)基因组的重复序列少而短; 个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的rRNA和tRNA 中也发现有内含子或间插序列

第七章微生物的遗传变异和育种2

第七章微生物的遗传变异和育种2

10-6~10-9
若干细菌某一性状的突变率
菌名
突变性状
突变率
Escherichia coil (大肠杆菌)
抗T1噬菌体
3×10-8
E.coil
抗T3噬菌体
1×10-7
E.coil
不发酵乳糖
1×10-10
E.coil
Staphylococcus aureus(金黄色葡 萄球菌)
S.aureus
抗紫外线 抗青霉素 抗链霉素
间接引起置换的诱变剂:
引起这类变异的诱变剂都是一些碱基类似物,如5-溴尿嘧 啶(5-BU)、5-氨基尿嘧啶(5-AU)、8-氮鸟嘌呤 (8-NG)、2-氨基嘌呤(2-AP)和6-氯嘌呤(6-CP) 等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA 分子中后而引起的,故是间接的。
(2)移码突变(frame-shift mutation 或phase-shift mutation)
(四) 基因突变的自发性和不对应性的证明
一种观点:突变是“定向变异”,是“驯化”,是由环 境因子诱发出来的;
另一种观点;基因突变是自发的,且与环境因素是不对 应的,后者只不过是选择因素;
1、 变量试验(fluctuation test) 又称波动试验或彷徨试 验。
2、涂布试验(Newcombe experiment) 3、平板影印培养试验(replica plating) 1952年,J.Lederberg夫妇
2、定向培育优良品种:指用某一特定因素长期处理某微生 物的群体,同时不断的对它们进行移种传代,以达到积 累并选择相应的自发突变株的目的。由于自发突变 的 频 率较低,变异程度较轻微,所以培育新种的过程十分缓 慢。与诱变育种、杂交育种和基因 工程技术相比,定向 培育法带有“守株待兔”的性质,除某些抗性突变外, 一般要相当长的时间

微生物遗传育种学

微生物遗传育种学

微生物遗传育种学
微生物遗传育种学是研究微生物的遗传变异、遗传改良及育种技术的学科。

微生物指的是细菌、真菌、病毒等单细胞生物。

微生物遗传育种学主要关注微生物在遗传水平上的变异、变异的调控机制以及如何通过遗传改良来获得具有特定性状的微生物株系。

微生物遗传育种学的研究内容包括:
1. 遗传变异的检测与分析:通过分子生物学、基因组学等技术手段,研究微生物中存在的遗传变异,探究变异的产生机制和变异位点的定位。

2. 遗传改良的策略和方法:通过基因工程、突变育种、自然选择等手段,改良微生物的遗传性状,如产量、耐受性、代谢能力等,以提高微生物在工业生产、环境修复、药物开发等方面的应用性能。

3. 突变育种的应用:通过诱变剂或辐射等方法,诱发微生物的突变,筛选出具有特定性状的突变株系,进一步进行遗传改良。

4. 基因工程的应用:通过外源基因的引入、基因的删除或修改等手段,改变微生物的基因组,使其具有特定的功能或产物。

通过微生物遗传育种学的研究与应用,可以获得具有工业、农业、医疗等方面应用潜力的微生物种类,为人类社会的发展和生活带来诸多好处。

微生物的遗传变异和育种

微生物的遗传变异和育种

第一节 微生物遗传的物质基础
三、基因表达 在所有的生物中,基因的主要功能是把遗传信息转变 为特定氨基酸顺序的多肽,从而决定生物性状的过程,这 一过程称为基因表达。基因表达包括以下两个步骤,首先 以DNA为模板,通过RNA聚合酶转录出mRNA(信使RNA), 然后将mRNA的碱基顺序翻译成由相应氨基酸顺序组成的蛋 白质(图6-1)。
第一节 微生物遗传的物质基础
(四)核苷酸 各种遗传密码子储存着各自对应的信息,而单个核苷 酸或碱基则是密码子的组成单位,是基因突变的最小单位。 从绝大多数微生物的DNA组分来看,其分别由腺苷酸、胸 苷酸、鸟苷酸和胞苷酸4种脱氧核苷酸组成。其上的碱基 分别为腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞 嘧啶(C)。
第一节 微生物遗传的物质基础
相结合。不论真核微生物的细胞核还是原核微生物细胞的 核区都是该微生物遗传信息的大本营和信息库,因此被称 为核基因组、核染色体组或简称基因组。再从细胞内的染 色体数目来看,不同的微生物的染色体数目差别很大,真 核微生物常有较多的染色体,如酵母菌属中有的种有17条 之多,而原核微生物中常只有一条裸露的环状DNA大分子 核酸,即一条染色体。
第一节 微生物遗传的物质基础
二、DNA的结构与复制 (一)DNA的结构 1953年,Watson和Crick首先提出DNA的结构模型,认 为DNA是由两条反向平行的多核苷酸组成的双螺旋结构, 两条多核苷酸链通过碱基间的氢键相结合。此结构已经扫 描隧道显微镜所证实。
第一节 微生物遗传的物质基础
(二)DNA的复制 在细胞分裂和传代的过程中,作为微生物遗传物质 的DNA必须准确无误地复制,才能使子代细胞含有相同的 遗 传 信 息 , 以 保 持 物 种 的 稳 定 。 1 9 5 8 年 , Meselson 和 Stahl用15N标记的碱基培养大肠杆菌,并定时取样分离DNA, 进行密度梯度离心。研究结果证明,DNA是以独特的半保 留方式进行复制的,即每一子代DNA分子的一条链来自亲 代,另一条链是新合成的。

北京大学 微生物 第十讲 微生物的遗传变异和育种

北京大学 微生物 第十讲 微生物的遗传变异和育种
溶源转变与转导有本质上的 溶源转变与转导有本质上的不同 (P229) )
首先 它的温和噬菌体不携带任何供体菌的基因。 其次 这种噬菌体是完整的,而不是缺陷型的 溶源转变的例子是不产毒素的白喉棒杆菌, 该菌株在被β-噬菌体感染而发生溶源化时,会变 成产白喉毒素的致病菌株。
接合
通过供体菌与受体菌间细胞 相接触而传递大段DNA的过程。
第四节 基因工程
定义:(p236) 定义: 基因工程的基本操作: 基因工程的基本操作:
目的基因的选取 优良载体的选择 目的基因与载体DNA的体外重组 重组载体导入受体细胞 重组受体细胞的筛选和鉴定
第一节 生物遗传信息的载体 生物的遗传变异有无物质基础, 生物的遗传变异有无物质基础,何种物质可执行 遗传变异功能的问题。(蛋白质?核酸? 。(蛋白质 遗传变异功能的问题。(蛋白质?核酸?)
(一)经典转化实验
三组对照说明转化因子的本质
(二)噬菌体感染实验
(三)植物病毒(TMV)的重建实验 植物病毒 的重建实验
(一)基因突变的类型
★依表型的改变分为: 依表型的改变分为: 营养缺陷型——因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力, 因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力, 营养缺陷型 因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力 并因而成为必须在培养基中添加某种物质才能生长的突变 类型。 类型。 抗性突变型——因突变而产生了对某种化学药物或致死物 因突变而产生了对某种化学药物或致死物 抗性突变型 理因子的抗性 条件致死突变型——突变后在某种条件下可正常生长繁殖, 突变后在某种条件下可正常生长繁殖, 条件致死突变型 突变后在某种条件下可正常生长繁殖 而在另一条件下却无法生长繁殖的突变型 抗原突变型——因突变而引起的抗原结构发生改变 因突变而引起的抗原结构发生改变 抗原突变型 产量突变型—— 产量突变型 形态突变型—— 形态突变型

微生物的遗传和育种

微生物的遗传和育种

微生物育种的社会和经济影响
社会影响
随着微生物遗传和育种技术的不 断发展,人们需要关注相关的伦 理、安全和环境问题,以确保技 术的可持续发展和应用。
经济影响
微生物育种技术的发展有望为工 业、农业、医药等领域带来巨大 的经济效益,同时也需要关注技 术的成本和商业化前景。
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THANKS
土壤修复
微生物育种技术可用于土壤修复领域,通过改良土壤中微生物的种 类和数量,改善土壤质量,提高土壤肥力。
空气净化
某些微生物具有降解空气中有害物质的能力,通过微生物育种技术 可以改良这些微生物的降解能力,用于空气净化。
05
未来展望
基因编辑技术的发展
基因编辑技术
随着CRISPR等基因编辑技术的发展, 科学家们能够更精确、高效地修改微 生物基因,从而改良微生物的性状和 生产性能。
代谢工程育种
代谢途径分析
对微生物的代谢途径进行分析, 了解各代谢途径之间的相互关系 和调控机制。
代谢流量调控
通过调节代谢途径中的关键酶活 性或改变代谢流量的方向,以提 高目标产物的合成效率。
细胞工厂构建
通过基因工程技术对微生物进行 改造,构建具有特定代谢特征的 细胞工厂,实现目标产物的定向 生产。
基因编辑的应用
基因编辑技术有望在医药、农业、工 业等领域发挥重要作用,例如用于生 产新型药物、改良农作物、提高微生 物产物的产量和品质等。
合成生物学在微生物育种中的应用
合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科,旨 在通过设计和构建人工生物系统来改良 和优化生物功能。
VS
微生物育种中的应用
合成生物学在微生物育种中具有广阔的应 用前景,例如通过设计和构建人工微生物 来生产燃料、化学品、药物等,同时也有 助于解决环境问题和粮食安全问题。

微生物 10-1第十章 微生物的遗传变异和育种

微生物 10-1第十章 微生物的遗传变异和育种

R100质粒 质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性: 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性: 质粒 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性 汞(mercuric ion ,mer)四环素(tetracycline,tet )链霉素 )四环素( , (Streptomycin, Str)、磺胺 、磺胺(Sulfonamide, Su)、氯霉素 、 (Chlorampenicol, Cm)、夫西地酸(fusidic acid,fus) 、夫西地酸( , ) 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。
3、质粒的类型 、
严谨型质粒(stringent plasmid):复制行为与核染色体的复制同步,低拷贝数 严谨型质粒 :复制行为与核染色体的复制同步, 松弛型质粒(relaxed plasmid):复制行为与核染色体的复制不同步,高拷贝数 松弛型质粒 :复制行为与核染色体的复制不同步,
窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid) 窄宿主范围质粒 只能在一种特定的宿主细胞中复制) (只能在一种特定的宿主细胞中复制) 广宿主范围质粒(broad host range plasmid) 广宿主范围质粒 可以在许多种细菌中复制) (可以在许多种细菌中复制)
因子) (2)抗性因子(Resistance factor,R因子) )抗性因子( , 因子
包括抗药性和抗重金属二大类,简称 质粒 质粒。 包括抗药性和抗重金属二大类,简称R质粒。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。
抗性转移因子( 抗性转移因子(RTF):转移和复制基因 ) R质粒 质粒 抗性决定因子: 抗性决定因子:抗性基因

微生物的遗传变异和育种

微生物的遗传变异和育种

第七章微生物的遗传变异和育种第一节微生物的遗传变异的概述遗传和变异是生物体最本质的属性之一。

所谓遗传,讲的是发生在亲子间的关系,即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能,它具有极其稳定的特性。

而变异是指子代与亲代之间的不相似性。

遗传是相对的,变异是绝对的。

遗传保证了物种的存在和延续,而变异推动了物种的进化和发展。

在学习遗传、变异内容时,先应清楚掌握以下几个概念:(一)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。

遗传型是一种内在可能性或潜力,其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。

具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下,通过自身的代谢和发育,才能将它具体化,即产生表型。

(二)表型指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和,是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。

所以,它与遗传型不同,是一种现实性。

(三)变异指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变,亦即遗传型的改变。

变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5~10-10)出现,性状变化的幅度大,且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。

(四)饰变指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化;性状变化的幅度小;因其遗传物质不变,故饰变是不遗传的。

例如,Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时,会产生深红色的灵杆菌素,它把菌落染成鲜血似的。

可是,当培养在37℃下时,群体中的一切个体都不产色素。

如果重新降温至25℃,所有个体又可恢复产色素能力。

所以,饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。

上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失,但其概率仅10-4,且这种消失是不可恢复的。

从遗传学研究的角度来看,微生物有着许多重要的生物学特性:微生物结构简单,个体易于变异;营养体一般都是单倍体;易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖;繁殖速度快;易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物;菌落形态特征的可见性与多样性;环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性;易于形成营养缺陷型;各种微生物一般都有相应的病毒;以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。

微生物的遗传基因知识

微生物的遗传基因知识
按内部结构:
1、基因突变(点突变):一对或少数几对 碱基发生改变。
2、染色体畸变:DNA的大段变化(损伤), 表现为插入、缺失、重复、易位和倒位。
按表型特征:
1、形态突变型:细胞或菌落形态改变。 2、生化突变型--代谢途径发生变异而形态
没有明显变化。分营养缺陷型、抗性突变型 和抗原突变型。
(一)基因突变类型
3、致死突变型--基因突变导致个体死亡。 A、条件致死突变型:突变后,在某种条件下可
正常生长、繁殖并实现其表型,而在另一条件 下却无法生长、繁殖。例如,E.coli的某些菌株 可在37℃下正常生长,不能在42℃下生长等。 B、其他突变型:如毒力、糖发酵能力、代谢产 物的种类和产量以及对某种药物的依赖性等。
一、基本概念
(四)、饰变:不涉及遗传物质结构改变而 只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
饰变特点:整个群体中每一个体都发生同样 变化;性状变化的幅度小;饰变性状不遗传。
例如,粘质沙雷氏菌25℃培养,产生深红色 灵杆菌素,把菌落染成鲜血似的(因此过去称 它为“神灵色杆菌”或“灵杆菌”);37℃时, 群体中所有个体都不产色素。重新降温至 25℃ ,所有细胞产色素能力又可以恢复。
四、原核生物的质粒
(二)、R因子、R质粒:
多数由相连的两个DNA片段组成。其一称 RTF质粒(抗性转移因子),含有调节DNA复制 和拷贝数的基因及转移基因,有时还有四环 素抗性基因。11×106Da。其二为r质粒(抗 性决定质粒),几百万至100×106Da以上。 含其他抗生素的抗性基因,例如抗青霉素、 安比西林、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺 胺等基因。
3、S型菌无细胞抽提液试验:活R菌加S菌 的无细胞抽提液,在培养皿中培养,长出大 量的R菌和少量的S菌。

微生物第七章总结

微生物第七章总结
(三)植物病毒重建实验:将TMV(烟草花叶病毒)放在一定浓度的苯酚溶液中振荡,就能将它的蛋白质外壳与RNA核心相分离。结果发现裸露的RNA也能感染烟草,并使其患典型症状,而且在病斑中还能分离到完整的TMV粒子。
二,遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式
(一)7个水平
1.细胞水平:真核和原核微生物的大部分DNA都集中在细胞核或核区中。
1.光复活作用:把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时,就可以出现明显降低其死亡率的现象,即光复活作用。经了解,经UV照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子,在黑暗下会被一种光激活酶——光解酶结合,这种复合物在300-500nm可见光下时,此酶会因获得光能而激活,并使二聚体重新分解成单体。
2.切除修复:是活细胞内一种用于被UV等诱变剂损伤后DNA的修复方式之一,又称暗修复。,这是一种不依赖可见光,只通过酶切作用去除嘧啶二聚体,随后重新合成一段正常DNA链的核酸修复方式。
1.Luria等的变量试验2.Newcombe的涂布试验3.Lederberg等的影印平板培养法。实验过程详见书P204-206
(五)基因突变及其机制:基因突变的机制是多样的,可以是自发的或诱发的,诱发的又可分仅影响一对碱基对的点突变和影响一段染色体的畸变。
1. 诱发突变:简称诱变,是指通过人为的方法,利用物理,化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素,都称为诱变剂。
1.诱变育种的基本环节:见书P214
2.诱变育种中的几个原则:
(1)选择简单有效的诱变剂 艾姆氏实验:是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的方法。
(2)挑选优良的出发菌株 出发菌株:就是用于育种的原始菌株。

第七章 微生物的遗传变异和育种

第七章  微生物的遗传变异和育种
活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和少量S 菌
以上实验说明:加热杀死的S型细菌细胞内可能存在 一种转化物质,它能通过某种方式进入R型细胞并使R型细 胞获得稳定的遗传性状,转变为S型细胞。
第7页,共93页。
1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty从热死S
型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分,并在 离体条件下进行了转化试验:
第20页,共93页。
4、质粒在基因工程中的应用
质粒的优点:
(1)体积小,易分离和操作 (2)环状,稳定 (3)独立复制 (4)拷贝数多 (5)存在标记位点,易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个 常用的克隆载体
第21页,共93页。
5、质粒的分离与检定
提取所有胞内DNA后电镜观察; 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察;
F.Griffith,
研究对象:Streptococcus pneumoniae(肺炎链球菌)
S型菌株:有荚膜,菌落表面光滑,有致病性;
R型菌株:无荚膜,菌落表面粗糙,无致病性
第5页,共93页。
1928年,Griffith进行了以下几组实验:
(1)动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分离
活的S菌
加热杀死的S型细菌里可能存在一种具有遗传转化能力的物质,它能通过 某种方式进入R型细胞,使其获得S型的遗传特性
第6页,共93页。
(2)细菌培养实验
热死S菌———平皿—培—养 不生长 活 R 菌——平皿—培—养 —长出R菌 热死S菌——+活—R—菌 —长出大量R菌和10-6SI菌

微生物重点第七章

微生物重点第七章

第七章:微生物的遗传变异和育种1: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(genome)所携带的遗传信息。

遗传型是一种内在可能性或潜力,其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。

2:表型又称表现型,指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和,是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体表现。

3:饰变表型饰变:指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

4:变株的表型5:溶源转变正常的温和噬菌体感染其宿主而使其发生溶源化时,因噬菌体的基因整合到宿主核基因组上,而使宿主获得了除免疫性外的新遗传性状的现象,称溶源转变。

F因子的4种细胞形式a)F-菌株,不含F因子,没有性菌毛,但可以通过接合作用接收F因子而变成雄性菌株(F+);b)F+菌株,F因子独立存在,细胞表面有性菌毛。

c)Hfr菌株,F因子插入到染色体DNA上,细胞表面有性菌毛。

d)F′菌株,Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时,形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子,特称为F′因子。

细胞表面同样有性菌毛。

5:转导通过缺陷噬菌体的媒介,把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得前者部分遗传性状的现象,称为转导。

获得新遗传性状的受体细胞,就称转导子。

通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌任何小片段DNA进行“误包”,而将其遗传性状传递给受体菌的现象,称为普遍转导。

经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌,外源DNA在其内进行交换、整合和复制,使其成为一个遗传性状稳定的重组体,称作普遍转导子,这种现象就称普遍转导。

经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌,外源DNA在其内既不进行交换、整合和复制,也不迅速消失,而仅进行转录、转译和性状表达,这种现象就称流产转导。

指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因组整合、重组,形成转导子的现象。

微生物的遗传变异和育种名词解释1转导2流产转导3

微生物的遗传变异和育种名词解释1转导2流产转导3

第七章微生物的遗传变异和育种一、名词解释:1.转导2.流产转导3.局限性转导4.普遍性转导5.转导噬菌体6.突变7.移码突变8.点突变9.自发突变10.诱变剂11.转化12.感受态13.基本培养基14.完全培养基(CM)15.光复活作用(或称光复活现象)16.转座子(Tn)17.基因工程18.基因19.突变20.接合21.转化子22.转导子23.F 菌株24.Hfr 菌株25.F+菌株26.F-菌株27.诱变育种28.抗性突变型29.营养缺陷型30.野生型菌株31.染色体畸变32.准性生殖33.异核体34.基因组35.同义突变36.原生质融合二、填空题1.证明DNA是遗传物质的事例很多,其中最直接的证明有()、()、()三个经典实验。

2.细菌在一般情况下是一套基因,即();真核微生物通常是有两套基因又称()。

3.大肠杆菌基因组为双链环状的(),在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小形式存在于细胞中,该小体被称为()。

4.酵母菌基因组最显著的特点是(),酵母基因组全序列测定完成后,在其基因组上还发现了许多较高同源性的DNA重复序列,并称之为()。

5.质粒通常以()的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中,但从细胞中分离的质粒大多是3种构型,即()型、()型和()型。

6.转座因子可引发多种遗传变化主要包括()、()和()。

7.在()转导中,噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中;而在转导中,噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。

8.细菌的结合作用是指细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的()和过程9.线粒体遗传特征的遗传发生在核外和有丝分裂和减数分裂过程以外,因此它是一种()遗传。

10.丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和()过程,并通过遗传分析进行的,而()是丝状真菌,特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象。

11.DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为()。

12.受体细胞从外界吸收供体菌的DNA片段(或质粒),引起基因型改变的过程称为()。

第七章_微生物的遗传变异和育种

第七章_微生物的遗传变异和育种

第七章_微⽣物的遗传变异和育种本科⽣物技术、⽣物科学专业《微⽣物学》分章节试题库(命题⼈:曾松荣)第2章真核微⽣物的形态、构造和功能(10分)第7章微⽣物的遗传变异和育种(15分)第7章微⽣物的遗传变异和育种⼀、选择题1、将细菌作为实验材料⽤于遗传学⽅⾯研究的优点是。

A.⽣长速度快B.易得菌体C.细菌中有多种代谢类型D.所有以上特点2、细菌直接摄取外界游离的DNA⽚段发⽣变异称为。

A 转导B 转化C 接合D 转换3、诱变育种是指利⽤各种诱变剂处理微⽣物细胞,提⾼基因的随机,通过⼀定的筛选⽅法获得所需要的⾼产优质菌株。

A 重组频率B 融合频率C 突变频率D 调控频率4、抗药性质粒(R因⼦)在医学上很重要是因为它们。

A.可引起某些细菌性疾病B.携带对某些抗⽣素的特定抗性基因C.将⾮致病细菌转变为致病菌D.可以将真核细胞转变为癌细胞5、F+ F-杂交时,以下哪个表述是错误的?A.F-细胞转变为F+细胞B.F+细胞转变为F-细胞C.染⾊体基因不转移D.细胞与细胞间的接触是必须的6、以下突变中哪个很少有可能产⽣回复突复?A.点突变B.颠换C.转换D.染⾊体上三个碱基的缺失7、准性⽣殖。

A.通过减数分裂导致基因重组B.有可独⽴⽣活的异核体阶段C.可导致⾼频率的基因重组D.常见于⼦囊菌和担⼦菌中8、游离于各种微⽣物细胞质中的⼩DNA分⼦称作下列哪种结构?A、质体B、质粒C、类菌质体D、间体9、携带不同基因的F因⼦称为。

A、F-菌株B、F′菌株C、F+菌株D、Hfr菌株10、以噬菌体为媒介,把供体细胞的DNA⽚段带到受体细胞中,使后者获得前者的部分遗传性状的现象叫。

A、转化B、转导C、转换D、接合11、证明核酸是遗传变异物质基础的三个经典实验是。

A.转化、变量和涂布实验 B.转导、变量和影印培养实验C.彷徨、涂布和影印培养实验 D.噬菌体感染实验、病毒拆开重建实验以及转化实验12、在选育抗青霉素的菌株时,在培养基中必须加⼊青霉素,其作⽤是。

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染色体上越靠近F因子的先导区的基因, 染色体上越靠近 因子的先导区的基因,进入的机会 因子的先导区的因 就越多, 中出现重组子的的时间就越早,频率也高。 就越多,在F-中出现重组子的的时间就越早,频率也高。
F因子不易转入受体细胞中,故Hfr×F因子不易转入受体细胞中, 因子不易转入受体细胞中 × 杂交后的受体细胞(或称接合子) 杂交后的受体细胞(或称接合子)大多 数仍然是F 数仍然是 -。
F因子的四种细胞形式
a)F-菌株, 不含 因子,没有性菌毛,但可以通过 接合作用接收 ) 菌株, 不含F因子 没有性菌毛, 因子, F因子而变成雄性菌株(F+); 因子而变成雄性菌株( 因子而变成雄性菌株
b)F+菌株, F因子独立存在,细胞表面有性菌毛。 ) 菌株, 因子独立存在 细胞表面有性菌毛。 因子独立存在, c)Hfr菌株,F因子插入到染色体DNA上,细胞表面有性菌毛。 Hfr菌株, 因子插入到染色体DNA上 细胞表面有性菌毛。 菌株 DNA
Ames实验— 诱变剂与致癌物质
“生物化学统一性”法则: 生物化学统一性”法则: 人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致的,能使微生 的结构及特性方面是一致的, 人和细菌在 的结构及特性方面是一致的 物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA,使其发生突 物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的 , 最后造成癌变或其他不良的后果。 变,最后造成癌变或其他不良的后果。
第四节 基因突变和修复
• 基因突变:基因内部遗传结构或DNA序列的任何 基因突变:基因内部遗传结构或 序列的任何 改变,包括一对或少数几对碱基的缺失 包括一对或少数几对碱基的缺失、 改变 包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置 换,泛指遗传物质的分子结构或数量突然发生的 可遗传的变化,可自发或诱导产生。 可遗传的变化,可自发或诱导产生。 突变率( 突变率(mutation rate) )
第八章 微生物遗传与变异
表型饰变: 表型饰变:
表型的差异只与环境有关 特点:暂时性、不可遗传性、 特点:暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为
遗传型变异(基因变异、基因突变): 遗传型变异(基因变异、基因突变):
遗传物质改变, 遗传物质改变,导致表型改变 特点:遗传性、 特点:遗传性、群体中极少数个体的行为
碱基变化类型:同义突变、错义突变、 碱基变化类型:同义突变、错义突变、 无义突变、 无义突变、移码突变 突变株的表型变化: 突变株的表型变化: hisC-和hisC+ ● 营养缺陷型 微生物遗传学中重要的选择标记和育种手段。 微生物遗传学中重要的选择标记和育种手段。
影印 法分 离营 养缺 陷型

抗药性突变型
• 细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。 细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。 • 某一基因的突变一般是独立发生的,他的突变率不影响其他 独立发生的 某一基因的突变一般是独立发生 基因的突变。 基因的突变。 • 通常突变发生的几率为 -6~10-9 通常突变发生的几率为10
一、基因突变的类型及其分离
一、细菌的接合作用(conjugation) 细菌的接合作用
通过细胞与细胞的直接接触 而产生的遗传信息的转移和 重组过程 1.实验证据 实验证据
1946年,Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm 年 细菌的多重营养缺陷型杂交实验
2. 机制
(大肠杆菌的接合机制 大肠杆菌的接合机制) 大肠杆菌的接合机制
第五节 细菌基因转移和重组
微生物可通过多种途径进行水平方向的基因转移, 这种基因的转移与交换是生物进化的动力之一。 接合 (conjugation): : 细胞与细胞的直接接触( 因子介导) 细胞与细胞的直接接触(由F因子介导) 因子介导 转导(transduction): : 转导 由噬菌体介导 自然遗传转化(natural genetic transformation): 自然遗传转化 : 游离DNA分子 + 感受态细胞 分子 游离
redundancy) 。
第二节 质粒和转座因子
质粒和转座因子都是细胞中除染色体以外的遗传因子。 • 质粒:游离 游离于原核生物基因组以外,具有独立 游离 独立 复制能力的细胞质遗传因子,存在于各种微生 复制能力 物细胞中。 • 转座子:位于染色体或质粒上的一段能改变自 身位置的DNA序列,广泛分布于原核和真核细 胞中。
(自发突变频率通常为10-6-10-9) 自发突变频率通常为10
第二节 微生物的基因组结构
• 基因 基因是生物体内具有自主复制能力的最小遗传功 能单位,其物质基础是一条 直线 一条以直线 一条 直线排列、具有特 定核苷酸序列的核酸片段。 • 基因组是指存在于细胞或病毒中的所有基因。由 基因组 于现在发现许多非编码序列具有重要的功能,因 此目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及 非基因的DNA序列组成的总称,包括编码蛋白质 的结构基因、调控序列以及目前功能还尚不清楚 的DNA序列。
原核生物基因的特点
• • • • 遗传信息的连续性 功能相关的结构基因组成操纵子结构 结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝 基因组的重复序列少而短
2、单细胞真核微生物—啤酒酵母基因组 真核生物的基因的特点
• 基因的不连续性:内含子、外显子。 • 转录和转译在细胞中有空间分隔 。 • 高度拷贝和重复顺序 :遗传丰余 (genetic
正向突变/回复突变 正向突变 回复突变 诱变剂的使用可大大 提高突变几率 细胞可自发的产生突 变 突变性状与引起突变 的原因间无直接对应 关系 突变几率为10 突变几率为 -6~109
分子基础
DNA聚合酶产生的错 误、DNA物理损伤、 重组和转座等。 转换、颠换 RNA基因组的突变: RNA复制酶 RNA修复机制
细胞基因的这种转移过程又常称为性导( )、F因子转导 细胞基因的这种转移过程又常称为性导(sexduction)、 因子转导 )、 F′× 3)F′×F-杂交 ),或 因子媒介的转导 因子媒介的转导( (F-duction),或F因子媒介的转导(F-mediated transduction)。 ), )。
月季根癌
• • •
代谢质粒 质粒上携带有降解某些基质的酶的基因。 质粒上携带有降解某些基质的酶的基因。 仅在假单胞菌(Pseudomonas)中发现。 假单胞菌( 假单胞菌 ) 具有降解复杂有毒化合物的能力。“超 级菌”。
• 隐秘质粒
• 隐秘质粒不显示任何表型效应,它们的存在只有 隐秘质粒不显示任何表型效应, 通过物理的方法, 通过物理的方法,例如用凝胶电泳检测细胞抽提 液等方法才能发现。 液等方法才能发现。
它们存在的生物学意义,目前几乎不了解。 它们存在的生物学意义,目前几乎不了解。
在应用上, 在应用上,很多隐秘质粒被加以改造作为基因工程的载体 (一般加上抗性基因) 一般加上抗性基因)
三、质粒的不亲和性
能在同一种细菌中并存的质粒属于不同的不亲和群, 能在同一种细菌中并存的质粒属于不同的不亲和群, 反之同一不亲和群。 反之同一不亲和群。
美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授于 教授于1966年发明, 年发明, 美国加利福尼亚大学的 教授于 年发明 因此称为Ames试验 因此称为 试验 检测鼠伤寒沙门氏菌 检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium) 鼠伤寒沙门氏菌 组氨酸营养缺陷型菌株(his-)的回复突变率。 的回复突变率。 组氨酸营养缺陷型菌株 的回复突变率
strr 和 ampr
条件致死突变型 常用的条件致死突变是温度敏感 突变, 表示。 突变,用 ts 表示。
● ●
形态突变型 产量突变型
细胞和菌落形态、颜色、 细胞和菌落形态、颜色、噬菌斑等 DNA重组技术中的蓝白筛选。 重组技术中的蓝白筛选。 重组技术中的蓝白筛选

二、基因突变的分子基础 1.自发性 自发性 2.不对应性 不对应性 3.稀有性 稀有性 4.规律性 规律性 5.独立性 独立性 6.可诱变性 可诱变性 7.遗传和可逆性 遗传和可逆性
接合作用是由一种被称为F因子的质粒介导 接合作用是由一种被称为 因子的质粒介导 F因子的分子量通常为 ×107,上面有编码细菌产生性菌毛 因子的分子量通常为5× 因子的分子量通常为 多个基因。 (sex pili)及控制接合过程进行的 多个基因。 )及控制接合过程进行的20多个基因
含有F因子的细胞: 雄性”菌株( ),其细胞表面有性菌毛 含有 因子的细胞:“雄性”菌株(F+),其细胞表面有性菌毛 因子的细胞 不含F因子的细胞: 雌性”菌株( ),细胞表面没有性菌毛 不含 因子的细胞:“雌性”菌株(F-),细胞表面没有性菌毛 因子的细胞
2、切除修复 、
暗修复, 暗修复,细胞的主要修 复系统,涉及UvrA、 复系统,涉及 、 UvrB、UvrC、 UvrD 、 、
3、重组修复 、
越过损伤直接进行的修复。 越过损伤直接进行的修复。
4、SOS修复 、 修复
DNA分子在遇到较大范围的重大损伤时,诱导产生 分子在遇到较大范围的重大损伤时, 分子在遇到较大范围的重大损伤时 的一种应急机制。 的一种应急机制。
Ames试验 试验
潜在的某种 化学诱变剂 使得回复突 变作用增强
三、DNA损伤的修复 损伤的修复 1、光复活作用 、 • UV导致遗传物质产生嘧啶二聚体 嘧啶二聚体(TT、 嘧啶二聚体 TC、CC),造成局部DNA分子无法配对, 引起微生物的死亡或突变 死亡或突变。 死亡或突变 • 一般微生物具有光复活作用 光复活作用:光解酶Phr 光复活作用 • 在利用UV进行诱变育种等工作时,应在红 红 光灯下进行照射和后继操作,并放置在黑 光灯下进行照射和后继操作 黑 暗条件下培养。 暗条件下培养
由腺嘌呤碱基互变异构导致的自发突变 (AT→GC) (AT GC)
诱发突变
通过物理、 通过物理、化学和生物因子能够提高其突变频率 这一类物质称为诱变剂。 ,这一类物质称为诱变剂。 常用的诱变剂: 常用的诱变剂: 碱基类似物: 碱基类似物:碱基错配 插入染料 : 移码突变 直接与DNA碱基起化学反应的诱变剂: 碱基起化学反应的诱变剂: 直接与 碱基起化学反应的诱变剂 EMS、DES、NTG 、 、 辐射和热:置换突变、 辐射和热:置换突变、SOS错误倾向修复 错误倾向修复 生物诱变因子: 生物诱变因子: 转座子
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