第一章微生物遗传学绪论详解演示文稿
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《微生物遗传》课件
微生物遗传育种与改良
04
自然选育
利用自然变异选择有益的变异体，通过遗传稳定性和生产性状的鉴定，培育出新的菌种。
微生物遗传学应用
05
工业发酵是微生物遗传学应用的重要领域之一，通过利用微生物的遗传特性，实现大规模生产各类发酵产品，如酒精、醋酸、酵母、抗生素等。
工业发酵中，通过遗传育种和基因工程手段改良微生物菌种，提高发酵效率和产物质量，降低生产成本。
详细描述
总结词
介绍基因表达的概念、基因表达的调控机制以及基因表达的改变对微生物的影响。
详细描述
基因表达是DNA中的遗传信息转录为RNA并翻译为蛋白质的过程。基因表达受到多种因素的调控，包括DNA的甲基化、染色质构象以及转录和翻译水平的调控。基因表达的改变可能影响微生物的生长、代谢和致病性等方面。
微生物基因突变与重组
19世纪末期
遗传学奠基人摩尔根提出基因概念，为遗传学的发展奠定了基础。
20世纪初期
DNA双螺旋结构发现，开启了分子生物学时代。
20世纪50年代
人类基因组计划启动，推动了基因组学的发展。
20世纪70年代
微生物遗传物质基础
02
介绍DNA的基本结构，包括碱基、磷酸和脱氧核糖，以及DNA的双螺旋结构。
总结词
工业发酵的微生物菌种通常具有特殊生理功能和代谢途径，通过研究其遗传机制，有助于发现新的发酵产品和工艺。
生物制药是利用微生物或其代谢产物作为药物成分，治疗和预防人类疾病的领域。
通过遗传工程手段，可以改良微生物细胞工厂，高效表达具有药效的蛋白质或其他活性分子。
生物制药中，对微生物的遗传特性和表达调控机制的研究，有助于发现和开发新的药物候选分子。
生物环保是利用微生物的降解和转化能力，处理和治理环境污染的领域。
04
自然选育
利用自然变异选择有益的变异体，通过遗传稳定性和生产性状的鉴定，培育出新的菌种。
微生物遗传学应用
05
工业发酵是微生物遗传学应用的重要领域之一，通过利用微生物的遗传特性，实现大规模生产各类发酵产品，如酒精、醋酸、酵母、抗生素等。
工业发酵中，通过遗传育种和基因工程手段改良微生物菌种，提高发酵效率和产物质量，降低生产成本。
详细描述
总结词
介绍基因表达的概念、基因表达的调控机制以及基因表达的改变对微生物的影响。
详细描述
基因表达是DNA中的遗传信息转录为RNA并翻译为蛋白质的过程。基因表达受到多种因素的调控，包括DNA的甲基化、染色质构象以及转录和翻译水平的调控。基因表达的改变可能影响微生物的生长、代谢和致病性等方面。
微生物基因突变与重组
19世纪末期
遗传学奠基人摩尔根提出基因概念，为遗传学的发展奠定了基础。
20世纪初期
DNA双螺旋结构发现，开启了分子生物学时代。
20世纪50年代
人类基因组计划启动，推动了基因组学的发展。
20世纪70年代
微生物遗传物质基础
02
介绍DNA的基本结构，包括碱基、磷酸和脱氧核糖，以及DNA的双螺旋结构。
总结词
工业发酵的微生物菌种通常具有特殊生理功能和代谢途径，通过研究其遗传机制，有助于发现新的发酵产品和工艺。
生物制药是利用微生物或其代谢产物作为药物成分，治疗和预防人类疾病的领域。
通过遗传工程手段，可以改良微生物细胞工厂，高效表达具有药效的蛋白质或其他活性分子。
生物制药中，对微生物的遗传特性和表达调控机制的研究，有助于发现和开发新的药物候选分子。
生物环保是利用微生物的降解和转化能力，处理和治理环境污染的领域。
遗传学绪论PPT课件.ppt
➢ The central dogma (中心法则) in biology is that information flows from DNA to RNA to protein.
2024/9/29
Genetics
33
DNA Replication: Propagating Genetic Information
➢What is gene? ➢Genes were shown to consist of substances
called nucleic acids.
2024/9/29
Genetics
28
2024/9/29
Genetics
29
3、The Human Genome Project: Sequencing DNA and Cataloguing Genes
➢Replication (复制) ➢Expression (表达) ➢Mutation (突变)
2024/9/29
Genetics
20
Key Points
➢Genetics is the study of the hereditary materials.
➢The hereditary material explains both the similarities and differences among organisms.
2024/9/29
Genetics
22
1、Mendel: Genes and the Rules of Inheritance
2024/9/29
Genetics
23
2024/9/29
Mendel’s method involved hybridizing plants that showed different traits—for example, short plants were hybridized with tall plants—to see how the traits were inherited by the offspring.
2024/9/29
Genetics
33
DNA Replication: Propagating Genetic Information
➢What is gene? ➢Genes were shown to consist of substances
called nucleic acids.
2024/9/29
Genetics
28
2024/9/29
Genetics
29
3、The Human Genome Project: Sequencing DNA and Cataloguing Genes
➢Replication (复制) ➢Expression (表达) ➢Mutation (突变)
2024/9/29
Genetics
20
Key Points
➢Genetics is the study of the hereditary materials.
➢The hereditary material explains both the similarities and differences among organisms.
2024/9/29
Genetics
22
1、Mendel: Genes and the Rules of Inheritance
2024/9/29
Genetics
23
2024/9/29
Mendel’s method involved hybridizing plants that showed different traits—for example, short plants were hybridized with tall plants—to see how the traits were inherited by the offspring.
遗传学——绪论 ppt课件
1958年梅西尔逊（M.Meselson）和史泰尔 （F.Stahl）证明了DNA的半保留复制
1961年，雅各布（F.Jacob）和莫诺根 （J.L.Monod）提出细菌中基因表达与调控 的操纵元模型
21
1966年，莱文伯格（M.W.Nirenberg）和柯 兰拉（H.G.Khorana）建立了完整的遗传密 码
20世纪30年代，研究者们提出杂种优势理 论
15
1930~1932年费希尔（R.A.Fisher）、奈特 （S.Wright）和霍尔丹（J.B.S.Haldane） 等奠定了数量遗传学和群体遗传学的基础
费希尔
16
1941年比德尔（G.W.Beadle）和泰特姆 （E.T.Tatum）证明了基因是通过酶而起作 用的，提出“一个基因一个酶”的假说
遗传学——绪论 ppt课件
第一节 遗传学的研究对象和任务
2
研究的对象
遗传学所研究的主要内容是由母细胞到子细 胞、由亲代到子代，而细胞及其所含的染色 体则是生物信息遗传的基础。
5
DNA分子
6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
任务
遗传学研究的任务在于：阐明生物遗传和变 异的现象及其表现的规律；探索遗传和变异 的原因及其物理基础，揭示其内在规律；从 而进一步指导动物、植物和微生物的育种实 践，防治遗传疾病，提高医学水平，造福人 类。
20世纪70年代，分子遗传学已成功地进行 人工分离基因和人工合成基因，开始建立 遗传工程这一新的研究领域
20世纪90年代初，实施“人类基因组计划” 21世纪，遗传学的发展进入“后基因组时
代”
22
第三节 遗传学的重要性
23
遗传学与进化论有着不可分割的关系 遗传学对于农业科学起着直接的指导作用，
1961年，雅各布（F.Jacob）和莫诺根 （J.L.Monod）提出细菌中基因表达与调控 的操纵元模型
21
1966年，莱文伯格（M.W.Nirenberg）和柯 兰拉（H.G.Khorana）建立了完整的遗传密 码
20世纪30年代，研究者们提出杂种优势理 论
15
1930~1932年费希尔（R.A.Fisher）、奈特 （S.Wright）和霍尔丹（J.B.S.Haldane） 等奠定了数量遗传学和群体遗传学的基础
费希尔
16
1941年比德尔（G.W.Beadle）和泰特姆 （E.T.Tatum）证明了基因是通过酶而起作 用的，提出“一个基因一个酶”的假说
遗传学——绪论 ppt课件
第一节 遗传学的研究对象和任务
2
研究的对象
遗传学所研究的主要内容是由母细胞到子细 胞、由亲代到子代，而细胞及其所含的染色 体则是生物信息遗传的基础。
5
DNA分子
6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
任务
遗传学研究的任务在于：阐明生物遗传和变 异的现象及其表现的规律；探索遗传和变异 的原因及其物理基础，揭示其内在规律；从 而进一步指导动物、植物和微生物的育种实 践，防治遗传疾病，提高医学水平，造福人 类。
20世纪70年代，分子遗传学已成功地进行 人工分离基因和人工合成基因，开始建立 遗传工程这一新的研究领域
20世纪90年代初，实施“人类基因组计划” 21世纪，遗传学的发展进入“后基因组时
代”
22
第三节 遗传学的重要性
23
遗传学与进化论有着不可分割的关系 遗传学对于农业科学起着直接的指导作用，
《微生物遗传与变异》课件
倒位突变
指DNA分子中一段碱基对的倒位，导致基因 结构的改变。
基因突变机制
自发突变
指在没有任何外界因素的影响 下，DNA复制过程中偶然出 现的差错导致的基因突变。
诱变因素
指某些物理、化学、生物因素 可以诱导基因突变的产生，如 紫外线、X射线、化学诱变剂
等。
修复缺陷
指DNA损伤修复过程中的缺 陷可以导致基因突变的产生。
基因重组也可以帮助微生物抵 抗抗生素等外部压力，提高生 存能力。
04 微生物基因表达调控
基因表达调控概念
基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制过程，是生物体内基因活动的一个重 要环节。
基因表达调控主要发生在转录水平，即RNA聚合酶通过转录起始、延伸、终止等过 程控制基因的表达。
基因表达调控对于生物体的生长、发育、代谢以及应激反应等生理过程具有重要意 义。
表观遗传修饰
表观遗传修饰是指DNA序列不变的情况下，基因表达的可遗传变化， 包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。表观遗传修饰可以影响转录因子的 活性，从而调控基因的表达。
基因表达调控对微生物的影响
微生物的适应性
基因表达调控是微生物适应环境变化的重要机制。通过调控特定基因的表达，微生物可以适应不同的生长条件、营养 需求以及环境压力。
遗传物质
携带遗传信息的物质， 可以是DNA或RNA。
微生物遗传学重要性
基础研究
01
揭示生命本质，探索生物进化机制。
应用研究
02
改良微生物菌种，提高工业生产效率。
疾病控制
03
研究病原微生物的遗传特性，为疾病防治提供依据。
微生物遗传学发展历程
19世纪
孟德尔遗传定律的发现，奠定遗传学基础。
指DNA分子中一段碱基对的倒位，导致基因 结构的改变。
基因突变机制
自发突变
指在没有任何外界因素的影响 下，DNA复制过程中偶然出 现的差错导致的基因突变。
诱变因素
指某些物理、化学、生物因素 可以诱导基因突变的产生，如 紫外线、X射线、化学诱变剂
等。
修复缺陷
指DNA损伤修复过程中的缺 陷可以导致基因突变的产生。
基因重组也可以帮助微生物抵 抗抗生素等外部压力，提高生 存能力。
04 微生物基因表达调控
基因表达调控概念
基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制过程，是生物体内基因活动的一个重 要环节。
基因表达调控主要发生在转录水平，即RNA聚合酶通过转录起始、延伸、终止等过 程控制基因的表达。
基因表达调控对于生物体的生长、发育、代谢以及应激反应等生理过程具有重要意 义。
表观遗传修饰
表观遗传修饰是指DNA序列不变的情况下，基因表达的可遗传变化， 包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。表观遗传修饰可以影响转录因子的 活性，从而调控基因的表达。
基因表达调控对微生物的影响
微生物的适应性
基因表达调控是微生物适应环境变化的重要机制。通过调控特定基因的表达，微生物可以适应不同的生长条件、营养 需求以及环境压力。
遗传物质
携带遗传信息的物质， 可以是DNA或RNA。
微生物遗传学重要性
基础研究
01
揭示生命本质，探索生物进化机制。
应用研究
02
改良微生物菌种，提高工业生产效率。
疾病控制
03
研究病原微生物的遗传特性，为疾病防治提供依据。
微生物遗传学发展历程
19世纪
孟德尔遗传定律的发现，奠定遗传学基础。
遗传学--第一章-绪论-PPT课件
遗传学 第一章 绪论
第一章 绪论
第一节 什么是遗传学 （genetics）： 遗传学就是研究生物的遗传与变异的科学
世代间相似的现象就是“遗传” (heredity, inheritance) “ 种瓜得瓜，种豆得豆。”
生物个体间的差异叫做“变异”（variation） “一母生九子，九子各不同。”
2、微生物和生化遗传学时期遗传学 （1940-对 象从真核转到了原核，更为深入地研究了 基因的精细结构和生化功能。 重大成果有“一基因一酶”(Beadle and Tatum,1941)的建立．
遗传物质确定为DNA，而不是蛋白(Avery， 1944)；
双螺旋模型的建立(Watson和Crick 1953)以及中心法 则的提出(Crick，1958)。
Frankling and wilkins
分子遗传学时期。（1953-现在）
此期是遗传学发展的第三次高潮，可以说成果累累， 月新年异，而且趋向于应用，大大缩短了转化为生 产力的周期。
乳糖操纵子模型的建立(Jacob and Monod,1961)
青山衬托之下，是一片金灿灿 的中国水稻梯田。2002年4月5 日以中国梯田为封面的« Science»杂志以14页篇幅率先 发表了一个重大成果—中国人 独立完成的论文《水稻（籼稻） 基因组的工作框架序列》，显 示对中国科学家成就充分肯定。
第三节遗传学在国民经济中的作用 一、 遗传学与农牧业的关系 无论是农林还是畜牧水产业都是和国计民生
遗传学：研究遗传物质（基因）结构、 功能、 传递和表达规律。
遗传与变异的关系
遗传与变异现象在生物界普遍存在，是生命活 动的基本特征之一。
没有变异生物界就失去进化的素材，遗传只的 是简单的重复
第一章 绪论
第一节 什么是遗传学 （genetics）： 遗传学就是研究生物的遗传与变异的科学
世代间相似的现象就是“遗传” (heredity, inheritance) “ 种瓜得瓜，种豆得豆。”
生物个体间的差异叫做“变异”（variation） “一母生九子，九子各不同。”
2、微生物和生化遗传学时期遗传学 （1940-对 象从真核转到了原核，更为深入地研究了 基因的精细结构和生化功能。 重大成果有“一基因一酶”(Beadle and Tatum,1941)的建立．
遗传物质确定为DNA，而不是蛋白(Avery， 1944)；
双螺旋模型的建立(Watson和Crick 1953)以及中心法 则的提出(Crick，1958)。
Frankling and wilkins
分子遗传学时期。（1953-现在）
此期是遗传学发展的第三次高潮，可以说成果累累， 月新年异，而且趋向于应用，大大缩短了转化为生 产力的周期。
乳糖操纵子模型的建立(Jacob and Monod,1961)
青山衬托之下，是一片金灿灿 的中国水稻梯田。2002年4月5 日以中国梯田为封面的« Science»杂志以14页篇幅率先 发表了一个重大成果—中国人 独立完成的论文《水稻（籼稻） 基因组的工作框架序列》，显 示对中国科学家成就充分肯定。
第三节遗传学在国民经济中的作用 一、 遗传学与农牧业的关系 无论是农林还是畜牧水产业都是和国计民生
遗传学：研究遗传物质（基因）结构、 功能、 传递和表达规律。
遗传与变异的关系
遗传与变异现象在生物界普遍存在，是生命活 动的基本特征之一。
没有变异生物界就失去进化的素材，遗传只的 是简单的重复
微生物遗传学课件
基因组学定义
基因组学是研究生物体基因组的学科，包括基因的发现、基因组结构、基因表达调 控以及基因组进化的研究。
基因组学研究旨在揭示生物体的遗传信息，以及这些信息如何影响生物体的表型和 功能。
基因组学研究对于理解生命的本质、疾病的发生和发展机制以及新药的研发等方面 具有重要意义。
基因组学研究方法
基因组测序
生物修复
生物修复
利用微生物对环境污染进行治理和修复的 技术，具有处理效果好、成本低等优点。
生物修复的应用
在土壤、水体、空气等污染治理领域广泛 应用，有效解决了许多环境问题，改善了
人类生存环境。
生物修复的原理
通过微生物对污染物的降解、转化和富集 等作用，将污染物转化为无害或低毒性的 物质，降低其对环境和人体健康的危害。
程，涉及到多种酶的参与。
转座重组
指DNA分子内部的转座元件在不 同位置之间移动的重组过程。转 座重组需要转座酶的催化，实现 DNA片段在不同位置的复制和移
动。
Hale Waihona Puke 突变与重组在微生物遗传学中的应用
基因工程
通过突变和重组技术，可以对微 生物进行基因敲除、敲入和基因 修饰，实现基因表达的调控和代
谢途径的改造。
微生物遗传学课件
目 录
• 微生物遗传学概述 • 微生物基因组学 • 微生物突变与重组 • 微生物基因表达调控 • 微生物进化与系统发育 • 微生物遗传学应用
01 微生物遗传学概述
微生物遗传学定义
微生物遗传学定义
微生物遗传学是一门研究微生物遗传、变异和演化的科学，主要关注微生物的基因组结构 、基因表达调控、基因突变与进化等基本问题。
通过调节翻译起始和翻译过程 来控制蛋白质的合成，如核糖 体结合位点的选择和mRNA的 稳定性等。
微生物的遗传与变异详解演示文稿
一个操纵子又包含3种基因： 结构基因(structure gene)：结构基因是通过转录和翻译过程来执行多
肽(酶及结构蛋白)合成。 操纵基因(operator)：操纵基因是与结构基因紧密连锁在一起的，是
阻遏蛋白的附着部位，它能控制结构基 因转录的开放或关闭。 启动基因(promotor)：启动基因是转录的起始部位，是RNA多聚酶附
2、质粒在基因工程中的应用
质粒具有很多有利于基因工程操作的优点： ＊体积小，便于DNA的分离和操作
＊呈环状，性能稳定 ＊独立的复制 ＊拷贝数多，使外源DNA可很快扩增 ＊存在抗药性基因等选择性标记，便于含质粒
克隆的见出和选择 E. coli的pBR322质粒
当前第30页\共有154页\编于星期四\17点
当前第32页\共有154页\编于星期四\17点
代表性质粒
（1）F质粒（fertility factor） 又称F因子、致育因子或性 因子，是大肠杆菌等细菌中 决定“性别”的质粒。可通 过接合转移。
当前第33页\共有154页\编于星期四\17点
（2）R质粒（resistance factor） 又称R因子或抗药性质粒，具有多 种抗生素抗性基因，并且可以在不同细菌中传递。可作为基因工 程的载体。
微生物的遗传与变异详解演示 文稿
当前第1页\共有154页\编于星期四\17点
优选微生物的遗传与变异
当前第2页\共有154页\编于星期四\17点
遗传与变异的几个概念
遗传和变异是生命最本质的属性之一。 遗传(heredity) 表型（phenotype） 遗传型（genotype） 变异(variation) 饰变（modification）
密码子：负载遗传信息的基本单位，是由DNA链上的三个核苷酸的 特定顺序所决定的。三联密码子一般都用 mRNA上的3个核苷酸顺 序来表示。
肽(酶及结构蛋白)合成。 操纵基因(operator)：操纵基因是与结构基因紧密连锁在一起的，是
阻遏蛋白的附着部位，它能控制结构基 因转录的开放或关闭。 启动基因(promotor)：启动基因是转录的起始部位，是RNA多聚酶附
2、质粒在基因工程中的应用
质粒具有很多有利于基因工程操作的优点： ＊体积小，便于DNA的分离和操作
＊呈环状，性能稳定 ＊独立的复制 ＊拷贝数多，使外源DNA可很快扩增 ＊存在抗药性基因等选择性标记，便于含质粒
克隆的见出和选择 E. coli的pBR322质粒
当前第30页\共有154页\编于星期四\17点
当前第32页\共有154页\编于星期四\17点
代表性质粒
（1）F质粒（fertility factor） 又称F因子、致育因子或性 因子，是大肠杆菌等细菌中 决定“性别”的质粒。可通 过接合转移。
当前第33页\共有154页\编于星期四\17点
（2）R质粒（resistance factor） 又称R因子或抗药性质粒，具有多 种抗生素抗性基因，并且可以在不同细菌中传递。可作为基因工 程的载体。
微生物的遗传与变异详解演示 文稿
当前第1页\共有154页\编于星期四\17点
优选微生物的遗传与变异
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遗传与变异的几个概念
遗传和变异是生命最本质的属性之一。 遗传(heredity) 表型（phenotype） 遗传型（genotype） 变异(variation) 饰变（modification）
密码子：负载遗传信息的基本单位，是由DNA链上的三个核苷酸的 特定顺序所决定的。三联密码子一般都用 mRNA上的3个核苷酸顺 序来表示。
微生物遗传学基础演示教学
超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
特定的质粒提取 方法和后处理使 染色体和RNA 均被除掉。
对于由于三种构型同时存在时 造成的多带现象（提取质粒时 造成或自然存在），可以进行 特异性单酶切，使其成为一条 带。
对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点，如抗药 性初步判断。
(2) 质粒的主要类型 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；
(1)质粒的分子结构 通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的 超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；
也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；
质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb； （细菌质粒多在10kb以内）
质粒的检测 提取所有胞内DNA后电镜观察；
• E.coli 2.4×109 Da，
42000 Kb（1300微米）， 闭合环 状，约编码2000 个基因。 • 类核（nucleoid）。 支架 (scafford） 50-100 个DNA环组成，每200bp 就有一个负超螺旋
DNA分子形成环状， 这种环呈超螺旋状
它从致密的含蛋白质的 结构中伸出（支架）
生化提取分别获得含RNA的烟草花叶病 毒蛋白质外壳（病毒1）和核酸（病毒2）
抗血清处理，证明杂种病毒的蛋 白质外壳来自病毒1，而非病毒2
杂种病毒的后代的蛋白质外壳表现 为病毒2，而非病毒1
遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质
• 烟草花叶病毒经弱碱、尿素、去垢剂等处理，可以将其 蛋白外壳与RNA分开，重新将蛋白外壳与RNA混合，病毒 粒子又会重建。
3)产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）
细菌素
抗生素
抑制或杀死近缘，甚至同种不同株的细菌 较广的抗菌谱
现代微生物遗传学课件---第一授课单元
– DNA复制开始时在DNA分子上的特定部位。通常 原核生物和质粒的复制起点以ori表示。
– 原核生物的DNA一般只有一个复制起点。
– 真核生物染色体上有多个复制起点，真核生物的 复制起点通常称为自主复制序列(autonomously replicatory sequence,简称ARS)。
• (2)复制子(replicon)：
第一章 绪论
第一节 微生物遗传学的发展简史
微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、 小型真菌及单细胞藻类、原生动物为研究对象的遗 传学的分支学科。
40年代以前：微生物遗传学的研究是不系统的、局限 的，遗传学基本研究只限于动物和植物。
研究对象：只限于进行有性生殖，特别是产生有性孢子 微生物（酵母菌、草履虫、脉孢菌）；
中国轻工业出版社1997教学ppt领悟科研方法教学ppt第一章绪论第一节微生物遗传学发展简史第二节朊病毒的发现和思考第三节微生物作为遗传学材料的优越性第四节微生物遗传控制与发酵工业第二章微生物遗传物质第一节dna结构和复制教学ppt微生物遗传学是一门以病毒细菌放线菌小型真菌及单细胞藻类原生动物为研究对象的遗传学的分支学科
1）把遗传规律推广到最简单的生物噬菌体； 2）温和噬菌体以及转导作用的发现，成为微生物 遗传学、分子遗传学研究的有效手段。
• 1946年， Delbruck证实了噬菌体也存在遗传重组现象； • 1955年， Benzer研究了E.coliT4噬菌体遗传物质的精细
结构，提出了“顺反子”的概念； • 1961年， Benzer发表了T4rⅡ突变位点的经典研究表明：
Salvador Luria
Max Delbruck
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969
– 原核生物的DNA一般只有一个复制起点。
– 真核生物染色体上有多个复制起点，真核生物的 复制起点通常称为自主复制序列(autonomously replicatory sequence,简称ARS)。
• (2)复制子(replicon)：
第一章 绪论
第一节 微生物遗传学的发展简史
微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、 小型真菌及单细胞藻类、原生动物为研究对象的遗 传学的分支学科。
40年代以前：微生物遗传学的研究是不系统的、局限 的，遗传学基本研究只限于动物和植物。
研究对象：只限于进行有性生殖，特别是产生有性孢子 微生物（酵母菌、草履虫、脉孢菌）；
中国轻工业出版社1997教学ppt领悟科研方法教学ppt第一章绪论第一节微生物遗传学发展简史第二节朊病毒的发现和思考第三节微生物作为遗传学材料的优越性第四节微生物遗传控制与发酵工业第二章微生物遗传物质第一节dna结构和复制教学ppt微生物遗传学是一门以病毒细菌放线菌小型真菌及单细胞藻类原生动物为研究对象的遗传学的分支学科
1）把遗传规律推广到最简单的生物噬菌体； 2）温和噬菌体以及转导作用的发现，成为微生物 遗传学、分子遗传学研究的有效手段。
• 1946年， Delbruck证实了噬菌体也存在遗传重组现象； • 1955年， Benzer研究了E.coliT4噬菌体遗传物质的精细
结构，提出了“顺反子”的概念； • 1961年， Benzer发表了T4rⅡ突变位点的经典研究表明：
Salvador Luria
Max Delbruck
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969
2M.G.第一章 微生物的遗传物质 微生物遗传 教学课件
2020/7/2
1. θ型复制
2020/7/2
2020/7/2
2020/7/2
2020/7/2
四、细菌染色体的分离机制
2020/7/2
2020/7/2
五、细菌质粒和噬菌体DNA的滚环复制
2020/7/2
单链DNA phage 基因组复制特点:
• X174 DNA复制: SS RF, RF RF, RF SS
断裂基因的存在，有利于生物的变异和进化，有利于储 存较多的遗传物质。
2020/7/2
二、基因组学（Genomics）
什么是基因组（Genome）?
一种生物编码所有功能所必须的基因的结 合体。基因组也指单倍体生物的一套DNA。
• 结构基因组学（Structural Genomics） 研究基因和基因组的结构、各种遗传元件
2020/7/2
• 增强子（Enhancer）：真核生物基因表达 的重要调控元件。能使与其连锁的基因转录 频率明显增强的DNA序列，长度一般为100 ～200bp。具有下列特点：
1. 使基因转录增强10～200倍，有的达上千倍。 2. 增强效应与位置和取向无关。 3. 可远离转录起始点起作用。 4. 无基因的专一性，对同源、异源基因都有效。
三、细菌染色体的复制
1. θ型复制 2. 与DNA复制有关的酶和蛋白 3. 染色体复制起点和复制起始阶段 4. 染色体复制终止
2020/7/2
E.coli DNA θ型复制
• E.coli DNA为环形分子 • 每一个相继的复制周期从一个固定的起点
(oriC)开始 • 双向复制 • 证明: 遗传学方法, 放射自显影方法
2020/7/2
特点:
1 高度压缩,多层折叠 E.coli 细胞长度为3~5μ , 其DNA长约1300μ。
1. θ型复制
2020/7/2
2020/7/2
2020/7/2
2020/7/2
四、细菌染色体的分离机制
2020/7/2
2020/7/2
五、细菌质粒和噬菌体DNA的滚环复制
2020/7/2
单链DNA phage 基因组复制特点:
• X174 DNA复制: SS RF, RF RF, RF SS
断裂基因的存在，有利于生物的变异和进化，有利于储 存较多的遗传物质。
2020/7/2
二、基因组学（Genomics）
什么是基因组（Genome）?
一种生物编码所有功能所必须的基因的结 合体。基因组也指单倍体生物的一套DNA。
• 结构基因组学（Structural Genomics） 研究基因和基因组的结构、各种遗传元件
2020/7/2
• 增强子（Enhancer）：真核生物基因表达 的重要调控元件。能使与其连锁的基因转录 频率明显增强的DNA序列，长度一般为100 ～200bp。具有下列特点：
1. 使基因转录增强10～200倍，有的达上千倍。 2. 增强效应与位置和取向无关。 3. 可远离转录起始点起作用。 4. 无基因的专一性，对同源、异源基因都有效。
三、细菌染色体的复制
1. θ型复制 2. 与DNA复制有关的酶和蛋白 3. 染色体复制起点和复制起始阶段 4. 染色体复制终止
2020/7/2
E.coli DNA θ型复制
• E.coli DNA为环形分子 • 每一个相继的复制周期从一个固定的起点
(oriC)开始 • 双向复制 • 证明: 遗传学方法, 放射自显影方法
2020/7/2
特点:
1 高度压缩,多层折叠 E.coli 细胞长度为3~5μ , 其DNA长约1300μ。
第一篇微生物的遗传与变异详解演示文稿
第十页，共66页。
TMV
HRV
HRV 原始株
第十一页，共66页。
拆开
重建
感染
植物病毒的重建实验图示
TMV 分离纯化
遗传(heredity或inhertiance)和变异(Variation)是生物体最本质 的属性之一。
与之相关的几个概念
1、遗传(heredity) 生物的上一代将自己的遗传因子传递给下一代
1958年，Meselson米西尔森和Stanl斯坦尔采用含15N重同位素的 NH4Cl培养大肠杆菌，放在正常的培养液里繁殖，然后用梯度 离心技术测定分裂时DNA复制时的密度变化，证实了DNA的半
保留复制。
DNA的半保留复制是指在DNA聚合酶的作用下，以一个亲代 DNA分子的两条链为模板，合成两个结构上完全相同的子代
成一个完全改变的氨基酸序列。
第三十七页，共66页。
3、回复突变 (back mutation)
突变的效应可以通过许多方法回复。最简单的回复突变是回
复到原来的碱基序列(野生型)。选择回复突变是阐明突变类型
好的检验方法。
如原来的突变型是点突变或缺失突变，不易在同一位 点发生回复突变。那么一种获得野生型表型的方法是 通过阻抑的机制，其中第二次突变发生在基因组的不 同位点，它补偿了第一次突变的效应。
第三十六页，共66页。
3）无义突变(nonsense mutations)是指碱基序列改变为氨 基酸终止密码子(UAA，UAG，UGA)。蛋白质合成超前
停止，导致一个截短的蛋白质产生。
4）移码突变(frameshift mutations)是DNA序列上缺失或插 入1-2个核苷酸，引起从该突变点后翻译阅读框移位和变
第四十六页，共66页。
TMV
HRV
HRV 原始株
第十一页，共66页。
拆开
重建
感染
植物病毒的重建实验图示
TMV 分离纯化
遗传(heredity或inhertiance)和变异(Variation)是生物体最本质 的属性之一。
与之相关的几个概念
1、遗传(heredity) 生物的上一代将自己的遗传因子传递给下一代
1958年，Meselson米西尔森和Stanl斯坦尔采用含15N重同位素的 NH4Cl培养大肠杆菌，放在正常的培养液里繁殖，然后用梯度 离心技术测定分裂时DNA复制时的密度变化，证实了DNA的半
保留复制。
DNA的半保留复制是指在DNA聚合酶的作用下，以一个亲代 DNA分子的两条链为模板，合成两个结构上完全相同的子代
成一个完全改变的氨基酸序列。
第三十七页，共66页。
3、回复突变 (back mutation)
突变的效应可以通过许多方法回复。最简单的回复突变是回
复到原来的碱基序列(野生型)。选择回复突变是阐明突变类型
好的检验方法。
如原来的突变型是点突变或缺失突变，不易在同一位 点发生回复突变。那么一种获得野生型表型的方法是 通过阻抑的机制，其中第二次突变发生在基因组的不 同位点，它补偿了第一次突变的效应。
第三十六页，共66页。
3）无义突变(nonsense mutations)是指碱基序列改变为氨 基酸终止密码子(UAA，UAG，UGA)。蛋白质合成超前
停止，导致一个截短的蛋白质产生。
4）移码突变(frameshift mutations)是DNA序列上缺失或插 入1-2个核苷酸，引起从该突变点后翻译阅读框移位和变
第四十六页，共66页。
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第一章微生物遗传学绪论详解 演示文稿
优选第一章微生物遗传学绪论
易感性
生育 遗传
传染病
遗传病
微生物
2020/11/20
微生物遗传与育种
微生物的遗传规律 微生物的育种方式
2020/11/20
H7N9爆发
2020/11/20
RNA病毒-H7N9
PB2
PB1 PA HA NP NA MP NS
2020/11/20
绪论
第一节 微生物遗传学的发展简史 第二节 微生物作为遗传学研究材料的优越性 第三节 微生物遗传学方法在高等动植物的遗传
与育种研究中的应用
2020/11/20
第一节 微生物遗传学的发展简史
1. 成为一门独立的学科前 2. 发展成为一门独立的学科 3. 分子遗传学的发展
2020/11/20
1. 成为一门独立的学科前
微生物学发展的早期，微生物的遗传变异现象已为 许多人注意。如巴斯德观察到炭疽杆菌在高温培养 后毒性大减而抗原性不变；科赫法则。
由于20世纪40年代前遗传学的研究只限于高等动物 和植物，对在动物和植物中发现的遗传学规律能否 用于微生物持怀疑态度。认为细菌的核是分散的， 细菌的变异不同于植物和动物的突变。
2020/11/20
什么是科学
库恩的“范式”概念《科学革命的结构》 范式是由理论要素、心理要素以及联结这两个要
素的本体论和方法论要素组成的。 理论要素包括概念、原理、定律、公式、实验技
术和设备等； 心理要素包括科学家团体从事科学活动的共同心
理功能，诸如信念、直觉、审美、灵感、顿悟、 价值判断等； 本体论、方法论要素起着世界观、思维方式、研 究纲领的作用，以此指导科学共同体的工作
并烧掉尸体．深埋地下．以制止疾病蔓延。
2020/11/20
接种预防
巴斯德根据人类种牛痘可预防天花的现象，总结出接种免疫 原理：接种什么病菌，就可以防治该病菌所引起的疾病。
巴斯德重新回到炭疽病的防治研究上来。他将自己提纯出来 的炭疽病菌放在温热的鸡汤里培养，这样可以使病菌的毒 性更快地减弱。在最终培养出毒性极弱的疫苗。
科学界：一个全新的病毒
中国杭州疾控中心和 WHO中国流感中心共 采集，分析了4个新 H7N9甲型禽流感的基 因组，并在GISAID数 据库上公布。我们用
这4个基因组以及 1193个已知的流感各 亚型的基因组，做了 一个全面的系统生成
树和进化分析。
在新H7N9甲型禽 流感的8个基因中，
表面血凝素 haemagglutinin蛋 白基因来自于H7亚 型病毒，神经氨酸 酶neuraminidase 基因来自H11N9， 其余6个内核基因 都来自H9N2。也 就是说新H7N9甲 型禽流感是由这三
产生的一个全新的 基因。
政府应对
2020/11/20
捕捉H7N9的30天
上海郊区，金山，
2004年上海市政府一号工程
H7N9
新H7N9甲型禽流感自4月1日国际卫生组织正 式公布以来，截止到4月7日，中国已经有18 例确诊。大部分确诊的病例的病情严重，6人 已确认死亡。目前尚未发现人与人之间传播， 并且确诊的案例彼此并无关联。然而，我们对 这个新的病毒的许多方面都不了解，包括它的 传播性，致病性和起源，因 此，导致了我们 在判断这个病毒是否会造成瘟疫时存在不确定 性，以及我们的公共健康管理部门应该如何正 确的应对。
个病毒的基因重组
产生的一个全新的 基因。
病毒开始变异
我们在haemagglutinin全长560个氨基 酸中，发现了A/Shanghai/1/2013病毒 有9个变异。这说明新H7N9甲型禽流感 有很强的变异能力。由于表面血凝素 haemagglutinin蛋白是病毒用来吸附感 染动物细胞的，它的高变异能力可能导 致它传播感染能力和治病能力的变化，
这需要引起我们的特别注意。
新H7N9甲型禽流感不是由经典的 H7N9进化而来
基因重组的地点可能在江浙一带
Cell Host&Microbe于9月19日在 线发表
第一次病毒重配事件产生了一个原初的 H7N9病毒，它是由具有欧亚起源的禽流感 病毒提供了HA和NA基因和中国野鸟携带的 H9N2病毒提供内部中流行的H9N2病毒发生第 二次重配。这次重配发生在2012年早期， 从而导致了家禽中爆发了这次能感染人的 多样的新型H7N9病毒。
学会微生物遗传专业委员会主任委员）
2020/11/20
参考教材：
现代微生物遗传学 陈三凤编，化工出版社 2002
盛祖嘉，《微生物遗传学》，2007（第三 版），科学出版社
2020/11/20
大纲
第一章 绪论(1.5) 第二章 经典遗传学概论(6) 第三章 遗传的物质基础(2) 第四章 细菌遗传学(4) 第五章 放线菌遗传学(1) 第六章 真菌的遗传学(4) 第七章 基因突变与诱变育种(6) 第八章 转座因子（1.5） 第九章 代谢控制育种（2）
2020/11/20
2020/11/20
国内知名机构
中科院微生物所（北京） 中科院病毒所（武汉） 上海交大 山东大学 南开大学
2020/11/20
杨胜利 院士 （中科院上海生物工程研究 中心）
赵国屏 院士 （中科院上海生命科学院） 邓子新 院士 （上海交通大学） 谭华荣 （中科院微生物研究所，中国遗传
2020/11/20
(1)彻底否定了"自然发生"学说
(2)免疫学--预防接种 (3)证实发酵是由微生物引起的 (4)巴斯德消毒法
巴斯德（1822-1895）
法国化学家和生物学家巴斯德是微生物学的伟大创立者。
2020/11/20
巴斯德与炭疽病
炭疽病，马、牛、羊很快死去，血液里发 现了丝状体。
巴斯德得到比较纯粹的炭疽病菌。。 巴斯德提议，将那些患病的牲口令部杀掉，
6个内部片段来源于H9N2
2020/11/20
在新H7N9甲型禽 流感的8个基因中，
表面血凝素 haemagglutinin蛋 白基因来自于H7亚 型病毒，神经氨酸 酶neuraminidase 基因来自H11N9， 其余6个内核基因 都来自H9N2。也 就是说新H7N9甲 型禽流感是由这三
个病毒的基因重组
优选第一章微生物遗传学绪论
易感性
生育 遗传
传染病
遗传病
微生物
2020/11/20
微生物遗传与育种
微生物的遗传规律 微生物的育种方式
2020/11/20
H7N9爆发
2020/11/20
RNA病毒-H7N9
PB2
PB1 PA HA NP NA MP NS
2020/11/20
绪论
第一节 微生物遗传学的发展简史 第二节 微生物作为遗传学研究材料的优越性 第三节 微生物遗传学方法在高等动植物的遗传
与育种研究中的应用
2020/11/20
第一节 微生物遗传学的发展简史
1. 成为一门独立的学科前 2. 发展成为一门独立的学科 3. 分子遗传学的发展
2020/11/20
1. 成为一门独立的学科前
微生物学发展的早期，微生物的遗传变异现象已为 许多人注意。如巴斯德观察到炭疽杆菌在高温培养 后毒性大减而抗原性不变；科赫法则。
由于20世纪40年代前遗传学的研究只限于高等动物 和植物，对在动物和植物中发现的遗传学规律能否 用于微生物持怀疑态度。认为细菌的核是分散的， 细菌的变异不同于植物和动物的突变。
2020/11/20
什么是科学
库恩的“范式”概念《科学革命的结构》 范式是由理论要素、心理要素以及联结这两个要
素的本体论和方法论要素组成的。 理论要素包括概念、原理、定律、公式、实验技
术和设备等； 心理要素包括科学家团体从事科学活动的共同心
理功能，诸如信念、直觉、审美、灵感、顿悟、 价值判断等； 本体论、方法论要素起着世界观、思维方式、研 究纲领的作用，以此指导科学共同体的工作
并烧掉尸体．深埋地下．以制止疾病蔓延。
2020/11/20
接种预防
巴斯德根据人类种牛痘可预防天花的现象，总结出接种免疫 原理：接种什么病菌，就可以防治该病菌所引起的疾病。
巴斯德重新回到炭疽病的防治研究上来。他将自己提纯出来 的炭疽病菌放在温热的鸡汤里培养，这样可以使病菌的毒 性更快地减弱。在最终培养出毒性极弱的疫苗。
科学界：一个全新的病毒
中国杭州疾控中心和 WHO中国流感中心共 采集，分析了4个新 H7N9甲型禽流感的基 因组，并在GISAID数 据库上公布。我们用
这4个基因组以及 1193个已知的流感各 亚型的基因组，做了 一个全面的系统生成
树和进化分析。
在新H7N9甲型禽 流感的8个基因中，
表面血凝素 haemagglutinin蛋 白基因来自于H7亚 型病毒，神经氨酸 酶neuraminidase 基因来自H11N9， 其余6个内核基因 都来自H9N2。也 就是说新H7N9甲 型禽流感是由这三
产生的一个全新的 基因。
政府应对
2020/11/20
捕捉H7N9的30天
上海郊区，金山，
2004年上海市政府一号工程
H7N9
新H7N9甲型禽流感自4月1日国际卫生组织正 式公布以来，截止到4月7日，中国已经有18 例确诊。大部分确诊的病例的病情严重，6人 已确认死亡。目前尚未发现人与人之间传播， 并且确诊的案例彼此并无关联。然而，我们对 这个新的病毒的许多方面都不了解，包括它的 传播性，致病性和起源，因 此，导致了我们 在判断这个病毒是否会造成瘟疫时存在不确定 性，以及我们的公共健康管理部门应该如何正 确的应对。
个病毒的基因重组
产生的一个全新的 基因。
病毒开始变异
我们在haemagglutinin全长560个氨基 酸中，发现了A/Shanghai/1/2013病毒 有9个变异。这说明新H7N9甲型禽流感 有很强的变异能力。由于表面血凝素 haemagglutinin蛋白是病毒用来吸附感 染动物细胞的，它的高变异能力可能导 致它传播感染能力和治病能力的变化，
这需要引起我们的特别注意。
新H7N9甲型禽流感不是由经典的 H7N9进化而来
基因重组的地点可能在江浙一带
Cell Host&Microbe于9月19日在 线发表
第一次病毒重配事件产生了一个原初的 H7N9病毒，它是由具有欧亚起源的禽流感 病毒提供了HA和NA基因和中国野鸟携带的 H9N2病毒提供内部中流行的H9N2病毒发生第 二次重配。这次重配发生在2012年早期， 从而导致了家禽中爆发了这次能感染人的 多样的新型H7N9病毒。
学会微生物遗传专业委员会主任委员）
2020/11/20
参考教材：
现代微生物遗传学 陈三凤编，化工出版社 2002
盛祖嘉，《微生物遗传学》，2007（第三 版），科学出版社
2020/11/20
大纲
第一章 绪论(1.5) 第二章 经典遗传学概论(6) 第三章 遗传的物质基础(2) 第四章 细菌遗传学(4) 第五章 放线菌遗传学(1) 第六章 真菌的遗传学(4) 第七章 基因突变与诱变育种(6) 第八章 转座因子（1.5） 第九章 代谢控制育种（2）
2020/11/20
2020/11/20
国内知名机构
中科院微生物所（北京） 中科院病毒所（武汉） 上海交大 山东大学 南开大学
2020/11/20
杨胜利 院士 （中科院上海生物工程研究 中心）
赵国屏 院士 （中科院上海生命科学院） 邓子新 院士 （上海交通大学） 谭华荣 （中科院微生物研究所，中国遗传
2020/11/20
(1)彻底否定了"自然发生"学说
(2)免疫学--预防接种 (3)证实发酵是由微生物引起的 (4)巴斯德消毒法
巴斯德（1822-1895）
法国化学家和生物学家巴斯德是微生物学的伟大创立者。
2020/11/20
巴斯德与炭疽病
炭疽病，马、牛、羊很快死去，血液里发 现了丝状体。
巴斯德得到比较纯粹的炭疽病菌。。 巴斯德提议，将那些患病的牲口令部杀掉，
6个内部片段来源于H9N2
2020/11/20
在新H7N9甲型禽 流感的8个基因中，
表面血凝素 haemagglutinin蛋 白基因来自于H7亚 型病毒，神经氨酸 酶neuraminidase 基因来自H11N9， 其余6个内核基因 都来自H9N2。也 就是说新H7N9甲 型禽流感是由这三
个病毒的基因重组