微生物遗传与变异原理及方法
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❖ 用35S和32P去分别标记大肠杆菌，然后再用T2噬菌体感染，即 可分别得到标有35S和T2和32P的T2噬菌体。
❖ 把标记噬菌体与其宿主大肠杆菌混合，经短时间(如10 min)保 温后，使T2完成吸附和侵入过程。
❖ 在组织捣碎器中剧烈搅拌，以使吸附在菌体外表的T2蛋白外壳 脱离细胞并均匀分布。
❖ 进行离心沉淀，再分别测定沉淀物和上清液中的同位素标记。
❖ TMV重建实验
❖ 遗传物质在细胞中的存在方式
①真核生物 ❖ DNA分子与组蛋白结合构成染色体，每条染色体有单一线性双
链DNA分子。一个真核生物细胞内有多条染色体（脉孢菌7条， 人23条）。高等生物中有2至多套染色体（动物2倍，水稻4 倍），真菌有双倍体，但多数微生物是单倍体。真核细胞核物 质外有核膜包围，形成完整细胞核。
❖ 1952 年Zinder 和 Lederberg 在验证 Salmonella typhimurium是 否也存在接合现象时发现了 转导现象。
❖ 调节基因
❖ 对结构基因起调节控制作用的称调节基因。
❖ 操纵子学说
❖ 基因的表达 ❖ 以DNA为模板，通过RNA聚合酶转录出mRNA，然后将mRNA包含的
碱基顺序在核糖体中翻译成相应氨基酸序列的多肽。 ①转录（transcription） ❖ 双链DNA→单链，以其中一条为模板→互补mRNA ②翻译(translation) ❖ mRNA →多肽
微生物遗传与变异原理及方法
微生物遗传与变异原理及方法
通过本章的学习，要求掌握： 1、细菌基因重组的原理和方法。 2、真菌基因重组的原理和方法。 3、微生物诱变育种的原理和方法。 重点： 细菌的基因重组 难点： 低频转导，高频转导，准性生殖
❖ 微生物是理想的遗传学研究材料： ①物种及代谢类型的多样性； ②个体体制简单，营养体多为单倍体，基因组小； ③繁殖快，易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物； ④菌落形态特征的可见性与多样性； ⑤环境条件对微生物群体中各个体作用的直接和均匀； ⑥易变异、易得到营养缺陷型突变株； ⑦一般都有相应的噬菌体； ⑧存在着处于进化进程中的多种原始方式的有性生殖类等。
❖ Serretia marcescens在 25℃下培养时，会产生一种 深红色的灵杆菌素，把菌落 染成鲜红色。可是，当培养 在37℃下时，群体中所有细 胞都不产色素。如果重新降 温至25℃，产色素能力又得 到恢复。
第一节 生物遗传信息的载体
❖ 证明DNA是遗传物质的经典实验 ① 1 9 2 8 年 ， F. Griffith；1944 年 O. T. Avery 肺 炎 链 球 菌
第二节 原核微生物的基因重组
❖ 克隆clone ❖ 不经过有性细胞的结合，由体细胞发育成新个体，即无性繁殖。 ❖ 基因重组gene recombination ❖ 两个不同来源的遗传物质进行交换，经过基因的重新组合，形
成新的基因型的过程。重组获得的后代具有新的基因组合，表 现出不同于亲本的新性状。 ❖ 原核微生物没有有性生殖，其基因重组通过转化、接合、转导 方式进行。
❖ 基因组genome：一种生物的全套基因。
❖ 表现型phenotype：生物可见的或可测定的性状
❖ 遗传型genotype：决定生物表现型的遗传因子
❖ 同样遗传型的生物在不同外界条件下，会显现不同表现型， 但遗传型并非改变，这种变异为非遗传性变异，只能称适应 或饰变(modification)；只有遗传型改变，从而引起表型变化 才称为变异，它发生在基因水平上，可以遗传给子代。
❖ 转化Transformation
❖ 定义 ❖ 不经其它媒介，来自供体（donor）的DNA片段或质粒DNA直接进
入受体菌（recipient或receptor） ，并在受体中复制、表达的 过程。 ❖ 转化过程 ①受体细胞呈现感受态，即容易接受外源DNA的生理状态。 ②外源DNA与感受态细胞结合并被吸收。 ③外源DNA整合到受体菌中，成为受体菌染色体的一部分。 ❖ 转染 transfection ❖ 指用提纯的病毒核酸去感染其宿主细胞或原生质体，可增殖出一 群正常病毒后代的现象。
（Streptococcus pneumoniae）转化试验。 ②1952年，A. D. Hershy、M. Chase的噬菌体感染实验。 ③1956年，H. Fraenkel-Conrat的TMV拆开和重建实验。
Griffith的转化实验
转 化 因 子 的 本 质 的 阐 明
❖ Hershey-Chase的噬菌体实验
②原核生物
❖ DNA不与组蛋白结合，染色体仅由一条DNA组成，DNA为共价闭 合环状双链，一个细胞内只有一条染色体（单倍体haploid）。 无核膜膜包围，只在细胞中央形成核区。
③质粒plasmid ❖ 原核生物中，除染色体以外，能够自主复制的共价闭合环状
DNA分子。它们携带少量遗传基因，决定细胞的某些性状，并 非细菌生活必需。
DNA
的 双 螺 旋 结 构 图
❖ 遗传信息的传递和基因表达 ❖ 基因gene ❖ DNA分子的一定区段，携带特定的遗传信息，是具有自主复制
能力的遗传功能单位。遗传信息通过DNA连上的核苷酸排列顺 序表现出来。
❖ 结构基因 ❖ 决定多肽形成的碱基顺序称结构基因，一个结构基因表达后，
产生一个多肽；即“一个基因一个酶”。
转化示意图
❖ 转导transduction
❖ 定义
❖ 通过完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把一个供体细胞的 DNA 片段转移到另一个受体细胞中，并使后者发生遗传变异的 过程。
❖ 通过转导获得供体细胞部分遗传性状的重组受体细胞，称为转 导子（transductant）。携带供体部分遗传物质（DNA 片段） 的噬菌体称为转导噬菌体或转导颗粒。
❖ 结果发现，几乎全部的32P都和细菌一起出现在沉淀物中，而 几乎全部33S都在上清液中。
❖ 这意味着噬菌体Biblioteka Baidu蛋白外壳经自然分离后仍留在细胞外部，只 有核酸芯子才进入宿主体内；
❖ 同时，由于最终能释放出一群具有与亲代同样蛋白外壳的完整 的子代噬菌体，说明只有核酸才是其全部遗体信息的载体。
❖ 后来通过电子显微镜的观察也证实了这个论点。
❖ 把标记噬菌体与其宿主大肠杆菌混合，经短时间(如10 min)保 温后，使T2完成吸附和侵入过程。
❖ 在组织捣碎器中剧烈搅拌，以使吸附在菌体外表的T2蛋白外壳 脱离细胞并均匀分布。
❖ 进行离心沉淀，再分别测定沉淀物和上清液中的同位素标记。
❖ TMV重建实验
❖ 遗传物质在细胞中的存在方式
①真核生物 ❖ DNA分子与组蛋白结合构成染色体，每条染色体有单一线性双
链DNA分子。一个真核生物细胞内有多条染色体（脉孢菌7条， 人23条）。高等生物中有2至多套染色体（动物2倍，水稻4 倍），真菌有双倍体，但多数微生物是单倍体。真核细胞核物 质外有核膜包围，形成完整细胞核。
❖ 1952 年Zinder 和 Lederberg 在验证 Salmonella typhimurium是 否也存在接合现象时发现了 转导现象。
❖ 调节基因
❖ 对结构基因起调节控制作用的称调节基因。
❖ 操纵子学说
❖ 基因的表达 ❖ 以DNA为模板，通过RNA聚合酶转录出mRNA，然后将mRNA包含的
碱基顺序在核糖体中翻译成相应氨基酸序列的多肽。 ①转录（transcription） ❖ 双链DNA→单链，以其中一条为模板→互补mRNA ②翻译(translation) ❖ mRNA →多肽
微生物遗传与变异原理及方法
微生物遗传与变异原理及方法
通过本章的学习，要求掌握： 1、细菌基因重组的原理和方法。 2、真菌基因重组的原理和方法。 3、微生物诱变育种的原理和方法。 重点： 细菌的基因重组 难点： 低频转导，高频转导，准性生殖
❖ 微生物是理想的遗传学研究材料： ①物种及代谢类型的多样性； ②个体体制简单，营养体多为单倍体，基因组小； ③繁殖快，易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物； ④菌落形态特征的可见性与多样性； ⑤环境条件对微生物群体中各个体作用的直接和均匀； ⑥易变异、易得到营养缺陷型突变株； ⑦一般都有相应的噬菌体； ⑧存在着处于进化进程中的多种原始方式的有性生殖类等。
❖ Serretia marcescens在 25℃下培养时，会产生一种 深红色的灵杆菌素，把菌落 染成鲜红色。可是，当培养 在37℃下时，群体中所有细 胞都不产色素。如果重新降 温至25℃，产色素能力又得 到恢复。
第一节 生物遗传信息的载体
❖ 证明DNA是遗传物质的经典实验 ① 1 9 2 8 年 ， F. Griffith；1944 年 O. T. Avery 肺 炎 链 球 菌
第二节 原核微生物的基因重组
❖ 克隆clone ❖ 不经过有性细胞的结合，由体细胞发育成新个体，即无性繁殖。 ❖ 基因重组gene recombination ❖ 两个不同来源的遗传物质进行交换，经过基因的重新组合，形
成新的基因型的过程。重组获得的后代具有新的基因组合，表 现出不同于亲本的新性状。 ❖ 原核微生物没有有性生殖，其基因重组通过转化、接合、转导 方式进行。
❖ 基因组genome：一种生物的全套基因。
❖ 表现型phenotype：生物可见的或可测定的性状
❖ 遗传型genotype：决定生物表现型的遗传因子
❖ 同样遗传型的生物在不同外界条件下，会显现不同表现型， 但遗传型并非改变，这种变异为非遗传性变异，只能称适应 或饰变(modification)；只有遗传型改变，从而引起表型变化 才称为变异，它发生在基因水平上，可以遗传给子代。
❖ 转化Transformation
❖ 定义 ❖ 不经其它媒介，来自供体（donor）的DNA片段或质粒DNA直接进
入受体菌（recipient或receptor） ，并在受体中复制、表达的 过程。 ❖ 转化过程 ①受体细胞呈现感受态，即容易接受外源DNA的生理状态。 ②外源DNA与感受态细胞结合并被吸收。 ③外源DNA整合到受体菌中，成为受体菌染色体的一部分。 ❖ 转染 transfection ❖ 指用提纯的病毒核酸去感染其宿主细胞或原生质体，可增殖出一 群正常病毒后代的现象。
（Streptococcus pneumoniae）转化试验。 ②1952年，A. D. Hershy、M. Chase的噬菌体感染实验。 ③1956年，H. Fraenkel-Conrat的TMV拆开和重建实验。
Griffith的转化实验
转 化 因 子 的 本 质 的 阐 明
❖ Hershey-Chase的噬菌体实验
②原核生物
❖ DNA不与组蛋白结合，染色体仅由一条DNA组成，DNA为共价闭 合环状双链，一个细胞内只有一条染色体（单倍体haploid）。 无核膜膜包围，只在细胞中央形成核区。
③质粒plasmid ❖ 原核生物中，除染色体以外，能够自主复制的共价闭合环状
DNA分子。它们携带少量遗传基因，决定细胞的某些性状，并 非细菌生活必需。
DNA
的 双 螺 旋 结 构 图
❖ 遗传信息的传递和基因表达 ❖ 基因gene ❖ DNA分子的一定区段，携带特定的遗传信息，是具有自主复制
能力的遗传功能单位。遗传信息通过DNA连上的核苷酸排列顺 序表现出来。
❖ 结构基因 ❖ 决定多肽形成的碱基顺序称结构基因，一个结构基因表达后，
产生一个多肽；即“一个基因一个酶”。
转化示意图
❖ 转导transduction
❖ 定义
❖ 通过完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把一个供体细胞的 DNA 片段转移到另一个受体细胞中，并使后者发生遗传变异的 过程。
❖ 通过转导获得供体细胞部分遗传性状的重组受体细胞，称为转 导子（transductant）。携带供体部分遗传物质（DNA 片段） 的噬菌体称为转导噬菌体或转导颗粒。
❖ 结果发现，几乎全部的32P都和细菌一起出现在沉淀物中，而 几乎全部33S都在上清液中。
❖ 这意味着噬菌体Biblioteka Baidu蛋白外壳经自然分离后仍留在细胞外部，只 有核酸芯子才进入宿主体内；
❖ 同时，由于最终能释放出一群具有与亲代同样蛋白外壳的完整 的子代噬菌体，说明只有核酸才是其全部遗体信息的载体。
❖ 后来通过电子显微镜的观察也证实了这个论点。