微生物的遗传1(14)
微生物的遗传与变异
微生物的遗传与变异遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。
遗传性：指世代间子代和亲代相似的现象；变异性：是子代与子代之间及子代与亲代之间的差异。
遗传性保证了种的存在和延续；而变异性则推动了种的进化和发展。
遗传型（基因型）：某一生物个体所含有全部遗传因子即基因的总和。
它是一种内在潜力，只有在适当的环境条件下，通过自身的发代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。
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，是遗传型在合适环境下的具体体现。
变异：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。
饰变：指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。
如粘质沙雷氏菌，在25℃培养时，可产生深红色的灵杆菌素，这是一种饰变，但当在37℃培养时，则不产生色素，再在25℃下培养时，又恢复产生色素的能力。
微生物在遗传学中的地位：✧个体微小，结构简单；✧营养体一般都是单倍体；✧易培养；✧繁殖快；✧易于累积不同的中间代谢物；✧菌落形态可见性与多样性；✧环境条件对微生物群体中每个个体的直接性与一致性；✧易于形成营养缺陷型；✧存在多种处于进化过程中的原始有性生殖过程。
对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且还为育种工作提提供了丰富的理论基础，促使育种工作向着不自觉到自觉，从低效到高效，从随机到定向，从近缘杂交到远缘杂交等方向发展。
第一节遗传变异的物质基础遗传变异有无物质基础以及何种物质可承担遗传变异功能的问题，是生物学中的一个重大理论问题。
对此有着不同的猜测。
直到1944年后，利用微生物这一实验对象进行了三个著名的实验，才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。
一、证明核酸是遗传物质的三个经典实验（一）转化实验✧发现者：英国人Griffith于1928年首次发现这一现象。
✧研究对象：肺炎链球菌S型和R型✧过程：1944年Avery等证明遗传物质是DNA。
微生物遗传 文档
基因
基因的物质基础是核酸(DNA或RNA)，是一个含有特定遗传信息的核苷酸序列，它是遗传物质的最小功能单位。
突变率
突变率是指一个细胞在一个分裂世代中发生突变的可能机率。
合
遗传物质通过细胞间的直接接触从一个细胞转入到另一细胞而表达的过程称为接合。
转化子
转化后的受体菌称为转化子。
.转导子
经转导作用形成具有新遗传性状的受体细胞称为转导子。(或者是获得了转导噬菌体的受体细胞)。
诱变剂能够提高突变率的各种理化、生物因素称为诱变剂。
转化
是受体细胞从外界直接吸收供体的DNA片段(或质粒)，通过遗传物质的同源区段发生交换，结果把供体菌的DNA片段整合到受体菌的基因组上，使受体菌获得新的遗传性状。
感受态
受体菌最易接受到外源DNA片段并实现转化的生理状态。
基本培养基( MM )
能满足某一菌类的野生型菌株生长最低营养要求的合成培养基。
将筛选得到的缺陷型菌株分别涂在不加任何氨基酸的基本培养基和加有组氨酸的基本培养基上，若前者不长后者长出菌落，即为组氨酸缺陷型。
141.试述筛选营养缺陷型菌株的方法，并说明营养缺陷型菌株在应用上的作用。
筛选营养缺陷型菌株一般要经过诱变、淘汰野生型,检出和鉴定营养缺陷型4个步骤。
营养缺陷型的应用价值主要有:
139.简述真菌的准性生殖过程，并说明其意义。
微生物的遗传和突变
基因复制和表达
基因复制：微生物通过复制 DNA进行遗传信息的传递
转录：基因通过转录形成 mRNA，作为蛋白质合成的模 板
翻译：mRNA通过翻译形成蛋 白质，实现基因的功能
表达调控：基因的表达受到多 种因素的调控，如环境因素、 细胞周期等
基因突变和重组
基因重组：通过基因交换和 重组，产生新的基因型
微生物检测：利用微生物遗传和 突变原理，快速准确地检测病原 体，为疾病诊断和治疗提供依据
在环境科学中的应用
微生物遗传和突变在污水 处理中的应用
微生物遗传和突变在土壤 修复中的应用
微生物遗传和突变在生物 降解中的应用
微生物遗传和突变在生物 制药中的应用
在农业中的应用
微生物遗传和突变在农作 物育种中的应用
突变体的筛选和鉴定
鉴定方法：通过基因测序、 PCR等技术进行鉴定
筛选方法：通过培养基筛选、 抗性筛选等方法
筛选目的：找出具有特定突 变的微生物
鉴定目的：基因，用于基因治疗和生物制药 育种：通过突变改良作物和家畜的性状，提高产量和抗病能力 环境保护：利用突变的微生物降解污染物，净化环境 疾病治疗：通过突变产生新的药物靶点，用于疾病治疗和预防
基因突变：DNA复制过程中 发生的错误，导致基因序列 的改变
基因突变和重组在微生物遗传 中的作用：产生新的遗传特性，
影响微生物的形态、生理和生 态特性
实例：大肠杆菌的乳糖操纵 子基因突变和重组，导致乳
糖代谢能力的改变基因流动和基因基因流动：微生物之间的基因转移和
气净化等
基因工程：通过基因 改造，提高微生物的 生产效率和产品质量
生物制药：利用微生 物生产疫苗、抗体等
药物
在医学中的应用
微生物遗传知识点总结
微生物遗传知识点总结一、微生物的遗传物质1.DNA：微生物的遗传物质主要是DNA（脱氧核糖核酸），DNA是微生物的基因组主要组成部分，承载了微生物的遗传信息。
2.RNA：微生物的遗传物质中还包括RNA（核糖核酸），RNA在微生物的蛋白质合成中起到重要的作用，有mRNA、tRNA和rRNA等不同类型。
3.质粒：微生物的遗传物质中还存在质粒，质粒是细胞外遗传物质，可以自主复制和传递，在微生物的分子遗传研究中具有重要的意义。
二、微生物的遗传变异1.突变：突变是指微生物遗传物质的突发性变异，包括点突变、插入突变和缺失突变等，突变会导致微生物表型的变化，包括对抗药物的耐药性等特征。
2.重组：重组是指微生物遗传物质的重组和重排，包括同一基因组内的DNA重组和来自不同基因组的DNA重组，重组可以导致各种遗传特征的变异和产生新的遗传组合。
3.外源基因的导入：微生物可以通过外源基因的导入来获得新的遗传特征，包括外源DNA的转化、噬菌体的侵染和质粒的转移等方式。
三、微生物的遗传传递1.垂直传递：垂直传递是指微生物遗传物质从父代到子代的传递，包括细菌的有丝分裂、芽生、孢子形成和病毒的感染传递等方式。
2.水平传递：水平传递是指微生物遗传物质在同一代的微生物个体之间的传递，包括细菌的共享基因池、DNA转化和连接转移等方式，可以导致微生物之间的基因交换和遗传多样性的增加。
四、微生物遗传的调控机制1.DNA修饰：微生物可以通过DNA修饰来调控基因的表达，包括DNA 甲基化和DNA腺苷酸修饰等方式，这些修饰可以影响基因的转录和翻译过程。
2.转录调控：微生物可以通过转录因子的结合和解离来调控基因的转录水平，包括正调控和负调控，这些调控作用可以响应内外环境的变化。
3.蛋白质修饰：微生物可以通过蛋白质的修饰来调控蛋白质的活性和稳定性，包括翻译后修饰和酶的磷酸化、乙酰化和甲基化等方式。
4. RNA干涉：微生物可以通过RNA干涉机制来调控基因表达，包括小分子RNA的介导和crispr-cas系统等方式，这些机制可以抑制或靶向性地破坏特定基因的表达。
微生物学 第八章 微生物遗传
细菌如此之小，它们不会携带过多的额外DNA。在进 化过程中，Rho可能使得基因被紧凑地‘打包’起来，从 而反过来促进了细菌的快速生长。”
二、啤酒酵母的基因组
1996年，由欧洲、美国、加拿大和日本共96个实验室 的633位科学家的艰苦努力完成了全基因组的测序工作， 这是第一个完成测序的真核生物基因组。
质粒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.
从细胞中分离的质粒大多是三种构型，即CCC型、OC型 (open circular form)和L型(linear form).
二、质粒的主要类型
1. 致育因子(Fertility factor，F因子) 2. 抗性因子(Resistance factor，R因子) 3. Col质粒 4. 毒性质粒(virulence plasmid) 5. 代谢质粒(Metabolic plasmid) 6. 隐秘质粒(cryptic plasmid)
少数基因突变不影响生命的生存；适应复杂多变的环境。 酵母比细菌和病毒“进步”且“富有”，而细菌和病毒更 “聪明”。
第三节 质粒和转座因子
质粒(plasቤተ መጻሕፍቲ ባይዱid) 独立于染色体外，能进行自主复制的细胞 质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中；
转座因子(transposable element) 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。
拟核上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子，使其 压缩成一种手脚架形的(scaffold)致密结构 。
大肠杆菌及其它原核细胞就是以这种拟核形式在细胞 中执行着诸如复制、重组、转录、 翻译以及复杂的调节 过程。
微生物遗传知识点总结
微生物遗传知识点总结1. 细菌的遗传物质：细菌遗传物质主要为环状核糖体RNA（plasmid）和线状核糖体RNA（chromosome）。
环状核糖体RNA一般用来携带特定功能的基因，如抗药性基因等；线状核糖体RNA则包含了细菌的基本遗传信息。
2. 真菌的遗传物质：真菌的遗传物质为线状核糖体RNA （chromosome），真菌基因组（基因组大小较大）一般包含了细菌的基本遗传信息以及其他功能基因。
3.病毒的遗传物质：病毒遗传物质主要为DNA或RNA，可以是双链的或单链的。
病毒利用寄主细胞的复制机制进行自身的遗传，感染细胞后，病毒的基因会整合到宿主细胞的染色体上，成为细菌的一部分。
4.遗传修饰：微生物中常见的遗传修饰方式有化学修饰、DNA甲基化和结构修饰等。
这些修饰可以影响基因表达、DNA复制和修复等过程，从而影响微生物的遗传特征。
5.细菌的水平基因转移：细菌拥有多种水平基因转移机制，包括转染、共转移、转座子、转化等方式。
这些机制使得细菌能够快速适应环境变化，并具有快速产生新基因型的能力。
6.真菌的有性和无性生殖：真菌包括有性生殖和无性生殖两种方式。
有性生殖通过两个不同的配子的结合产生新的基因组，有助于增加基因的多样性；无性生殖则通过单个微生物细胞的分裂繁殖来维持和传递遗传信息。
7.病毒的突变：病毒突变是其遗传变异的主要方式。
突变可以是点突变（单个碱基的改变）、缺失突变（基因缺失）、插入突变（外源DNA插入）等方式，导致病毒的基因组结构和功能的改变。
8.抗药性的遗传机制：抗药性是微生物遗传的重要研究方向之一、细菌的抗药性主要通过基因的垂直传递和水平传递两种方式进行。
基因的垂直传递是指抗药性基因在细菌的染色体上遗传给后代细菌；水平传递则是指通过细菌间共享质粒等遗传物质，传递抗药性基因。
9.基因工程和生物技术：微生物遗传的研究对于基因工程和生物技术具有重要意义。
通过对微生物遗传物质进行改造和调控，可以实现基因的克隆、表达、突变和组合等操作，从而用于生物医学、农业、食品工业和环境保护等方面的应用。
微生物的遗传与变异
微生物的遗传与变异微生物是地球上最古老的居民之一，它们在地球的生态系统中发挥着重要的作用。
然而，微生物的遗传与变异特性使得它们能够适应不断变化的环境，并在这个过程中演化出新的物种。
一、微生物的遗传微生物的遗传是通过DNA或RNA等核酸分子来传递的。
这些分子中含有遗传信息，可以指导微生物的生长发育和代谢活动。
微生物的遗传具有以下特点：1、高度多样性：微生物的种类繁多，不同种类的微生物具有不同的遗传信息，因此具有高度的多样性。
2、快速进化：微生物的遗传信息可以很容易地发生突变，这使得它们能够快速适应不断变化的环境。
3、群体遗传：微生物通常以群体形式存在，它们之间的相互作用会影响群体的遗传特征。
二、微生物的变异微生物的变异是指它们的遗传特征发生变化的过程。
这些变化可能是由于环境因素（如温度、湿度、辐射等）的影响，也可能是由于DNA 复制过程中的随机错误。
微生物的变异具有以下特点：1、适应性变异：微生物在适应环境的过程中会发生适应性变异，这些变异有助于它们在特定环境中生存和繁殖。
2、突变：微生物的DNA分子在复制过程中会发生随机错误，这些错误可能导致微生物的遗传特征发生变化。
3、基因转移：微生物之间可以通过基因转移来实现遗传信息的交流，这有助于它们适应新的环境。
三、微生物遗传与变异的实际应用微生物的遗传与变异特性在许多领域都有实际应用。
例如，科学家可以利用微生物的遗传信息来开发新的药物和生物技术产品；通过研究微生物的变异机制，可以为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
微生物的遗传与变异特性是它们适应不断变化的环境的重要机制之一。
通过深入研究这些特性，我们可以更好地了解微生物的生命活动和演化过程，为人类社会的发展提供更多的帮助和支持。
微生物的遗传与变异课件一、引言微生物，作为生命的基本单元，其遗传与变异的研究对于理解生命的本质和进化机制具有重要意义。
本篇文章将深入探讨微生物的遗传与变异，希望能为相关领域的学习和研究提供有益的参考。
《微生物学》主要知识点-08第八章微生物的遗传
第八章微生物的遗传概述：遗传(heredity or inheritanc® 和变异(variation)是生物体的最本质的属性之一。
遗传即生物的亲代将一整套遗传因子传递给子代的行为或功能。
变异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。
基因型(ge no type某一生物个体所含有的全部基因的总和。
表型(phe no type)某一生物所具有的一切外表特征及内在特性的总和。
饰变( modification)不涉及遗传物质结构改变而发生在转录、翻译水平上的表型变化。
8.1遗传变异的物质基础8.1.1三个经典实验1. 经典转化实验：1928年F.Griffith以Streptococcus pneumoniae为研究对象进行转化(transformation)实验。
1944年O.T.Avery等人进一步研究得出DNA是遗传因子。
S strun A2. 噬菌体感染实验：1952年Alfred D.Hershey和Martha Chase用32P标记病毒的DNA，用35S标记病毒的蛋白质外壳，证实了T2噬菌体的DNA是遗传物质。
3.植物病毒的重建实1956年H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）与TMV 近源的霍氏车前花叶病毒（Holmes ribgrass mosaic virus,HRV）所进行的拆分与重建实验证明，RNA也是遗传的物质基础。
8.2微生物的基因组结构：基因组（genome是指存在于细胞或病毒中的所有基因。
细菌在一般情况下是一套基因，即单倍体（haploid）;真核微生物通常是有两套基因又称二倍体（diploid ）。
基因组通常是指全部一套基因。
由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。
微生物遗传
Chapter 8
微生物的遗传
Microbial Genetics
Chapter8 -3- 基因重组（Gene
Recombination） 两个独立基因组内的遗传基因，通 过一定的途径转移到一起，形成新的稳 定的基因组的过程，称为基因重组，是 遗传物质在分子水平的杂交。
一、原核生物的基因重组
C、F’×F 携带F’质粒的菌株称为初生F’菌株（primary F’strain），通过F’菌株与F -菌株接合，后者也可成为 F’菌株，是次生F’菌株（secondary F’-strain），是 一个部分双倍体。 这种基因转移过程又称为性导 （sexduction）、F因子转导（F-duction），或F因 子媒介的转导（F-mediated transduction）。
The single strand in the cell is bound by specific proteins, and recombination with homologous regions of the bacterial chromosome mediated by RecA protein occurs.
（2）大肠杆菌的4种接合型菌株（stains of conjugation） F-菌株：也称为“雌性”菌株，细胞内无F因子，细 胞表面无性菌毛。 F+菌株：也称为“雄性”菌株，细胞内独立存在1个 至几个F因子，细胞表面有性菌毛。 Hfr菌株：F因子整合在到染色体特定位点上，细 胞表面有性菌毛。 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，称F’因子。 细胞表面有性菌毛。
1、转化（transformation）
微生物的遗传变异与育种答案解析
第七章习题答案一.名词解释1.转座因子：具有转座作用的一段DNA序列.2.普遍转导：通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段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。
3.准性生殖：是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,这是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.4.艾姆氏试验：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简便有效方法5.局限转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因整合,重合,形成转导子的现象.6.移码突变：诱变剂使DNA序列中的一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变.7.感受态：受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态.8. 高频重组菌株：该细胞的F质粒已从游离态转变为整合态,当与F- 菌株相接合时,发生基因重组的频率非常高.9.基因工程：通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使受体细胞获得新的遗传性状的一种育种措施称基因工程。
10.限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子的特定序列，并能在识别位点内部或附近进行切割的内切酶。
11.基因治疗：是指向靶细胞中引入具有正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。
12.克隆：作为名词，也称为克隆子，它是指带有相同DNA序列的一个群体可以是质粒，也可以是基因组相同的细菌细胞群体。
作为动词，克隆是指利用DNA体外重组技术，将一个特定的基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上，进行扩增。
二. 填空1.微生物修复因UV而受损DNA的作用有光复活作用和切除修复.2.基因组是指一种生物的全套基因。
3.基因工程中取得目的基因的途径有 _____3_____条。
4.基因突变可分为点突变和染色体突变两种类型。
微生物遗传
三、细菌染色体之外的其它遗传物质 质粒
1、致育因子(Fertility factor，F因子) 2、抗性因子（Resistance factor，R因子） 3、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid） 4、毒性质粒（virulence plasmid） 5、代谢质粒（Metabolic plasmid） 6、隐秘质粒（cryptic plasmid）
杂交实验
中间平板上长出的原养型 菌落是两菌株之间发生了 遗传交换和重组所致。
证实接合过程需要细胞间的直接接触的 “U”型管实验（ Bernard Davis，1950 ）
为何采用多重营养 缺陷型菌株？
尽可能地排除回复 突变对实验结果的干扰！
中间平板上长出的原养型 菌落是两菌株之间发生了 遗传交换和重组所致！
段碱基顺序，能与调节蛋白相结合，以此来决定结构 基因的转录是否能进行。
重复基因：DNA片段重复 跳跃基因： 可在DNA上转移位置的基因（IS因子、
Tn因子）
微生物基因生物（细菌）的基因组
1）染色体为双链环状的DNA分子（单体）； 2）基因组上遗传信息具有连续性；
F因子
大肠杆菌是有性别分 化的。决定它们性别的因
子称为F因子(致育因子
或称性质粒)，呈超螺旋
状态，既可以在细胞内独 立存在, 具有自主的与染色 体进行同步复制和转移到 其他细胞中的能力,也可插 入(即整合)到染色体上
F因子的四种形式：
a）F-菌株(“雌性” 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F+菌株； b）F+菌株(“雄性” 菌株)， F因子独立 存在，细胞表面有性 菌毛。
1951年，Joshua Lederberg和Norton Zinder为了证 实大肠杆菌以外的其它菌种是否也存在接合作用，用 二株具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌进行 类似的实验 用“U”型管进行同样的实验时，在给体和受体细胞不接 触的情况下，同样出现原养型细菌！
微生物的遗传变异与进化机制研究
微生物的遗传变异与进化机制研究微生物是非常小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
尽管微生物在人类社会中很常见，但几乎被我们忽视了。
然而，微生物的遗传变异与进化机制的研究对于人类的生活和健康具有重要的意义。
一、微生物的遗传变异机制微生物的遗传变异主要通过基因突变和基因转移两种方式。
1. 基因突变基因突变是指微生物基因组中的某个基因发生突变，进而导致微生物的性状发生变化。
目前，常见的基因突变方式有以下几种：(1) 点突变：点突变是指DNA序列中的一个碱基被替换为另一种碱基，从而改变了基因的核苷酸序列。
(2) 缺失突变：缺失突变是指在基因组中丢失了一段DNA序列，导致基因的部分或全部功能丧失。
(3) 插入突变：插入突变是指在基因组中插入了一个外来的DNA片段，从而改变了基因的结构和功能。
2. 基因转移基因转移是指微生物通过吸收外源性DNA，将其整合到自身的基因组中，从而获得新的基因表达方式和功能。
基因转移主要有以下几种方式：(1) 转化：微生物可以在自然环境中直接吸收裸露的DNA分子，并将其整合到自己的基因组中。
(2) 转导：某些特定的噬菌体可以在感染细菌过程中将自己的DNA 插入细菌基因组中。
(3) 结合：某些微生物可以通过细胞接触，将DNA直接传递给相邻微生物。
二、微生物的遗传变异对进化的影响微生物的遗传变异在进化过程中发挥着非常重要的作用。
1. 快速适应环境微生物繁殖速度快，遗传变异频繁，使得微生物能够迅速适应各种环境压力，例如抗生素的应用导致微生物产生耐药性。
2. 增加生存竞争能力遗传变异使得微生物个体之间产生差异，有利于个体适应不同的生存环境，提高生存竞争能力。
这种竞争过程会导致适者生存、不适者淘汰的自然选择。
3. 产生新功能遗传变异还可以为微生物提供新的功能，使其在特定环境中得以生存。
例如，某些微生物可以通过基因转移获得降解特定物质的能力，成为环境修复的重要角色。
三、微生物遗传变异与人类健康微生物的遗传变异不仅对微生物自身具有重要意义，也对人类健康产生重要影响。
微生物的遗传变异
微生物的遗传变异[内容提要]细菌遗传变异的物质基础主要是基因组。
质粒作为自我复制单位，控制细菌的某些次要性状，如抗性等，质粒可以转移、也可以丢失的特点得到高度重视。
转座因子因具有可移动性，成为研究细菌遗传变异的有用工具。
毒力岛是从基因水平认识细菌毒力因子的新概念。
基因突变是细菌最重要的变异，可用化学或物理的方法人为造成。
转化、转导、接合是细菌个体间交换遗传物的天然方式，对细菌的变异具有重要意义，还可以采用原生质体融合及转染等人工方法达到相似的目的。
掌握细菌遗传变异的规律，有利于动物传染病的诊断和预防，并可推动基因工程技术的进步。
细菌与其他生物一样，通过遗传（heredity）与变异（variation）生存与发展。
所谓细菌的遗传，系指亲代细菌与子代细菌的相似性，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。
所谓细菌的变异，指亲代与子代以及子代细菌之间的不相似性，细菌得以发展进化。
第一节细菌遗传的物质基础一、基因组（genome）细菌的基因组位于核体，是遗传的主要物质基础。
核体又称染色体（chromosome）是由环状双螺旋两条DNA长链组成，含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传与变异。
每条DNA单链的骨架由磷酸和脱氧核糖组成，支链含有四种碱基，即两种嘌呤：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），两种嘧啶：胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
细菌染色体DNA以半保留方式进行复制。
新形成的DNA双链分子与亲代的完全相同，所携带的遗传信息也与亲代的完全相同。
倘若在DNA复制中，子代DNA发生改变，便会出现变异。
二、质粒（plasmid）质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNA分子，可为一种或若干种。
质粒可以自身复制，随宿主菌分裂传到子代菌体。
质粒是自行复制单位，有多个拷贝者，称为松弛型复制；有的需随染色体一起复制，仅一个拷贝者，称为严紧型复制（stringent replication）。
前者称为松弛型质粒，后者称为严紧型质粒。
微生物的遗传
在同源重组过程中，DNA的断裂、交 换和重连导致基因的遗传物质的重新 排列。
同源重组在细菌、酵母和某些原生生 物中广泛存在，对于维持基因组的稳 定性、修复DNA损伤以及产生遗传多 样性具有重要意义。
转化
转化是指一个细胞将其DNA传 递给另一个细胞的过程。
在转化过程中，DNA通过内源 性或外源性途径进入受体细胞 ，并在其中进行复制和表达。
转化是细菌和某些原生生物中 常见的基因转移方式之一。
转化对于细菌的适应性进化、 基因组的重排以及细菌之间的 基因交流具有重要意义。
转导
01
转导是指由病毒介导的DNA转移过程。
02
在转导过程中，病毒将自身的基因组整合到宿主细胞的基因组中，并 通过病毒的复制和表达将基因传递给其他细胞。
06
CATALOGUE
微生物遗传学的前沿研究与展望
表观遗传学研究进展
总结词
表观遗传学研究揭示了基因表达的调控机制，在微生物 遗传学中具有重要意义。
详细描述
表观遗传学研究关注基因表达的调控机制，如DNA甲基 化、组蛋白修饰等，这些机制可以影响基因的表达水平 ，进而影响微生物的性状和功能。近年来，随着高通量 测序技术的发展，对微生物表观遗传学的研究取得了重 要进展，为深入理解微生物生命活动提供了新的视角。
诱变育种与基因工程育种
诱变育种
利用物理、化学或生物诱变因素处理微生物，诱发基因突变，从中选择具有优良性状的 突变体。
基因工程育种
通过基因克隆、载体构建、转化等技术手段，将目的基因导入受体细胞或个体，实现遗 传物质的重新组合，定向改造微生物的性状。
05
CATALOGUE
微生物遗传学
微生物遗传学微生物遗传学是研究微生物的遗传现象、遗传变异以及遗传信息传递的科学领域。
微生物遗传学对于理解微生物的进化、适应能力以及对疾病和环境的响应至关重要。
本文将介绍微生物遗传学的基本概念、重要实验方法，以及在微生物研究和应用中的意义。
一、微生物遗传学概述微生物遗传学是遗传学学科中的一个重要分支，主要研究微生物的遗传变异、基因传递以及基因调控等现象。
微生物遗传学与人类和其他生物的遗传学类似，但由于微生物的特殊性，研究方法和技术也有一些独特之处。
微生物包括细菌、真菌、病毒和原生动物等单细胞或少细胞的微小生物。
不同的微生物具有不同的遗传特征和基因组结构，因此微生物遗传学的研究对象非常广泛。
微生物遗传学的发展不仅能够深化对微生物多样性和进化的理解，还对药物的研发、疾病的治疗以及环境的保护等方面有着重要的应用价值。
二、微生物遗传学的重要实验方法1. 转化（Transformation）转化是一种常用的基因传递方式，通过外源DNA片段的吸收和整合，使细菌或其他微生物细胞的遗传信息发生改变。
转化可以导入一些有益的基因，提高微生物的生物合成能力或抗生素产生能力；也可以导入一些抗菌基因，提高微生物对抗生物胁迫的能力。
2. 转座子（Transposon）插入转座子是一类可以在基因组中移动的DNA片段，转座子插入是一种特定的基因突变方式。
通过转座子插入实验，可以研究特定基因的功能、表达模式以及基因组的结构和稳定性。
转座子插入还可以用于菌株的遗传修饰，通过插入转座子来改变目标基因的表达水平。
3. 基因工程基因工程是一种利用遗传技术对微生物进行定向改造的方法。
通过重组DNA技术，可以将外源的基因导入微生物细胞中，使其表达所需的特定蛋白质。
基因工程在微生物制药、农业生产以及环境修复等领域有着广泛的应用。
三、微生物遗传学的意义和应用1. 微生物进化和多样性研究微生物遗传学研究可以揭示微生物的进化路径和多样性。
通过对不同微生物菌株和基因组的比较，可以了解它们的亲缘关系以及与环境的关联性，进一步推测微生物的进化历史和适应策略。
微生物遗传
F+ F
+ +
F+ F
（多数情况下） （少数情况下）
F
Hfr× F Hfr× F
Hfr + F Hfr + Hfr
转化过程
转 化 (transformation)
受体细胞直接吸收了来自供体细胞 的DNA片断，并把它整合到自己的基因 组中，细胞部分遗传性状发生变化的现 象叫转化。
转化因子
游离的DNA片断叫转化因子 转化因子由供体提供 自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生， 实验室里通过提取获得 双链DNA有转化能力，单链没有
突变与育种
从生产中选育 自发突变与育种 定向培育优良品种
从青霉素产量看诱变育种 诱变育种 诱变育种的基本环节 诱变育种的原则
从 青 霉 素 产 量 看 诱 变 育 种
时间 发酵单位(u/ml)
1943 1943 1943 1945 1947 1955 1971 1977 目前
100 250 500 ～850 ～850 ～8000 ～2万 ～5万 5～10万
第七章 微生物的遗传 变异和育种
微生物是遗传学研究的最好材料和对象
微生物结构简单 营养体一般都是单倍体 微生物繁殖速度快 易积累不同的中间及最终代谢产物 环境条件对微生物作用直接均匀 存在多种方式的繁殖类型 微生物的变异易被识别 参与基因工程的载体供体受体三角色
内容提要
遗传的物质基础 基因突变和诱变育种 基因重组和杂交育种 基因工程 菌种的衰退复壮和保藏
涂布均匀
培养
长出菌丝体 （野生型）
基因重组与杂交育种
• 原核微生物的基因重组 通过转化、接合、转导、原生质体融 合等形式进行部分物质转移和基因重组。 • 真核微生物基因重组 有性杂交 准性杂交（异核体、杂合双倍体、 重组双倍体、重组单倍体）