环境工程微生物学第七章微生物遗传
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基因组（genome）： 一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称
原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体） 真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染色体。 有时为双倍体
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划 人类基因组计划 （Human Genome Project）
噬 菌 体 感 染 实 验 （ 年 ）
1952
二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
植物病毒的重建实验 (H. Fraenkel -Conrat 1956年)
HRV)
材料: 烟草花叶病毒 (tobacco mosaic virus TMV) 霍氏车前花叶病毒 (Holmes ribgrass virus
1944年，Avery证实DNA是遗传物质，这是20世纪生物 科学的重大发现，现代生物学正是建立在这个基础之上。 在此之后，建立DNA分子结构模型的科学家获得了诺贝尔奖 ，阐述DNA生物合成机理的科学家获得了诺贝尔奖，发明 DNA复制技术的科学家也获得了诺贝尔奖。可是，DNA的发 现者或确定者始终没有被授予诺贝尔奖。Avery完成这项惊 世之作时已经67岁, 当诺贝尔奖委员会认识到他的发现伟 大之时，他已经谢世了。
第一节 遗传变异的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 三、朊病毒的发现与思考
第一节 遗传变异的物质基础
一、DNA作为遗传物质
1、经典转化实验 (F. Griffith 1928年) 肺炎链球菌： S型
（菌体具荚膜，菌落表面光滑，有致病能力） R型
（菌体无荚膜，菌落表面粗糙，无 致病能力）
第7章 微生物的遗传
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 微生物的基因组结构 第三节 质粒 第四节 基因突变及修复 第五节 细菌基因转移和重组
第7章 微生物的遗传
遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一
遗传型： 生物的全部遗传因子,即基因组所携带的所有遗传信息
二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未 发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为 PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
三、朊病毒的发现与思考
第一节 遗传的物质基础
2、噬菌体感染实验 (A.D. Hershey 和M. Chase 1952年)
把 携带有噬菌体的E. coli 培养在含 32P和35S作
为磷源和硫源的培养基中,从而制备出含32P-DNA的核心和 含35S-蛋白质外壳的噬菌体, 接下来进行以下实验:
T2
第一节 遗传的物质基础
表型（表现型）：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件 下通过生长发育所表现出来的形态等生物 学特征的总和。
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
表型饰变：
表型的差异只与环境有关 特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质结构改变,只发生在转录, 翻译水平上的表型变化.
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
第一节 遗传的物质基础
羊搔痒症(scrapie) 牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy)
人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等
引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病
Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒 （proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino。
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划 被选择进行全基因组测序的微生物：
1、人类基因组计划中的模式生物
2、与人类生活关系密切的微生物
重要的致病菌及一些工业生产菌
3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物
例如一些古生菌：如Methanococcus jannaschii (詹氏甲烷球菌)等，它们是微
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
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. （自发突变频率通常为10-6-10-9）
微生物在遗传学研究中担当重要角色：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
生长周期、孟德尔 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶 作用于有毒的S型菌细胞抽提物
只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性
DNA是转化所必需的转化因子
第一节 遗传的物质基础 Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
1985年提出； 1990年正式开始实施； 2001年2月，测序工作完成；
后基因组时代（Postgenome Era）
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划
微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的， 最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为研究微生物学 的最有力的手段。
-------朊病毒
1997年，Stanley B. Prusiner荣获诺贝尔奖
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式
2）蛋白质折叠与功能的关系？
DNA→RNA→蛋白质
第二节 微ຫໍສະໝຸດ Baidu物的基因组结构
一、概念
表型饰变：
Production of a red pigment
(prodigiosin) by Serratia marcescens. From left to
right: slant culture grown at 25°C, slant culture grown at 37°C, broth culture grown at 25°C, broth culture grown at 37°C.
原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体） 真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染色体。 有时为双倍体
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划 人类基因组计划 （Human Genome Project）
噬 菌 体 感 染 实 验 （ 年 ）
1952
二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
植物病毒的重建实验 (H. Fraenkel -Conrat 1956年)
HRV)
材料: 烟草花叶病毒 (tobacco mosaic virus TMV) 霍氏车前花叶病毒 (Holmes ribgrass virus
1944年，Avery证实DNA是遗传物质，这是20世纪生物 科学的重大发现，现代生物学正是建立在这个基础之上。 在此之后，建立DNA分子结构模型的科学家获得了诺贝尔奖 ，阐述DNA生物合成机理的科学家获得了诺贝尔奖，发明 DNA复制技术的科学家也获得了诺贝尔奖。可是，DNA的发 现者或确定者始终没有被授予诺贝尔奖。Avery完成这项惊 世之作时已经67岁, 当诺贝尔奖委员会认识到他的发现伟 大之时，他已经谢世了。
第一节 遗传变异的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 三、朊病毒的发现与思考
第一节 遗传变异的物质基础
一、DNA作为遗传物质
1、经典转化实验 (F. Griffith 1928年) 肺炎链球菌： S型
（菌体具荚膜，菌落表面光滑，有致病能力） R型
（菌体无荚膜，菌落表面粗糙，无 致病能力）
第7章 微生物的遗传
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 微生物的基因组结构 第三节 质粒 第四节 基因突变及修复 第五节 细菌基因转移和重组
第7章 微生物的遗传
遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一
遗传型： 生物的全部遗传因子,即基因组所携带的所有遗传信息
二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未 发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为 PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
三、朊病毒的发现与思考
第一节 遗传的物质基础
2、噬菌体感染实验 (A.D. Hershey 和M. Chase 1952年)
把 携带有噬菌体的E. coli 培养在含 32P和35S作
为磷源和硫源的培养基中,从而制备出含32P-DNA的核心和 含35S-蛋白质外壳的噬菌体, 接下来进行以下实验:
T2
第一节 遗传的物质基础
表型（表现型）：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件 下通过生长发育所表现出来的形态等生物 学特征的总和。
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
表型饰变：
表型的差异只与环境有关 特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质结构改变,只发生在转录, 翻译水平上的表型变化.
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
第一节 遗传的物质基础
羊搔痒症(scrapie) 牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy)
人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等
引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病
Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒 （proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino。
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划 被选择进行全基因组测序的微生物：
1、人类基因组计划中的模式生物
2、与人类生活关系密切的微生物
重要的致病菌及一些工业生产菌
3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物
例如一些古生菌：如Methanococcus jannaschii (詹氏甲烷球菌)等，它们是微
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
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. （自发突变频率通常为10-6-10-9）
微生物在遗传学研究中担当重要角色：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
生长周期、孟德尔 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶 作用于有毒的S型菌细胞抽提物
只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性
DNA是转化所必需的转化因子
第一节 遗传的物质基础 Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
1985年提出； 1990年正式开始实施； 2001年2月，测序工作完成；
后基因组时代（Postgenome Era）
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划
微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的， 最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为研究微生物学 的最有力的手段。
-------朊病毒
1997年，Stanley B. Prusiner荣获诺贝尔奖
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式
2）蛋白质折叠与功能的关系？
DNA→RNA→蛋白质
第二节 微ຫໍສະໝຸດ Baidu物的基因组结构
一、概念
表型饰变：
Production of a red pigment
(prodigiosin) by Serratia marcescens. From left to
right: slant culture grown at 25°C, slant culture grown at 37°C, broth culture grown at 25°C, broth culture grown at 37°C.