食品微生物-第九章-微生物的遗传变异和育种PPT课件
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三、遗传物质在细胞中的存在方式
(一）7个水平 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、密码水平 7、核苷酸水平
12
基因是一段DNA
基因Ⅰ
基因Ⅱ
染色体
DNA
13
DNA就是脱氧核糖核酸 链 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C）
AC T GA A
2、结构特点 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
24
25
第一节 遗传变异的物质基础
3、质粒的类型
AA C G C A
C
TTG G TAG
基因测序就是读出 A-C-G-T-G-G-A-C-G…...
14
基因控制Pr因而控制性状
DNA G A T mRNA G A U 天冬
CT A
氨酸 15
第一节 遗传变异的物质基础
1、细胞水平 真核微生物：细胞核 原核微生物：核区 细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同 的。
实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA。
9
第一节 遗传变异的物质基础
2、噬菌体感染实验
实验证明， 进入细菌 细胞内部 的物质是 DNA。
DNA包含 有产生完 整噬菌体 的全部信 息。
10
第一节 遗传变异的物质基础
3、植物病毒重建实验
实验证明，遗传信息的流向与DNA的传递是一致11 的。
第一节 遗传变异的物质基础
---- 遗传和变异是生物体最本质的属性之一。 4
第一节 遗传变异的物质基础
一、遗传变异的基本概念
1.遗传型(genotype) 又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗 传因子即基因的总和。 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(phenotype) 指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特
16
第一节 遗传变异的物质基础
2、细胞核水平 真核生物 细胞核 原核生物 核区
核染色体 DNA链
核基因组
在核基因组之外，还存在各种形式的核外遗传物质。
17
第一节 遗传变异的物质基础
3、染色体水平 染色体是由组蛋白与DNA构成的线
状结构。 染色体的数目在不同的生物中是不同
的。 染色体的倍数在同一生物的不同生活
6
第一节 遗传变异的物质基础
二、证明核酸是遗传变异物质的经典实验
1、经典转化实验 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）
7
第一节 遗传变异的物质基础
1928年，F.Griffth作了3组实验:
8
第一节 遗传变异的物质基础
1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了 转化因子
每个密码子(codon)是由3 个核苷酸顺序所决定的， 它是负载遗传信息的基本 单位。各种生物都遵循着 一套共同的密码。
由于DNA上的三联密码子
要通过转录成mRNA密码
后才能与氨基酸相对应，
因此，三联密码子一般都
用 mRNA上的3个核苷酸
顺序来表示。
21
第一节 遗传变异的物质基础
7、核苷酸水平 核苷酸是最小突变单位和交换单位。 在绝大多数生物的DNA组分中,都只含腺苷酸 (AMP)、胸苷酸(TMP)、鸟苷酸(GMP)和胞 苷酸(CMP)4种脱氧核苷酸。
①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。
②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。
①窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid) （只能在一种特定的宿主细胞中复制）
重点与难点：
遗传变异的物质基础，基因突变及修复，细菌的 基因重组，微生物诱变育种的原理和方法。
3
遗传(heredity或inheritance)：讲的是亲 子间的关系，指生物的上一代将自己的 一整套遗传因子传递给下一代的行为或 功能，它具有极其稳定的特性。
变异(variation)：生物体在某种外因或ຫໍສະໝຸດ Baidu内因的作用下所引起的遗传物质结构或 数量的改变，表现为亲代与子代、子代 间不同个体不完全相同。
22
第一节 遗传变异的物质基础
（二）原核生物的质粒 1、定义
质粒（plasmid）：一种独立于染色体 外，能进行自主复制的细胞质遗传因子， 存在于各种微生物细胞中。
质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必 需的；在某些特殊条件下，质粒有时能赋 予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得 到生长优势。
23
第一节 遗传变异的物质基础
调节基因：用于编码调节蛋白的基因。 操纵基因：是位于启动子和结构基因之间的一段碱基顺序，
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（Tn因子）
20
第一节 遗传变异的物质基础
6、密码子水平
遗传密码就是指DNA链上 各个核苷酸的特定排列顺 序。
性的总和，是遗传型在合适环境下的具体体现。 它与遗传型不同,是一种现实性。
5
第一节 遗传变异的物质基础
3.饰变(modification) 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。 特点：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；因遗传 物质不变，故饰变不遗传。
时期是不同的。
18
第一节 遗传变异的物质基础
4、核酸水平 核酸种类：DNA，RNA 核酸结构：双链、单链；
环状，线状，超螺旋状 DNA长度：因种而异
19
第一节 遗传变异的物质基础
5、基因水平
基因的物质基础是一个具有特定核苷酸顺序的DNA片 段。
结构基因：为细胞结构、组成(如细胞生化反应所需的酶) 及完成细胞功能所需的蛋白质等进行编码的基因。
第九章 微生物的遗传变异和育种
食品科学与工程学院 杨保伟
1
第九章 微生物的遗传变异和育种
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 基因突变与基因重组 第三节 微生物育种 第四节 基因工程 第五节 菌种的衰退、复壮和保藏
2
基本内容：
遗传变异的物质基础（证明核酸是遗传变异物质 的经典实验），细菌和真菌基因重组的原理和方 法，微生物诱变育种的原理和方法，基因工程的 基本原理，菌种的衰退、复壮和保藏方法。
(一）7个水平 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、密码水平 7、核苷酸水平
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基因是一段DNA
基因Ⅰ
基因Ⅱ
染色体
DNA
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DNA就是脱氧核糖核酸 链 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C）
AC T GA A
2、结构特点 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
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第一节 遗传变异的物质基础
3、质粒的类型
AA C G C A
C
TTG G TAG
基因测序就是读出 A-C-G-T-G-G-A-C-G…...
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基因控制Pr因而控制性状
DNA G A T mRNA G A U 天冬
CT A
氨酸 15
第一节 遗传变异的物质基础
1、细胞水平 真核微生物：细胞核 原核微生物：核区 细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同 的。
实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA。
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第一节 遗传变异的物质基础
2、噬菌体感染实验
实验证明， 进入细菌 细胞内部 的物质是 DNA。
DNA包含 有产生完 整噬菌体 的全部信 息。
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第一节 遗传变异的物质基础
3、植物病毒重建实验
实验证明，遗传信息的流向与DNA的传递是一致11 的。
第一节 遗传变异的物质基础
---- 遗传和变异是生物体最本质的属性之一。 4
第一节 遗传变异的物质基础
一、遗传变异的基本概念
1.遗传型(genotype) 又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗 传因子即基因的总和。 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(phenotype) 指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特
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第一节 遗传变异的物质基础
2、细胞核水平 真核生物 细胞核 原核生物 核区
核染色体 DNA链
核基因组
在核基因组之外，还存在各种形式的核外遗传物质。
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第一节 遗传变异的物质基础
3、染色体水平 染色体是由组蛋白与DNA构成的线
状结构。 染色体的数目在不同的生物中是不同
的。 染色体的倍数在同一生物的不同生活
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第一节 遗传变异的物质基础
二、证明核酸是遗传变异物质的经典实验
1、经典转化实验 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）
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第一节 遗传变异的物质基础
1928年，F.Griffth作了3组实验:
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第一节 遗传变异的物质基础
1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了 转化因子
每个密码子(codon)是由3 个核苷酸顺序所决定的， 它是负载遗传信息的基本 单位。各种生物都遵循着 一套共同的密码。
由于DNA上的三联密码子
要通过转录成mRNA密码
后才能与氨基酸相对应，
因此，三联密码子一般都
用 mRNA上的3个核苷酸
顺序来表示。
21
第一节 遗传变异的物质基础
7、核苷酸水平 核苷酸是最小突变单位和交换单位。 在绝大多数生物的DNA组分中,都只含腺苷酸 (AMP)、胸苷酸(TMP)、鸟苷酸(GMP)和胞 苷酸(CMP)4种脱氧核苷酸。
①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。
②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。
①窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid) （只能在一种特定的宿主细胞中复制）
重点与难点：
遗传变异的物质基础，基因突变及修复，细菌的 基因重组，微生物诱变育种的原理和方法。
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遗传(heredity或inheritance)：讲的是亲 子间的关系，指生物的上一代将自己的 一整套遗传因子传递给下一代的行为或 功能，它具有极其稳定的特性。
变异(variation)：生物体在某种外因或ຫໍສະໝຸດ Baidu内因的作用下所引起的遗传物质结构或 数量的改变，表现为亲代与子代、子代 间不同个体不完全相同。
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第一节 遗传变异的物质基础
（二）原核生物的质粒 1、定义
质粒（plasmid）：一种独立于染色体 外，能进行自主复制的细胞质遗传因子， 存在于各种微生物细胞中。
质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必 需的；在某些特殊条件下，质粒有时能赋 予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得 到生长优势。
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第一节 遗传变异的物质基础
调节基因：用于编码调节蛋白的基因。 操纵基因：是位于启动子和结构基因之间的一段碱基顺序，
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（Tn因子）
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第一节 遗传变异的物质基础
6、密码子水平
遗传密码就是指DNA链上 各个核苷酸的特定排列顺 序。
性的总和，是遗传型在合适环境下的具体体现。 它与遗传型不同,是一种现实性。
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第一节 遗传变异的物质基础
3.饰变(modification) 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。 特点：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；因遗传 物质不变，故饰变不遗传。
时期是不同的。
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第一节 遗传变异的物质基础
4、核酸水平 核酸种类：DNA，RNA 核酸结构：双链、单链；
环状，线状，超螺旋状 DNA长度：因种而异
19
第一节 遗传变异的物质基础
5、基因水平
基因的物质基础是一个具有特定核苷酸顺序的DNA片 段。
结构基因：为细胞结构、组成(如细胞生化反应所需的酶) 及完成细胞功能所需的蛋白质等进行编码的基因。
第九章 微生物的遗传变异和育种
食品科学与工程学院 杨保伟
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第九章 微生物的遗传变异和育种
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 基因突变与基因重组 第三节 微生物育种 第四节 基因工程 第五节 菌种的衰退、复壮和保藏
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基本内容：
遗传变异的物质基础（证明核酸是遗传变异物质 的经典实验），细菌和真菌基因重组的原理和方 法，微生物诱变育种的原理和方法，基因工程的 基本原理，菌种的衰退、复壮和保藏方法。