第七章微生物遗传变异ppt文档
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超螺旋>线形>开环
3、质粒的类型
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 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
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）
广宿主范围质粒(broad host range plasmid) （可以在许多种细菌中复制）
4、质粒在基因工程中的应用 质粒的优点： （1）相对分子量小，易分离和 操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒
5、质粒的检测 提取所有胞内DNA后电镜观察； 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
（二）原核生物的质粒 1、定义 质粒（plasmid）：凡游离于原核生物核基因组以外， 具有独立复制的能力的小型共价闭合环状的dsDNA分 子。
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。
2、结构特点 通常以共价闭合环状简称CCC)的超螺旋 双链DNA分子存在于细胞中；
降解性质粒（degradative plasmid)
Mega质粒（mega plasmid）
第二节 基因突变和诱变育种
一、基因突变
指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突 然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。
基因突变
狭义：点突变 广义：基因突变和染色体畸变
基因突变 野生型（原始性状）
突变型（新性状）
（四）基因突变及其机制
点突变
基
诱发突变
因
突
变
染色
自发突变
体畸 变
碱基 置换
移码 突变
转换：A↔G T ↔ C
颠换：A ↔ T A ↔ C
G↔CC↔T
缺失：ABC AB↑ABCA…..
添加: ABC AB↓CABCA…..
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DNA分子具有三种不同的构型：
1． SC构型:共价闭合环形DNA（cccDNA) 2． OC构型:开环DNA（ocDNA) 3． L构型:线形分子（LDNA）
在琼脂糖凝胶电泳中，不同构 型的同一种质粒DNA，电泳迁 移速度不同。
（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中
以35S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验
吸附
10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离
离心
上清液中含 75%放射性
沉淀中含 25%放射性
沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体
（2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 证明遗传物质是DNA而不是蛋白
3、S型菌的无细胞抽提液试验
活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和 少量S菌
以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能 存在一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞 使其转变为S型细胞。
实验证明，R菌和S菌之间有转化现象
1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了转化因子
活R菌
①加S菌DNA ②加S菌DNA及DNA酶以外的酶 ③加S菌的DNA和DNA酶 ④加S菌的RNA ⑤加S菌的蛋白质 ⑥加S菌的荚膜多糖
（三）植物病毒重建实验
通实过验三证个明具，有历在史R意NA义病的毒经典中试遗验传证物明质：是只有RN核A酸
才是负载遗传信息的真正物质。
二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 （一）遗传物质在7个水平上的形式 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、密码子水平 7、核苷酸水平
第七章微生物遗传变异
表型饰变：表型的差异只与环境有关
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为
粘质沙雷氏菌
25°C的斜面培养基；
37°C的斜面培养基； 25°C的液体培养基； 37°C的液体培养基.
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-6-10-9）
（一）突变类型
自发突变
1、根据突变的原因分为
诱发突变 营养缺陷型
选择性突变株
抗性突变型
2、根据突变株的 表型分为
非选择性突变株
条件致死突变型 形态突变型 抗原突变型 产量突变型
（二）突变率
ห้องสมุดไป่ตู้某一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。
（三）基因突变的特点 1、自发性 2、不对应性 3、稀有性 4、独立性 5、可诱变性 6、稳定性 7、可逆性
长出S菌 只有R菌
只有S型细菌的DNA才能将R型转化为S型
实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA
（二）噬菌体感染实验（A. D. Hershey和M. Chase）
以32P标记核酸做噬菌体感染实验
吸附
10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离
离心
上清液中含 15%放射性
沉淀中含 85%放射性
沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体
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。
6、质粒的主要种类
致育因子（Fertility factor，F因子）
质粒所编码 的功能和赋 予宿主的表 型效应
抗性因子（Resistance factor，R因子） Col质粒（colicin plasmid） Ti质粒（tumor inducing plasmid） Ri质粒（rot inducing plasmid）
小鼠注入活的R型菌株，小鼠存活，说明R型菌株不具有致病性。
小鼠注入热致死的S型菌株，小鼠存活，说明热致死的S型菌株不 具有致病性。
小鼠注入活的R型菌株和热致死的S型菌株，小鼠死亡。 说明R型菌株和S型菌株之间有转化现象。
2、细菌培养实验
肺 炎
平皿培养
热死S菌—————不生长
链 球 菌
活 R菌—————长出R菌 热死S菌+活R菌—————长出大量R菌和10-6S菌
第一节 遗传变异的物质基础
一、三个证明DNA是遗传物质的经典实验 （一） 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）
1928年，F.Griffth作了3组实验: 1、动物试验
小鼠注入活的S型菌株，小鼠死亡，说明S型菌株有致病性。
3、质粒的类型
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 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
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）
广宿主范围质粒(broad host range plasmid) （可以在许多种细菌中复制）
4、质粒在基因工程中的应用 质粒的优点： （1）相对分子量小，易分离和 操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒
5、质粒的检测 提取所有胞内DNA后电镜观察； 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
（二）原核生物的质粒 1、定义 质粒（plasmid）：凡游离于原核生物核基因组以外， 具有独立复制的能力的小型共价闭合环状的dsDNA分 子。
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。
2、结构特点 通常以共价闭合环状简称CCC)的超螺旋 双链DNA分子存在于细胞中；
降解性质粒（degradative plasmid)
Mega质粒（mega plasmid）
第二节 基因突变和诱变育种
一、基因突变
指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突 然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。
基因突变
狭义：点突变 广义：基因突变和染色体畸变
基因突变 野生型（原始性状）
突变型（新性状）
（四）基因突变及其机制
点突变
基
诱发突变
因
突
变
染色
自发突变
体畸 变
碱基 置换
移码 突变
转换：A↔G T ↔ C
颠换：A ↔ T A ↔ C
G↔CC↔T
缺失：ABC AB↑ABCA…..
添加: ABC AB↓CABCA…..
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DNA分子具有三种不同的构型：
1． SC构型:共价闭合环形DNA（cccDNA) 2． OC构型:开环DNA（ocDNA) 3． L构型:线形分子（LDNA）
在琼脂糖凝胶电泳中，不同构 型的同一种质粒DNA，电泳迁 移速度不同。
（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中
以35S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验
吸附
10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离
离心
上清液中含 75%放射性
沉淀中含 25%放射性
沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体
（2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 证明遗传物质是DNA而不是蛋白
3、S型菌的无细胞抽提液试验
活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和 少量S菌
以上实验说明：加热杀死的S型细菌细胞内可能 存在一种转化物质，它能通过某种方式进入R型细胞 使其转变为S型细胞。
实验证明，R菌和S菌之间有转化现象
1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了转化因子
活R菌
①加S菌DNA ②加S菌DNA及DNA酶以外的酶 ③加S菌的DNA和DNA酶 ④加S菌的RNA ⑤加S菌的蛋白质 ⑥加S菌的荚膜多糖
（三）植物病毒重建实验
通实过验三证个明具，有历在史R意NA义病的毒经典中试遗验传证物明质：是只有RN核A酸
才是负载遗传信息的真正物质。
二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 （一）遗传物质在7个水平上的形式 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、密码子水平 7、核苷酸水平
第七章微生物遗传变异
表型饰变：表型的差异只与环境有关
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为
粘质沙雷氏菌
25°C的斜面培养基；
37°C的斜面培养基； 25°C的液体培养基； 37°C的液体培养基.
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-6-10-9）
（一）突变类型
自发突变
1、根据突变的原因分为
诱发突变 营养缺陷型
选择性突变株
抗性突变型
2、根据突变株的 表型分为
非选择性突变株
条件致死突变型 形态突变型 抗原突变型 产量突变型
（二）突变率
ห้องสมุดไป่ตู้某一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。
（三）基因突变的特点 1、自发性 2、不对应性 3、稀有性 4、独立性 5、可诱变性 6、稳定性 7、可逆性
长出S菌 只有R菌
只有S型细菌的DNA才能将R型转化为S型
实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA
（二）噬菌体感染实验（A. D. Hershey和M. Chase）
以32P标记核酸做噬菌体感染实验
吸附
10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离
离心
上清液中含 15%放射性
沉淀中含 85%放射性
沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体
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。
6、质粒的主要种类
致育因子（Fertility factor，F因子）
质粒所编码 的功能和赋 予宿主的表 型效应
抗性因子（Resistance factor，R因子） Col质粒（colicin plasmid） Ti质粒（tumor inducing plasmid） Ri质粒（rot inducing plasmid）
小鼠注入活的R型菌株，小鼠存活，说明R型菌株不具有致病性。
小鼠注入热致死的S型菌株，小鼠存活，说明热致死的S型菌株不 具有致病性。
小鼠注入活的R型菌株和热致死的S型菌株，小鼠死亡。 说明R型菌株和S型菌株之间有转化现象。
2、细菌培养实验
肺 炎
平皿培养
热死S菌—————不生长
链 球 菌
活 R菌—————长出R菌 热死S菌+活R菌—————长出大量R菌和10-6S菌
第一节 遗传变异的物质基础
一、三个证明DNA是遗传物质的经典实验 （一） 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）
1928年，F.Griffth作了3组实验: 1、动物试验
小鼠注入活的S型菌株，小鼠死亡，说明S型菌株有致病性。