细菌遗传学优秀课件
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连锁与交换，真菌的遗传学分析 减数分裂和分离的关系 交叉和重组的关系 真核类生物的基因传递方式
细菌原核生物 噬菌体病毒 遗传物质如何传递的？
主要内容
第一节 细菌和病毒的一些特点 第二节 细菌的遗传分析（重点） 第三节 噬菌体的遗传分析
第一节 细菌和病毒的一些特点
一、细菌和病毒
（一）细菌细胞 细菌的结构
（3）便于研究基因的突变,容易筛选不同的突 变型。
（4）便于研究基因精细结构研究基因的重组 (重组群体大、选择方法简便有效) 。
（5）便于研究基因表达调节。 遗传物质比较简单，可作为研究高等生物
的简单模型
二、细菌和病毒是遗传学研究的好材料
• 同时：微生物的应用领域日益扩大、成就突 出(微生物工程)；在遗传工程(包括动植物) 中，作为重要研究材料、工具，也具有决定 性作用。
三、细菌遗传的实验研究方法* (一) 细胞计数(培养物细胞浓度) (二) 建立纯系的方法 (三) 选择培养法鉴定突变型与重组型 (四) 突变型与重组型的批量筛选方法
细菌培养
(一) 细胞计数(培养物细胞浓度)
• 培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实 验技术，其基本思路是： – 对原培养物进行连续稀释； – 进行平板涂抹培养； – 由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数； – 根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度。
细菌的生物学特征
细菌的生物学特征
• 细菌是单细胞生物，完成每个世代只需20 分钟，而且容易得到它的生化突变型，它 不仅在医学上和农业上重要，而且从进化 角度上也是异常成功的，因为它占据地球 上大部分的角落。
• 研究细菌遗传的方法：主要是对细菌菌落 形态的遗传研究 (如图，霉菌菌落)
霉菌菌落
大肠杆菌 （E.coli）
建立纯系的方法 ——纯培养
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
• 许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养 条件有关。
• 营养缺陷型的筛选、鉴定：
– 选择培养法是根据菌株在基本培养基和营 养培养基上的生长表现将菌株分为原养型 (也称为原生营养型)与营养缺陷型(在基本 培养基上不能正常生长，只能在相应的营 养培养基上生长)。
• 抗性突变包括：抗药性或抗感染性。
一、细菌和病毒 （二）病毒
非细胞形态的生命
• 病毒的生物学特征
病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只 有一条染色体，即单倍体。有些病毒的 染色体是DNA，还有一些病毒是RNA。
病毒的生物学特征
• 病毒主要是由蛋白质外壳及其包被的y 一种核酸所组成的颗粒。病毒可根据 宿主(动物、植物、细菌)或遗传物质 (DNA或RNA)来分类。细菌病毒 (Bacterial phage)，称为噬菌体(phage)， 是目前经过广泛研究，了解比较清楚 的一种病毒。
• 选择培养法一次可鉴定、筛选一种突 变型，但要检测分离含有多种突变型 的混和菌株，仅采用选择培养法要进 行多次试验才能够达到目的、效率太 低。
– 营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包 霉生化突变型的鉴定方法基本一致。
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
• 许多细菌的突变都与培养基营养成 分及培养条件有关。
• 其它突变类型的筛选、鉴定： – 对于其它的突变类型(如温度敏感 型)，也可以通过培养条件的选择 培养来筛选与鉴定。
(四) 突变型与重组型的批量筛选方法
RNA在核中合成和加工； 蛋白质在细胞质中合成
细胞增殖的方式 直接分裂（无丝分裂） 以有丝分裂为主
内膜
无独立的内膜
有，分化成各种细胞器
鞭毛构成
鞭毛蛋白
微管蛋白
核糖体 细胞壁
70S（50S+30S）
80S（60Baidu Nhomakorabea+40S）
肽聚糖、蛋白质、脂多糖、脂蛋白
纤维素（植物细胞）
图：细菌染色体的着膜复制
第七章 细菌和噬菌体的重组和连锁
• 细菌和病毒作为遗传研究材料具有独特优势， 了解微生物遗传研究有助于理解多年来分子 生物学、分子遗传学理论发展。
细菌和病毒的拟有性过程
• 虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子 进行融合的有性过程，但它们的遗传物 质也能从一个细胞传递到另一个细胞，
• 无性生殖 • 1946年莱德伯格和塔特姆 发现在细菌之
细菌的生物学特征
• 原则上说，培养皿中每个细菌长成的菌落应 具有共同的遗传组成，但是由于偶然发生的 突变：形态性状的突变，生理特性的突变或 抗性的突变，而使这些突变后的细菌所形成 的菌落与其他的菌落有所不同。
• 菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、颜 色和大小等。
• 生理特性的突变包括：丧失合成某种营养物 质能力的营养缺陷型。
细菌遗传学
原核细胞与真核细胞的区别
区别
原核细胞
真核细胞
大小
1~10μm
10~100μm
细胞核
无核膜
有双层的核膜
染色体
环状DNA分子
线性DNA分子
一个基因连锁群
2个以上基因连锁群
DNA序列 基因表达
DNA裸露或结合少量蛋白质 无或很少有重复序列
RNA和蛋白质在同一区间合成
DNA同组蛋白和非组蛋白结合 有重复序列
细胞计数(培养物细胞浓度)
(二) 建立纯系的方法——纯培养
• 挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培 养就可以获得由一个细胞繁殖而来的纯 系。
• 通常采用平板表面涂布法或划线法可以 获得单菌落。这种方法获得的纯系，称 为“菌种纯”。
• 有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割 等方法从单个细胞直接培养建立纯系。 采用这种方法获得的纯系称为“菌株 纯”。
间可以通过接合转移遗传物质（有性过 程）。
细菌和病毒的拟有性过程
• 细菌获取外源遗传物质有四种不同的方 式：转化，接合，性导和转导。当一个 细菌被一个以上的病毒粒子所侵染时， 噬菌体也能在细菌体内交换遗传物质。 如果两个噬菌体属于不同品系，它们之 间可以发生遗传物质的部分交换(重组)。
• 下面将叙述细菌和噬菌体遗传物质的交 换过程，并且将利用这些方法作出细菌 和噬菌体的染色体图。
细菌病毒(Bacterial phage) 噬菌体(phage)的结构
头部 颈部 外鞘 尾丝
T4噬菌体
疱 疹 病 毒
人类天花 病毒
（图中深染 的颗粒）
• 病毒衣壳的排列方式
二、细菌和病毒是遗传学研究的好材料
（1）结构简单。繁殖力强，世代时间短，容易 人工培养。便于研究基因的作用；
（2）容易筛选营养缺陷型 , 研究基因的作用 ( 突变型生长条件与基因作用 ) 。
细菌原核生物 噬菌体病毒 遗传物质如何传递的？
主要内容
第一节 细菌和病毒的一些特点 第二节 细菌的遗传分析（重点） 第三节 噬菌体的遗传分析
第一节 细菌和病毒的一些特点
一、细菌和病毒
（一）细菌细胞 细菌的结构
（3）便于研究基因的突变,容易筛选不同的突 变型。
（4）便于研究基因精细结构研究基因的重组 (重组群体大、选择方法简便有效) 。
（5）便于研究基因表达调节。 遗传物质比较简单，可作为研究高等生物
的简单模型
二、细菌和病毒是遗传学研究的好材料
• 同时：微生物的应用领域日益扩大、成就突 出(微生物工程)；在遗传工程(包括动植物) 中，作为重要研究材料、工具，也具有决定 性作用。
三、细菌遗传的实验研究方法* (一) 细胞计数(培养物细胞浓度) (二) 建立纯系的方法 (三) 选择培养法鉴定突变型与重组型 (四) 突变型与重组型的批量筛选方法
细菌培养
(一) 细胞计数(培养物细胞浓度)
• 培养物中微生物计数方法是微生物学的基本实 验技术，其基本思路是： – 对原培养物进行连续稀释； – 进行平板涂抹培养； – 由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数； – 根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度。
细菌的生物学特征
细菌的生物学特征
• 细菌是单细胞生物，完成每个世代只需20 分钟，而且容易得到它的生化突变型，它 不仅在医学上和农业上重要，而且从进化 角度上也是异常成功的，因为它占据地球 上大部分的角落。
• 研究细菌遗传的方法：主要是对细菌菌落 形态的遗传研究 (如图，霉菌菌落)
霉菌菌落
大肠杆菌 （E.coli）
建立纯系的方法 ——纯培养
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
• 许多细菌的突变都与培养基营养成分及培养 条件有关。
• 营养缺陷型的筛选、鉴定：
– 选择培养法是根据菌株在基本培养基和营 养培养基上的生长表现将菌株分为原养型 (也称为原生营养型)与营养缺陷型(在基本 培养基上不能正常生长，只能在相应的营 养培养基上生长)。
• 抗性突变包括：抗药性或抗感染性。
一、细菌和病毒 （二）病毒
非细胞形态的生命
• 病毒的生物学特征
病毒是比细菌更为简单的生物，它们也只 有一条染色体，即单倍体。有些病毒的 染色体是DNA，还有一些病毒是RNA。
病毒的生物学特征
• 病毒主要是由蛋白质外壳及其包被的y 一种核酸所组成的颗粒。病毒可根据 宿主(动物、植物、细菌)或遗传物质 (DNA或RNA)来分类。细菌病毒 (Bacterial phage)，称为噬菌体(phage)， 是目前经过广泛研究，了解比较清楚 的一种病毒。
• 选择培养法一次可鉴定、筛选一种突 变型，但要检测分离含有多种突变型 的混和菌株，仅采用选择培养法要进 行多次试验才能够达到目的、效率太 低。
– 营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包 霉生化突变型的鉴定方法基本一致。
(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型
• 许多细菌的突变都与培养基营养成 分及培养条件有关。
• 其它突变类型的筛选、鉴定： – 对于其它的突变类型(如温度敏感 型)，也可以通过培养条件的选择 培养来筛选与鉴定。
(四) 突变型与重组型的批量筛选方法
RNA在核中合成和加工； 蛋白质在细胞质中合成
细胞增殖的方式 直接分裂（无丝分裂） 以有丝分裂为主
内膜
无独立的内膜
有，分化成各种细胞器
鞭毛构成
鞭毛蛋白
微管蛋白
核糖体 细胞壁
70S（50S+30S）
80S（60Baidu Nhomakorabea+40S）
肽聚糖、蛋白质、脂多糖、脂蛋白
纤维素（植物细胞）
图：细菌染色体的着膜复制
第七章 细菌和噬菌体的重组和连锁
• 细菌和病毒作为遗传研究材料具有独特优势， 了解微生物遗传研究有助于理解多年来分子 生物学、分子遗传学理论发展。
细菌和病毒的拟有性过程
• 虽然细菌和病毒不具备象真核生物配子 进行融合的有性过程，但它们的遗传物 质也能从一个细胞传递到另一个细胞，
• 无性生殖 • 1946年莱德伯格和塔特姆 发现在细菌之
细菌的生物学特征
• 原则上说，培养皿中每个细菌长成的菌落应 具有共同的遗传组成，但是由于偶然发生的 突变：形态性状的突变，生理特性的突变或 抗性的突变，而使这些突变后的细菌所形成 的菌落与其他的菌落有所不同。
• 菌落形态性状的突变包括：菌落的形状、颜 色和大小等。
• 生理特性的突变包括：丧失合成某种营养物 质能力的营养缺陷型。
细菌遗传学
原核细胞与真核细胞的区别
区别
原核细胞
真核细胞
大小
1~10μm
10~100μm
细胞核
无核膜
有双层的核膜
染色体
环状DNA分子
线性DNA分子
一个基因连锁群
2个以上基因连锁群
DNA序列 基因表达
DNA裸露或结合少量蛋白质 无或很少有重复序列
RNA和蛋白质在同一区间合成
DNA同组蛋白和非组蛋白结合 有重复序列
细胞计数(培养物细胞浓度)
(二) 建立纯系的方法——纯培养
• 挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培 养就可以获得由一个细胞繁殖而来的纯 系。
• 通常采用平板表面涂布法或划线法可以 获得单菌落。这种方法获得的纯系，称 为“菌种纯”。
• 有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割 等方法从单个细胞直接培养建立纯系。 采用这种方法获得的纯系称为“菌株 纯”。
间可以通过接合转移遗传物质（有性过 程）。
细菌和病毒的拟有性过程
• 细菌获取外源遗传物质有四种不同的方 式：转化，接合，性导和转导。当一个 细菌被一个以上的病毒粒子所侵染时， 噬菌体也能在细菌体内交换遗传物质。 如果两个噬菌体属于不同品系，它们之 间可以发生遗传物质的部分交换(重组)。
• 下面将叙述细菌和噬菌体遗传物质的交 换过程，并且将利用这些方法作出细菌 和噬菌体的染色体图。
细菌病毒(Bacterial phage) 噬菌体(phage)的结构
头部 颈部 外鞘 尾丝
T4噬菌体
疱 疹 病 毒
人类天花 病毒
（图中深染 的颗粒）
• 病毒衣壳的排列方式
二、细菌和病毒是遗传学研究的好材料
（1）结构简单。繁殖力强，世代时间短，容易 人工培养。便于研究基因的作用；
（2）容易筛选营养缺陷型 , 研究基因的作用 ( 突变型生长条件与基因作用 ) 。