微生物的遗传与变异(汇总).ppt
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蛋白质； 3）基因是不连续的，结构基因内部存在许多不编码蛋白质的间隔序列，
称为内含子，编码区则称为外显子。 5）通常含有多种染色体，并且每条染色体中具有许多复制起点，可同时
进行复制。
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二、质粒和转座因子
染色体
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14
（一）质粒
质粒（plasmid）： 是一种染色体外DNA遗传物质，呈双链、超螺旋、 闭环状，能进行自主复制，主要存在于各种微生物 细胞中。
●保守型转座
转座子插入到DNA上 新的位点，首先交错 切开靶DNA，再将转 座子连接到靶DNA的 凸出单链上，最后填 补空缺完成转座。
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26
转座机制
●
复制型转座
①在转座子和靶位点两端分别 交错切割产生切口;
②形成一种交换结构； ③产生一个包含两个正向重复
的转座子拷贝的复合物，称 为共合体；
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2
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3
（二）噬菌体感染实验
在噬菌体感染过程中，其 蛋白质外壳根本未进入宿 主细胞，进入宿主细胞的 只有噬菌体DNA，尚因释 放出的子代噬菌体粒子具 有同亲代一样的蛋白质外 壳，故可以肯定，仅只有 DNA携带有全部遗传信息 。
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4
（三）植物病毒的重建实验
病毒的蛋白质取决于相应的RNA。为此证明该病毒的遗传物质为
携带F质粒的菌株称为 F+菌株（相当于雄性） ，无F质粒的菌株称为 F-菌株（相当于雌性）
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2、R质粒/耐药质粒
R质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重 要原因之一。
接合型耐药质粒：由耐药转移因子（RTF，类似于F质粒 ，具有致育性）和耐药决定子（决定该菌株的耐药性)构 成。
非接合型耐药质粒：只有耐药决定子，只有耐药性，不 能接合转移。
微生物基因组DNA绝大部分用来编码蛋白质、RNA ；其余用作复制起点、启动子、终止子和一些由调节 蛋白识别和结合的位点等信号序列。
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一、微生物的主要遗传物质
（三）真核细胞型微生物的染色体
1）真核细胞型微生物与高等动植物一样，具有完整的细胞核结构 2）遗传物质以染色体的形式存在，其化学组成是线状双链DNA分子和
第十一章 微生物的遗传与变异
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1
一、证明遗传变异物质基础的三个经典实验
（一）转化实验
①将无毒性的R型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡； ②将有毒性的S型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡； ③将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡； ④将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后，注射到小鼠 体内，结果小鼠患败血症死亡。
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（一）质粒
基本特性： 1、绝大多是质粒是共价闭合环状双链DNA；
2、质粒可独立于宿主染色体外自主复制；
3、质粒基因常赋予宿主细胞某些特性，如合成抗生素、细
菌素等；
4、质粒能从宿主细胞自发消除，其所携带的基因非细胞生
存所必需，除去质粒后，细胞可依然存活
ห้องสมุดไป่ตู้
5、质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移；
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19
R因子的结构组成
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20
3、Col质粒
大肠杆菌产生的细菌素为大肠杆菌素，而产生这 种细菌素的质粒被称为Col质粒。
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质粒本身编码一种免疫蛋白，从而使某种类型大肠 杆菌的菌株对自身产生的大肠杆菌有免疫力，但对 其他类型的大肠杆菌仍是敏感的。
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22
4、代谢质粒/降解质粒
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一、微生物的主要遗传物质
（二）原核细胞型微生物的染色体
原核细胞型微生物的遗传物质包括染色体 和质粒。
1、染色体为一段共价闭合环状的双链DNA ：在细胞中紧密缠绕成较致密的不规则的小 体，称为拟核
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2、基因组上遗传信息具有连续性
除了个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的 rRNA和tRNA中也发现有内含子或间隔序列外，原核微 生物一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的 。
6、细菌具有相容性或不相容性：两类不同类型的质粒，能
/不能稳定地共存于一个细胞内。
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常见的质粒类型
• F质粒/致育因子 • R质粒/耐药质粒/抗性因子 • Col质粒 • 代谢质粒/降解质粒
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1、F质粒/致育因子
具有编码性菌毛的能力，可在染色体外游离存在，或 整合入宿主菌染色体,成为染色体的一部分。
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27
转座机制
④在解离酶的作用下进行， 释放两个复制子。
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转座的遗传学效应
1、引起插入突变：插入在宿主染色体的某一结构基因内， 造成该基因功能的丧失。 2、产生新的基因,引起生物进化：如插入抗药性基因 3、产生染色体畸变 4、基因的移动和重排 5、转座因子可以从插入位置上消失，可导致回复突变。
含有这类质粒的细菌，能将复杂的有机化合物降解成能被 其作为碳源和能源利用的简单形式，环境保护方面具有重 要的意义。 如假单胞菌：具有降解一些有毒化合物，如苯、辛烷和樟 脑等的能力。
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23
转座与转座因子
转座因子：是一个DNA片段，可在质粒与质粒之间或质 粒与染色体之间随机转移，故又称为“跳跃基因”。转 座子不能自我复制。
RNA，蛋白质外壳对其仅起保护作用。
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5
遗传与变异
• 遗传性：生物可通过 无性繁殖或有性繁殖 的方式繁衍后代，并 使子代与亲代相似。
变异性：生物的子代与
亲代，以及子代不同个 体之间在性状上又存在 某些差异。
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6
由于细菌个体微小、遗传物质较为简单，易于人工 培养，繁殖速度快，突变型容易识别和检出。因此，细 菌一直被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。
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7
第一节 微生物遗传和变异的物质基础
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8
基因与基因组
• 基因：是合成一种有功能的多肽链或RNA分子所 必需的一段完整的DNA序列；
• 基因组：是指存在于生物体遗传物质中全部基因 的总称。
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9
一、微生物的主要遗传物质
（一）病毒的核酸 除朊病毒没有遗传物质外，所有病毒的遗 传物质都是DNA或RNA。
转座子
质粒
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24
转座与转座因子
转座：是指转座因子从染色体的一个位置转移 到另一位置，或者在质粒与染色体之间转移的 过程，即转座因子改变其在DNA分子上位置的 过程。
由于转座因子的转座行为，将使DNA分子发生 插入突变和广泛的基因重排，在促使生物变异 及进化上具有重大意义。
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转座机制
称为内含子，编码区则称为外显子。 5）通常含有多种染色体，并且每条染色体中具有许多复制起点，可同时
进行复制。
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二、质粒和转座因子
染色体
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（一）质粒
质粒（plasmid）： 是一种染色体外DNA遗传物质，呈双链、超螺旋、 闭环状，能进行自主复制，主要存在于各种微生物 细胞中。
●保守型转座
转座子插入到DNA上 新的位点，首先交错 切开靶DNA，再将转 座子连接到靶DNA的 凸出单链上，最后填 补空缺完成转座。
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转座机制
●
复制型转座
①在转座子和靶位点两端分别 交错切割产生切口;
②形成一种交换结构； ③产生一个包含两个正向重复
的转座子拷贝的复合物，称 为共合体；
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（二）噬菌体感染实验
在噬菌体感染过程中，其 蛋白质外壳根本未进入宿 主细胞，进入宿主细胞的 只有噬菌体DNA，尚因释 放出的子代噬菌体粒子具 有同亲代一样的蛋白质外 壳，故可以肯定，仅只有 DNA携带有全部遗传信息 。
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（三）植物病毒的重建实验
病毒的蛋白质取决于相应的RNA。为此证明该病毒的遗传物质为
携带F质粒的菌株称为 F+菌株（相当于雄性） ，无F质粒的菌株称为 F-菌株（相当于雌性）
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2、R质粒/耐药质粒
R质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重 要原因之一。
接合型耐药质粒：由耐药转移因子（RTF，类似于F质粒 ，具有致育性）和耐药决定子（决定该菌株的耐药性)构 成。
非接合型耐药质粒：只有耐药决定子，只有耐药性，不 能接合转移。
微生物基因组DNA绝大部分用来编码蛋白质、RNA ；其余用作复制起点、启动子、终止子和一些由调节 蛋白识别和结合的位点等信号序列。
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一、微生物的主要遗传物质
（三）真核细胞型微生物的染色体
1）真核细胞型微生物与高等动植物一样，具有完整的细胞核结构 2）遗传物质以染色体的形式存在，其化学组成是线状双链DNA分子和
第十一章 微生物的遗传与变异
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1
一、证明遗传变异物质基础的三个经典实验
（一）转化实验
①将无毒性的R型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡； ②将有毒性的S型活细胞注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡； ③将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡； ④将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后，注射到小鼠 体内，结果小鼠患败血症死亡。
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（一）质粒
基本特性： 1、绝大多是质粒是共价闭合环状双链DNA；
2、质粒可独立于宿主染色体外自主复制；
3、质粒基因常赋予宿主细胞某些特性，如合成抗生素、细
菌素等；
4、质粒能从宿主细胞自发消除，其所携带的基因非细胞生
存所必需，除去质粒后，细胞可依然存活
ห้องสมุดไป่ตู้
5、质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移；
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R因子的结构组成
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20
3、Col质粒
大肠杆菌产生的细菌素为大肠杆菌素，而产生这 种细菌素的质粒被称为Col质粒。
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21
质粒本身编码一种免疫蛋白，从而使某种类型大肠 杆菌的菌株对自身产生的大肠杆菌有免疫力，但对 其他类型的大肠杆菌仍是敏感的。
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22
4、代谢质粒/降解质粒
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一、微生物的主要遗传物质
（二）原核细胞型微生物的染色体
原核细胞型微生物的遗传物质包括染色体 和质粒。
1、染色体为一段共价闭合环状的双链DNA ：在细胞中紧密缠绕成较致密的不规则的小 体，称为拟核
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2、基因组上遗传信息具有连续性
除了个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的 rRNA和tRNA中也发现有内含子或间隔序列外，原核微 生物一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的 。
6、细菌具有相容性或不相容性：两类不同类型的质粒，能
/不能稳定地共存于一个细胞内。
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常见的质粒类型
• F质粒/致育因子 • R质粒/耐药质粒/抗性因子 • Col质粒 • 代谢质粒/降解质粒
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1、F质粒/致育因子
具有编码性菌毛的能力，可在染色体外游离存在，或 整合入宿主菌染色体,成为染色体的一部分。
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转座机制
④在解离酶的作用下进行， 释放两个复制子。
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转座的遗传学效应
1、引起插入突变：插入在宿主染色体的某一结构基因内， 造成该基因功能的丧失。 2、产生新的基因,引起生物进化：如插入抗药性基因 3、产生染色体畸变 4、基因的移动和重排 5、转座因子可以从插入位置上消失，可导致回复突变。
含有这类质粒的细菌，能将复杂的有机化合物降解成能被 其作为碳源和能源利用的简单形式，环境保护方面具有重 要的意义。 如假单胞菌：具有降解一些有毒化合物，如苯、辛烷和樟 脑等的能力。
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转座与转座因子
转座因子：是一个DNA片段，可在质粒与质粒之间或质 粒与染色体之间随机转移，故又称为“跳跃基因”。转 座子不能自我复制。
RNA，蛋白质外壳对其仅起保护作用。
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遗传与变异
• 遗传性：生物可通过 无性繁殖或有性繁殖 的方式繁衍后代，并 使子代与亲代相似。
变异性：生物的子代与
亲代，以及子代不同个 体之间在性状上又存在 某些差异。
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由于细菌个体微小、遗传物质较为简单，易于人工 培养，繁殖速度快，突变型容易识别和检出。因此，细 菌一直被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。
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第一节 微生物遗传和变异的物质基础
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8
基因与基因组
• 基因：是合成一种有功能的多肽链或RNA分子所 必需的一段完整的DNA序列；
• 基因组：是指存在于生物体遗传物质中全部基因 的总称。
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一、微生物的主要遗传物质
（一）病毒的核酸 除朊病毒没有遗传物质外，所有病毒的遗 传物质都是DNA或RNA。
转座子
质粒
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转座与转座因子
转座：是指转座因子从染色体的一个位置转移 到另一位置，或者在质粒与染色体之间转移的 过程，即转座因子改变其在DNA分子上位置的 过程。
由于转座因子的转座行为，将使DNA分子发生 插入突变和广泛的基因重排，在促使生物变异 及进化上具有重大意义。
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转座机制