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1、关于微生物的遗传与变异(2)第1页，讲稿共95张，创作于星期日第六章 微生物的遗传与变异（4学时）第一节第一节 微生物的遗传微生物的遗传第二节第二节 微生物的变异微生物的变异第2页，讲稿共95张，创作于星期日微生物遗传学u微生物遗传学微生物遗传学：研究微生物遗传物质的结构特点、遗：研究微生物遗传物质的结构特点、遗传信息的表达与调控以及遗传变异的基本规律传信息的表达与调控以及遗传变异的基本规律uu通过基因操作改变微生物的遗传信息从而有效地控制或利通过基因操作改变微生物的遗传信息从而有效地控制或利用微生物用微生物第3页，讲稿共95张，创作于星期日基因型与表型uu基因型基因型（genotypegen
2、otype）：指某一生物个体所含有的全部基）：指某一生物个体所含有的全部基因的总和因的总和uu表型表型（phenotypephenotype）：指生物体所具有的一切外表特征）：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和；和内在特性的总和；是具一定基因型的生物在一定条是具一定基因型的生物在一定条件下所表现出的具体性状件下所表现出的具体性状第4页，讲稿共95张，创作于星期日第一节 微生物的遗传物质u一、微生物的遗传物质u二、微生物遗传信息的表达u三、微生物基因表达的调控第5页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的遗传物质u（一）证明核酸是遗传物质的经典实验（一）证明核酸是遗传物质的经典实验uu
3、（二）微生物的染色体基因组（二）微生物的染色体基因组uu（三）微生物染色体外的遗传物质（三）微生物染色体外的遗传物质第6页，讲稿共95张，创作于星期日（一）证明核酸是遗传物质的经典实验uu1 1、细菌的转化实验、细菌的转化实验uu2 2、噬菌体感染实验、噬菌体感染实验uu3 3、病毒重建实验、病毒重建实验第7页，讲稿共95张，创作于星期日1、细菌的转化实验uu细菌的转化实验细菌的转化实验：19281928年，英国医生年，英国医生GriffithGriffith以肺炎链球菌以肺炎链球菌 (Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pneumoniae)作为研究对
4、象作为研究对象第8页，讲稿共95张，创作于星期日uu19441944年，年，AveryAvery等人从热死的等人从热死的S S型菌体中提纯型菌体中提纯了可能作为转了可能作为转化因子的各种化因子的各种成分，并在离成分，并在离体条件下进行体条件下进行了转化实验了转化实验第9页，讲稿共95张，创作于星期日2、噬菌体感染实验uu噬菌体感染实验噬菌体感染实验：19521952年，年，HersheyHershey和和ChaseChase培养获得含培养获得含3232P-DNAP-DNA的噬菌体的噬菌体和含和含3535S-S-蛋白质的噬蛋白质的噬菌体；他们作了两组菌体；他们作了两组对对E.coliE.coli
5、的感染实验的感染实验第10页，讲稿共95张，创作于星期日3、病毒重建实验uu病毒重建实验病毒重建实验：19561956年，年，FraenkelFraenkel用用TMVTMV的的RNARNA与与HRVHRV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒去感染烟草时，烟叶的蛋白质外壳重建后的杂合病毒去感染烟草时，烟叶上出现的是典型的上出现的是典型的 TMV TMV 病斑病斑第11页，讲稿共95张，创作于星期日核酸是遗传物质uu以上三个实验的以上三个实验的结论结论：只有核酸才是贮存遗传信息的真正：只有核酸才是贮存遗传信息的真正物质物质uu细胞生物的遗传物质：双链细胞生物的遗传物质：双链DNADNAuu病毒的遗传物质
6、：可以是单链的或双链的病毒的遗传物质：可以是单链的或双链的DNADNA或或RNARNA第12页，讲稿共95张，创作于星期日DNADNARNARNA碱碱基基腺嘌呤腺嘌呤(adennine,A)(adennine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)(guanine,G)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)(cytosine,C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T)(thymine,T)腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶(Uracil,U)(Uracil,U)戊戊糖糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷磷酸酸磷酸磷酸磷酸磷酸第13页，讲稿共95张，创作于星期日第14页，讲稿共95张，创作于
7、星期日第15页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的遗传物质uu（一）证明核酸是遗传物质的经典实验（一）证明核酸是遗传物质的经典实验uu（二）微生物的染色体基因组（二）微生物的染色体基因组uu（三）微生物染色体外的遗传物质（三）微生物染色体外的遗传物质第16页，讲稿共95张，创作于星期日（二）微生物的染色体基因组uu染色体染色体：微生物遗传物质：微生物遗传物质DNADNA的主要存在形式；不同种的主要存在形式；不同种类，其类，其DNADNA的数目、大小、结构差异显著的数目、大小、结构差异显著uu基因组基因组（genomegenome）：微生物单倍体的所有染色体及其所）：微生物单倍体的所有染色体
8、及其所包含遗传基因的总称；包括编码蛋白质的结构基因、调包含遗传基因的总称；包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能尚不清楚的控序列以及目前功能尚不清楚的 DNADNA序列序列u基因基因（genegene）：是有功能的）：是有功能的DNADNA片段，含有合成有功能片段，含有合成有功能的蛋白质多肽链或的蛋白质多肽链或RNARNA所必需的全部核苷酸序列，是遗传所必需的全部核苷酸序列，是遗传的结构和功能单位的结构和功能单位第17页，讲稿共95张，创作于星期日生生 物物 学学 名名 基因基因组组大小大小（bpbp）基因数基因数 噬菌体噬菌体 phagephage5 105 104 45050T4T
9、4噬菌体噬菌体T4 phageT4 phage2 102 105 5150150大大肠肠杆菌杆菌Escherichia coliEscherichia coli4.7 104.7 106 641004100枯草芽枯草芽孢孢杆杆菌菌Bacillus subtilisBacillus subtilis4.2 104.2 106 647004700啤酒酵母啤酒酵母Saccharomyces Saccharomyces cerevisiaecerevisiae13.51013.5106 658005800脉脉孢孢菌菌 NeurosporaNeurospora sp.sp.6.0 106.0 107 7
10、60006000果果蝇蝇 Drosophila Drosophila melanogastermelanogaster 8 108 107 7 12000 12000 人人 humanhuman3 103 109 95000050000第18页，讲稿共95张，创作于星期日1、大肠杆菌的基因组uu染色体染色体：只有一条，大小为：只有一条，大小为4.7104.7106 6bp bp；双链、环状；双链、环状DNADNA，与类组蛋白等结合成致密的手脚架形，与类组蛋白等结合成致密的手脚架形uu基因的转录与翻译在细胞质耦合发生基因的转录与翻译在细胞质耦合发生uu遗传信息具有遗传信息具有连续性连续性，一般不
11、含内含子，一般不含内含子uu功能相关的结构基因组成功能相关的结构基因组成操纵子操纵子（operonoperon）uu结构基因的单拷贝结构基因的单拷贝uu重复序列少而短，一般为重复序列少而短，一般为440440个碱基个碱基第19页，讲稿共95张，创作于星期日第20页，讲稿共95张，创作于星期日第21页，讲稿共95张，创作于星期日第22页，讲稿共95张，创作于星期日2、啤酒酵母的基因组u染色体染色体：1616条，总大小为条，总大小为13.51013.5106 6bpbp；染色体由核小体组；染色体由核小体组成，其上有着丝粒和端粒；每一条染色体只含有一条线状、成，其上有着丝粒和端粒；每一条染色体只含有
12、一条线状、双链双链DNA DNA u基因的转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质的核基因的转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质的核糖体上发生糖体上发生uu高度重复高度重复：tRNAtRNA基因在每条染色体上至少有基因在每条染色体上至少有4 4个，共约个，共约250250个拷贝个拷贝u没有明显的操纵子结构，有间隔区或没有明显的操纵子结构，有间隔区或内含子内含子序列序列第23页，讲稿共95张，创作于星期日第24页，讲稿共95张，创作于星期日第25页，讲稿共95张，创作于星期日原核微生物与真核生微物基因组的比较比较项目比较项目原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物基因组大小基因组大小小小,10,10
13、6 6大大,10,107-97-9染色体染色体一般一般1 1条，环状条，环状多条，线状多条，线状核小体核小体无无有有基因连续性基因连续性强强弱（有内含子）弱（有内含子）重复序列和重复序列和不编码序列不编码序列少少多多操纵子结构操纵子结构普遍存在普遍存在一般没有一般没有转录、转译部位转录、转译部位同在细胞质中进行同在细胞质中进行在核中转录，在细胞在核中转录，在细胞质中转译质中转译第26页，讲稿共95张，创作于星期日3、噬菌体的基因组uu染色体染色体：包装到二十面体头内，大小为：包装到二十面体头内，大小为48,502bp48,502bp；dsDNAdsDNA，线状，线状uu许多功能相关的基因聚集成
14、簇排列许多功能相关的基因聚集成簇排列uu复制和裂解过程中基因组程序性开启或关闭复制和裂解过程中基因组程序性开启或关闭第27页，讲稿共95张，创作于星期日第28页，讲稿共95张，创作于星期日第29页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的遗传物质uu（一）证明核酸是遗传物质的经典实验（一）证明核酸是遗传物质的经典实验uu（二）微生物的染色体基因组（二）微生物的染色体基因组uu（三）微生物染色体外的遗传物质（三）微生物染色体外的遗传物质第30页，讲稿共95张，创作于星期日（三）微生物染色体外的遗传物质uu细胞器细胞器DNADNA：真核微生物的叶绿体、线粒体等细胞器都有自：真核微生物的叶绿体、线粒体
15、等细胞器都有自己的独立于染色体的环状双链己的独立于染色体的环状双链DNADNA；编码自身所需要的与；编码自身所需要的与能量转换有关的蛋白质能量转换有关的蛋白质uu质粒质粒（plasmaplasma）：是宿主染色体外决定某些性状（如抗药性、）：是宿主染色体外决定某些性状（如抗药性、接合作用等）的闭合、环状、双链接合作用等）的闭合、环状、双链DNA DNA；目前仅发现于原；目前仅发现于原核微生物和酵母菌中；能自我复制；不是宿主生长所必需核微生物和酵母菌中；能自我复制；不是宿主生长所必需的的uu转座因子转座因子：是微生物细胞中可在染色体上改变自身座位的：是微生物细胞中可在染色体上改变自身座位的一段一
16、段DNADNA序列；在原核微生物和真核微生物中都有存序列；在原核微生物和真核微生物中都有存在在第31页，讲稿共95张，创作于星期日第32页，讲稿共95张，创作于星期日第33页，讲稿共95张，创作于星期日第34页，讲稿共95张，创作于星期日第35页，讲稿共95张，创作于星期日二、微生物遗传信息的表达uu（一）（一）DNADNA的复制的复制uu（二）基因的转录（二）基因的转录uu（三）多肽链的翻译（三）多肽链的翻译第36页，讲稿共95张，创作于星期日第37页，讲稿共95张，创作于星期日（一）DNA的复制uu参与复制（参与复制（replicationreplication）的物质）的物质：原料：原料
17、dNTPdNTP、模板、模板DNADNA、DNADNA聚合酶、其他蛋白质因子聚合酶、其他蛋白质因子uu复制方式复制方式：半保留复制，不连续复制：半保留复制，不连续复制u复制起点复制起点：大多数细菌及病毒只有一个复制起点：大多数细菌及病毒只有一个复制起点 ，一个复制，一个复制子子 ；真核生物是多起点的，多个复制子；真核生物是多起点的，多个复制子 u复制方向复制方向：大多数双向进行，方向为：大多数双向进行，方向为5353uu复制的三个阶段：复制的起始、复制的延伸和复制的终止复制的三个阶段：复制的起始、复制的延伸和复制的终止第38页，讲稿共95张，创作于星期日第39页，讲稿共95张，创作于星期日第4
18、0页，讲稿共95张，创作于星期日DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII第41页，讲稿共95张，创作于星期日细菌细菌DNADNA的的 形复制形复制10100 m mm 复制叉复制叉复复制制叉叉复复制制原原点点真核生物真核生物DNADNA的多点复制的多点复制第42页，讲稿共95张，创作于星期日二、微生物遗传信息的表达u（一）（一）DNADNA的复制的复制uu（二）基因的转录（二）基因的转录uu（三）多肽链的翻译（三）多肽链的翻译第43页，讲稿共95张，创作于星期日（二）基因的转录uu参与转录（参与转录（transcriptiontranscription）的物质）的物质：原料：原料NTPNTP、模板
19、、模板DNADNA、RNARNA聚合酶、其他蛋白质因子聚合酶、其他蛋白质因子uu转录的不对称性转录的不对称性：指导：指导mRNAmRNA合成的合成的DNADNA链称为模板链，链称为模板链，DNADNA仅有一条链可作为转录的模板仅有一条链可作为转录的模板uu启动子启动子：指能被：指能被RNARNA聚合酶识别、结合并启动基因转录聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段的一段DNADNA序列序列uu转录的三个阶段转录的三个阶段：转录起始、：转录起始、RNARNA链延伸、转录终止，方链延伸、转录终止，方向为向为5353u转录后加工转录后加工：内含子的切除、外显子的连接：内含子的切除、外显子的连接第44页，
20、讲稿共95张，创作于星期日第45页，讲稿共95张，创作于星期日RNARNA聚合酶聚合酶第46页，讲稿共95张，创作于星期日编码链编码链AACTGTATATTA模板链模板链TTGACATATAAT35转录起始点转录起始点Probnow盒子盒子启动子启动子 35 10 +1转录区转录区第47页，讲稿共95张，创作于星期日第48页，讲稿共95张，创作于星期日第49页，讲稿共95张，创作于星期日二、微生物遗传信息的表达u（一）（一）DNADNA的复制的复制uu（二）基因的转录（二）基因的转录uu（三）多肽链的翻译（三）多肽链的翻译第50页，讲稿共95张，创作于星期日（三）多肽链的翻译uu参与翻译（参与
21、翻译（translationtranslation）的物质）的物质：氨酰：氨酰tRNAtRNA、成熟、成熟mRNAmRNA、核糖体（核糖体（A A位点、位点、P P位点）、其他蛋白质因子位点）、其他蛋白质因子u翻译的三个阶段翻译的三个阶段：翻译起始、肽链延长和翻译终止，方向：翻译起始、肽链延长和翻译终止，方向为为5353uu起始密码子起始密码子：AUGAUGuu终止密码子终止密码子：UAAUAA、UAGUAG和和UGAUGAuu翻译后加工翻译后加工：形成的肽链在蛋白伴侣（：形成的肽链在蛋白伴侣（chaperonechaperone）的作）的作用下形成大分子蛋白用下形成大分子蛋白第51页，讲稿共
22、95张，创作于星期日第52页，讲稿共95张，创作于星期日第53页，讲稿共95张，创作于星期日三、微生物基因表达的调控uu（一）转录水平调控（一）转录水平调控uu（二）翻译水平调控（二）翻译水平调控第54页，讲稿共95张，创作于星期日（一）转录水平调控u转录水平调控转录水平调控（transcriptional leveltranscriptional level）：控制从）：控制从DNADNA模模板上转录特异的板上转录特异的RNARNA的速度；这是一种最经济的办法，的速度；这是一种最经济的办法，可以免去浪费从可以免去浪费从mRNAmRNA合成蛋白质的各种元件和材料；合成蛋白质的各种元件和材料；大
23、多数基因表达都属于这种调控大多数基因表达都属于这种调控u负调控负调控（negative regulationnegative regulation）：调节蛋白与）：调节蛋白与DNADNA的特的特定位点相作用，关闭或降低操纵子转录活性的调控方式定位点相作用，关闭或降低操纵子转录活性的调控方式u正调控正调控（positive regulationpositive regulation）：调节蛋白与）：调节蛋白与DNADNA的特定的特定位点相结合，启动或增强操纵子转录活性的调控方式位点相结合，启动或增强操纵子转录活性的调控方式第55页，讲稿共95张，创作于星期日第56页，讲稿共95张，创作于星期日三
24、、微生物基因表达的调控uu（一）转录水平调控（一）转录水平调控uu（二）翻译水平调控（二）翻译水平调控第57页，讲稿共95张，创作于星期日（二）翻译水平调控uu翻译水平调控翻译水平调控（translational leveltranslational level）：在）：在mRNAmRNA合成后，合成后，通过调节与核糖体的结合速度等控制从通过调节与核糖体的结合速度等控制从mRNAmRNA翻译成多翻译成多肽链的速度；这种调控比较少见肽链的速度；这种调控比较少见uSDSD序列与翻译效率序列与翻译效率：在：在mRNAmRNA上起始密码子上游有一段上起始密码子上游有一段富含嘌呤的与富含嘌呤的与SDSD
25、序列，它与序列，它与16SrRNA16SrRNA的互补程度以及从的互补程度以及从起始密码子起始密码子AUG AUG 到到SDSD序列的距离都强烈影响翻译起始的序列的距离都强烈影响翻译起始的效率效率uu反义反义RNARNA的调控作用的调控作用：反义：反义RNARNA可与可与mRNAmRNA相结合，使相结合，使核糖体不能翻译或提前终止；或形成核糖体不能翻译或提前终止；或形成RNA-RNARNA-RNA二聚，二聚，增加了核酸内切酶的作用特异性从而使增加了核酸内切酶的作用特异性从而使mRNAmRNA变得不稳变得不稳定定第58页，讲稿共95张，创作于星期日第59页，讲稿共95张，创作于星期日第六章 微生
26、物的遗传与变异（4学时）第一节第一节 微生物的遗传微生物的遗传第二节第二节 微生物的变异微生物的变异第60页，讲稿共95张，创作于星期日第二节 微生物的变异u一、微生物的基因突变u二、微生物的基因重组u三、微生物的基因工程第61页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的基因突变uu（一）基因突变的概念（一）基因突变的概念u（二）基因突变的类型（二）基因突变的类型u（三）基因的诱发突变（三）基因的诱发突变uu（四）（四）DNADNA的损伤修复的损伤修复第62页，讲稿共95张，创作于星期日（一）基因突变的概念uu基因突变基因突变（mutationmutation）：遗传物质核酸中的核苷酸顺序）：遗
27、传物质核酸中的核苷酸顺序突然发生了可遗传的变化突然发生了可遗传的变化uu点突变点突变：由于：由于DNADNA链上的一对或少数几对碱基发生改变链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起而引起uu染色体畸变染色体畸变：DNADNA的大段变化现象，表现为插入、缺失、的大段变化现象，表现为插入、缺失、重复、易位、倒位重复、易位、倒位第63页，讲稿共95张，创作于星期日突变的特性uu非对应性非对应性：突变的发生与环境因子无对应性：突变的发生与环境因子无对应性uu稀有性稀有性：自发突变率很低，一般在：自发突变率很低，一般在1010-6-61010-9-9u规律性规律性：特定性状的突变具有一定的规律性：特定性状
28、的突变具有一定的规律性uu独立性独立性：引起各种性状改变的突变彼此是独立的：引起各种性状改变的突变彼此是独立的u遗传性遗传性：突变是可以稳定遗传的：突变是可以稳定遗传的uu回复性回复性：有时突变可以回复：有时突变可以回复uu可诱变性可诱变性：通过理化因子等诱变剂的诱变可提高突变率，：通过理化因子等诱变剂的诱变可提高突变率，但不改变突变的本质但不改变突变的本质第64页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的基因突变uu（一）基因突变的概念（一）基因突变的概念uu（二）基因突变的类型（二）基因突变的类型uu（三）基因的诱发突变（三）基因的诱发突变uu（四）（四）DNADNA的损伤修复的损伤修复第6
29、5页，讲稿共95张，创作于星期日（二）基因突变的类型uu1 1、根据结构改变、根据结构改变uu2 2、根据表型改变、根据表型改变第66页，讲稿共95张，创作于星期日1、根据结构改变uu同义突变同义突变：是指某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序：是指某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序列（简并密码子）的变化列（简并密码子）的变化uu错义突变错义突变：是指某个碱基的变化引起了产物氨基酸的改变；：是指某个碱基的变化引起了产物氨基酸的改变；有时影响到蛋白质活性甚至使之失活有时影响到蛋白质活性甚至使之失活uu无义突变无义突变：是指某个碱基的改变，使蛋白质合成提前终止：是指某个碱基的改变，使蛋白质合成提前终止
30、 (UAA(UAA，UAGUAG，UGA)UGA)，产生截短的蛋白质，产生截短的蛋白质u移码突变移码突变：由于：由于DNADNA序列中发生序列中发生1-21-2个核苷酸的缺失或个核苷酸的缺失或插入，使翻译的阅读框发生改变，从而导致之后氨基插入，使翻译的阅读框发生改变，从而导致之后氨基酸序列的完全变化酸序列的完全变化第67页，讲稿共95张，创作于星期日第68页，讲稿共95张，创作于星期日2、根据表型改变uu形态突变型形态突变型：是指造成形态改变的突变型，包括细胞形态：是指造成形态改变的突变型，包括细胞形态和菌落形态以及噬菌斑形态等和菌落形态以及噬菌斑形态等 u生化突变型生化突变型：是指造成代谢途
31、径变异的突变型，如营养：是指造成代谢途径变异的突变型，如营养缺陷型、抗性突变型等缺陷型、抗性突变型等uu致死突变型致死突变型：是指导致个体死亡的突变型：是指导致个体死亡的突变型uu条件致死突变型条件致死突变型：是指在某一条件下具有致死效应的突变：是指在某一条件下具有致死效应的突变型型 ，如温度敏感突变型，如温度敏感突变型第69页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的基因突变uu（一）基因突变的概念（一）基因突变的概念uu（二）基因突变的类型（二）基因突变的类型uu（三）基因的诱发突变（三）基因的诱发突变uu（四）（四）DNADNA的损伤修复的损伤修复第70页，讲稿共95张，创作于星期日（三）
32、基因的诱发突变uu诱变剂诱变剂：是指能够提高基因突变频率的物理、化学和生物：是指能够提高基因突变频率的物理、化学和生物因子；包括碱基类似物、强氧化剂、插入染料、辐射、噬因子；包括碱基类似物、强氧化剂、插入染料、辐射、噬菌体等菌体等uu诱变育种诱变育种：利用诱变剂处理微生物以提高突变频率，从中：利用诱变剂处理微生物以提高突变频率，从中挑选突变株供生产实践或科学实验之用挑选突变株供生产实践或科学实验之用第71页，讲稿共95张，创作于星期日诱变诱变因素因素作用机制作用机制遗传遗传效效应应碱基碱基类类似物似物掺掺入作用入作用ATGCATGC转换转换亚亚硝酸硝酸A A、GG、C C的氧化脱氨的氧化脱氨A
33、TGCATGC转换转换烷烷化化剂剂烷烷化碱基化碱基ATTAATTA颠换颠换GCCGGCCG颠换颠换吖啶类吖啶类双双链变链变形形移移码码紫外紫外线线形成形成嘧啶嘧啶二聚体二聚体GCATGCAT转换转换移移码码Mu Mu 噬菌体噬菌体结结合到一个基因中合到一个基因中间间移移码码第72页，讲稿共95张，创作于星期日诱变育种步骤uu选择好的出发菌株选择好的出发菌株：产量高、遗传性单一、对诱变剂的敏感：产量高、遗传性单一、对诱变剂的敏感性大、变异幅度广等性大、变异幅度广等uu使用复合诱变因素使用复合诱变因素：利用复合因素来扩大诱变幅度、提：利用复合因素来扩大诱变幅度、提高诱变效果高诱变效果uu选择适宜的
34、剂量选择适宜的剂量：对不同微生物使用不同的剂量，可以：对不同微生物使用不同的剂量，可以用致死率作为选择适宜剂量的依据用致死率作为选择适宜剂量的依据uu变异菌株的筛选变异菌株的筛选：一般从菌落形态变异类型着手，去发现：一般从菌落形态变异类型着手，去发现与产量有关的特性与产量有关的特性第73页，讲稿共95张，创作于星期日一、微生物的基因突变uu（一）基因突变的概念（一）基因突变的概念uu（二）基因突变的类型（二）基因突变的类型uu（三）基因的诱发突变（三）基因的诱发突变uu（四）（四）DNADNA的损伤修复的损伤修复第74页，讲稿共95张，创作于星期日（四）DNA的损伤修复uu光修复光修复：在光环
35、境下，光解酶识别由紫外线引起的嘧啶二：在光环境下，光解酶识别由紫外线引起的嘧啶二聚体将其恢复成两个单独的嘧啶碱聚体将其恢复成两个单独的嘧啶碱uu切除修复切除修复：在暗环境下，特异性酶识别：在暗环境下，特异性酶识别DNADNA链中的损伤部链中的损伤部位，将其分别切离，在位，将其分别切离，在DNADNA聚合酶和连接酶的作用下完聚合酶和连接酶的作用下完成修复成修复u重组修复重组修复：必须在：必须在DNADNA进行复制的情况下进行，进行复制的情况下进行，RceARceA蛋蛋白结合在有缺口的单链白结合在有缺口的单链DNADNA上，与完整双链发生重组，由上，与完整双链发生重组，由DNADNA聚合酶和连接酶
36、进行修复聚合酶和连接酶进行修复uuSOSSOS修复修复：SOSSOS是一组修复基因，包括是一组修复基因，包括recArecA、lexAlexA、uvrAuvrA等，它们为等，它们为DNADNA的损伤所诱导；是的损伤所诱导；是DNADNA受到重大损受到重大损伤时的一种应急反应伤时的一种应急反应第75页，讲稿共95张，创作于星期日二、微生物的基因重组u（一）原核微生物的基因重组（一）原核微生物的基因重组uu（二）真核微生物的基因重组（二）真核微生物的基因重组第76页，讲稿共95张，创作于星期日基因重组uu基因重组基因重组（gene recombinationgene recombination）：
37、是指两个不同来源）：是指两个不同来源的遗传物质进行交换，经过基因的重新组合，形成新的遗传物质进行交换，经过基因的重新组合，形成新基因型的过程基因型的过程u自然发生：原核微生物主要包括自然发生：原核微生物主要包括转化转化、转导转导、接合接合等方等方式；真核微生物主要包括式；真核微生物主要包括有性杂交有性杂交、准性杂交准性杂交等等uu人工操作：主要包括人工操作：主要包括诱变育种诱变育种、原生质体融合原生质体融合、基因工程基因工程等手段等手段第77页，讲稿共95张，创作于星期日（一）原核微生物的基因重组uu转化转化(transformation)(transformation)：受体菌直接吸收供体菌
38、的：受体菌直接吸收供体菌的DNADNA片段，并组合到其基因组中，从而获得供体菌部分遗片段，并组合到其基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象；可分为传性状的现象；可分为自然转化自然转化和和人工转化人工转化uu转导转导(transduction)(transduction)：通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细：通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的胞的DNADNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象；可分为遗传性状的现象；可分为普遍性转导普遍性转导和和局限性转导局限性转导u接合接合(conjugation)(conjugation)：通
39、过供体菌和受体菌完整细胞间的：通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段直接接触而传递大段DNADNA的过程，也称杂交；接合菌株的过程，也称杂交；接合菌株包括包括F F+菌株菌株、F F-菌株菌株、HfrHfr菌株菌株和和FF菌株菌株等等第78页，讲稿共95张，创作于星期日第79页，讲稿共95张，创作于星期日第80页，讲稿共95张，创作于星期日第81页，讲稿共95张，创作于星期日二、微生物的基因重组u（一）原核微生物的基因重组（一）原核微生物的基因重组uu（二）真核微生物的基因重组（二）真核微生物的基因重组第82页，讲稿共95张，创作于星期日（二）真核微生物的基因重组uu有性杂交有性杂交
40、：是指微生物性细胞间的接合和随之发生的染色：是指微生物性细胞间的接合和随之发生的染色体重组，并产生新遗传后代的一种育种技术；凡能产生体重组，并产生新遗传后代的一种育种技术；凡能产生有性孢子的酵母菌和霉菌都可采用此法有性孢子的酵母菌和霉菌都可采用此法uu准性生殖准性生殖（parasexualityparasexuality）：类似于有性生殖；是指同）：类似于有性生殖；是指同种微生物两个不同菌株的体细胞发生融合，且不经过减种微生物两个不同菌株的体细胞发生融合，且不经过减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子的一种原始数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子的一种原始生殖方式；常见于某些丝状真菌生殖方
41、式；常见于某些丝状真菌第83页，讲稿共95张，创作于星期日第84页，讲稿共95张，创作于星期日第85页，讲稿共95张，创作于星期日三、微生物的基因工程uu基因工程基因工程：是用人工方法将所需要的某一供体生物的：是用人工方法将所需要的某一供体生物的DNADNA提提取出来，在体外进行切割后，将其载体取出来，在体外进行切割后，将其载体DNADNA分子连接起分子连接起来，然后导入受体细胞中使之复制、表达，从而获得来，然后导入受体细胞中使之复制、表达，从而获得新的性状新的性状uu基因工程的基本操作如下图所示：基因工程的基本操作如下图所示：第86页，讲稿共95张，创作于星期日第87页，讲稿共95张，创作于
42、星期日1、目的基因的克隆uu提取总提取总DNADNA，设计引物，设计引物，PCRPCR扩增扩增uu通过反转录酶的作用由通过反转录酶的作用由mRNAmRNA合成合成cDNA(cDNA(互补互补DNA)DNA)，RT-PCRRT-PCR扩增扩增uu根据蛋白质肽链中氨基酸序列来设计特定的根据蛋白质肽链中氨基酸序列来设计特定的DNADNA序列，序列，PCRPCR扩增扩增uu用化学方法合成特定功能的基因用化学方法合成特定功能的基因第88页，讲稿共95张，创作于星期日第89页，讲稿共95张，创作于星期日2、克隆载体的选择uu载体的要求载体的要求：有自我复制能力，有较高的复制率；有限：有自我复制能力，有较高
43、的复制率；有限制性内切酶的切口；有选择性遗传标记，如具有四环素、制性内切酶的切口；有选择性遗传标记，如具有四环素、氨苄青霉素等的抗性基因氨苄青霉素等的抗性基因uu载体的种类载体的种类：细菌质粒：细菌质粒(松弛型松弛型)、噬菌体、酵母噬菌体、酵母YACYAC等等第90页，讲稿共95张，创作于星期日第91页，讲稿共95张，创作于星期日3、目的基因与载体的体外重组uu酶切酶切：对目的基因与载体均采用同一种限制性内切酶处理，：对目的基因与载体均采用同一种限制性内切酶处理，从而获得互补粘性末端或人工合成粘性末端从而获得互补粘性末端或人工合成粘性末端uu连接连接：然后把两者放在较低的温度：然后把两者放在较
44、低的温度(56(56)下混合下混合“退火退火”，粘性末端上碱，粘性末端上碱 基互补的片段重新配对，形成双链，基互补的片段重新配对，形成双链，在在DNADNA连接酶的作用下，目的基因与载体形成一个完整的连接酶的作用下，目的基因与载体形成一个完整的有复制能力的环状重组体有复制能力的环状重组体嵌合体嵌合体XhoI SciI第92页，讲稿共95张，创作于星期日4、重组载体引入受体细胞uu受体细胞受体细胞：可以是微生物细胞，也可以是动物或植物细胞；：可以是微生物细胞，也可以是动物或植物细胞；目前使用最广泛的是目前使用最广泛的是E.coliE.coli，其次为枯草杆菌和酿酒酵母，其次为枯草杆菌和酿酒酵母uu引入方法引入方法：若以重组质粒作载体时，可以用转化的手段；：若以重组质粒作载体时，可以用转化的手段；若以病毒若以病毒DNADNA作重组载体时作重组载体时,则用转染的方法则用转染的方法第93页，讲稿共95张，创作于星期日5、转化子的筛选与鉴定第94页，讲稿共95张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第95页，讲稿共95张，创作于星期日