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微生物遗传与育种

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第八章-微生物的遗传变异与育种答案

第八章-微生物的遗传变异与育种答案

第七章习题答案一、名词解释1.转座因子:具有转座作用得一段DNA序列、2.普遍转导:通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”,而将其遗传性状传递给受体菌得现象称为普遍转导。

3.准性生殖:就是一种类似于有性生殖,但比它更为原始得两性生殖方式,这就是一种在同种而不同菌株得体细胞间发生得融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子、4.艾姆氏试验:就是一种利用细菌营养缺陷型得回复突变来检测环境或食品中就是否存在化学致癌剂得简便有效方法5.局限转导:通过部分缺陷得温与噬菌体把供体得少数特定基因携带到受体菌中,并与后者得基因整合,重合,形成转导子得现象、6.移码突变:诱变剂使DNA序列中得一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面得全部遗传密码得阅读框架发生改变、7、感受态:受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化得一种生理状态、8、高频重组菌株:该细胞得F质粒已从游离态转变为整合态,当与F菌株相接合时,发生基因重组得频率非常高、9、基因工程:通过人工方法将目得基因与载体DNA分子连接起来,然后导入受体细胞,从而使受体细胞获得新得遗传性状得一种育种措施称基因工程。

10、限制性内切酶:就是一类能够识别双链DNA分子得特定序列,并能在识别位点内部或附近进行切割得内切酶。

11.基因治疗:就是指向靶细胞中引入具有正常功能得基因,以纠正或补偿基因得缺陷,从而达到治疗得目得。

12.克隆:作为名词,也称为克隆子,它就是指带有相同DNA序列得一个群体可以就是质粒,也可以就是基因组相同得细菌细胞群体。

作为动词,克隆就是指利用DNA体外重组技术,将一个特定得基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上,进行扩增。

二、填空1.微生物修复因UV而受损DNA得作用有光复活作用与切除修复、2.基因组就是指一种生物得全套基因。

3.基因工程中取得目得基因得途径有 _____3_____条。

4.基因突变可分为点突变与染色体突变两种类型。

基因工程育种微生物遗传育种

基因工程育种微生物遗传育种
基因工程育种与微生物遗 传育种
• 基因工程育种与微生物遗传育种概述 • 基因工程育种技术 • 微生物遗传育种技术 • 基因工程育种与微生物遗传育种的应
用 • 基因工程育种与微生物遗传育种的挑
战与前景
01
基因工程育种与微生物遗传育种概述
基因工程育种定义与特点
定义
基因工程育种是通过基因工程技术对 生物体的基因进行改造，以达到改良 生物性状和提高产量等目的的育种方 法。
工业领域的应用
工业酶
利用基因工程技术生产具有特殊功能的工业酶，广泛应用于洗涤 剂、食品、纺织和制药等行业。
生物燃料
通过基因工程技术改良微生物，生产高效、环保的生物燃料，减少 对化石燃料的依赖。
生物材料
利用基因工程技术生产具有特殊性能的生物材料，如可降解塑料、 生物纤维等，替代传统石化材料。
05
基因工程育种与微生物遗传育种的挑
战与前景
技术挑战与伦理问题
技术挑战
基因工程育种和微生物遗传育种技术需要高 水平的科学知识和技术能力，同时面临着技 术难度大、成本高、周期长等问题。
伦理问题
基因工程育种和微生物遗传育种涉及到人类 基因和生命形式的改变，可能引发伦理和道 德方面的争议，需要慎重考虑和规范。
未来发展方向与前景
精准育种
随着基因组学和生物信息学的发展，基因工程育种和微生物遗传育种将更加精准和高效， 能够更好地满足农业生产和生物医药等领域的需求。
VS
细胞工厂构建
通过代谢工程手段改造微生物细胞，使其 具备生产特定化学品、燃料或材料的能力 。
04
基因工程育种与微生物遗传育种的应
用
医药领域的应用
基因治疗
利用基因工程技术修复或替换缺陷基因，以达到治疗 遗传性疾病和恶性肿瘤等疾病的目。

第七章微生物的遗传变异和育种2

第七章微生物的遗传变异和育种2

10-6~10-9
若干细菌某一性状的突变率
菌名
突变性状
突变率
Escherichia coil （大肠杆菌）
抗T1噬菌体
3×10-8
E．coil
抗T3噬菌体
1×10-7
E．coil
不发酵乳糖
1×10-10
E．coil
Staphylococcus aureus（金黄色葡 萄球菌）
S．aureus
抗紫外线 抗青霉素 抗链霉素
间接引起置换的诱变剂：
引起这类变异的诱变剂都是一些碱基类似物，如5-溴尿嘧 啶（5-BU）、5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鸟嘌呤 （8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）和6-氯嘌呤（6-CP） 等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA 分子中后而引起的，故是间接的。
（2）移码突变（frame-shift mutation 或phase-shift mutation）
（四） 基因突变的自发性和不对应性的证明
一种观点：突变是“定向变异”，是“驯化”，是由环 境因子诱发出来的；
另一种观点；基因突变是自发的，且与环境因素是不对 应的，后者只不过是选择因素；
1、 变量试验（fluctuation test） 又称波动试验或彷徨试 验。
2、涂布试验（Newcombe experiment） 3、平板影印培养试验（replica plating） 1952年，J．Lederberg夫妇
2、定向培育优良品种：指用某一特定因素长期处理某微生 物的群体，同时不断的对它们进行移种传代，以达到积 累并选择相应的自发突变株的目的。由于自发突变 的 频 率较低，变异程度较轻微，所以培育新种的过程十分缓 慢。与诱变育种、杂交育种和基因 工程技术相比，定向 培育法带有“守株待兔”的性质，除某些抗性突变外， 一般要相当长的时间

微生物的遗传变异与育种答案解析

微生物的遗传变异与育种答案解析

第七章习题答案一.名词解释1.转座因子：具有转座作用的一段DNA序列.2.普遍转导：通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象称为普遍转导。

3.准性生殖：是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,这是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.4.艾姆氏试验：是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便有效方法5.局限转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因整合,重合,形成转导子的现象.6.移码突变：诱变剂使DNA序列中的一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变.7.感受态：受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态.8. 高频重组菌株：该细胞的F质粒已从游离态转变为整合态,当与F- 菌株相接合时,发生基因重组的频率非常高.9.基因工程：通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使受体细胞获得新的遗传性状的一种育种措施称基因工程。

10.限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子的特定序列，并能在识别位点内部或附近进行切割的内切酶。

11.基因治疗：是指向靶细胞中引入具有正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。

12.克隆：作为名词，也称为克隆子，它是指带有相同DNA序列的一个群体可以是质粒，也可以是基因组相同的细菌细胞群体。

作为动词，克隆是指利用DNA体外重组技术，将一个特定的基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上，进行扩增。

二. 填空1.微生物修复因UV而受损DNA的作用有光复活作用和切除修复.2.基因组是指一种生物的全套基因。

3.基因工程中取得目的基因的途径有 _____3_____条。

4.基因突变可分为点突变和染色体突变两种类型。

微生物遗传育种学

微生物遗传育种学

微生物遗传育种学
微生物遗传育种学是研究微生物的遗传变异、遗传改良及育种技术的学科。

微生物指的是细菌、真菌、病毒等单细胞生物。

微生物遗传育种学主要关注微生物在遗传水平上的变异、变异的调控机制以及如何通过遗传改良来获得具有特定性状的微生物株系。

微生物遗传育种学的研究内容包括：
1. 遗传变异的检测与分析：通过分子生物学、基因组学等技术手段，研究微生物中存在的遗传变异，探究变异的产生机制和变异位点的定位。

2. 遗传改良的策略和方法：通过基因工程、突变育种、自然选择等手段，改良微生物的遗传性状，如产量、耐受性、代谢能力等，以提高微生物在工业生产、环境修复、药物开发等方面的应用性能。

3. 突变育种的应用：通过诱变剂或辐射等方法，诱发微生物的突变，筛选出具有特定性状的突变株系，进一步进行遗传改良。

4. 基因工程的应用：通过外源基因的引入、基因的删除或修改等手段，改变微生物的基因组，使其具有特定的功能或产物。

通过微生物遗传育种学的研究与应用，可以获得具有工业、农业、医疗等方面应用潜力的微生物种类，为人类社会的发展和生活带来诸多好处。

微生物的遗传变异和育种要点︰四个概念︰遗传型表型

微生物的遗传变异和育种要点︰四个概念︰遗传型表型

第一節微生物的遺傳變異的概述遺傳和變異是生物體最本質的屬性之一。

所謂遺傳，講的是發生在親子間的關係，即指生物的上一代將自己的一整套遺傳因子穩定地傳遞給下一代的行為或功能，它具有極其穩定的特性。

而變異是指子代與親代之間的不相似性。

遺傳是相對的，變異是絕對的。

遺傳保證了物種的存在和延續，而變異推展了物種的進化和發展。

在學習遺傳、變異內容時，先應清楚掌握以下幾個概念︰（一）遺傳型又稱基因型，指某一生物個體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳訊息。

遺傳型是一種內在可能性或潛力，其實質是遺傳物質上所負載的特定遺傳訊息。

具有某遺傳型的生物只有在適當的環境條件下，透過自身的代謝和發育，才能將它具體化，即產生表型。

（二）表型指某一生物體所具有的一切外表特徵及內在特性的總和，是其遺傳型在合適環境下透過代謝和發育而得到的具體體現。

所以，它與遺傳型不同，是一種現實性。

（三）變異指在某種外因或內因的作用下生物體遺傳物質架構或數量的改變，亦即遺傳型的改變。

變異的特點是在群體中以極低的機率(一般為10-5～10-10)出現，性狀變化的幅度大，且變化后的新性狀是穩定的、可遺傳的。

（四）飾變指一種不涉及遺傳物質架構改變而只發生在轉錄、翻譯水準上的表型變化。

其特點是整個群體中的幾乎每一個體都發生同樣變化；性狀變化的幅度小；因其遺傳物質不變，故飾變是不遺傳的。

例如，Serratia marcescens(粘質沙雷氏菌)在25℃下培養時，會產生深紅色的靈杆菌素，它把菌落染成鮮血似的。

可是，當培養在37℃下時，群體中的一切個體都不產色素。

如果重新降溫至25℃，所有個體又可恢復產色素能力。

所以，飾變是與變異有著本質差別的另一種現象。

上述的S.marcescens產色素能力也會因發生突變而消失，但其機率僅10-4，且這種消失是不可恢復的。

從遺傳學研究的角度來看，微生物有著許多重要的生物學特性︰微生物架構簡單，個體易于變異；營養體一般都是單倍體；易于在成分簡單的合成培養基上大量生長繁殖；繁殖速度快；易于累積不同的最終代謝產物及中間代謝物；菌落形態特徵的可見性與多樣性；環境條件對微生物群體中各個體作用的直接性和均一性；易于形成營養缺陷型；各種微生物一般都有相應的病毒；以及存在多種處于進化過程中的原始有性生殖模式等。

微生物的遗传变异和育种


第一节 微生物遗传的物质基础
三、基因表达 在所有的生物中，基因的主要功能是把遗传信息转变 为特定氨基酸顺序的多肽，从而决定生物性状的过程，这 一过程称为基因表达。基因表达包括以下两个步骤，首先 以DNA为模板，通过RNA聚合酶转录出mRNA（信使RNA）， 然后将mRNA的碱基顺序翻译成由相应氨基酸顺序组成的蛋 白质（图6-1)。
第一节 微生物遗传的物质基础
（四）核苷酸 各种遗传密码子储存着各自对应的信息，而单个核苷 酸或碱基则是密码子的组成单位，是基因突变的最小单位。 从绝大多数微生物的DNA组分来看，其分别由腺苷酸、胸 苷酸、鸟苷酸和胞苷酸4种脱氧核苷酸组成。其上的碱基 分别为腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞 嘧啶（C）。
第一节 微生物遗传的物质基础
相结合。不论真核微生物的细胞核还是原核微生物细胞的 核区都是该微生物遗传信息的大本营和信息库，因此被称 为核基因组、核染色体组或简称基因组。再从细胞内的染 色体数目来看，不同的微生物的染色体数目差别很大，真 核微生物常有较多的染色体，如酵母菌属中有的种有17条 之多，而原核微生物中常只有一条裸露的环状DNA大分子 核酸，即一条染色体。
第一节 微生物遗传的物质基础
二、DNA的结构与复制 （一）DNA的结构 1953年，Watson和Crick首先提出DNA的结构模型，认 为DNA是由两条反向平行的多核苷酸组成的双螺旋结构， 两条多核苷酸链通过碱基间的氢键相结合。此结构已经扫 描隧道显微镜所证实。
第一节 微生物遗传的物质基础
（二）DNA的复制 在细胞分裂和传代的过程中，作为微生物遗传物质 的DNA必须准确无误地复制，才能使子代细胞含有相同的 遗 传 信 息 ， 以 保 持 物 种 的 稳 定 。 1 9 5 8 年 ， Meselson 和 Stahl用15N标记的碱基培养大肠杆菌，并定时取样分离DNA， 进行密度梯度离心。研究结果证明，DNA是以独特的半保 留方式进行复制的，即每一子代DNA分子的一条链来自亲 代，另一条链是新合成的。

食品微生物学 第四章微生物遗传与菌种选育 第二节微生物的菌种选育


微生物遗传与菌种选育
4.2.2.1 诱变育种的步骤:
确定出发菌 ↓
菌种的纯化选优 ↓出发菌株性能测定
同步培养 ↓
制备单细胞（单孢子）悬液 ↓
诱变剂选择与诱变剂量的预试验 ↓
诱变处理 ↓
平板分离 ↓计形态变异菌落数、↓
重复筛选 ↓摇瓶发酵试验
选出突变株进行生产试验
如果此野生型菌株产量偏低，达不到工业生产的要求， 可以留之作为菌种选育的出发菌株。
微生物遗传与菌种选育
4.2.2 微生物的诱变育种
诱变育种是利用物理和化学诱变剂处理微生物细胞群， 促进其突变率在同提高，再从中筛选出少数符合育种目的的 突变株。
诱变育种的主要手段是以合适的诱变剂处理大量而分散 的微生物细胞，在引起大部分细胞死亡的同时，使存活细胞 的突变率迅速提高，再设计既简便、快速又高效的筛选方法， 进而淘汰负突变并把正突变中效果最好的优良菌株挑选出来。
微生物遗传与菌种选育
4.2.1.4 纯种培养 经过分离培养，在平板上出现很多单个菌落，通过菌落
形态观察，选出所需菌落，然后取菌落的一半进行菌种鉴定， 对于符合目的菌特性的菌落，可将之转移到试管斜面纯培养。 4.2.1.5 生产性能测定
从自然界中分离得到的纯种称为野生型菌株，它只是筛 选的第一步，所得菌种是否具有生产上的实用价值，能否作 为生产菌株，还必须采用与生产相近的培养基和培养条件， 通过三角瓶进行小型发酵试验，以求得适合于工业生产用菌 种。
微生物遗传与菌种选育
4.2.2.2 营养缺陷型突变株的筛选
在诱变育种工作中，营养缺陷型突变体的筛选及应用有 着十分重要的意义。营养缺陷型菌株是指通过诱变而产生的 缺乏合成某些营养物质(如氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶碱 基等)的能力，必须在其基本培养基中加入相应缺陷的营养 物质才能正常生长繁殖的变异菌株。其变异前的菌株称为野 生菌株。

微生物的遗传和育种


微生物育种的社会和经济影响
社会影响
随着微生物遗传和育种技术的不 断发展，人们需要关注相关的伦 理、安全和环境问题，以确保技 术的可持续发展和应用。
经济影响
微生物育种技术的发展有望为工 业、农业、医药等领域带来巨大 的经济效益，同时也需要关注技 术的成本和商业化前景。
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土壤修复
微生物育种技术可用于土壤修复领域，通过改良土壤中微生物的种 类和数量，改善土壤质量，提高土壤肥力。
空气净化
某些微生物具有降解空气中有害物质的能力，通过微生物育种技术 可以改良这些微生物的降解能力，用于空气净化。
05
未来展望
基因编辑技术的发展
基因编辑技术
随着CRISPR等基因编辑技术的发展， 科学家们能够更精确、高效地修改微 生物基因，从而改良微生物的性状和 生产性能。
代谢工程育种
代谢途径分析
对微生物的代谢途径进行分析， 了解各代谢途径之间的相互关系 和调控机制。
代谢流量调控
通过调节代谢途径中的关键酶活 性或改变代谢流量的方向，以提 高目标产物的合成效率。
细胞工厂构建
通过基因工程技术对微生物进行 改造，构建具有特定代谢特征的 细胞工厂，实现目标产物的定向 生产。
基因编辑的应用
基因编辑技术有望在医药、农业、工 业等领域发挥重要作用，例如用于生 产新型药物、改良农作物、提高微生 物产物的产量和品质等。
合成生物学在微生物育种中的应用
合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科，旨 在通过设计和构建人工生物系统来改良 和优化生物功能。
VS
微生物育种中的应用
合成生物学在微生物育种中具有广阔的应 用前景，例如通过设计和构建人工微生物 来生产燃料、化学品、药物等，同时也有 助于解决环境问题和粮食安全问题。

微生物 10-1第十章 微生物的遗传变异和育种


R100质粒 质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 质粒 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性 汞（mercuric ion ，mer）四环素（tetracycline，tet ）链霉素 ）四环素（ ， (Streptomycin, Str)、磺胺 、磺胺(Sulfonamide, Su)、氯霉素 、 (Chlorampenicol, Cm)、夫西地酸（fusidic acid，fus） 、夫西地酸（ ， ） 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。
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 严谨型质粒 ：复制行为与核染色体的复制同步， 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 松弛型质粒 ：复制行为与核染色体的复制不同步，
窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid) 窄宿主范围质粒 只能在一种特定的宿主细胞中复制） （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) 广宿主范围质粒 可以在许多种细菌中复制） （可以在许多种细菌中复制）
因子） （2）抗性因子（Resistance factor，R因子） ）抗性因子（ ， 因子
包括抗药性和抗重金属二大类，简称 质粒 质粒。 包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。
抗性转移因子（ 抗性转移因子（RTF）：转移和复制基因 ） R质粒 质粒 抗性决定因子： 抗性决定因子：抗性基因
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15
三. 细菌接合和基因重组的发现
1946年，Joshua Lederberg 和Edward L. Taturm
报道了大肠杆菌中的基因重组——接合 (conjugation)
重要意义： 1）使人们更为明确地认识到微生物和高等动物和植物遗传规 律上的一致性；
即细菌中也有类似于性过程的现象，以及基因连锁和重 2）通过基本相同的方法，以后在霉菌、放线菌等各种微生物中 组。如有两个不同遗传型的细菌突变株在一起混合培养，可 发现基因重组； 分离到具有双亲基因的新个体，从而认为细菌也存在性别。
6
1940年代以后，以下五方面的工作促使微生物遗传学 发展成为一门独立的学科： 一. 脉孢菌营养缺陷型的发现和基因原初功能的研究 1941年， G. Beadle 和E. Tatum 用X-射线处理粗糙脉孢菌(Neurospora crassa) 的分生孢子 • 得到预期的营养缺陷型(auxotroph)，证明了某些代 谢途径的阻断与某些突变基因之间的对应关系 • 对基因功能实质做了进一步的研究，提出一个基因 一种酶学说（One Gene - One Enzyme Hypothesis）
对噬菌体T1敏感的E.coli 对数期培养物， 稀释至103/mL,分装两试管，各10mL 与甲管分装的各小管 同时保温24~36h 甲管 乙管
14
结果 结果 : :
来自甲管的50皿中，各皿间抗性菌落数相差悬殊，而来自 乙管的则各皿数目基本相等。 解释: 这说明大肠杆菌抗噬菌体性状突变，不是由于环境因素— —噬菌体诱导出来的，而是在它们接触噬菌体前，在某一 次细胞分裂过程中随机地自发产生的。 噬菌体在这里仅起到淘汰原始的未突变的敏感菌和甄别抗 噬菌体突变型的作用。
微生物遗传与育种
第一讲 天津科技大学 生物工程学院
教材和主要参考书
教材：
1.陈三凤.现代微生物遗传学.化学工业出版社，2003
主要参考书：
1.沈萍、陈向东. 微生物学(第2版). 高等教育出版社，2006 2.赵寿元、乔守怡. 现代遗传学.高等教育出版社，2001 3.盛祖嘉. 微生物遗传学(第3版). 科学出版社，2007 4.施巧琴 吴松刚. 工业微生物遗传育种学（第三版）. 科学出版 社，2005 5.汪天虹. 微生物分子育种原理与技术.化学工业出版社，2005 6.Prescott et al. 《Microbiology》5th ed.McGraw-Hill
34
– 3. 复制的几种主要方式 • 线性双链DNA的复制一般是双向复制，根据复 制起点的多少又可分为： – (1)双向单点复制 – (2)双向多点复制 • 环状双链DNA的复制，可分为三种类型： – (1)型复制、 – (2)滚环型复制、 – (3)D型复制
Purines and pyrimidines
8
红色链孢霉实验
突变品系 基本 培养基 基本培养基加 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸
arg cit orn
－ － －
－ －
＋
－
＋ ＋
＋ ＋ ＋
arg(精氨酸缺陷)，orn(鸟氨酸缺陷), cit(瓜氨酸缺陷) －:表示不生长； ＋：表示生长
9
1941
Beadle & Tatum 提出：
X1
X2
X3
A
28
B
C
D
1. 二倍体中，生物有显性关系，使隐性突变掩盖； （微生物一般是单倍体，便于建立纯系，便于观察基因 分离） 2. 微生物的优越性：
• 独特的生物学特性： 单细胞，单倍体，易培养，无性系，繁殖迅速；
• 便于获得营养缺陷型：脉孢菌VB6缺陷型； • 能被用作研究复杂体制生物的简单的遗传学模型
11
二.细菌抗药性突变的研究
细菌的抗性是基因突变的结果，还是适应的结果？ 1943年， Salvador Luria & Max Delbruck 用严密的实验证实细菌的抗性是基因突变的结果
重要意义
• 使人们认识到，可能所有的生物都有着相同的遗传
变异规律； • 严密的实验方法，开始被应用到微生物遗传学领域， 特别是细菌的变异的研究中去。
29
第四节 微生物遗传控制与发酵工业
育种：通过
系统选择、 诱变、 杂交、 原生质体融合 体外基因重组 基因组改组 等技术 培育具有人们所需要遗传性质的生物的过程
30
应根据代谢调节理论，改变微生物的遗传特性： • 营养缺陷型突变株： 某种酶的合成缺陷，途径被切断，使代谢流 汇向目的产物， 同时也能解除反馈调节作用； • 抗代谢类似物突变株： 某些受反馈调节的酶的结构改变，不再受相 应的代谢产物的反馈调节； • 渗漏突变型：改变细胞膜的通透性； 也能通过引入不同菌株的特定结构基因、启动基因、 或增加基因的数量和转录翻译活性等，以改变微生物 的遗传特性。
33
• (2)复制子(replicon)： – 每一个复制起点及其复制区则为一个复制单 位，称为复制子。 – 真核生物染色体含有多个复制子，原核细胞 的一个染色体上只有一个复制子。 • (3)复制方向： – 主要有双向和单向复制两种方式。 – 单向复制从一个起点开始，以同一方向合成 两条链，形成一个复制叉。 – 双向复制从一个起点开始，沿两个相反的方 向各合成两条链，形成两个复制叉。 – 大多数生物染色体DNA的复制是双向的，并 且是对称的。
小型真菌、单细胞藻类及原生动物为研究对象的遗 传学的分支学科。
1940年代以前： • 遗传学的基本研究只限于动物和植物； • 微生物遗传学的研究是不系统的、局限的；
生物对象：只限于进行有性生殖，特别是产生有性孢子 的微生物（酵母菌、草履虫、脉孢菌）； 研究内容：只限于形式遗传学分析（基因重组和定位）
– 朊病毒的发现是否违背了“遗传物质是核酸” 和“中心法则”呢？ • 四、朊病毒的致病机理
– 致病性的朊病毒蛋白（以PrPsc表示）是由于正常的 蛋白PrPc改变其折叠状态所致；而PrPc仍是基因编 码产生的一种糖蛋白， PrPsc并不是遗传信息的携带 者。 – 因此，由引起的疾病又被称为构象病。
26
19
四. 细菌遗传因子化学本质的鉴定 ----细菌经典转化实验 1928年 1944年 F. Griffith在肺炎链球菌中发现转化现象 O.Avery 在离体条件下完成转化过程
确定遗传物质为DNA（第一个实验证据）
它的发现，是1953年DNA分子双螺旋模型提出和 分子遗传学发展的前奏。
20
1928年，Griffith 肺炎双球菌的转化
12
变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria & Max Delbrück(1943)
Salvador Luria
Max Delbrü ck
13
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969
变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria & Max Delbrück(1943)
2
内容
• • • • • • • • • 第一章 绪论(1.5h) 第二章 微生物遗传物质（4.5h） 第三章 质粒(2h) 第四章 微生物的转座因子(2h) 第五章 微生物基因表达的调控(2h) 第六章 微生物遗传重组(2h) 第七章 噬菌体与病毒(2h) 第八章 各类微生物遗传 (4h) 第九章 基因工程与育种 (2h)
3）促使50年代发现了转导(Transduction)。
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为了减少所培养 的结果是回复突变 的机会，采用了双 重或三重营养缺陷 型。该实验是建立 在不大可能同时发 生两种或三种回复 突变的设想上的。
中间平板上长出的原养型菌落 是两菌株之间发生了遗传交换 和重组所致！
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证实接合过程需要细胞 间的直接接触的 “U”型管实验 （Bernard Davis，1950）
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微生物遗传学理论课的要求
• • • • 掌握基本概念 熟悉经典实验 了解广泛背景 领悟科研方法
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第一章 绪论
• 第一节 微生物遗传学发展简史 • 第二节 朊病毒的发现和思考 • 第三节 微生物作为遗传学材料的优 越性 • 第四节 微生物遗传控制与发酵工业
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第一节 微生物遗传学的发展简史 微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、
• 思考：
–象朊病毒这样由蛋白质的折叠而导致致病性的事实 已成为当今分子生物学研究的热点之一。 –由蛋白质的折叠与生物功能之间的关系的研究延伸 至疾病的致病的致病因子之间的关系的研究，为治 疗和根除PrPsc引起的疾病开辟新的途径。
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第三节 微生物作为遗传学材料的优越性
果蝇复眼色素的合成复杂，每一步都需要一种酶。当 某一基因发生了突变，相应的一个酶促反应便不能进行。 怎样进一步研究基因的作用呢？要得到足够量的复眼 色素，必须饲养成百万头果蝇。能否用别的便于大量培养 的生物来代替果蝇？ 复眼色素是十分复杂的物质，能否采用便于分析的性 状进行基因作用的研究呢？如氨基酸、维生素等。
“ one gene one enzyme” hypothesis
乙酰鸟 鸟氨酸精 精氨琥珀 精氨琥珀 氨酸酶 氨甲酰酶 酸合成酶 酸裂解酶 ↓ ↓ ↓ ↓ N-乙酰 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨 精氨酸 鸟氨酸 琥珀酸 氨甲酰磷酸 天冬氨酸
精氨酸生物合成途径
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重要意义
•开辟了生化遗传学研究的广阔领域，为基因作用机制 的研究确立了基础，为阐明代谢途径提供了有效的方法； •提出一个基因一种酶学说，可认为是分子遗传学的前 奏； •利用营养缺陷型探索代谢途径这一思想方法，在微生 物遗传学得到广泛的应用，包括基因重组、发育、分化、 形态建成等； •由于营养缺陷型的发现，使得细菌的基因重组得以发 现.
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• 二、DNA的复制特点和几种主要复制方式 – 1. DNA的复制是以半保留方式进行复制。 – 2. 复制起点、复制方向和复制单位 • (1)复制起点(origin of replication)： – DNA复制开始时在DNA分子上的特定部位。 通常原核生物和质粒的复制起点以ori表示。 – 原核生物的DNA一般只有一个复制起点。 – 真核生物染色体上有多个复制起点，真核生 物的复制起点通常称为自主复制序列 (autonomously replicatory sequence,简称ARS)。