现代微生物遗传学---第一授课单元 PPT课件

第一章微生物遗传学绪论详解 演示文稿
优选第一章微生物遗传学绪论
易感性
生育 遗传
传染病
遗传病
微生物
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微生物遗传与育种
微生物的遗传规律 微生物的育种方式
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H7N9爆发
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RNA病毒-H7N9
PB2
PB1 PA HA NP NA MP NS
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绪论
第一节 微生物遗传学的发展简史 第二节 微生物作为遗传学研究材料的优越性 第三节 微生物遗传学方法在高等动植物的遗传
与育种研究中的应用
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第一节 微生物遗传学的发展简史
1. 成为一门独立的学科前 2. 发展成为一门独立的学科 3. 分子遗传学的发展
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1. 成为一门独立的学科前
微生物学发展的早期，微生物的遗传变异现象已为 许多人注意。如巴斯德观察到炭疽杆菌在高温培养 后毒性大减而抗原性不变；科赫法则。
由于20世纪40年代前遗传学的研究只限于高等动物 和植物，对在动物和植物中发现的遗传学规律能否 用于微生物持怀疑态度。认为细菌的核是分散的， 细菌的变异不同于植物和动物的突变。
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什么是科学
库恩的“范式”概念《科学革命的结构》 范式是由理论要素、心理要素以及联结这两个要
素的本体论和方法论要素组成的。 理论要素包括概念、原理、定律、公式、实验技
术和设备等； 心理要素包括科学家团体从事科学活动的共同心
理功能，诸如信念、直觉、审美、灵感、顿悟、 价值判断等； 本体论、方法论要素起着世界观、思维方式、研 究纲领的作用，以此指导科学共同体的工作
并烧掉尸体．深埋地下．以制止疾病蔓延。

微生物遗传育种与改良
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自然选育
利用自然变异选择有益的变异体，通过遗传稳定性和生产性状的鉴定，培育出新的菌种。
微生物遗传学应用
05
工业发酵是微生物遗传学应用的重要领域之一，通过利用微生物的遗传特性，实现大规模生产各类发酵产品，如酒精、醋酸、酵母、抗生素等。
工业发酵中，通过遗传育种和基因工程手段改良微生物菌种，提高发酵效率和产物质量，降低生产成本。
详细描述
总结词
介绍基因表达的概念、基因表达的调控机制以及基因表达的改变对微生物的影响。
详细描述
基因表达是DNA中的遗传信息转录为RNA并翻译为蛋白质的过程。基因表达受到多种因素的调控，包括DNA的甲基化、染色质构象以及转录和翻译水平的调控。基因表达的改变可能影响微生物的生长、代谢和致病性等方面。
微生物基因突变与重组
19世纪末期
遗传学奠基人摩尔根提出基因概念，为遗传学的发展奠定了基础。
20世纪初期
DNA双螺旋结构发现，开启了分子生物学时代。
20世纪50年代
人类基因组计划启动，推动了基因组学的发展。
20世纪70年代
微生物遗传物质基础
02
介绍DNA的基本结构，包括碱基、磷酸和脱氧核糖，以及DNA的双螺旋结构。
总结词
工业发酵的微生物菌种通常具有特殊生理功能和代谢途径，通过研究其遗传机制，有助于发现新的发酵产品和工艺。
生物制药是利用微生物或其代谢产物作为药物成分，治疗和预防人类疾病的领域。
通过遗传工程手段，可以改良微生物细胞工厂，高效表达具有药效的蛋白质或其他活性分子。
生物制药中，对微生物的遗传特性和表达调控机制的研究，有助于发现和开发新的药物候选分子。
生物环保是利用微生物的降解和转化能力，处理和治理环境污染的领域。

– 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)。
• (2)复制子(replicon)：
第一章 绪论
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、 小型真菌及单细胞藻类、原生动物为研究对象的遗 传学的分支学科。
40年代以前：微生物遗传学的研究是不系统的、局限 的，遗传学基本研究只限于动物和植物。
研究对象：只限于进行有性生殖，特别是产生有性孢子 微生物（酵母菌、草履虫、脉孢菌）；
中国轻工业出版社1997教学ppt领悟科研方法教学ppt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第二章微生物遗传物质第一节dna结构和复制教学ppt微生物遗传学是一门以病毒细菌放线菌小型真菌及单细胞藻类原生动物为研究对象的遗传学的分支学科
1）把遗传规律推广到最简单的生物噬菌体； 2）温和噬菌体以及转导作用的发现，成为微生物 遗传学、分子遗传学研究的有效手段。
• 1946年， Delbruck证实了噬菌体也存在遗传重组现象； • 1955年， Benzer研究了E.coliT4噬菌体遗传物质的精细
结构，提出了“顺反子”的概念； • 1961年， Benzer发表了T4rⅡ突变位点的经典研究表明：
Salvador Luria
Max Delbruck
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969

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
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（三）植物病毒的重建实验
为 了 证 明 核 酸 是 遗 传 物 质 ， H. FraenkelConrat （ 1956 ） 用 含 RNA 的 烟 草 花 叶 病 毒 （TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。
5
DNA是遗传变异的物质基础的证明：
1944年以后，先后有利用微生物为实验对象进行的 三个著名实验的论证：
1、肺炎球菌的转化试验； 2、噬菌体感染试验； 3、病毒的拆开与重建试验。
才使人们普遍接受核酸才是真正的遗传物质。
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一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验
（一）经典转化实验（transformation）：F.Griffith，
代谢
遗传型 + 环境条件
发育
表型
表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内在
特性的总和;------是一种现实存在，是具一定遗传型的
生物在一定条件下所表现出的具体性状。
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遗传与变异的概念
变异(variation):生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的 结构或数量发生改变。变异的特点：a.在群体中以极低的几 率出现，（一般为10-6～10-10）；b.形状变化的幅度大； c. 变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。 饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生 在转录、转译水平上的表型变化。特点是：a.几乎整个群体 中的每一个个体都发生同样的变化；b.性状变化的幅度小；c. 因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。引起饰变的因素消失 后，表型即可恢复。

1.遗传信息的连续性 大肠杆菌和其它原核生物中基因 组DNA 绝大部分用来编
码蛋白质、RNA；用作为复制起点、启动子、终止子和 一些由调节蛋白识别

2.功能相关的结构基因组成操纵子结构

大肠杆菌总共有2584个操纵子，基因组测序推测出2192个
操纵子。其中73%只含一个基因，16.6%含有2个基因，
操纵子结构，有间隔区或内含子序列。酵母菌基因组最显著的特点是高 度重复， tRNA基因在每个染色体上至少是4个，多则30多个，总共约有 250个拷贝(大肠 杆菌约60个拷贝)。rRNA基因只位于ⅩⅠⅠ号染色体的 近端粒处，每个长9137bp，有100～200个拷贝。酵母基因组全序列测定 完成后，在其基因组上还发现了许多较高同源性的DNA重复序 列，并 称之为遗传丰余(genetic redundancy)。酵母基因组的高度重复或遗传丰 余是进化的策略，所有现存的生物在自然的不断选择下 ，总是以合适 的结构特征来完成其生命过程。也许是在份数这么多的丰余基因中，如 果有少数基因突变而失去功能的话，可不影响生命的生存；也许是为了 适应复杂多变的环境，多余的基因可使生物体能够在不同的环境中分别 使用多个功能相同或者相似的基因产物，做到有备无患。因此从这个意 义上讲酵母确实比细菌和病毒“进步”且“富有”，而细菌和病毒( 许 多病毒基因组上的基因是重叠的)似乎更“聪明”，知道如何尽量经济 和有效地利用其有限的遗传资源。
类突变株，操作性强。大多是无性生殖， 变异易保留。
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微生物的变异性和遗传性的特点
1、大多数微生物为单细胞构造简单，通常为单 倍体，而且直接接触外界环境，任何条件的变 化，都可影响微生物，从而降低了遗传的保守 性。
2、繁殖速度快，可在短时间重复多次，即使变异 的频率十分低，也可在短时间内产生大量的变 异后代。

基因组学定义
基因组学是研究生物体基因组的学科，包括基因的发现、基因组结构、基因表达调 控以及基因组进化的研究。
基因组学研究旨在揭示生物体的遗传信息，以及这些信息如何影响生物体的表型和 功能。
基因组学研究对于理解生命的本质、疾病的发生和发展机制以及新药的研发等方面 具有重要意义。
基因组学研究方法
基因组测序
生物修复
生物修复
利用微生物对环境污染进行治理和修复的 技术，具有处理效果好、成本低等优点。
生物修复的应用
在土壤、水体、空气等污染治理领域广泛 应用，有效解决了许多环境问题，改善了
人类生存环境。
生物修复的原理
通过微生物对污染物的降解、转化和富集 等作用，将污染物转化为无害或低毒性的 物质，降低其对环境和人体健康的危害。
程，涉及到多种酶的参与。
转座重组
指DNA分子内部的转座元件在不 同位置之间移动的重组过程。转 座重组需要转座酶的催化，实现 DNA片段在不同位置的复制和移
动。
Hale Waihona Puke 突变与重组在微生物遗传学中的应用
基因工程
通过突变和重组技术，可以对微 生物进行基因敲除、敲入和基因 修饰，实现基因表达的调控和代
谢途径的改造。
微生物遗传学课件
目 录
• 微生物遗传学概述 • 微生物基因组学 • 微生物突变与重组 • 微生物基因表达调控 • 微生物进化与系统发育 • 微生物遗传学应用
01 微生物遗传学概述
微生物遗传学定义
微生物遗传学定义
微生物遗传学是一门研究微生物遗传、变异和演化的科学，主要关注微生物的基因组结构 、基因表达调控、基因突变与进化等基本问题。
通过调节翻译起始和翻译过程 来控制蛋白质的合成，如核糖 体结合位点的选择和mRNA的 稳定性等。