遗传与变异-医学微生物学
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微生物的遗传与变异遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。
遗传性:指世代间子代和亲代相似的现象;变异性:是子代与子代之间及子代与亲代之间的差异。
遗传性保证了种的存在和延续;而变异性则推动了种的进化和发展。
遗传型(基因型):某一生物个体所含有全部遗传因子即基因的总和。
它是一种内在潜力,只有在适当的环境条件下,通过自身的发代谢和发育,才能将它具体化,即产生表型。
表型:指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和,是遗传型在合适环境下的具体体现。
变异:指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。
饰变: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。
如粘质沙雷氏菌,在25℃培养时,可产生深红色的灵杆菌素,这是一种饰变,但当在37℃培养时,则不产生色素,再在25℃下培养时,又恢复产生色素的能力。
微生物在遗传学中的地位:✧个体微小,结构简单;✧营养体一般都是单倍体;✧易培养;✧繁殖快;✧易于累积不同的中间代谢物;✧菌落形态可见性与多样性;✧环境条件对微生物群体中每个个体的直接性与一致性;✧易于形成营养缺陷型;✧存在多种处于进化过程中的原始有性生殖过程。
对微生物遗传规律的深入研究,不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展,而且还为育种工作提提供了丰富的理论基础,促使育种工作向着不自觉到自觉,从低效到高效,从随机到定向,从近缘杂交到远缘杂交等方向发展。
第一节遗传变异的物质基础遗传变异有无物质基础以及何种物质可承担遗传变异功能的问题,是生物学中的一个重大理论问题。
对此有着不同的猜测。
直到1944年后,利用微生物这一实验对象进行了三个著名的实验,才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。
一、证明核酸是遗传物质的三个经典实验(一)转化实验✧发现者:英国人Griffith于1928年首次发现这一现象。
✧研究对象:肺炎链球菌S型和R型✧过程:1944年Avery等证明遗传物质是DNA。
细菌的遗传与变异●遗传(heredity):使微生物的性状保持相对稳定,子代与亲代生物学的性状基本相同,且代代相传。
●变异(variation):在一定条件下,子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异,有利于物种的进化。
●基因型(genotype):细菌的遗传物质。
●表型(phenotype):基因表现出的各种性状。
●遗传性变异:是细菌的基因结构发生了改变,故又称基因型变异。
常发生于个别的细菌,不受环境因素的影响,变异发生后是不可逆的,产生的新性状可稳定地遗传给后代。
●非遗传性变异:细菌在一定的环境条件影响下产生的变异,其基因结构未改变,称为表型变异。
易受到环境因素的影响,凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异,而且当环境中的影响因素去除后,变异的性状又可复原,表型变异不能遗传。
第一节细菌的遗传物质●DNA的结构与功能:结构——两条互相平行而方向相反的多核苷酸链功能——储存、复制和传递遗传信息复制——半保留复制特点——复制中易发生错误—基因突变蛋白合成——分子生物学中心法则(DNA-RNA-蛋白质)●基因与基因的转录结构基因——编码结构蛋白质基因结构非结构基因——编码功能蛋白质基因转录●遗传信息的翻译第二节细菌的遗传与变异一、染色体(chromosome)①一条环状双螺旋DNA长链,按一定构型反复回旋形成松散的网状结构;②缺乏组蛋白,无核膜包裹;③约含有5000个基因;二、质粒——是细菌染色体以外的遗传物质,是闭合环状的双链DNA。
1、质粒的特征:①质粒具有自我复制的能力。
②质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。
③质粒可自行丢失与消除。
④质粒的转移性。
⑤质粒可分为相容性与不相容性两种。
2、质粒的分类(1)根据质粒能否通过细菌的接合作用进行传递①接合性质粒②非接合性质粒(2)根据质粒在细菌内拷贝数多少①严紧型质粒②松弛型质粒(3)根据相容性①相容性——几种质粒同时共存于同一菌体内②不相容性——不能同时共存*可借此对质粒进行分组、分群。