第七章 微生物的遗传(笔记)

自学考试-微生物遗传学笔记、知识点、名词解释汇总第一章概论工业微生物育种在发酵工业中的地位1、决定产品种类及工业价值；2、决定发酵过程成败一、工业微生物菌种来源1、土壤；2、产品分离；3、动植物种；4、科研机构购买，发酵生产的工厂中二、工业生产的微生物菌种应具备的特性1、稳定性、遗传性，2、遗传代，易产生营养细胞，孢子或其他繁殖体，3、纯种，不带杂菌及噬菌体，4、种子生长快，节省种子罐的时间，5、产生产物时间短，6、易分离产物，对下游工程有利，7、抗污染能力强，节约成本，无菌，消毒，8、经济性能良好，市场竞争能力，产品稳定，时间长，9、对诱变剂敏感，易筛选出高产菌，10、相应的时间内，必须产出相应数量的产物，生产稳定。

三、菌种与发酵的关系1、菌种是内因，是关键，起决定性作用，是由遗传性决定的。

2、发酵条件是外因，菌种受外界条件的控制。

3、选择适当的外界条件，就能充分发挥菌种固有的生产潜力。

1.2 菌种选育的遗传学基础遗传与变异是相互联系相互渗透的，生物的不断进化是遗传与变异的结果。

1、遗传：指单细胞生物能产生遗传学上与亲本相同的子代，生物的上一代将自己的一整套遗传因子传递给下一代的行为。

2、变异：指微生物中发生频率很低的可遗传的变异，指生物体在某种外因的作用下所发生的遗传物质结构或数量的改变。

3、饰变：指不涉及遗传物质结构的改变而止发生在转录，转译水平上的表型变化。

其特点是整个群体中几乎每一个个体都发生同样的变化。

4、遗传型：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因的总和，是一种内在的可能性潜力。

5、表型：指某一生物所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表现。

与遗传型不同，它是一种现实性。

二、微生物遗传变异的特点1、繁殖快，2、外界环境作用的直接性，3、容易培养，4、代谢能力强，5、种类多，分布广。

解决育种原始菌种来源问题。

由于微生物具有以上特点，给育种工作带来很大方便。

微生物遗传知识点总结一、微生物的遗传物质1.DNA：微生物的遗传物质主要是DNA（脱氧核糖核酸），DNA是微生物的基因组主要组成部分，承载了微生物的遗传信息。

2.RNA：微生物的遗传物质中还包括RNA（核糖核酸），RNA在微生物的蛋白质合成中起到重要的作用，有mRNA、tRNA和rRNA等不同类型。

3.质粒：微生物的遗传物质中还存在质粒，质粒是细胞外遗传物质，可以自主复制和传递，在微生物的分子遗传研究中具有重要的意义。

二、微生物的遗传变异1.突变：突变是指微生物遗传物质的突发性变异，包括点突变、插入突变和缺失突变等，突变会导致微生物表型的变化，包括对抗药物的耐药性等特征。

2.重组：重组是指微生物遗传物质的重组和重排，包括同一基因组内的DNA重组和来自不同基因组的DNA重组，重组可以导致各种遗传特征的变异和产生新的遗传组合。

3.外源基因的导入：微生物可以通过外源基因的导入来获得新的遗传特征，包括外源DNA的转化、噬菌体的侵染和质粒的转移等方式。

三、微生物的遗传传递1.垂直传递：垂直传递是指微生物遗传物质从父代到子代的传递，包括细菌的有丝分裂、芽生、孢子形成和病毒的感染传递等方式。

2.水平传递：水平传递是指微生物遗传物质在同一代的微生物个体之间的传递，包括细菌的共享基因池、DNA转化和连接转移等方式，可以导致微生物之间的基因交换和遗传多样性的增加。

四、微生物遗传的调控机制1.DNA修饰：微生物可以通过DNA修饰来调控基因的表达，包括DNA 甲基化和DNA腺苷酸修饰等方式，这些修饰可以影响基因的转录和翻译过程。

2.转录调控：微生物可以通过转录因子的结合和解离来调控基因的转录水平，包括正调控和负调控，这些调控作用可以响应内外环境的变化。

3.蛋白质修饰：微生物可以通过蛋白质的修饰来调控蛋白质的活性和稳定性，包括翻译后修饰和酶的磷酸化、乙酰化和甲基化等方式。

4. RNA干涉：微生物可以通过RNA干涉机制来调控基因表达，包括小分子RNA的介导和crispr-cas系统等方式，这些机制可以抑制或靶向性地破坏特定基因的表达。

微生物遗传知识点总结1. 细菌的遗传物质：细菌遗传物质主要为环状核糖体RNA（plasmid）和线状核糖体RNA（chromosome）。

环状核糖体RNA一般用来携带特定功能的基因，如抗药性基因等；线状核糖体RNA则包含了细菌的基本遗传信息。

2. 真菌的遗传物质：真菌的遗传物质为线状核糖体RNA （chromosome），真菌基因组（基因组大小较大）一般包含了细菌的基本遗传信息以及其他功能基因。

3.病毒的遗传物质：病毒遗传物质主要为DNA或RNA，可以是双链的或单链的。

病毒利用寄主细胞的复制机制进行自身的遗传，感染细胞后，病毒的基因会整合到宿主细胞的染色体上，成为细菌的一部分。

4.遗传修饰：微生物中常见的遗传修饰方式有化学修饰、DNA甲基化和结构修饰等。

这些修饰可以影响基因表达、DNA复制和修复等过程，从而影响微生物的遗传特征。

5.细菌的水平基因转移：细菌拥有多种水平基因转移机制，包括转染、共转移、转座子、转化等方式。

这些机制使得细菌能够快速适应环境变化，并具有快速产生新基因型的能力。

6.真菌的有性和无性生殖：真菌包括有性生殖和无性生殖两种方式。

有性生殖通过两个不同的配子的结合产生新的基因组，有助于增加基因的多样性；无性生殖则通过单个微生物细胞的分裂繁殖来维持和传递遗传信息。

7.病毒的突变：病毒突变是其遗传变异的主要方式。

突变可以是点突变（单个碱基的改变）、缺失突变（基因缺失）、插入突变（外源DNA插入）等方式，导致病毒的基因组结构和功能的改变。

8.抗药性的遗传机制：抗药性是微生物遗传的重要研究方向之一、细菌的抗药性主要通过基因的垂直传递和水平传递两种方式进行。

基因的垂直传递是指抗药性基因在细菌的染色体上遗传给后代细菌；水平传递则是指通过细菌间共享质粒等遗传物质，传递抗药性基因。

9.基因工程和生物技术：微生物遗传的研究对于基因工程和生物技术具有重要意义。

通过对微生物遗传物质进行改造和调控，可以实现基因的克隆、表达、突变和组合等操作，从而用于生物医学、农业、食品工业和环境保护等方面的应用。

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。

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。

微生物遗传育种笔记一、遗传学发展史1、早期遗传学的发展2、经典遗传学的发展1）遗传学的初始时期：1900-1910年2）细胞遗传学的时期：1910-1940年3、微生物遗传学的时期：1940-1960年4、分子遗传学的时期：1953-至今5、基因组学、蛋白质族学遗传学发展：1986-至今三、微生物作为模式生物的优越性1、单细胞、单倍体、易培养、无性系、繁殖快2、易获得营养缺陷型3、复杂体制生物的简单遗传学模型第一节遗传物质一、转化实验1982年Griffith.f 肺炎链球菌：R型：粗糙型.无毒性S型：光滑型1944年O.T.A very 离体实验意义：1、性状本身是不遗传的，遗传的是DNA;2、决定了遗传物质的化学本质3、为DNA双螺旋结构的提出提供了基础二、噬菌体感染实验：1952年AD.Hershey M.Chase E.coli的T2噬菌体三、病毒重建实验：1956年H.Fraenkel Corat TMV HRV一、真核微生物中的存在状态：存在于细胞核内，典型的真核真核生物染色体的组成：DNA:30%-40% 组蛋白和非组蛋白根据电泳的性质，将组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3和H4染色体的包装（即压缩）分为几级：1染色体DNA的一级包装：即染色体的结构模型核小体核心颗粒：由组蛋白八聚体组成连接区DNA：H1组蛋白，结合在连接DNA上，酵母核小体中无H12染色体二级包装结构模型：30nm螺旋线纤维3环状螺管：纤维缠绕在某些非组蛋白，构成的中心轴骨架上形成4具环形区的螺线管纤维进一步盘绕，折叠最终完成细胞生长和繁殖的不同时期的染色体包装。

二、DNA在原核微生物中的存在状态（细菌、放线菌、病毒、噬菌体）原核细胞：无核膜、定型的核，不形成染色体结构，一般只有一个以双链、共价闭合，环状的形式存在的DNA分子。

第三节DNA的复制复制方式:环状双链DNAθ型 E.coli滚环形φx174,F因子D型线粒体DNA线状DNA双向单点双向多点真核生物染色体原核的复制起点和方向：1.E.coli定点、双向对称复制2.T7在近一端的17%处开始，向两端延伸3.枯草杆菌有固定的起始点，双向不对称复制4.质粒R6K早期为单向复制，复制了约1/5基因组进行时双向复制5.质粒ColE1有固定起始点，但却为单向复制6.mtDNA进行D环复制7.真核有多个复制起点（i），双向等速复制一、原核1.细菌染色体复制：θ型复制，环状DNA,双向复制，复制叉会合，连在细胞壁上代表：E.coli染色体DNA按θ型方式进行双向等速复制。

微生物学主要知识点08微生物的遗传微生物的遗传是微生物学中的一个重要知识点，包括微生物的基因组结构、遗传物质的复制和转录、重组以及突变等方面。

了解微生物的遗传不仅可以帮助科学家研究微生物的进化和适应能力，还可以应用于微生物的工业生产和疾病防治等领域。

1.微生物的基因组结构：微生物的基因组由DNA组成，DNA通过多个螺旋体嵌入细胞的细胞核或质粒中。

微生物的基因组可以分为染色体和质粒两部分，质粒是一种较小的环状DNA。

染色体和质粒中都含有基因，基因通过编码蛋白质的方式决定了微生物的特征和功能。

2.遗传物质的复制和转录：微生物的DNA通过复制和转录的方式进行遗传物质的复制。

DNA复制是指将一个DNA分子复制成两个完全相同的DNA分子，从一个细胞传递到另一个细胞。

DNA转录是指根据DNA模板合成RNA的过程，RNA复制的结果是生成一个与DNA模板相对应的RNA分子。

这些RNA分子可以进一步转录成蛋白质。

3.重组：微生物的重组是指在微生物遗传物质中发生DNA片段的重新组合。

这种重组可以发生在同一染色体上的两个相同或不同的DNA片段之间，也可以发生在不同染色体或质粒之间。

微生物的重组有助于增加遗传多样性，并提高微生物的适应能力和进化速度。

4.突变：微生物的遗传中还会发生突变现象，突变是指DNA序列的改变。

突变可以是点突变，即DNA中的一个碱基替换为另一个碱基；也可以是插入和缺失，即DNA序列中添加或删除一个或多个碱基。

突变可能对微生物的生长和繁殖产生负面影响，也可能带来新的适应优势。

5.横向基因转移：微生物的遗传中还存在横向基因转移的现象。

横向基因转移是指将一个细胞（供体）中的基因转移到另一个细胞（受体）中，无需通过细胞分裂进行。

横向基因转移可以发生在同一物种的细菌之间，也可以发生在不同物种的细菌之间。

横向基因转移是微生物进化和适应性演化的重要驱动因素之一6.基因调控：微生物的基因表达受到一系列调控机制的控制。

第七章微生物的遗传变异和育种第一节微生物的遗传变异的概述遗传和变异是生物体最本质的属性之一。

所谓遗传，讲的是发生在亲子间的关系，即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。

而变异是指子代与亲代之间的不相似性。

遗传是相对的，变异是绝对的。

遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展。

在学习遗传、变异内容时，先应清楚掌握以下几个概念：（一）遗传型又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。

遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。

具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下，通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。

（二）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，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。

所以，它与遗传型不同，是一种现实性。

（三）变异指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。

变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5～10-10)出现，性状变化的幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。

（四）饰变指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质不变，故饰变是不遗传的。

例如，Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素，它把菌落染成鲜血似的。

可是，当培养在37℃下时，群体中的一切个体都不产色素。

如果重新降温至25℃，所有个体又可恢复产色素能力。

所以，饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。

上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失，但其概率仅10-4，且这种消失是不可恢复的。

从遗传学研究的角度来看，微生物有着许多重要的生物学特性：微生物结构简单，个体易于变异；营养体一般都是单倍体；易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖；繁殖速度快；易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物；菌落形态特征的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。