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1、第六章 微生物的遗传和变异,微生物的遗传 微生物的变异 基因重组 遗传工程技术在环境保护中的应用,遗传和变异是一切生物最本质的属性。 遗传：生物繁殖与自已相同或相似的后代的现象 变异：生物亲代与子代之间，子代个体之间有差异的现象，主要体现在形态和生理性状。 遗传是相对的，变异是绝对的；遗传中有变异，变异中有遗传。 驯化是选育优良微生物品种的普通而有效的方法和途径。,第一节 微生物的遗传,通过2个经典实验证明了DNA是遗传物质基础。 1.肺炎链球菌的转化现象 2.T4噬菌体感染实验,一、遗传和变异的物质基础-DNA,,2、噬菌体感染实验,离心分离检测沉淀和悬浮液中的放射性同位素,核苷酸的结构,二
2、、DNA的结构与复制 （一）DNA结构 。,四种碱基 A（腺嘌呤） T（胸腺嘧啶） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶）,DNA分子结构,基本特点： （1） DNA由两互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成 （2）脱氧核苷酸和磷酸交替连接，构成基本骨架，碱基排列在内侧 （3）碱基以氢键相结合形成碱基对,双螺旋结构,三股螺旋DNA,1、DNA的存在形式 真核生物：染色体（DNA+组蛋白），丝状结构，所有染色体由核膜包成一个细胞核 原核生物：DNA细丝构成环状的染色体，核区,2、基因: 一切生物体内储存信息的，有自我复制能力的遗传功能单位。 结构基因：控制某蛋白质或酶的合成 操纵基因：操纵结构基因表达 调节基因：
3、控制结构基因,DNA,复制,RNA,转录,蛋白质,翻译,中心法则: DNA的复制和遗传信息传递的基本规则,生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程称为转录。根据mRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程，被称为翻译和表达。,3、遗传信息的传递,,( 二）DNA的复制半保留复制,半保留式的自我复制能力，确保了DNA复制精确，并保证一切生物遗传性的相对稳定。,,三、DNA的变性和复性,（一）DNA变性 DNA的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋DNA受热或其他因素作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链DNA。,解链温度Tm：A260达到最大值一半时的温度,,（二）DNA的复性,定义：变性DNA
4、天然DNA 复性的双链DNA是随机结合的。 由DNA复性研究发展的技术是分子杂交,DNA分子的四种碱基 A（腺嘌呤） T（胸腺嘧啶） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶）,RNA分子的四种碱基 A（腺嘌呤） U（尿嘧啶） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶）,四、RNA,,mRNA：信使RNA，带有指导氨基酸的信息密码，传递遗传性状 tRNA：转移RNA，识别氨基酸及识别mRNA 上的密码子 反义RNA：与DNA的碱基互补，能阻止、干扰复制、转录和翻译短小的RNA。起调节作用，决定mRNA翻译合成速度。 rRNA ：核糖体RNA，与蛋白质共同组成核糖体，是合成蛋白质的场所。,,,五、遗传密码,存在于mRNA上，由
5、相邻的3个核苷酸组成，代表一个氨基酸的核苷酸序列，即三联密码子， 64组密码子： 61组分别代表20种氨基酸编码有意义密码子 起始密码子 无意义密码子（3组）,,五、遗传密码,存在于mRNA上，由相邻的3个核苷酸组成，代表一个氨基酸的核苷酸序列，即三联密码子， 64组密码子： 61组分别代表20种氨基酸编码有意义密码子 起始密码子 无意义密码子（3组）,起始密码子,五、微生物生长和蛋白质合成 微生物生长的主要活动是蛋白质的合成，蛋白质的合成在核糖体上进行，RNA的合成速率是控制生长速率的关键因素。,蛋白质合成的过程： （1）DNA复制 （2）DNA转录：RNA合成 （3）tRNA翻译 （4）蛋
6、白质合成,,六、微生物的细胞分裂 由于DNA复制和蛋白质合成，两者增加，最后导致微生物细胞的分裂。,第二节 微生物的变异,一、变异的实质基因突变 由于某种因素的影响，DNA上的碱基对发生差错，出现碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内原有的碱基顺序，导致后代性状的改变。,,1、多因素低剂量的诱变效应 2、互变异构效应,二、突变的类型 （一）自发突变: 指微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变,AC GT,烯醇式,亚氨基,（二）诱发突变 物理诱变，物理因素，如紫外线。 化学诱变，利用化学物质促进突变。 复合处理及其协同效应 定向培育和驯化 人为用某一特定环境条件长期处理某一微生物群体，同
7、时将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变体的一种育种方法。 在环境工程中，常采用定向培育的方法来培育菌种（驯化）。,http:/ 转化：受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并整合到自己的基因组里，获得供体细胞部分遗传性状。 转导：通过温和噬菌体的媒介作用，把供体细胞内特定的基因携带至受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象。,第四节 突变体的检测与筛选,突变体的检测,：直接检测表现型,间接检测法,第四节 分子遗传学新技术在环境工程与环境保护中的应用,一、质粒育种,将两种或多种微生物通过细胞结合或融合技术，使供体菌的质粒转移到受体菌体内，使受体菌保留自身功能质粒，同时获得供体菌的功能质粒，培养出具有两种功能质粒的新品种。 多功能超级细菌的构建 解烷抗汞质粒菌的构建 脱色工程菌的构建 Q5T工程菌,多功能超级细菌的构建,（6）重金属污染 的基因工程修复,基因工程在环保方面的应用,二、基因工程技术在环境保护中的作用 指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或DNA体外重组。,1、目的基因的获得 2、DNA体外重组 3、将重组体转入受体细胞 4、重组体克隆的筛选和鉴定 5、外源基因表达产物的分离与提纯,Thank You !,
