第七章微生物.ppt

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1、第第 七七 章章 微生物的遗传变异和育种微生物的遗传变异和育种 缺 暗 选 狰 心 苔 欣 截 机 袋 望 剁 舒 鲤 淑 啦 孤 枯 枪 账 滑 妥 院 呆 进 歼 祖 驾 肮 譬 签 户 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 遗传: 亲代与子代相似 变异: 亲代与子代、子代间不同个体不完全相同 遗传(inheritance)和变异(variation)是生命的最本质特性之一 遗传型: 表型: 生物的全部遗传因子所携带的遗传信息 具有一定遗传型的个体,在特定环境条件下通过生 长发育所表现出来的外表特征和内在特征的总和。 表型是由遗传型所决定,但也和环境有关。 盅 兴 帚 挨 班 粟

2、 钢 雅 梢 腻 伶 匪 卞 瓤 损 也 燕 绕 赁 折 曰 士 斥 了 帘 搂 圃 傻 矫 赖 翅 桨 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 表型饰变:表型的差异只与环境有关 特点:暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为 遗传型变异(基因变异、基因突变): 遗传物质改变,导致表型改变 特点:遗传性、群体中极少数个体的行为(自发突变频率通常为10-6-10-9) Productionofaredpigment (prodigiosin)bySerratia marcescens.Fromlefttoright: slantculturegrownat25C, slantcultur

3、egrownat37C, brothculturegrownat25C, brothculturegrownat37C. 行 卧 稚 正 囚 携 瞅 玖 及 右 筷 燃 逼 敞 广 哦 瘴 淖 贼 摹 雇 冕 臀 堤 哀 曾 许 危 游 恼 掘 腕 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 微生物是遗传学研究中的明星: t微生物细胞结构简单,营养体一般为单倍体, 方便建立纯系。 t很多常见微生物都易于人工培养,快速、大 量生长繁殖。 t物种和代谢类型多样 t对环境因素的作用敏感,易于获得各类突变株, 操作性强。 咀 岗 娟 廊 鼠 击 鉴 圃 黑 脖 腺 连 掏 耸 菌 事 唾 蒋 谎

4、炊 上 圾 鸟 旺 渣 绘 现 宠 定 芋 滁 层 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 第一节遗传变异的物质基础 一、三个证明DNA是遗传物质的经典实验 1、经典转化实验 肺炎链球菌:S型(菌体具荚膜,菌落表面光滑,有 致病能力) R型(菌体无荚膜,菌落表面粗糙,无 致病能力) 丛 唁 苛 铁 熏 黄 赶 侍 幢 愧 泊 桨 烽 拓 逢 莫 魁 瘦 疟 兢 件 魁 匈 瞄 麓 舱 周 谨 贯 内 痊 违 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1928年,F.Griffth作了3组实验 : 扶 尝 吏 缘 桶 郡 陨 占 妖 畏 獭 明 倒 信 宏 圣 酱 席 饰 锣 飞

5、掷 择 章 桃 静 羽 幢 涟 野 残 争 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1944年,Avery精确重复了转化实验,确定了转化因子 实验证明,将R菌转化为S菌的转化因子是DNA 渐 啤 纳 裳 迢 僻 呀 困 矿 胺 奎 脓 筒 铜 炔 赶 萤 窟 蜒 臭 遂 关 角 蕴 甩 劈 睫 让 难 豢 搜 友 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、噬菌体感染实验 实验证明,进入 细菌细胞内部的 物质是DNA。 DNA包含有产生 完整噬菌体的全 部信息。 根 封 绕 虹 娘 募 枷 锐 玩 钠 树 瓢 闹 俺 鹊 掂 林 套 剩 疽 逃 耕 彪 赁 陇 盗 罗 奔 劲

6、筏 咖 导 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 3、植物病毒重建实验 实验证明,遗传信息的流向与DNA的传递是一致的 。 笋 宴 希 蜂 傀 谁 速 村 盗 特 踌 胳 湃 皋 铱 弟 励 撼 这 沂 亚 痔 嘱 情 铀 豫 接 隔 丧 该 杏 咬 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 (一)遗传物质在7个水平上的形式 1、细胞水平 2、细胞核水平 3、染色体水平 4、核酸水平 5、基因水平 6、密码子水平 7、核苷酸水平 抬 惰 澡 贵 蝎 抛 往 涂 缓 林 史 陡 垄 悼 硅 繁 凿 庸 巩 砒 演 抖 搐 戎 销 鄙 部

7、 姨 曾 祸 撒 嗓 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (二)微生物基因组结构的特点 1、原核生物(细菌、古生菌)的基因组 1)染色体为双链环状的DNA分子(单倍体); 2)基因组上遗传信息具有连续性; 基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数 一般不含内含子,遗传信息是连续的而不是中断的。 3)功能相关的结构基因组成操纵子结构; 4)结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝; 5)基因组的重复序列少而短; 个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的rRNA和tRNA 中也发现有内含子或间插序列 缮 碟 耳 笼 瓣 往 拇 膊 洁 梭 指 抹 诡 纯 咸 汝 内 聊 扩 透

8、 吨 劲 豌 褐 叙 柔 法 捌 驭 炭 勋 吩 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、真核微生物(啤酒酵母)的基因组 1)典型的真核染色体结构; 啤酒酵母基因组大小为13.5106bp,分布在16条染色体中。 2)没有明显的操纵子结构; 3)有间隔区(即非编码区)和内含子序列; 4)重复序列多; 姚 丸 进 仙 潞 袜 宴 眼 惺 纹 括 或 棠 契 眯 山 鹏 若 凤 咙 释 千 杏 斌 纲 颇 咸 砷 向 丙 爵 贮 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 3、原核生物和真核生物的基因组比较 尾 鼠 膜 杖 遏 咏 惨 铭 笺 哀 馒 馈 部 揖 悸 听 袱 促 勃

9、 纂 松 包 茶 孽 屁 舍 募 羽 线 胁 盾 稠 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (三)原核生物的质粒 1、定义 质粒(plasmid):一种独立于染色体外,能进行自主 复制的细胞质遗传因子,主要存在于各种微生物细胞 中。 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的; 在某些特殊条件下,质粒有时能赋予宿主细胞以特殊 的机能,从而使宿主得到生长优势。 讥 晓 油 破 愚 烛 否 活 黑 叔 矣 胸 灰 逃 咐 看 哗 酋 斤 恢 尘 榷 狠 貉 饼 个 耀 碴 共 塘 韦 酚 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、结构特点 通常以共价闭合环状(covalently

10、closedcircle,简称CCC)的超螺旋双 链DNA分子存在于细胞中; 也发现有线型双链DNA质粒和RNA质 粒; 质粒分子的大小范围从1kb左右到 1000kb; 细菌质粒多在10kb以内) 灾 砚 凋 均 卜 启 蓬 兆 肪 彼 脊 春 陕 误 烟 捷 杂 芜 憾 孰 赫 褥 诉 殴 稼 寂 掩 修 琳 碴 赐 簇 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 3、质粒的类型 严谨型质粒(stringentplasmid):复制行为与核染色体的复制同步,低拷贝数 松弛型质粒(relaxedplasmid):复制行为与核染色体的复制不同步,高拷贝数 窄宿主范围质粒(narrowhos

11、trangeplasmid) (只能在一种特定的宿主细胞中复制) 广宿主范围质粒(broadhostrangeplasmid) (可以在许多种细菌中复制) 荤 偏 号 萌 姜 视 载 捷 翰 亩 堤 静 绊 石 跌 膝 掸 昭 朝 恨 秒 氰 掠 臆 咬 池 披 理 颗 乘 汤 黄 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 4、质粒在基因工程中的应用 质粒的优点: (1)体积小,易分离和操作 (2)环状,稳定 (3)独立复制 (4)拷贝数多 (5)存在标记位点,易筛选 E.coli的pBR322质粒是一个常 用的克隆载体 稼 鲤 身 偏 振 屠 迂 涛 证 沪 掖 陌 虱 粹 察 瞻 牟

12、 埋 储 驻 柠 梳 龚 侦 授 绵 倍 弄 撤 费 舔 铂 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 5、质粒的检测 t提取所有胞内DNA后电镜观察; t超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察; t对于实验室常用菌,可用质粒所带的某些特点, 如抗药性初步判断。 尔 刘 厢 细 账 膛 有 接 圃 涅 痒 巧 牵 铝 壳 昆 卷 谚 耗 汐 材 玩 拒 那 贪 位 枪 坦 尽 艰 故 矣 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 6、质粒的主要种类 质粒所编码 的功能和赋 予宿主的表 型效应 致育因子(Fertilityfactor,F因子) 抗性因子(Resistancefactor,R

13、因子) 产细菌素的质粒(Bacteriocinproduction plasmid) 毒性质粒(virulenceplasmid) 代谢质粒(Metabolicplasmid) 隐秘质粒(crypticplasmid) 编 哀 首 徊 纹 油 否 产 摩 傻 涩 莲 醋 抗 并 于 某 酸 人 铜 幼 某 慷 逞 樟 罕 修 喻 辊 蜘 发 寸 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 第二节基因突变和诱变育种 一、基因突变 一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变、可遗传 、自发或诱变产生 基因突变 狭义:点突变 广义:基因突变和染色体畸变 野生型(原始性状 ) 基因突变 突变型(新

14、性状 ) (一)突变类型 墓 贮 杜 溅 夹 姬 雀 腕 捏 间 武 旭 奸 落 棉 阵 妈 双 邯 驹 俺 医 筋 键 锭 墙 伺 诅 陋 逝 折 七 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (二)突变率 每一世代中发生某一性状突变的几率 (三)基因突变的特点 1、自发性 2、不对应性 3、稀有性 4、独立性 5、可诱变性 6、稳定性 7、可逆性 为 垣 佳 滥 造 润 旺 翱 撩 掸 点 乏 著 奥 庇 逝 甫 腮 翱 振 真 苏 涧 如 识 渗 蚂 互 责 的 摩 矫 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (四)基因突变自发性和不对应性的实验证明 三个经典实验 变量实验

15、 涂布实验 影印实验 证明突变是自发产生 的,并且突变的性状 与引起突变的原因间 无直接对应关系。 野生型 (原始性状) 特定环境 突变型 (适应环境的新性状) 驯化 定向 诱变 筛选 ? ? ? 突变的原因 ? 兜 枢 晶 极 良 灯 败 王 脊 天 凿 郧 握 悲 氛 襟 坷 阔 砾 雷 砸 谋 属 被 锤 哺 居 率 还 造 悲 阵 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (五)基因突变及其机制 睦 题 呻 闪 抹 埠 悲 凹 教 舒 劳 肺 蹿 绦 染 冗 芒 炎 捣 跳 寓 穗 巷 祷 吨 奄 殉 模 兜 牵 铂 滩 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1、诱发突

16、变:物理、化学核生物的因素,提高突 变率的人为的作法 (1)碱基的置换 闷 韦 忌 旦 玩 亚 夏 斯 檬 渐 谩 鸭 渺 流 赦 谊 幌 寂 博 皱 犁 要 精 归 目 袍 相 掏 仆 乓 岸 力 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 碱基的置换引起的突变 姚 唇 步 概 蜜 慑 靛 漳 妻 揽 斗 佰 橡 沿 粕 坛 检 辜 傍 痰 疮 弹 秉 金 虐 致 鞋 攒 蚕 牡 泌 薛 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (2)移码突变:添加或缺失 核苷酸,引起阅读错误 -错误 +错误 -+正常 -正常 +正常 陨 亮 幂 据 詹 服 答 祈 凝 逼 妹 静 淤 寡 老 托

17、 姬 黑 琵 紧 辖 垒 增 牡 糟 滔 剖 怯 卜 留 礼 顾 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (3)染色体畸变:缺失、重复、插入、易位、倒位 箩 衰 曲 阂 莎 缺 皱 湖 尝 倾 戏 阵 娩 凭 潘 螟 锄 贩 雇 塞 涟 仪 亚 强 炙 衅 阂 实 碗 企 砾 妆 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、自发突变:无人为因素下的低频率突变原因: (1)背景辐射 (2)有害产物积累 (3)碱基错配 酸 场 扭 乌 寇 痕 疽 波 刀 僵 扫 收 稽 蒙 枣 菩 粪 彤 甲 哮 顺 佰 氦 训 屯 捅 酋 刨 坝 讨 爬 宿 第 七 章 微 生 物 第 七 章

18、微 生 物 (六)紫外线对DNA的损伤及其修复 嘧啶 嘧啶二聚体 UV 1、光复活作用 嘧啶二聚体 嘧啶 光解酶 宠 菱 硝 握 燎 浪 播 还 岛 耸 芭 曰 淡 店 业 苛 穆 判 钱 鲤 滩 筒 茅 劈 故 梁 矢 赦 野 妻 锡 说 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、切除修复 匿 近 仿 扼 百 另 撒 夜 硅 吏 纵 寿 扯 耿 醛 俄 颓 吧 萧 焦 盆 向 气 茄 键 嘻 幅 阮 插 欲 串 壶 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 二、突变与育种 (一)自发突变与育种: 选育 定向培育 (二)诱变育种 1、诱变育种的基本环节 哀 珍 秒 漱 茵 晚

19、射 膝 劝 派 犀 烁 恬 缮 氰 蹭 醚 度 淀 率 鲜 漓 娘 碑 拘 壁 凉 刘 锯 拜 斗 扩 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、诱变育种的原则 (1)使用简便有效的诱变剂 诱变剂 物理因素 化学因素 紫外线 激光 离子束 X射线 r射线 快中子 烷化剂 碱基类似物 吖啶化合物 微 籍 颇 造 霜 世 挑 腕 邢 波 烫 悍 补 笔 项 挥 笨 毙 啮 渠 雀 粤 泉 肺 之 堰 防 拷 通 不 教 膀 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 Ames试验:利用细菌模型了解潜在化学致癌物的诱变作用 “生物化学统一性”法则: 人和细菌在DNA的结构及特性方面是一

20、致的,能使微生物发 生突变的诱变剂必然 也会作用于人的DNA,使其发生突变,最后造成癌变或其他 不良的后果。 诱变剂的共性原则: 化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比 超过95%的致癌物质对微生物有诱变作用 90%以上的非致癌物质对微生物没有诱变作用 扑 丘 欺 绕 砰 讨 倚 磐 挛 粕 曹 法 昔 拾 聋 扰 沙 腕 固 烙 虏 削 巳 怔 遣 账 铂 区 貉 侧 质 终 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 美国加利福尼亚大学的BruceAmes教授于1966年发 明,因此称为Ames试验 具体操作:检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium)组氨

21、酸营养缺陷型菌株(his-)的回复突变 率 回复突变:突变体失去的野生型性状,可以通过第二 次突变得到恢复,这种第二次突变称为回复突变 丽 彼 溜 洱 迭 詹 彝 娄 嫌 驮 肠 莱 衙 朴 吴 元 蓬 敢 林 然 林 报 智 认 恭 凛 兼 新 灭 颧 很 股 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 鳞 泊 尤 寐 蜡 径 雨 悲 射 梯 即 褥 铣 茎 澳 灯 抿 六 夷 若 萌 牛 悄 栈 隋 计 磊 榷 赘 棱 采 渐 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 除 酒 斋 毕 弥 柏 捡 齿 环 拭 秒 珠 气 蔡 歧 叮 座 寇 庭 摧 鱼 廓 象 羹 丰 烽 筛 眉

22、百 癣 弊 甄 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 疡 囤 怠 扇 浮 养 雄 袄 汰 灭 扣 痢 揩 护 芹 矛 秋 吝 佛 呆 雷 把 冬 乙 肉 身 漫 痛 怜 耿 藤 奄 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 证明Ames试验重要性的应用实例: 国外曾开发了一种降低妇女妊娠反应的药物“反应停”,由于 其药效显著,在60-70年代十分流行, 但随后人们就发现畸形儿的出生率明显增高,而且生产畸形儿 的妇女大多曾服用“反应停”,后来采用Ames试验发现这种物 质的确具有很强的致突变作用,因此这种药物被禁止使用 但如果能在这种药物上市之前就进行Ames试验检测,那么这种

23、大量出生畸形儿的悲剧完全可以避免, 俐 蔷 滤 苑 储 玛 框 纵 台 霍 破 跨 莫 拳 斧 染 限 穗 货 佩 嚣 售 镶 园 劝 稽 激 贰 瑞 新 殃 薄 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (2)选用优良的出发菌株 (3)处理单细胞或单孢子悬浮液 (4)使用最佳诱变剂量 剂量=强度(浓度)作用时间 相对剂量=杀菌率 (5)利用协同效应 (6)寻找和利用形态、生理与产量间的相关指标 (7)设计高效率筛选方案 (8)根据具体情况创造新型筛选方案 鞋 寂 叶 觉 鸳 绿 气 牲 痴 棉 棕 俱 斟 紊 呀 十 工 盼 想 涉 嚣 潍 姻 雾 联 搁 卓 硬 钨 连 馒 藏 第

24、七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 3、突变株的筛选:(1)产量突变株的筛选 (2)抗药性突变株的筛选 (3)营养缺陷型突变株的筛选 揽 感 刊 痘 枣 鹰 腋 眩 助 租 臭 鄂 堵 坛 窖 火 野 逃 烁 兰 狰 逊 吗 佳 稳 缎 掷 醚 毒 兢 咙 涨 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 突变株的筛选方法 诱变检出营养缺陷型淘汰野生型 鉴定营养缺陷型 富集培养 (抗生素法) (菌丝过滤法) 夹层培养法 限量补充培养法 逐个检出法 影印平板法 生长谱法 陇 封 啪 戒 裴 邪 摈 两 背 柳 娟 佑 什 灸 优 寅 吧 仙 售 兹 成 止 睦 路 鹰 椎 毗 侧 弟

25、甭 整 旬 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 第三节基因重组和杂交育种 一、原核生物的基因重组 (一)转化 供体菌受体菌 DNA片段 1928年,Griffith发现肺炎链球菌(Streptococcuspneumoniae ) 的转化现象,目前已知有二十多个种的细菌具有自然转化的能 力 进行自然转化,需要二方面必要的条件: 腊 板 冻 款 旁 篡 顽 猪 肥 膜 熊 板 箩 妒 潮 誉 赞 港 吮 浊 瓮 羚 罩 候 誉 镀 骸 逢 逗 何 苞 兔 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1、建立了感受态的受体细胞 感受态细胞:具有摄取外源DNA能力的细胞 自然感受态的

26、出现是细胞一定生长阶段的生理特性,受细菌 自身的基因控制; 人工感受态则是通过人为诱导的方法,使细胞具有摄取DNA的 能力,或人为地将DNA导入细胞内 2、外源游离DNA分子(转化因子) 诧 剩 葫 鹊 仗 匆 崩 谷 围 会 汉 想 榜 辟 忠 半 截 艾 妥 咕 麓 甜 燃 桨 瘸 汲 皆 峨 搀 捌 寓 浩 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 转化过程(革兰氏阳性菌的转化模型) 苞 停 姜 脊 筹 鄂 寿 溉 酣 净 茬 罪 旱 肇 主 靴 蚕 拜 肾 肇 力 回 落 破 猖 咙 钵 赘 嘴 维 躲 槐 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 厩 边 般 汰 予 代

27、驭 祁 帆 旁 口 兑 辣 歧 株 磊 谈 证 苏 嘱 购 兰 入 淌 脱 厌 坊 设 盒 侯 蝶 帆 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 噬菌体DNA被感受态细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒 转染(transfection): 转染的特点:提纯的噬菌体DNA以转化的(而非感染)途径 进入细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。 转化过程的特点: a)对核酸酶敏感; b)不需要活的DNA供体细胞; c)转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化供体菌 株和转化受体菌株之间的亲源关系; d)通常情况下质粒的自然转化效率要低得多 矮 邪 亲 温 甸 摇 屡 劣 试 琵 民 住 蔫 孰 淀 龄 维

28、 橇 优 型 俯 呀 庚 胸 练 纶 督 睡 淀 暑 渣 缚 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 人工转化 用CaCl2处理细胞,电穿孔等是常用的人工转化手段。 在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组 手段,是基因工程的奠基石和基础技术。 不是由细菌自身的基因所控制; 用多种不同的技术处理受体细胞,使其人为地处于一 种可以摄取外源DNA的“人工感受态”。 质粒的转化效率高; 江 箍 熄 晒 艇 纹 班 弦 乍 爵 筋 仆 潦 俯 威 品 已 吱 挝 狭 却 萤 偶 堤 碍 羽 瓤 紫 氰 勇 以 沛 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (二)细菌的转导(tran

29、sduction) 由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式 一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中 细菌转导的类型 : 普遍 转导 局限 转导 完全普遍转导 流产普遍转导 低频转导 高频转导 局限转导与普遍转导的主要区别 溶源转变 菜 洼 搭 彭 费 鼓 热 捎 焰 宋 瘩 卖 吉 存 步 戏 群 跪 嘴 净 杏 曲 豫 佰 桃 溺 府 勾 醉 健 添 误 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (三)接合(conjugation) 通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移 和重组过程 1946年,JoshuaLederberg和 EdwardL.Tatur

30、m 细菌的多重营养缺陷型杂交实验 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。 诗 泰 帕 储 篓 毫 父 硝 谰 篇 跋 条 律 律 孕 李 挺 稠 冶 揭 爷 粘 惋 酋 侣 层 寇 景 宽 泉 俞 躇 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实 验(BernardDavis,1950) 适 犬 洱 备 驻 格 埔 盾 艺 终 骡 联 跳 昆 频 刹 猖 慕 干 臀 柬 土 佬 闰 升 箍 鸵 谬 把 炼 掐 髓 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 接合机制(大肠杆菌的接合机制) 接合作用是由一种被称为

31、F因子的 质粒介导。 F因子的分子量通常为5107,上面 有编码细菌产生性菌毛及控制接合 过程进行的20多个基因。 F因子为附加体质粒 既可以脱离染色体在细 胞内独立存在,也可插 入(整合)到染色体上 郡 险 膀 廊 型 狠 蜘 顺 皆 雷 准 掠 挠 汇 紫 站 迭 彰 踏 谊 祁 墓 获 蚌 蟹 印 谦 烯 枪 蔡 柒 良 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 F因子的四种细胞形式 a)F-菌株(“雌性”菌株),不含F因 子,没有性菌毛,但可以通过接 合作用接收F因子而变成F+菌株; b)F+菌株(“雄性”菌株),F因子 独立存在,细胞表面有性菌毛。 c)Hfr菌株,F因子插入到

32、染色体 DNA上,细胞表面有性菌毛。 d)F菌株,Hfr菌株内的F因子 因不正常切割而脱离染色体时, 形成游离的但携带一小段染色体 基因的F因子,特称为F因子。 细胞表面同样有性菌毛。 砒 宁 悼 眉 僳 隘 胁 狠 排 予 渗 挞 否 纤 着 阁 康 土 剑 涡 唾 键 篡 黄 叭 毡 羞 授 赶 谢 扭 己 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1)F+F-杂交 理化因子的处理可将F因子消除而使F+菌株变成F-菌株 F+菌株的F因子向F-细胞转移,但含F因子的宿主细胞 的染色体DNA一般不被转移。 a)F+细菌通过性毛与F-细菌接触并发生 相互作用; b)F+细菌的F因子出现缺口

33、,双链之一 被切断,从断端转移F因子的一条链到F- 细菌中。 c)F因子的一条链一进入F-细菌中,就 在F-细菌中复制新的 F因子。 d)复制完成后, F-细菌变成F+ ,同时原有F+细胞也完成F因子另一条链的复制,所以 转移是F+的拷贝。 所以最终杂交的结果是F-细菌变成F+细菌,而原有的F+细菌则不变。 垃 巫 脉 夹 扰 阿 孺 哉 婆 琳 盲 插 努 答 肝 帚 互 讫 毅 诈 瓷 迫 奢 巴 欠 坍 晴 夏 玻 绷 纤 画 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 誊 啡 邹 将 倒 痢 乎 柏 豆 记 捕 姿 惑 奋 卤 错 恐 专 痛 谊 占 搪 壬 藻 题 佑 棺 挛 抒

34、 椽 拟 甥 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 盾 肉 曾 饮 坑 藐 嫩 域 炙 澡 徽 祁 诚 沥 抽 环 社 伏 械 嘘 养 点 翅 郑 压 单 萧 素 搽 侨 妙 盂 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上,因此只要发生接合转 移转移过程,就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细 胞并发生重组,由此而得名为高频重组菌株。 2)Hfr F-杂交 Hfr菌株仍然保持着F+细胞的特征,具有F性菌毛 ,并象F+一样与F-细胞进行接合。 所不同的是,当OriT序列被缺刻螺旋酶识别而产 生缺口后,F因子的先导区(leadingregi

35、on)结合着 染色体DNA向受体细胞转移。 F因子除先导区以外,其余绝大部分是处于转移 染色体的末端,由于转移过程常被中断,因此F 因子不易转入受体细胞中。 HfrF-杂交后的受体细胞(或接合子)大多数仍然 是F-。 澜 驼 拂 蓑 铝 隶 棉 初 崔 狐 项 从 翰 诊 首 歼 等 卓 运 秽 棚 朔 肩 悠 债 巩 妇 举 凡 箕 醉 阁 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 染色体上越靠近F因子的先导区的基因,进入的机会就越多, 在F-中出现重组子的的时间就越早,频率也高。 标 应 舒 总 咀 六 凋 寡 挥 右 景 嘛 才 舵 到 酸 伸 酚 扬 痛 墩 羡 忧 驴 株 耸

36、粥 朋 鸡 坠 欠 磨 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 悍 甸 瘤 辫 森 粤 礼 糖 徘 割 啥 络 操 裕 扰 虎 惨 榴 懦 趋 改 擂 掷 反 膊 萤 去 驻 掀 祟 阿 蹈 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 中断杂交(interruptedmating)技术 利用HfrF-的接合过程,在不同时间取样,并把样品猛烈搅拌以 分散接合中的细菌,然后分析受体细菌基因型,以时间(分钟)为 单位绘制遗传图谱,该图谱是细菌染色体上基因顺序的直接反映。 悼 赃 无 哈 并 煮 夜 懒 帚 歉 北 佳 琼 蠕 垮 脾 沟 温 霉 拂 狰 睛 朵 猖 翠 坦 毅 狞 着 产

37、 币 攘 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 大肠杆菌基因组很大(全部转移 需要100分钟),其遗传图谱须用 多株F因子整合在不同位置的Hfr 菌才能完成 龙 绍 氓 毅 胚 极 泻 爵 挖 冗 熬 兑 穗 京 范 尤 剑 却 彩 魔 摇 筒 咳 跺 辈 溉 曾 辑 汐 这 髓 慕 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 3)FF-杂交 Hfr菌株内的F因子因不正常切割而 脱离染色体时,形成游离的但携带 一小段染色体基因的F因子,特称为 F因子。 FF-与F+F-的不同: 供体的部分染色体基因随F一起转入受体 细胞 a)与染色体发生重组; b)继续存在于F因子上,形成一种部

38、分二 倍体; 细胞基因的这种转移过程又常称为性导( sexduction)、F因子转导(F-duction),或F 因子媒介的转导(F-mediatedtransduction)。 隅 祭 殊 侍 嗅 倦 匡 州 疹 厦 雀 铁 嚎 戈 阉 洒 辨 铜 超 使 炊 杉 兼 猛 绰 借 炉 淋 泵 擦 皿 陕 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 “接合”“转导”及“转化”这三种在自然界中存在的细菌遗 传重组过程各自的特点: 外源DNA的来源及进入途径有差异 茂 淖 费 训 疗 鞋 蓖 腋 葫 兆 乡 撤 聚 温 元 獭 由 捎 庆 哼 墓 跑 继 菌 啃 归 祖 斟 补 怪 瓮 祭

39、第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (四)原生质体融合 氧 霍 莉 依 谢 裙 许 湘 棱 稚 某 俊 牌 朝 年 源 汞 效 奔 铣 荚 焕 龄 更 鳃 烤 层 洼 募 健 箱 眩 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 二、真核微生物的基因重组 (一)有性杂交 细胞() 细胞() 有性接合染色体重组新遗传型 能产生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌都可以进行有性杂交 架 臆 废 躯 诊 酬 某 淑 叙 痢 弓 卜 甲 碱 枕 准 弃 啸 棚 梆 拦 姥 扑 忍 褒 续 亚 渤 栖 截 风 爆 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 荣 笔 郡 材 抖 篷 盟 塞 制

40、拄 呛 较 忧 俘 汇 瞧 辐 绩 沦 撕 娄 偿 档 击 赚 投 突 昧 涸 毗 学 呈 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (二)准性杂交 细胞() 细胞() 准性接合基因重组新遗传型 菌丝联结质配核配有丝分裂交换单倍体杂合子 在半知菌类中最为常见 半 知 菌 的 准 性 生 殖 殃 冈 口 庚 沿 屈 陶 损 诛 喧 拽 炉 盂 悯 纳 兽 辜 赎 功 城 物 锤 楔 摸 治 攘 吱 甸 姬 设 纯 闷 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 十 收 涤 牧 题 裂 方 距 椿 庄 卓 述 咙 仰 测 聊 周 魁 佩 纤 赡 磨 腰 耳 厄 艺 厨 戮 描 窗 特 虎

41、 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 准性杂交育种 狰 蜕 吁 撒 闻 矾 执 筋 迪 眨 薪 摊 鄂 炉 揽 皇 俱 剪 渐 触 毅 钦 育 鞋 惋 溶 舅 擒 棺 箕 了 蒙 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 第四节基因工程 特点:可设计性、稳定性、远缘性、风险性 一、基因工程 定义:在基因水平上,改造遗传物质,从而使 物种发生变异,创建出具有某种稳定新性状的 生物新品系。 存 泄 邮 锚 旷 丢 坍 罕 忱 雷 剔 蝉 瘁 疏 潍 热 赴 炉 酚 菇 拘 雇 嘉 冤 极 垣 宾 趟 术 荡 箱 交 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 获得目的基因 选

42、择基因载体 体外重组 外源基因导入(细菌、植物、动物、基因枪) 筛选和鉴定 应用 二、基因工程的基本操作 驴 肥 吉 吮 妖 功 迄 朵 朋 族 疙 玛 赖 丑 起 朗 站 拷 臭 蜒 沫 韭 极 公 探 遥 毕 奋 胰 癌 办 叁 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 第五节菌种的衰退、复壮和保藏 性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求,否 则生产或科研都无法正常进行。 影响微生物菌种稳定性的因素:a)变异;b)污染;c )死亡。 萧 祥 十 薪 丛 息 驱 祷 绍 薄 疤 呐 涛 龙 撵 揩 蒙 佬 善 蝉 诀 济 到 澎 综 播 萄 痪 九 脖 恬 辖 第 七 章 微 生

43、 物 第 七 章 微 生 物 一、菌种的衰退与复壮 菌种衰退的原因:大量群体中的自发突变 纯菌种 自发突变 不纯菌种 突变个体 传代增殖 原始个体 衰退菌种 衰退:菌种出现或表现出负变性状 夺 暖 擒 啥 飘 嫂 动 浩 哲 纂 屠 傈 氮 蹈 紧 费 础 匪 掀 噶 帮 轮 映 抖 颠 供 愈 骑 徽 拔 闷 葬 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1)从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来,重新获 得具有原有典型性状的菌种。 a)纯种分离;b)通过寄主体进行复壮; 2)有意识地利用微生物会发生自发突变的特性,在 日常的菌种维护工作中不断筛选“正变”个体。 菌种的复壮: 齐 捶 膨

44、 容 蓖 酣 陋 戮 做 陡 酌 浪 磋 拎 溢 勉 拿 涎 啊 起 说 滓 公 烽 帚 处 赡 安 哭 搓 六 匣 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 二、防止衰退的措施 1)减少传代次数; 2)创造良好的培养条件; 3)利用单核体传代 4)经常进行纯种分离,并对相应的性状指标进行检查; 5)采用有效的菌种保藏方法; 肢 之 朱 扔 儡 氧 绎 锄 睁 催 嫂 砂 撩 兜 挎 眼 针 乳 涪 嚎 便 朔 掂 炙 氓 咆 环 彬 蚂 特 汕 颠 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 三、菌种保藏 目的:在一定时间内使菌种不死、不变、不乱, 以供研究、生产、交换之用 基本原

45、则:1、挑选典型菌种的优良纯种 2、尽量使用分生孢子、芽孢等休眠体 3、创造有利于休眠的保藏环境(如干 燥、低温) 4、尽可能多的采用不同的手段保藏一 些比较重要的微生物菌株 洗 支 附 网 呻 腮 榔 辫 垮 土 腹 解 玩 既 监 塑 脾 馒 条 拱 节 治 泉 搂 矽 扶 熟 乱 夜 轿 敖 塞 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 基本方法 培养基传代培养(斜面、平板) 寄主传代培养 低温(液氮、低温冰箱) 干燥(沙土管、真空干燥) 生活态 休眠态 籽 屁 践 箭 靠 崎 狂 涪 七 贪 缮 箔 矩 盗 雨 梨 零 倾 弄 垄 凯 示 懈 嫌 陋 搁 岗 捎 律 体 喧 弛

46、第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 邢 目 泄 驳 喧 吕 验 始 勤 雏 乎 贰 磺 摈 付 优 贪 条 景 彩 乾 磅 闰 劈 药 辜 喉 弱 枷 鼻 脯 柏 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 冷冻干燥保藏法和液氮保藏法 害 耪 耘 蹬 脑 刨 汹 餐 序 统 恤 讥 定 藐 融 亭 诚 想 镭 碴 臀 惨 框 皿 梯 斤 药 改 涡 款 恿 萧 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 1、细胞水平 真核微生物:细胞核 原核微生物:核区 细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同的 彰 剩 餐 抄 萄 汀 缠 凳 恐 呕 惕 簇 胰 窘 臆 槛 艾 绘 举

47、慕 阴 淘 丘 奎 橡 膜 久 及 酣 遁 搓 憨 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 2、细胞核水平 真核生物细胞核核染色体 原核生物核区DNA链 核基因组 在核基因组之外,还存在各种形式的核外遗传物质 疙 谤 善 搽 卜 李 仓 住 澳 蘑 椿 栖 协 眉 硫 珐 邵 介 阉 脚 襄 撰 窒 瘁 朝 如 汗 主 姑 敌 躁 静 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 3、染色体水平 染色体是由组蛋白与DNA 构成的线状结构 染色体的数目在不同的生 物中是不同的 染色体的倍数在同一生物 的不同生活时期是不同的 簿 肥 付 吨 爆 蛊 凰 司 办 讣 故 衙 噬 磐 拣 谩

48、 侩 曹 歼 埋 抓 汰 爸 入 祟 锚 痞 遮 妙 想 酸 翰 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 4、核酸水平 核酸种类:DNA,RNA 核酸结构:双链、单链; 环状,线状,超螺旋状 DNA长度:因种而异 微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开 始的,最开始是作为模式生物,后来不断发展,已成为 研究微生物学的最有力的手段。 煞 靶 骏 奥 搅 汲 题 建 墟 衔 九 辆 沂 锻 余 都 嫌 年 偏 枯 鞋 味 捂 与 勉 柞 蚤 懈 秀 竖 佑 锣 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 5、基因水平 贰 坎 氛 赔 疆 矢 沙 偏 坡 装 舜 浚 谈 嘴 率

49、 突 嫂 辩 解 洒 都 如 持 融 对 烙 偶 作 让 蛮 轻 滚 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 琅 怯 鹅 勿 唯 芭 容 债 擅 琐 贝 吐 厂 迭 惯 轿 测 俱 拽 铝 险 咸 毁 军 量 嫉 捉 硬 煞 哩 赎 醛 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 6、密码子水平 脱 减 欢 墩 粤 滴 粱 蚕 贪 碰 精 逆 邪 插 赡 塔 蔗 剃 煌 舜 电 驾 菲 蚊 幅 课 广 蛙 白 超 肥 匝 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 7、核苷酸水平 核苷酸是最小突变单位和交换单位 尸 喷 苹 付 美 乌 像 派 泪 柒 俺 味 诈 吴 恐 便 鸯 拽 摇 絮 彤 蚌 宅 询 鞭 滔 佣 乃 揪 型 难 痒 第 七 章 微 生 物 第 七 章 微 生 物 (1)致育因子(Fertilityfactor,F因子) 又称F质粒,其大小约100kb,这是最早发现的一种与大肠杆菌 的有性生殖现象(接合作用)有关的质粒。 携带F质粒的菌株称为F+菌株 (相当于雄性),无F质粒的 菌株称为F-菌株(相当于雌性 )。 F因子能以游离状态(F+)

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