微生物遺傳與變異第1頁微生物遺傳與變異第2頁（一）轉化試驗①將無毒性R型活細胞注射到小鼠體內，成果小鼠不死亡；②將有毒性S型活細胞注射到小鼠體內，成果小鼠患敗血癥死亡；③將加熱殺死S型細菌注射到小鼠體內，成果小鼠不死亡；④將無毒性R型活細菌與加熱殺死后S型細菌混合后，注射到小鼠體內，成果小鼠患敗血癥死亡。一、證明遺傳變異物質基礎三個典型試驗第3頁第4頁（二）噬菌體感染試驗在噬菌體感染過程中，其蛋白質外殼主線未進入宿主細胞，進入宿主細胞只有噬菌體DNA，尚因釋放出子代噬菌體粒子具有同親代同樣蛋白質外殼，故能夠肯定，僅只有DNA攜帶有所有遺傳信息。第5頁（三）植物病毒重建試驗

病毒蛋白質取決于對應RNA。為此證明該病毒遺傳物質為RNA，蛋白質外殼對其僅起保護作用。第6頁遺傳與變異遺傳性：生物可通過無性繁殖或有性繁殖方式繁衍后裔，并使子代與親代相同。變異性：生物子代與親代，以及子代不一樣個體之間在性狀上又存在某些差異。第7頁

由于細菌個體微小、遺傳物質較為簡單，易于人工培養，繁殖速度快，突變型容易識別和檢出。因此，細菌始終被用做碩士物遺傳與變異規律試驗材料。第8頁第一節微生物遺傳和變異物質基礎第9頁基因與基因組基因：是合成一種有功能多肽鏈或RNA分子所必需一段完整DNA序列；基因組：是指存在于生物體遺傳物質中所有基因總稱。第10頁一、微生物主要遺傳物質（一）病毒核酸除朊病毒沒有遺傳物質外，所有病毒遺傳物質都是DNA或RNA。第11頁（二）原核細胞型微生物染色體

原核細胞型微生物遺傳物質包括染色體和質粒。

1、染色體為一段共價閉合環狀雙鏈DNA：在細胞中緊密纏繞成較致密不規則小體，稱為擬核一、微生物主要遺傳物質第12頁2、基因組上遺傳信息具有連續性微生物基因組DNA絕大部分用來編碼蛋白質、RNA；其他用作復制起點、啟動子、終止子和某些由調整蛋白識別和結合位點等信號序列。除了個別細菌(鼠傷寒沙門氏菌和犬螺桿菌)和古生菌rRNA和tRNA中也發覺有內含子或間隔序列外，原核微生物一般不含內含子，遺傳信息是連續而不是中斷。第13頁（三）真核細胞型微生物染色體1）真核細胞型微生物與高等動植物同樣，具有完整細胞核構造2）遺傳物質以染色體形式存在，其化學組成是線狀雙鏈DNA分子和蛋白質；3）基因是不連續，構造基因內部存在許多不編碼蛋白質間隔序列，稱為內含子，編碼區則稱為外顯子。5）一般具有多種染色體，并且每條染色體中具有許多復制起點，可同步進行復制。一、微生物主要遺傳物質第14頁二、質粒和轉座因子染色體第15頁質粒（plasmid）：是一種染色體外DNA遺傳物質，呈雙鏈、超螺旋、閉環狀，能進行自主復制，主要存在于多種微生物細胞中。（一）質粒第16頁（一）質粒基本特性：1、絕大多是質粒是共價閉合環狀雙鏈DNA；2、質粒可獨立于宿主染色體外自主復制；3、質粒基因常賦予宿主細胞某些特性，如合成抗生素、細菌素等；4、質粒能從宿主細胞自發消除，其所攜帶基因非細胞生存所必需，除去質粒后，細胞可仍然存活5、質粒可通過接合、轉化或轉導等方式在細菌間轉移；6、細菌具有相容性或不相容性：兩類不一樣類型質粒，能/不能穩定地共存于一種細胞內。第17頁常見質粒類型F質粒/致育因子R質粒/耐藥質粒/抗性因子Col質粒代謝質粒/降解質粒第18頁1、F質粒/致育因子

具有編碼性菌毛能力，可在染色體外游離存在，或整合入宿主菌染色體,成為染色體一部分。攜帶F質粒菌株稱為F+菌株（相稱于雄性），無F質粒菌株稱為F-菌株（相稱于雌性）第19頁2、R質粒/耐藥質粒R質粒在細菌間傳遞是細菌產生抗藥性主要原因之一。接合型耐藥質粒：由耐藥轉移因子（RTF，類似于F質粒，具有致育性）和耐藥決定子（決定該菌株耐藥性)組成。非接合型耐藥質粒：只有耐藥決定子，只有耐藥性，不能接合轉移。第20頁R因子構造組成第21頁3、Col質粒大腸桿菌產生細菌素為大腸桿菌素，而產生這種細菌素質粒被稱為Col質粒。第22頁質粒本身編碼一種免疫蛋白，從而使某種類型大腸桿菌菌株對本身產生大腸桿菌有免疫力，但對其他類型大腸桿菌仍是敏感。第23頁4、代謝質粒/降解質粒具有此類質粒細菌，能將復雜有機化合物降解成能被其作為碳源和能源利用簡單形式，環境保護方面具有主要意義。如假單胞菌：具有降解某些有毒化合物，如苯、辛烷和樟腦等能力。第24頁轉座因子：是一種DNA片段，可在質粒與質粒之間或質粒與染色體之間隨機轉移，故又稱為“跳躍基因”。轉座子不能自我復制。轉座與轉座因子轉座子質粒第25頁轉座與轉座因子

轉座：是指轉座因子從染色體一種位置轉移到另一位置，或者在質粒與染色體之間轉移過程，即轉座因子變化其在DNA分子上位置過程。由于轉座因子轉座行為，將使DNA分子發生插入突變和廣泛基因重排，在促使生物變異及進化上具有重大意義。第26頁●保守型轉座轉座子插入到DNA上新位點，首先交錯切開靶DNA，再將轉座子連接到靶DNA凸出單鏈上，最后彌補空缺完成轉座。轉座機制第27頁轉座機制●復制型轉座①在轉座子和靶位點兩端分別交錯切割產生切口;②形成一種交換構造；③產生一種包括兩個正向反復轉座子拷貝復合物，稱為共合體；第28頁④在解離酶作用下進行，釋放兩個復制子。轉座機制第29頁轉座遺傳學效應1、引發插入突變：插入在宿主染色體某一構造基因內，造成該基因功能喪失。2、產生新基因,引發生物進化：如插入抗藥性基因3、產生染色體畸變4、基因移動和重排5、轉座因子能夠從插入位置上消失，可造成回復突變。第30頁第二節噬菌體及其對細菌遺傳性影響第31頁噬菌體是感染細菌、螺旋體或真菌等微生物病毒，由于噬菌體能引發宿主菌裂解，故稱為噬菌體。蝌蚪形、球形、桿狀第32頁噬菌體特性只有一種核酸類型，DNA或RNA；能通過細菌濾器；必須在活宿主細胞內才能生長、增殖；宿主細胞是細菌等微生物細胞，且具有嚴格宿主特異性。第33頁噬菌體構造頭部關鍵：DNA或RNA衣殼：蛋白質尾部蛋白質與吸附宿主有關第34頁噬菌體與宿主菌關系烈性/毒性噬菌體：在宿主菌細胞內復制增殖，產生許多子代噬菌體，并最后使宿主菌細胞裂解；溫和噬菌體/溶原性噬菌體：感染宿主菌后不立即增殖，而是將其核酸整合到宿主菌核酸中，隨宿主菌核酸復制而復制，并隨細菌分裂而傳代。第35頁噬菌體復制毒性噬菌體第36頁吸附；穿入；生物合成；成熟與釋放毒性噬菌體第37頁噬菌體感染細菌成果溶菌周期毒性噬菌體溶原周期前噬菌體溶原性細菌

溫和噬菌體第38頁噬菌體應用用于細菌判定和分型：噬菌體溶菌具有高度特異性；耐藥性細菌感染治療作為分子生物學研究工具：構造簡單、基因數少，易取得大量突變體；遺傳工程：作為載體將需要轉移基因帶入菌細胞第39頁第三節微生物變異常見類型第40頁1、高產突變株：經不停自然選育或人工誘變處理，選出高突變株，如青霉素產生菌通過誘變，產量提升；2、抗性突變株：基因突變使菌株對噬菌體或藥品，尤其是抗生素，產生抗性。第41頁3、條件致死突變型在某一條件下具有致死效應，而在另一條件下沒有致死效應突變型。以溫度敏感突變株為例，某些腸道菌在高溫下（如42℃）是致死，但能夠在低溫（如25-30℃）卻能夠生長。4、營養缺陷型突變株一種缺乏合成其生存所必須營養物(包括氨基酸、維生素、堿基等)突變型,只有從周圍環境或培養基中取得這些營養或才能生長.第42頁5、毒力變異株長期培養于加有特殊化學成份培養基或長期通過不一樣動物傳代，其毒力能夠減少，可用于弱毒活疫苗制備。如卡介苗（結核分枝桿菌在特殊培養基）、狂犬疫苗（病毒注射到兔腦中）制備。第43頁第四節微生物變異機制及其修復第44頁一、基因突變突變：是指生物體遺傳物質核苷酸序列發生了穩定而可遺傳變化。基因突變：是指一種基因內部由于一對或少數幾對堿基置換、缺失或插入而引發突變，其包括變化范圍很小，因此又叫做點突變；染色體畸變：是指大段染色體缺失、反復、易位和倒位。第45頁二、基因轉移和重組●轉化●接合●

轉導●

噬菌體轉變●原生質體融合●

重組第46頁受體菌從周圍環境中直接攝取供體菌游離DNA片段，并整合入受體菌基因組中，從而取得供體菌部分遺傳性狀過程。

被轉化DNA片段稱為轉化因子。

轉化第47頁有莢膜活菌？第48頁

活無莢膜肺炎鏈球菌從死有莢膜肺炎鏈球菌中取得莢膜（毒力決定因子）編碼基因，即為轉化第49頁接合：供體菌通過性菌毛與受體菌直接接觸，并將遺傳物質（主要是質粒DNA）轉移給受體菌，使受體菌取得新遺傳性狀。接合第50頁質粒質粒接合轉移示意圖染色體性菌毛受體菌供體菌第51頁F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient第52頁以噬菌體為媒介，將供體菌DNA片段（染色體DNA、非接合性質粒DNA）轉移到受體菌內，通過基因重組而使受體菌取得新遺傳性狀。轉導第53頁1、普遍轉導

前噬菌體從染色體上脫離進行增殖，裝配成新子代噬菌體。大約在105～107次裝配中發生一次錯誤，誤將大小合適供體菌DNA片段裝入噬菌體頭部，成為轉導噬菌體/“假噬菌體”。

轉導噬菌體供體菌第54頁當轉導噬菌體再度感染受體菌時，將供體菌DNA帶入受體菌內。普遍性轉導、不足轉導轉導噬菌體受體菌供體菌DNA第55頁完全轉導和流產轉導

普遍性轉導模式圖第56頁2、局限轉導溶原期時，噬菌體DNA整合在細菌染色體特定部位，噬菌體DNA發生偏差分離，將本身一段DNA留在細菌染色體上，而帶走了細菌DNA上兩側基因。當其轉導并整合到受體菌中，使受體菌取得供體菌某些遺傳性狀。所轉導只限于