微生物遗传新.ppt

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6章：

微生物遗传与变异章：

微生物遗传与变异nn遗传遗传heredity亲代将其特有的生物学特亲代将其特有的生物学特性传递给子代。

性传递给子代。

nn遗传性遗传性子代总保持与亲代相同的生物子代总保持与亲代相同的生物学特性。

学特性。

nn遗传型遗传型genotype生物体所具有的全套生物体所具有的全套遗传物质总称。

又称基因型。

遗传物质总称。

又称基因型。

nn表型表型表型表型phenotypephenotype特定环境中生物体表现出的种种形态特定环境中生物体表现出的种种形态特定环境中生物体表现出的种种形态特定环境中生物体表现出的种种形态与生理特征。

与生理特征。

与生理特征。

与生理特征。

*代谢、发育代谢、发育代谢、发育代谢、发育遗传型遗传型遗传型遗传型+环境条件环境条件环境条件环境条件-表型表型表型表型nn变异变异变异变异variationvariation遗传型的改变。

遗传型的改变。

遗传型的改变。

遗传型的改变。

指生物体在某种外因或指生物体在某种外因或指生物体在某种外因或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。

内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。

内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。

内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。

变异频率一般为变异频率一般为变异频率一般为变异频率一般为10101010-5-5-5-510101010-10-10-10-10、变化后新性状稳定、可遗传。

、变化后新性状稳定、可遗传。

、变化后新性状稳定、可遗传。

、变化后新性状稳定、可遗传。

nn适应或饰变适应或饰变适应或饰变适应或饰变modificationmodification表型的改变。

表型的改变。

表型的改变。

表型的改变。

指不涉及遗传指不涉及遗传指不涉及遗传指不涉及遗传物质结构而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

物质结构而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

物质结构而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

物质结构而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。

它是不遗传的。

它是不遗传的。

它是不遗传的。

它是不遗传的。

nn基因基因基因基因指带有足以决定一个蛋白质全部组成所需信息指带有足以决定一个蛋白质全部组成所需信息指带有足以决定一个蛋白质全部组成所需信息指带有足以决定一个蛋白质全部组成所需信息的最短的最短的最短的最短DNADNA片段。

片段。

片段。

片段。

nn菌株菌株菌株菌株&克隆克隆克隆克隆指一组遗传型相同的细胞群。

指一组遗传型相同的细胞群。

指一组遗传型相同的细胞群。

指一组遗传型相同的细胞群。

nn微生物在遗传上特点：

nn1、微生物细胞结构简单，营养体一般为、微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。

单倍体，方便建立纯系。

nn2、很多常见微生物都易于人工培养，快、很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖速、大量生长繁殖。

nn3、对环境因素的作用敏感，易于获得各、对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。

大多是无性生殖，类突变株，操作性强。

大多是无性生殖，变异易保留。

变异易保留。

微生物的变异性和遗传性的特点微生物的变异性和遗传性的特点11、大多数微生物为单细胞构造简单，通常为单、大多数微生物为单细胞构造简单，通常为单倍体，而且直接接触外界环境，任何条件的变倍体，而且直接接触外界环境，任何条件的变化，都可影响微生物，从而降低了遗传的保守化，都可影响微生物，从而降低了遗传的保守性。

性。

22、繁殖速度快，可在短时间重复多次，即使变异、繁殖速度快，可在短时间重复多次，即使变异的频率十分低，也可在短时间内产生大量的变的频率十分低，也可在短时间内产生大量的变异后代。

异后代。

33、常见的变异形式是基因突变、常见的变异形式是基因突变,它可以涉及到任它可以涉及到任何性状何性状:

形态构造、代谢途径、生理类型等。

形态构造、代谢途径、生理类型等。

44、大多数、大多数MM为无性繁殖为无性繁殖,一旦发生变异很容易在性一旦发生变异很容易在性状上表现和保留出来状上表现和保留出来,有利于筛选好的特性。

有利于筛选好的特性。

生物生物基因数基因数基组大小基组大小（bp）MS2噬菌体（MS2Phage）33103噬菌体（Phage）505104T40噬菌体（T4Phage）1502105生殖道枝原体（Mycoplasmagenitalium）4730.58106詹氏甲烷球菌（Methanococcusjannaschii）*16821.66106幽门螺杆菌（Helicobacterpylori）1.66106流感嗜血菌（Hacmophilusinfluenzae）17601.83106枯草杆菌（Bacillussubtilis）37004.2106大肠杆菌（Escherichiacoli）41004.7106黄色粘球菌（Myxococcusxanthus）80009.4106啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）580013.5106脉孢菌属（Neurospora）500060106果蝇（Drosophilamelanogaster）12000165106Nicotianatobacum（一种烟草）430004500106拟南芥菜（Arabidopsisthaliana）160003300070-145106人（human）30109细菌的基因组细菌的基因组nn大肠杆菌基因组为双链环状的大肠杆菌基因组为双链环状的大肠杆菌基因组为双链环状的大肠杆菌基因组为双链环状的DNADNA分子分子分子分子*，其基因组结构，其基因组结构，其基因组结构，其基因组结构特点如下：

特点如下：

特点如下：

特点如下：

nn1.1.遗传信息的连续性遗传信息的连续性遗传信息的连续性遗传信息的连续性nn大肠杆菌和其它原核生物中基因大肠杆菌和其它原核生物中基因大肠杆菌和其它原核生物中基因大肠杆菌和其它原核生物中基因组组组组DNADNA绝大部分用来编绝大部分用来编绝大部分用来编绝大部分用来编码蛋白质、码蛋白质、码蛋白质、码蛋白质、RNARNA；用作为复制起点、启动子、终止子和一；用作为复制起点、启动子、终止子和一；用作为复制起点、启动子、终止子和一；用作为复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别些由调节蛋白识别些由调节蛋白识别些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。

和结合的位点等信号序列。

和结合的位点等信号序列。

和结合的位点等信号序列。

nnnn2.2.功能相关的结构基因组成操纵子结构功能相关的结构基因组成操纵子结构功能相关的结构基因组成操纵子结构功能相关的结构基因组成操纵子结构nn大肠杆菌总共有大肠杆菌总共有大肠杆菌总共有大肠杆菌总共有25842584个操纵子，基因组测序推测出个操纵子，基因组测序推测出个操纵子，基因组测序推测出个操纵子，基因组测序推测出21922192个个个个操纵子。

其中操纵子。

其中操纵子。

其中操纵子。

其中73%73%只含一个基因，只含一个基因，只含一个基因，只含一个基因，16.6%16.6%含有含有含有含有22个基因，个基因，个基因，个基因，4.6%4.6%含有含有含有含有33个基因，个基因，个基因，个基因，6%6%含有含有含有含有44个或个或个或个或44个以上的基因。

大肠杆个以上的基因。

大肠杆个以上的基因。

大肠杆个以上的基因。

大肠杆菌有如此多的操纵子结构，可能与原核基因表达多采用转菌有如此多的操纵子结构，可能与原核基因表达多采用转菌有如此多的操纵子结构，可能与原核基因表达多采用转菌有如此多的操纵子结构，可能与原核基因表达多采用转录调控有关，因为组成操纵子有其方便的一面。

录调控有关，因为组成操纵子有其方便的一面。

录调控有关，因为组成操纵子有其方便的一面。

录调控有关，因为组成操纵子有其方便的一面。

此外有些功能相关的此外有些功能相关的此外有些功能相关的此外有些功能相关的RNARNA基因也串联在一起，如构成核基因也串联在一起，如构成核基因也串联在一起，如构成核基因也串联在一起，如构成核糖核蛋白体的三种糖核蛋白体的三种糖核蛋白体的三种糖核蛋白体的三种RNARNA基因转录在同一个转录产物中，它基因转录在同一个转录产物中，它基因转录在同一个转录产物中，它基因转录在同一个转录产物中，它们依次是们依次是们依次是们依次是16SrRNA16SrRNA、23SrRNA23SrRNA和和和和5SrRNA5SrRNA。

乳糖操纵子学说乳糖操纵子学说（原核基因的表达调控原核基因的表达调控）3.3.结构基因的单拷贝及结构基因的单拷贝及结构基因的单拷贝及结构基因的单拷贝及rRNArRNA基因的多拷贝基因的多拷贝基因的多拷贝基因的多拷贝在大多数情况下在大多数情况下在大多数情况下在大多数情况下结构基因在基因组中是单拷贝结构基因在基因组中是单拷贝结构基因在基因组中是单拷贝结构基因在基因组中是单拷贝的，但是的，但是的，但是的，但是编码编码编码编码rRNArRNA的基因的基因的基因的基因rrnrrn往往是多往往是多往往是多往往是多拷贝拷贝拷贝拷贝的，大肠杆菌有的，大肠杆菌有的，大肠杆菌有的，大肠杆菌有77个个个个rRNArRNA操纵子，其特征都与基因组的复制方向有关，即按复制方操纵子，其特征都与基因组的复制方向有关，即按复制方操纵子，其特征都与基因组的复制方向有关，即按复制方操纵子，其特征都与基因组的复制方向有关，即按复制方向表达。

向表达。

向表达。

向表达。

77个个个个rrnrrn操纵子中就有操纵子中就有操纵子中就有操纵子中就有66个分布在大肠杆菌个分布在大肠杆菌个分布在大肠杆菌个分布在大肠杆菌DNADNA的双向复制起点的双向复制起点的双向复制起点的双向复制起点oric（83oric（83分钟处分钟处分钟处分钟处）附附附附近，而不是在复制终点近，而不是在复制终点近，而不是在复制终点近，而不是在复制终点（33（33分钟分钟分钟分钟）附近，可以设想，在一个细胞周期中，复制起点处的基附近，可以设想，在一个细胞周期中，复制起点处的基附近，可以设想，在一个细胞周期中，复制起点处的基附近，可以设想，在一个细胞周期中，复制起点处的基因的表达量几乎相当于处于复制终点的同样基因因的表达量几乎相当于处于复制终点的同样基因因的表达量几乎相当于处于复制终点的同样基因因的表达量几乎相当于处于复制终点的同样基因的两倍，有利于核糖体的快速组装，便的两倍，有利于核糖体的快速组装，便的两倍，有利于核糖体的快速组装，便的两倍，有利于核糖体的快速组装，便于在急需蛋白质合成时，细胞可以在短时间内有大量核糖体生成。

大肠杆菌及其它原核于在急需蛋白质合成时，细胞可以在短时间内有大量核糖体生成。

大肠杆菌及其它原核于在急需蛋白质合成时，细胞可以在短时间内有大量核糖体生成。

大肠杆菌及其它原核于在急需蛋白质合成时，细胞可以在短时间内有大量核糖体生成。

大肠杆菌及其它原核生物生物生物生物（如枯草杆菌的如枯草杆菌的如枯草杆菌的如枯草杆菌的rrnrrn有有有有1010个拷贝个拷贝个拷贝个拷贝）rrn）rrn多拷贝及结构基因的单拷贝，也反映了它们基因多拷贝及结构基因的单拷贝，也反映了它们基因多拷贝及结构基因的单拷贝，也反映了它们基因多拷贝及结构基因的单拷贝，也反映了它们基因组经济而有效的结构。

组经济而有效的结构。

组经济而有效的结构。

组经济而有效的结构。

4.4.基因组的重复序列少而短基因组的重复序列少而短基因组的重复序列少而短基因组的重复序列少而短原核生物基因组存在一定数量的重复序列，但比真核生物少得多，而且重复的序列比原核生物基因组存在一定数量的重复序列，但比真核生物少得多，而且重复的序列比原核生物基因组存在一定数量的重复序列，但比真核生物少得多，而且重复的序列比原核生物基因组存在一定数量的重复序列，但比真核生物少得多，而且重复的序列比较短，一般为较短，一般为较短，一般为较短，一般为444040个碱基，重复的程度有的是十多次，有的可达上千次个碱基，重复的程度有的是十多次，有的可达上千次个碱基，重复的程度有的是十多次，有的