第6章 微生物遗传与变异.ppt
文本预览下载声明
第六章 微生物的遗传和变异 主要内容 微生物的遗传 微生物的变异 基因重组 突变体的检测与筛选 分子遗传学技术在环境工程和环境保护中的应用 一. 遗传与变异的物质基础——DNA (一)DNA的结构 DNA的平面结构:脱氧核苷酸长链 (二)DNA的复制—半保留复制 三、DNA的变性和复性 (一)DNA的变性 概念—当天然双链DNA受热或其他因素的作用下,两条链之间的结合力被破坏而分开成单链DNA,即称为DNA变性。 导致DNA变性的因素 加热——80℃ ~100℃,完全解链 提高pH ——pH≥11.3,完全变性 变性试剂——尿素和甲硫胺 (二)DNA的复性(退火) 概念—变性DNA在适当条件下,分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 复性的DNA是随机结合的,只能部分保持原有性状。 2、RNA的种类 mRNA(信使RNA) tRNA(转运RNA) rRNA(核糖体RNA) 反义RNA(调节DNA复制、转录和翻译) 五、微生物的生长 1. 微生物的生长主要是蛋白质的合成 平衡生长:当微生物的生长进入对数期,细胞中全部的生化组成都以相同的速率进行合成,这个过程称为平衡生长。 2. 蛋白质合成过程 DNA复制 DNA转录 tRNA翻译 蛋白质合成 原核微生物的转录过程 转录的酶——RNA聚合酶 真核微生物的转录过程 转录的酶——3种RNA聚合酶 转录过程 剪接:核内小RNA(snRNA)与蛋白质结合形成小核核糖核蛋白颗粒( snRNP ),可识别内含子和外显子的交接位点,从而将内含子切割下来,并准确地将各外显子拼接好,成为完好的具有功能的mRNA。 原核微生物和真核微生物转录过程的区别 真核微生物RNA的转录是在细胞核内进行的,而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。所以,RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内,才能指导蛋白质的合成。 真核微生物一个mRNA分子一般只含有一个基因,编码一条多肽链; 原核微生物的一个mRNA分子通常含有多个基因。 在原核微生物中只有一种RNA聚合酶,催化所有RNA的合成;而在真核微生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶,分别催化不同种类型RNA的合成。 原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA ,真核生物则不能独立转录RNA 。 在真核生物中,三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。另外,RNA聚合酶对转录启动子的识别,也比原核生物更加复杂。 六、微生物的细胞分裂 二、基因突变的类型 (一)自发突变:指某种生物在自然条件下,没有人工参与而发生的基因突变。 (二)诱发突变:是指利用物理或化学因素处理生物群体,促使少数个体细胞的DNA分子结构发生突变,在基因内部碱基配对发生差别,引起生物的遗传性状发生突变。 物理诱变 化学诱变 复合处理及协同效应 定向培育和驯化 定向培育(驯化) 基因重组:两个不同性状的个体细胞的DNA融合,使基因重新组合,从而发生遗传变异,产生新品种的过程。 基因重组包括杂交、转化和转导等方法。 一、杂交(hybridization ) 二、转化(Transformation) 受体细胞直接吸收供体细胞的DNA片段,并把它整合到自己的基因组里,从而获得供体细胞部分遗传性状的现象。 三、转导(Transduction) 通过温和噬菌体的媒介作用,把供体细胞内特定的基因(DNA片段)携带至受体细胞中,使后者获得前者部分遗传性状的现象。 一、突变体的检测 1、直接检测表现型 2、间接检测法—通过控制培养条件获得突变体(如Ames实验)。 第五节 分子遗传学技术在环境工程和环境保护中的应用 一、遗传工程在环境保护中的应用 遗传工程是70年代初发展起来的生物技术。 定义:对遗传物质进行改造(人工干预下的杂交、转化、接合、转导)的技术。 特点:类似工程设计那样有很高的预见性、精确性与严密性。 应用:质粒育种 超级细菌的构建 在原核微生物与动物之间、动物与植物之间的转基因工程,有利于环境保护。 研究特定环境中微生物区系的组成、结构,分析种群动态; 环境中特定微生物的监测(分类、鉴定)。 四. 分子遗传学综合技术在环境微生物中的应用 16SRNA序列分析技术:从微生物样品中提取16SRNA的基因片段,通过克隆、测序或酶切、探针杂交,获得16SRNA序列信息,再与16SRNA数据库中的序列数据或其它数据进行对照比较,确定其在进化树中的位置,从而鉴定样品中可能存在的微生物种类。 延长 终止 真核生物转录终止的机制,目前了解尚不多,而且3种RNA聚合酶的转录终止不完全相同。 RNA聚合酶Ⅰ催化的转录有18 bp的终止子序列,可被辅助因子识别。 RNA聚合酶
显示全部