《微生物遗传》PPT课件 (2)
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微生物遗传试验ppt课件27页PPT
U．V诱变的原理
U．V作用机制 照射剂量
绝对剂量：以单位面积接受的能量进行计算(尔格
／mm2或伦琴／mm2)。
相对剂量：表示的方法很多——照射时间、距离、
杀菌率等。一般实验中微生物受U.V照射的剂量方 法是采用相对剂量，即固定紫外灯管的功率(15W20W)，固定距离(30cm)照射不同时间，也有采用杀 菌率作为相对剂量的。
12hrs、16hrs、24hrs 分别取样0.1ml，涂布 MM和CM培养基，培养 36～48hrs
5ml 2×氮培养基
每个时段涂布8~6个 完全培养基平板和1个 基本培养基平板
加青霉素到终浓度 500U/ml
4.缺陷型检出
取青霉素法CM和MM培养基上菌落数量 差异最大的那一组，从CM板上用无菌 牙签点种100个菌落到MM和CM培养基
为了得到大肠杆菌的某一营养缺陷型，本 实验以U．V作为诱变因素，用青霉素法 将缺陷型进行浓缩。又根据营养缺陷型在 基本(MM)培养基上不能生长，只有在完 全(CM)或(MM)培养基上加上它所缺陷的 那种物质才能生长的原理，我们采用逐个 点种法，将营养缺陷型检出，最后用生长 谱法加以鉴定。
本实验要掌握的基本概念包括：
3. 0.25mol/LMgSO4 : 100ml 4. 素琼脂每组2瓶：进口琼脂粉3.5g＋175ml蒸馏水。
5. 临用前融化素琼脂，添加20ml 10×A缓冲液、20％葡萄糖4ml， MgSO4 1ml混合 倒皿。
无氮培养基 每组二支各5ml （全班抽一组统一配制）。
2×氮培养基每组二支各5ml （全班抽一组统一配制）。
杀菌曲线
菌
落
数
处理组 稀释度 菌落数
0 20 40 60 80 90
第十一章_微生物遗传与变异授课_PPT幻灯片
芭芭拉·麦克林托克 Barbara McClintock
“倘若你认为自己迈开的步伐是正确的， 并且已经掌握了专门的知识，那末，任何 人都阻挠不了你，不必去理会人们的非难 和评头品足。”
二、转座因子的概念
转座子(transposon), 转座因子(transposable element)： 存在于染色体DNA上可自主位移的基本单位。
（三）真核细胞型微生物的染色体
真核细胞型微生物： 细胞核的分化程度较高，有核膜、核
仁和染色体；胞质内有完整的细胞器（如 内质网、核糖体及线粒体等）。真菌属于 此类型微生物。
二、质粒和转座因子
（一）质粒 １、质粒的概念：是细菌染色体外的遗传物质， 为双股环状闭合的DNA。可游离于细菌胞浆中 进行自我复制；也可整合于细菌的染色体上， 并随染色体的复制而复制，此类质粒又称附加 体。 ２、质粒的基本特性
１）绝大多数质粒为CCC双链DNA分子，分子量 为1-1000kDa左右.
２）质粒具有自我复制的能力 一个质粒就是一个 复制子。
３）质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状 特征 如致育性、耐药性、致病性等。
４）质粒并非细菌生命活动不可缺少的遗传物质 可自行丢失或经紫外线等理化因素处理后消除，质 粒所赋予细菌的性状亦随之消失，但细菌仍存活
接合型耐（抗）药质粒：由抗药转移因子和抗药决定子组成。
非接合型耐（抗）药质粒：简称r质粒，不能进行接合转移
耐药性质粒可在同种、不同种甚至在不同属的细菌间传播， 导致耐药性广泛而迅速地蔓延，所以R质粒又称传染性耐药 因子。
3）Col质粒 大肠埃希菌中的Col质粒编码大肠菌素。这 类细菌素只对有近缘关系的细菌具杀灭作用。
4）代谢质粒 含有此类质粒的细菌能编码一些酶，将复 杂的有机化合物降解为小分子物质，用为碳源和能源 被细菌利用；此外还能对环境中的有毒化合物如农药、 苯等进行降解起到保护环境作用。
《微生物遗传与变异》课件
倒位突变
指DNA分子中一段碱基对的倒位，导致基因 结构的改变。
基因突变机制
自发突变
指在没有任何外界因素的影响 下，DNA复制过程中偶然出 现的差错导致的基因突变。
诱变因素
指某些物理、化学、生物因素 可以诱导基因突变的产生，如 紫外线、X射线、化学诱变剂
等。
修复缺陷
指DNA损伤修复过程中的缺 陷可以导致基因突变的产生。
基因重组也可以帮助微生物抵 抗抗生素等外部压力，提高生 存能力。
04 微生物基因表达调控
基因表达调控概念
基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制过程，是生物体内基因活动的一个重 要环节。
基因表达调控主要发生在转录水平，即RNA聚合酶通过转录起始、延伸、终止等过 程控制基因的表达。
基因表达调控对于生物体的生长、发育、代谢以及应激反应等生理过程具有重要意 义。
表观遗传修饰
表观遗传修饰是指DNA序列不变的情况下，基因表达的可遗传变化， 包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。表观遗传修饰可以影响转录因子的 活性，从而调控基因的表达。
基因表达调控对微生物的影响
微生物的适应性
基因表达调控是微生物适应环境变化的重要机制。通过调控特定基因的表达，微生物可以适应不同的生长条件、营养 需求以及环境压力。
遗传物质
携带遗传信息的物质， 可以是DNA或RNA。
微生物遗传学重要性
基础研究
01
揭示生命本质，探索生物进化机制。
应用研究
02
改良微生物菌种，提高工业生产效率。
疾病控制
03
研究病原微生物的遗传特性，为疾病防治提供依据。
微生物遗传学发展历程
19世纪
孟德尔遗传定律的发现，奠定遗传学基础。
指DNA分子中一段碱基对的倒位，导致基因 结构的改变。
基因突变机制
自发突变
指在没有任何外界因素的影响 下，DNA复制过程中偶然出 现的差错导致的基因突变。
诱变因素
指某些物理、化学、生物因素 可以诱导基因突变的产生，如 紫外线、X射线、化学诱变剂
等。
修复缺陷
指DNA损伤修复过程中的缺 陷可以导致基因突变的产生。
基因重组也可以帮助微生物抵 抗抗生素等外部压力，提高生 存能力。
04 微生物基因表达调控
基因表达调控概念
基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制过程，是生物体内基因活动的一个重 要环节。
基因表达调控主要发生在转录水平，即RNA聚合酶通过转录起始、延伸、终止等过 程控制基因的表达。
基因表达调控对于生物体的生长、发育、代谢以及应激反应等生理过程具有重要意 义。
表观遗传修饰
表观遗传修饰是指DNA序列不变的情况下，基因表达的可遗传变化， 包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。表观遗传修饰可以影响转录因子的 活性，从而调控基因的表达。
基因表达调控对微生物的影响
微生物的适应性
基因表达调控是微生物适应环境变化的重要机制。通过调控特定基因的表达，微生物可以适应不同的生长条件、营养 需求以及环境压力。
遗传物质
携带遗传信息的物质， 可以是DNA或RNA。
微生物遗传学重要性
基础研究
01
揭示生命本质，探索生物进化机制。
应用研究
02
改良微生物菌种，提高工业生产效率。
疾病控制
03
研究病原微生物的遗传特性，为疾病防治提供依据。
微生物遗传学发展历程
19世纪
孟德尔遗传定律的发现，奠定遗传学基础。
微生物的遗传与变异优秀课件
启动基因(promotor)：启动基因是转录的起始部位，是RNA多 聚酶附着和启动的部位。操纵基因和启动基因不能转录RNA， 不产生任何基因产物。调节基因一般与操纵子有一定间隔距离 (一般小于100个碱基)，它是调节操纵子中结构基因活动的基因。
3、染色体水平 （1）染色体数： 在不同生物体的每个细胞核内，往往有 不同数目的染色体。真核生物常有较多的染色体；而原核 生物的核质体中只有一个裸露的、光镜不可见的环状染色 体，所以对原核生物来说，染色体水平实际上与核酸水平 相同。 （2）染色体倍数：除染色体的数目外，染色体的套数也不 同。如果在一个细胞中只有一套相同功能的染色体，它就 是一个单倍体。在自然界中发现的微生物，多数都是单倍 体的；包含有两套相同功能 染色体的细胞，就称为双倍体。 只有少数微生物如酿酒酵母的营养细胞以及由两个单倍体 的性细胞通过接合或体细胞融合而形成的合子，才是双倍 体。在原核生物中，通过转化、转导或接合等过程而获得 外源染色体片段时，只能形成一种不稳定的称作部分双倍 体的细胞。
（2）微生物繁殖快，个体易于变异，易得到突变体；
（3）微生物的变异易于识别，便于建立纯系。
遗传与变异的几个概念
遗传和变异是生命最本质的属性之一。 遗传(heredity) 表型（phenotype） 遗传型（genotype） 变异(variation) 饰变（modification）
2、细胞核水平 （1）核内染色体：真核生物的细胞核外被核膜，核内的
DNA与组蛋白结合在一起，形成结构稳定的染色体； 原核生物的类核无核膜，呈松散的核质体状态存在， DNA也不与任何蛋白质结合。 （2）核外染色体：核外遗传物质 A) 真核生物的“质粒” ： 细胞质基因：线粒体、叶绿体； 共生生物：卡巴颗粒； 酵母菌的2um质粒 B) 原核生物的质粒：F因子、R因子、Col质粒、Ti质粒、 巨大质粒、降解性质粒等。
3、染色体水平 （1）染色体数： 在不同生物体的每个细胞核内，往往有 不同数目的染色体。真核生物常有较多的染色体；而原核 生物的核质体中只有一个裸露的、光镜不可见的环状染色 体，所以对原核生物来说，染色体水平实际上与核酸水平 相同。 （2）染色体倍数：除染色体的数目外，染色体的套数也不 同。如果在一个细胞中只有一套相同功能的染色体，它就 是一个单倍体。在自然界中发现的微生物，多数都是单倍 体的；包含有两套相同功能 染色体的细胞，就称为双倍体。 只有少数微生物如酿酒酵母的营养细胞以及由两个单倍体 的性细胞通过接合或体细胞融合而形成的合子，才是双倍 体。在原核生物中，通过转化、转导或接合等过程而获得 外源染色体片段时，只能形成一种不稳定的称作部分双倍 体的细胞。
（2）微生物繁殖快，个体易于变异，易得到突变体；
（3）微生物的变异易于识别，便于建立纯系。
遗传与变异的几个概念
遗传和变异是生命最本质的属性之一。 遗传(heredity) 表型（phenotype） 遗传型（genotype） 变异(variation) 饰变（modification）
2、细胞核水平 （1）核内染色体：真核生物的细胞核外被核膜，核内的
DNA与组蛋白结合在一起，形成结构稳定的染色体； 原核生物的类核无核膜，呈松散的核质体状态存在， DNA也不与任何蛋白质结合。 （2）核外染色体：核外遗传物质 A) 真核生物的“质粒” ： 细胞质基因：线粒体、叶绿体； 共生生物：卡巴颗粒； 酵母菌的2um质粒 B) 原核生物的质粒：F因子、R因子、Col质粒、Ti质粒、 巨大质粒、降解性质粒等。
微生物遗传学课件
基因组学定义
基因组学是研究生物体基因组的学科，包括基因的发现、基因组结构、基因表达调 控以及基因组进化的研究。
基因组学研究旨在揭示生物体的遗传信息，以及这些信息如何影响生物体的表型和 功能。
基因组学研究对于理解生命的本质、疾病的发生和发展机制以及新药的研发等方面 具有重要意义。
基因组学研究方法
基因组测序
生物修复
生物修复
利用微生物对环境污染进行治理和修复的 技术，具有处理效果好、成本低等优点。
生物修复的应用
在土壤、水体、空气等污染治理领域广泛 应用，有效解决了许多环境问题，改善了
人类生存环境。
生物修复的原理
通过微生物对污染物的降解、转化和富集 等作用，将污染物转化为无害或低毒性的 物质，降低其对环境和人体健康的危害。
程，涉及到多种酶的参与。
转座重组
指DNA分子内部的转座元件在不 同位置之间移动的重组过程。转 座重组需要转座酶的催化，实现 DNA片段在不同位置的复制和移
动。
Hale Waihona Puke 突变与重组在微生物遗传学中的应用
基因工程
通过突变和重组技术，可以对微 生物进行基因敲除、敲入和基因 修饰，实现基因表达的调控和代
谢途径的改造。
微生物遗传学课件
目 录
• 微生物遗传学概述 • 微生物基因组学 • 微生物突变与重组 • 微生物基因表达调控 • 微生物进化与系统发育 • 微生物遗传学应用
01 微生物遗传学概述
微生物遗传学定义
微生物遗传学定义
微生物遗传学是一门研究微生物遗传、变异和演化的科学，主要关注微生物的基因组结构 、基因表达调控、基因突变与进化等基本问题。
通过调节翻译起始和翻译过程 来控制蛋白质的合成，如核糖 体结合位点的选择和mRNA的 稳定性等。
《微生物遗传与变异》PPT课件
基因是一段DNA
基因Ⅰ
基因Ⅱ
染色体 DNA 完整版课件ppt
22
原核生物基因调控系统
R
P O 结构基因
启动基因 操纵基因
调节基因
操纵子
完整版课件ppt
23
乳糖代谢基因表达调控 （环境中没有乳糖时的基因状态）
乳糖代谢基因表达调控 （环境中具有乳糖时的基因状态）
3、遗传信息的传递
贮存在DNA上的遗传信息都会转录到RNA上，通 过RNA的翻译作用指导蛋白质的合成，最终依靠 蛋白质体现遗传性状。
转录
DNA
翻译
RNA
蛋白质
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26
（二） DNA的复制
微生物为了保证遗传的稳定性，DNA的复制十分精确。 复制过程： 1.解旋：DNA双链氢键断裂，双链分开； 2.复制：以各自双链为模板，进行复制。 3.分配：新复制的核苷酸链与原来的一条核苷酸链按照碱 基配对原则形成新的双链结构并分给子代。
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20
种类 用途
F因子 与有性接合有关 R因子 与抗药性有关
CoL 编码免疫蛋白 Ti质粒 诱癌质粒 降解性质粒：编码降解有害物质的酶
基因工程中作为目的基因载体
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21
2、基因-遗传因子
生物体内贮存遗传信息、能进行自我复制能力的遗传功能 单位。是DNA分子上的具有特定碱基排列顺序的核苷酸片 断。 每个细菌约有5000～10000个基因。
替排列构成。
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3、每个核苷酸链上都有四
个碱基： T——胸腺嘧啶 A——腺嘌呤 G——鸟嘌呤 C——胞嘧啶 彼此与另一条核苷酸链上的 碱基组成碱基对：T—A A—T G—C C—G 17
基因Ⅰ
基因Ⅱ
染色体 DNA 完整版课件ppt
22
原核生物基因调控系统
R
P O 结构基因
启动基因 操纵基因
调节基因
操纵子
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23
乳糖代谢基因表达调控 （环境中没有乳糖时的基因状态）
乳糖代谢基因表达调控 （环境中具有乳糖时的基因状态）
3、遗传信息的传递
贮存在DNA上的遗传信息都会转录到RNA上，通 过RNA的翻译作用指导蛋白质的合成，最终依靠 蛋白质体现遗传性状。
转录
DNA
翻译
RNA
蛋白质
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26
（二） DNA的复制
微生物为了保证遗传的稳定性，DNA的复制十分精确。 复制过程： 1.解旋：DNA双链氢键断裂，双链分开； 2.复制：以各自双链为模板，进行复制。 3.分配：新复制的核苷酸链与原来的一条核苷酸链按照碱 基配对原则形成新的双链结构并分给子代。
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20
种类 用途
F因子 与有性接合有关 R因子 与抗药性有关
CoL 编码免疫蛋白 Ti质粒 诱癌质粒 降解性质粒：编码降解有害物质的酶
基因工程中作为目的基因载体
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21
2、基因-遗传因子
生物体内贮存遗传信息、能进行自我复制能力的遗传功能 单位。是DNA分子上的具有特定碱基排列顺序的核苷酸片 断。 每个细菌约有5000～10000个基因。
替排列构成。
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3、每个核苷酸链上都有四
个碱基： T——胸腺嘧啶 A——腺嘌呤 G——鸟嘌呤 C——胞嘧啶 彼此与另一条核苷酸链上的 碱基组成碱基对：T—A A—T G—C C—G 17
微生物遗传新ppt课件
*
代谢、发育
遗传型 + 环境条件 -----------→ 表型
变异variation—遗传型的改变。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。 变异频率一般为10-5—10-10、变化后新性状稳定、可 遗传。
适应或饰变modification—表型的改变。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。 它是不遗传的。
5×104个菌落 5000个细菌/菌落
重新涂布后 喷入T1保温
喷入T1保温
6个平板共353个菌落
6个平板共28个菌落
2021精选ppt
20
影印培养试验
证明微生物的抗药性突变是在接触药物前自发产生 的，且这一突变与相应的药物毫不相干。
E.coli
原始敏 感菌种
无药
影 培养基 印 培 养 含药
培养基
2021精选ppt
的结构特征来完成其生命过程。也许是在份数这么多的丰余基因中，如
果有少数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因突变而失去功能的话，可不影响生命的生存；也许是为了
适应复杂多变的环境，多余的基因可使生物体能够在不同的环境中分别
使用多个功能相同或者相似的基因产物，做到有备无患。因此从这个意 义上讲酵母确实比细菌和病毒“进步”且“富有”，而细菌和病毒( 许 多病毒基因组上的基因是重叠的)似乎更“聪明”，知道如何尽量经济 和有效地利用其有限的遗传资源。
脉孢菌属(Neurospora) 果蝇(Drosophila melanogaster) Nicotiana tobacum(一种烟草)
拟南芥菜(Arabidopsis thaliana)
人(human)
2021精选ppt
第8章 微生物遗传与变异PPT课件
由于终止密码出现在一条ｍＲＮＡ的中间部
位，就使多肽链的翻译就此终止，形成一条 不完整的多肽链。
（二）表型变化
表型：指可观察或可检测到的个体性状或特征，
是特定的基因型在一定环境条件下的表现。
基因型：指贮存在遗传物质中的信息，也就是它
的DNA碱基顺序。
几种常见的表型变化的突变型
1、营养缺陷型 2、抗性突变型 3、条件致死突变型 4、形态突变型
是一类典型的条件致死突变株
例如
T4噬菌体突变株在25℃ 下可感染宿主大肠杆菌，
而在37℃时却不能感染
大肠杆菌的某些菌株在
37℃下正常生长，而 在42℃下却不能生长
突变使某些重要蛋白质的结构和功能发生 改变，以致会在某特定温度下具有功能，而在 另一温度下则无功能
4、形态突变型
指造成形态改变的突变型，包括影响 细胞和菌落形态、颜色以及影响噬菌体的 噬菌斑形态的突变型。
（二）转化作用的发现
肺炎链球菌分为S型和R型两种。从活 的S型菌中抽提各种细胞成分（DNA、蛋白 质、荚膜多糖等），然后对各种生化组分 进行转化实验。
试 验
活R菌
转化S菌的DNA 转化S菌的RNA 转化S菌的蛋白质 转化S菌的荚膜多糖
长出S菌 只长出R菌
结果表明：只有S型菌株的DNA
才能将R型菌株转化为S型
3. 工干预下自然发
4. 生的低频率突变
（二）诱发突变
是指通过人为的方法，利用物理、化学或 生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。
诱发突变不是用诱变剂
注
产生新的突变,而是通过不
同的方式提高突变率
诱变剂：凡具有诱变效应的任何因素，都称为诱变剂
1、碱基类似物 2、插入染料 3、直接与DNA起化学反应的诱变剂 4、辐射和热 5、生物诱变因子
位，就使多肽链的翻译就此终止，形成一条 不完整的多肽链。
（二）表型变化
表型：指可观察或可检测到的个体性状或特征，
是特定的基因型在一定环境条件下的表现。
基因型：指贮存在遗传物质中的信息，也就是它
的DNA碱基顺序。
几种常见的表型变化的突变型
1、营养缺陷型 2、抗性突变型 3、条件致死突变型 4、形态突变型
是一类典型的条件致死突变株
例如
T4噬菌体突变株在25℃ 下可感染宿主大肠杆菌，
而在37℃时却不能感染
大肠杆菌的某些菌株在
37℃下正常生长，而 在42℃下却不能生长
突变使某些重要蛋白质的结构和功能发生 改变，以致会在某特定温度下具有功能，而在 另一温度下则无功能
4、形态突变型
指造成形态改变的突变型，包括影响 细胞和菌落形态、颜色以及影响噬菌体的 噬菌斑形态的突变型。
（二）转化作用的发现
肺炎链球菌分为S型和R型两种。从活 的S型菌中抽提各种细胞成分（DNA、蛋白 质、荚膜多糖等），然后对各种生化组分 进行转化实验。
试 验
活R菌
转化S菌的DNA 转化S菌的RNA 转化S菌的蛋白质 转化S菌的荚膜多糖
长出S菌 只长出R菌
结果表明：只有S型菌株的DNA
才能将R型菌株转化为S型
3. 工干预下自然发
4. 生的低频率突变
（二）诱发突变
是指通过人为的方法，利用物理、化学或 生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。
诱发突变不是用诱变剂
注
产生新的突变,而是通过不
同的方式提高突变率
诱变剂：凡具有诱变效应的任何因素，都称为诱变剂
1、碱基类似物 2、插入染料 3、直接与DNA起化学反应的诱变剂 4、辐射和热 5、生物诱变因子