第九章微生物的遗传变异和育种.ppt

目的与要求： 本章主要使学生了解微生物遗传因子的构成、理解其中的概念、术语，掌握基因突变的特点、重要类型，诱变育种的操作过程，理解并掌握原核、真核生物基因重组和杂交育种的原理及方法。 重点、难点 （1）基因突变的特点及重要类型 （2）证明基因突变自发性和不对称性的的原理 （3）诱变育种的原理、方法及操作过程 （4）基因重组及杂交育种的类型、原理 第一节 遗传变异的物质基础 一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验 （一）经典转化实验（transformation）：F.Griffith （二）噬菌体感染实验：A. D. Hershey和M. Chase （三）植物病毒的重建实验：H. Fraenkel-Conrat （1）动物实验 （2）细菌培养实验 （二）噬菌体感染实验 A. D. Hershey和M. Chase， 1952年 以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验 （2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 因此: 只有核酸（DNA、RNA）才是负载遗传信息的真正物质基础。 基因水平： 基因： 生物体内，一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位，它的物质基础是一个具特定核苷酸顺序的核酸片段， 大小为1000-1500bp 功能：表达和产生基因产物 原核生物基因的表达通过组成操纵子形式： 命名 原核生物的基因结构的特点： 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； 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； 真核微生物（啤酒酵母）的基因结构的特点： 1）基因的非连续性 2）没有明显的操纵子结构 3）转录和转译有空间间隔 4）重复序列多 密码子水平： 遗传密码： 指DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。 密码子：信息单位 核苷酸水平： 最低突变或交换单位，四种核苷酸 核外DNA的种类 核外染色体 (三)质粒的主要生物学性质 1、质粒的自我复制 2、质粒的存在形式：独立存在、附加体 3、质粒携带的基因 4、质粒的亲和性和不亲和性 5、有的质粒具有转移性 6、拷贝数 严紧型质粒和松弛型质粒 三、质粒在基因工程中的应用 质粒在基因工程操作中的优点 ： 1.体积小，便于DNA的分离和操作； 2.呈环状，在化学分离过程中能保持稳定性； 3.有不受核基因组控制的独立复制起始点； 4.拷贝数多，使外源DNA可快速扩增； 5.存在抗药性基因等选择性标记，便于含质粒克隆的检出和选择。 一、基因突变的类型 按是否比较容易、迅速地分离到发生突变的细胞来分： 选择性突变株（selective mutant）： 1.营养缺陷型 （auxotroph） 2.抗性突变型 3.条件致死突变型 非选择性突变株（non-selective mutant）： 4.形态突变型 5.抗原突变型 6.产量突变型 （二）突变率 定义：每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。 突变率也可以用每一单位群体在每一世代中产生突变株（mutant，即突变型）的数目来表示。 突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数 （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： （四）基因突变的自发性和不对应性的证明 1. 变量试验fluctuation test 2.涂布试验 3. 平板影印培养试验（replica plating） 1. 变量试验fluctuation test 变量试验又称波动试验或彷徨试验。 1943年，S. E. Luria 和M. Delbrück 根据统计学原理，设计了左方的实验。 2.Newcombe涂布试验 3. 平板影印培养试验（replica plating） 1952年，J. Lederberg夫妇的论文《平板影印培养法和细菌突变株的间接选择》 平板影印培养法 （五 ）基因突变的机制 基因突变的具体类型可归纳如下： 1、诱变机制 诱发突变： 利用物理、化学、生物的因素，提高突变率的人为的作法 诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率的任何理化生物因子 （1）碱基置换（substitution） 定义：属于一种染色体的微小损伤（microlesion它只涉及一对碱基被另一对碱基所置换。 分类：转换（transition） 颠换（transversion 直接引起置换的诱变剂 定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。 种类： 亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二乙酯，