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1、水處理微生物學(xué),主講人：吳聲東,給水排水專業(yè)基礎(chǔ)課程：,第七章 微生物的遺傳與變異,內(nèi)容提要,遺傳、變異、遺傳型、表型等概念遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)DNA的結(jié)構(gòu)及性質(zhì),遺傳和變異是一切生物體最本質(zhì)的屬性之一。,指上一代生物如何將自身的一整套遺傳基因傳遞給下一代的行為或功能。,遺傳,遺傳具有保守性優(yōu)點(diǎn)：保障優(yōu)良性狀穩(wěn)定遺傳；缺點(diǎn)：環(huán)境變化，無法適應(yīng)而死亡。,幾個(gè)重要概念：遺傳、遺傳型、表型、變異、飾變,金絲猴的后代仍然是金絲猴,遺傳型,又稱基因型，指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。是一種內(nèi)在的可能性或潛力。,表型,指某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的綜合，

2、是其遺傳性在合適環(huán)境條件下通過代謝和發(fā)育而得到的具體表現(xiàn)。是一種現(xiàn)實(shí)性。,指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，也是遺傳型的改變。,特點(diǎn)：出現(xiàn)幾率低性狀變化幅度大新性狀穩(wěn)定、可遺傳,變異,飾變,外表的修飾性改變，即一種不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。,特點(diǎn)：群體中的個(gè)體幾乎都同樣變化性狀變化的幅度小不遺傳,1.種瓜得瓜，種豆得豆；2.龍生龍，鳳生鳳，老鼠兒子會(huì)打洞；3.虎父無犬子；4.一母生九子，母子十不同。,微生物遺傳變異的應(yīng)用,遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的。利用物理因素、化學(xué)藥物處理微生物提高其變異頻率，可獲得具有優(yōu)異特性的變異菌株。工

3、業(yè)廢水生物處理中，可以用含有某些污染物的廢水篩選、培養(yǎng)菌種，使其適應(yīng)并有高效降解其中污染物能力。,馴化,第一節(jié) 微生物的遺傳,一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ),1866年奧地利孟德爾發(fā)表論文植物雜交實(shí)驗(yàn)，提出分離律、自由配合律等遺傳定律。 1879年德國生物學(xué)家弗來明在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了染色質(zhì)1903年美國細(xì)胞學(xué)家薩頓發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞染色體的活動(dòng)方式，與孟德爾所描述的遺傳因子極為類似。1909年丹麥的丹麥的植物遺傳學(xué)家約翰遜開始以“基因”取代“遺傳因子”1910年美國遺傳學(xué)家摩根通過果蠅的研究，證明了基因存在染色體上真正確立遺傳物質(zhì)：1944年后的3個(gè)著名實(shí)驗(yàn)。,哪些人用什么方法最終證明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)？,1.

4、格里菲斯經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928）及埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂等人的轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)（1941）。2.赫西和蔡斯大腸桿菌T2噬菌體感染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)。3.H.Fraenkel-Conrat植物病毒的重建實(shí)驗(yàn),格里菲斯肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),將R型活菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,將S型活菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,將滅活的S型菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,將R型活菌與滅活的S型菌注入小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。,埃弗里、麥克勞德、麥卡蒂轉(zhuǎn)化補(bǔ)充實(shí)驗(yàn),從S型肺炎球菌活體上取得蛋白質(zhì)、莢膜、DNA、RNA，分別與R型肺炎球菌混合后注入到小白鼠體內(nèi)結(jié)果被注入DNA的小白鼠死亡，其它小白鼠存活

5、。,只有DNA引起R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化，DNA是其遺傳物質(zhì),赫西和蔡斯實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),用放射性同位素35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì),細(xì)菌內(nèi)無放射性,用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA,細(xì)菌內(nèi)有放射性,表明DNA是遺傳物質(zhì),植物病毒的重建試驗(yàn),H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的煙草花葉病毒（TMV）進(jìn)行植物病毒重建實(shí)驗(yàn)：將TMV放在一定濃度的苯酚溶液中振蕩，就能將它的蛋白質(zhì)外殼和RNA核心分離，發(fā)現(xiàn)裸露的RNA能感染煙草，而蛋白質(zhì)不感染煙草。選用一株與TMV近緣的霍氏車前花葉病毒HRV進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。,TMV重建試驗(yàn),紅藍(lán)箭頭表示遺傳信息的走向,正常,花葉病,上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)可以證明核

6、酸是遺傳物質(zhì)。,課堂小結(jié),核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），絕大多數(shù)生物都是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，因此DNA是主要的遺傳物質(zhì)。,噬菌體,流感病毒,艾滋病毒,煙草花葉病毒,生物的遺傳物質(zhì)：,B,A,3、噬菌體侵染細(xì)菌后，合成新噬菌體的蛋白質(zhì)外殼需要（）A.細(xì)菌的DNA和氨基酸B.噬菌體的DNA及氨基酸C.細(xì)菌的DNA和噬菌體的氨基酸D.噬菌體的DNA和細(xì)菌的氨基酸,4、用噬菌體去感染體內(nèi)含有32P的細(xì)菌，在細(xì)菌解體后，含32P的是（ ）A、所有子代噬菌體DNA B、子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼C、子代噬菌體的所有部分D、 兩個(gè)子代噬菌體DNA,D,A,二、判

7、斷題 1、由于染色體位于細(xì)胞核內(nèi)，所以生物的遺傳就是指細(xì)胞核遺傳。 2、 噬菌體侵染細(xì)菌的時(shí)候，整個(gè)進(jìn)入細(xì)菌的體內(nèi)，其蛋白質(zhì)和DNA共同進(jìn)行子代噬菌體的復(fù)制。,二、DAN的結(jié)構(gòu)與復(fù)制,（一）DNA結(jié)構(gòu)最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)：雙螺旋結(jié)構(gòu)。沃森、克里克1953年提出。,沃森（左）和克里克與DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,DNA有兩條核苷酸鏈彼此圍繞同一根軸互相盤繞形成，為雙螺旋結(jié)構(gòu)。,每個(gè)單鏈均由脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸交替排列構(gòu)成。每個(gè)核苷酸鏈上都有四個(gè)堿基：T胸腺嘧啶 A腺嘌呤G鳥嘌呤 C胞嘧啶彼此與另一條核苷酸鏈上的堿基組成堿基對(duì)：TA AT GC CG,1.DNA的結(jié)構(gòu),脫氧核糖,堿基,磷酸,A,G,C,

8、T,堿基,脫氧核糖,磷酸,堿基,一個(gè)DNA分子可包含幾十萬到幾百萬個(gè)堿基對(duì)，每個(gè)堿基之間間距為0.34nm。每10個(gè)堿基組成一個(gè)螺旋，螺距3.4nm。 堿基之間一一對(duì)應(yīng)，順序固定，可以保證遺傳的穩(wěn)定性。 如果受到干擾，個(gè)別堿基排列順序發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致微生物死亡或變異。,2.DNA的存在形式,主要在細(xì)胞核中，以染色體形式存在，酸性。 另外還有質(zhì)粒等。,存在染色體上，是一切生體內(nèi)儲(chǔ)存遺傳信息的、有自我復(fù)制能力的遺傳功能單位?；蛱貏e是指在DNA序列上，能夠表現(xiàn)出功能的部分基因按功能可分三類：結(jié)構(gòu)基因、操縱區(qū)、調(diào)控基因在人類的所有染色體上，約存在30,000個(gè)基因有時(shí)單一個(gè)基因便能控制一種性狀的表現(xiàn)，然而，大部分的生理性狀，都是由一系列相關(guān)的基因一同調(diào)控而表現(xiàn),3. 基因,4.遺傳信息的傳遞,貯存在DNA上的遺傳信息都會(huì)轉(zhuǎn)錄到RNA上，通過RNA的翻譯作用指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，最終依靠蛋白質(zhì)體現(xiàn)遺傳性狀。,遺傳信息流動(dòng)的方向:中心法則,思考,1.微生物的遺傳和變異的概念？遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？如何證明？2.微生物的遺傳信息是如何傳遞的？3.解釋分子遺傳學(xué)的中心法則？,