微生物遺傳學習教案

1、會計學1微生物遺傳微生物遺傳(ychun)第一頁，共76頁。第2頁/共76頁第二頁，共76頁。第3頁/共76頁第三頁，共76頁。第4頁/共76頁第四頁，共76頁。第5頁/共76頁第五頁，共76頁。第6頁/共76頁第六頁，共76頁。第7頁/共76頁第七頁，共76頁。第8頁/共76頁第八頁，共76頁。第9頁/共76頁第九頁，共76頁。第10頁/共76頁第十頁，共76頁。第11頁/共76頁第十一頁，共76頁。第12頁/共76頁第十二頁，共76頁。變量變量(binling)(binling)實驗（實驗（fluctuation analysisfluctuation analysis）Salvador

2、Luria and Max DelbruckSalvador Luria and Max Delbruck（19431943）Salvador LuriaSalvador LuriaMax DelbruckMax DelbruckThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969第13頁/共76頁第十三頁，共76頁。結(jié)果結(jié)果(ji gu) :(ji gu) :來自甲管的來自甲管的5050皿中，各皿間抗性菌落皿中，各皿間抗性菌落(jnlu)(jnlu)數(shù)相差懸殊，

3、數(shù)相差懸殊，而來自乙管的則各皿數(shù)目基本相等。而來自乙管的則各皿數(shù)目基本相等。 這說明大腸桿菌抗噬菌體性狀突變，不是由于環(huán)境因素這說明大腸桿菌抗噬菌體性狀突變，不是由于環(huán)境因素噬菌噬菌體誘導體誘導(yudo)(yudo)出來的，而是在它們接觸噬菌體前，在某一次出來的，而是在它們接觸噬菌體前，在某一次細胞分裂過程中隨機地自發(fā)產(chǎn)生的。細胞分裂過程中隨機地自發(fā)產(chǎn)生的。 解釋:噬菌體在這里僅起到淘汰原始的未突變的敏感菌和甄別抗噬菌體突變型的作用。 第14頁/共76頁第十四頁，共76頁。NewcombeNewcombe的涂布實驗（的涂布實驗（19491949）固體）固體(gt)(gt)平板培養(yǎng)法平板培養(yǎng)法

4、 2.2.涂布試驗涂布試驗(shyn)(1949(shyn)(1949年年,Newcombe),Newcombe)第15頁/共76頁第十五頁，共76頁。結(jié)果結(jié)果(ji gu): (ji gu): 在涂布過的一組中，共有在涂布過的一組中，共有( (nn yu) yu)抗性菌落抗性菌落353353個，要比未經(jīng)涂布過的（僅個，要比未經(jīng)涂布過的（僅2828個菌落）高得多。個菌落）高得多。 這也意味著該抗性突變株發(fā)生在未接觸這也意味著該抗性突變株發(fā)生在未接觸(jich)(jich)噬菌體前。噬噬菌體前。噬菌體的加入只起到甄別這類突變是否發(fā)生的作用，而不是誘導突菌體的加入只起到甄別這類突變是否發(fā)生的作用，

5、而不是誘導突變的因素。變的因素。 解釋:第16頁/共76頁第十六頁，共76頁。平板影印平板影印(yngyn)(replica plating)(1952,Lederberg(yngyn)(replica plating)(1952,Lederberg夫夫婦婦) )實驗表明：從未接觸鏈霉素（str） 的菌株可發(fā)生抗性突變(tbin)，分離可得到純的 str r 菌株。一種能達到在一系列培養(yǎng)皿的相同(xin tn)位置上出現(xiàn)相同(xin tn)遺傳型菌落的接種培養(yǎng)方法。1次接8個。第17頁/共76頁第十七頁，共76頁。19521952年，萊德伯格年，萊德伯格(Lederberg)(Lederber

6、g)夫婦夫婦(ff)(ff)設(shè)計了一種更巧設(shè)計了一種更巧妙的影印培養(yǎng)試驗，直接證明了微生物抗藥性是自發(fā)產(chǎn)生的，妙的影印培養(yǎng)試驗，直接證明了微生物抗藥性是自發(fā)產(chǎn)生的，并與相應(yīng)的環(huán)境因素毫不相干。并與相應(yīng)的環(huán)境因素毫不相干。 以上三個實驗充分說明了抗性突變是菌體接觸所抗物質(zhì)以前就以上三個實驗充分說明了抗性突變是菌體接觸所抗物質(zhì)以前就已經(jīng)自發(fā)產(chǎn)生了，藥物并不是誘變已經(jīng)自發(fā)產(chǎn)生了，藥物并不是誘變(yu bin)(yu bin)因素，含藥物因素，含藥物的環(huán)境只起篩選和鑒別抗性菌株的作用。即使不存在鏈霉素，的環(huán)境只起篩選和鑒別抗性菌株的作用。即使不存在鏈霉素，抗鏈霉素的突變株仍然存在?？规溍顾氐耐蛔冎耆匀?/p>

7、存在。結(jié)論結(jié)論(jiln)(jiln)第18頁/共76頁第十八頁，共76頁。第19頁/共76頁第十九頁，共76頁。第20頁/共76頁第二十頁，共76頁。第21頁/共76頁第二十一頁，共76頁。 正常(zhngchng) DNA 鏈上的三聯(lián)密碼子 第三個密碼子中增添(zngtin)一個堿基后的三聯(lián)密碼子 在第二個密碼子上缺失一個(y )堿基 A 后引起的變化 移碼突變移碼突變第22頁/共76頁第二十二頁，共76頁。第23頁/共76頁第二十三頁，共76頁。第24頁/共76頁第二十四頁，共76頁。第25頁/共76頁第二十五頁，共76頁。 紫外線的主要作用是使同鏈紫外線的主要作用是使同鏈DNA的相鄰的

8、相鄰(xin ln)嘧啶間形成共價結(jié)合的胸腺嘧啶嘧啶間形成共價結(jié)合的胸腺嘧啶二聚體。二聚體。第26頁/共76頁第二十六頁，共76頁。第27頁/共76頁第二十七頁，共76頁。第28頁/共76頁第二十八頁，共76頁。切割修復切割修復(xif)作用作用第29頁/共76頁第二十九頁，共76頁。第30頁/共76頁第三十頁，共76頁。A:TA:BUk (酮式酮式)G:BUe(烯醇式烯醇式)A:TA:BUkG:CG: BUeG:CG:CA:BUG:CA:TA:BUA:TA:TG:CA:TG:C第31頁/共76頁第三十一頁，共76頁。第32頁/共76頁第三十二頁，共76頁。第33頁/共76頁第三十三頁，共76

9、頁。G:CG:UA:UA:UA:TC:HT:HT:AC:HC:GG:CG:CT:AT:AA:TC:G第34頁/共76頁第三十四頁，共76頁。第35頁/共76頁第三十五頁，共76頁。第36頁/共76頁第三十六頁，共76頁。第37頁/共76頁第三十七頁，共76頁。第38頁/共76頁第三十八頁，共76頁。降解降解(jin ji)吸附吸附(xf)切割成切割成45106單鏈入胞單鏈入胞同源同源(tn yun)部分配部分配對、整對、整合合復制分裂，只有復制分裂，只有一個子代一個子代DNA分子獲得供體基分子獲得供體基因因非轉(zhuǎn)化子非轉(zhuǎn)化子轉(zhuǎn)化子轉(zhuǎn)化子（3）轉(zhuǎn)化作用的過程一般是：）轉(zhuǎn)化作用的過程一般是：第39頁

10、/共76頁第三十九頁，共76頁。第40頁/共76頁第四十頁，共76頁。第41頁/共76頁第四十一頁，共76頁。 此類轉(zhuǎn)導噬菌體的蛋白質(zhì)外殼誤包供體菌的DNA片斷具有隨機性，傳遞(chund)的基因可以是供體菌染色體的任何一部分。第42頁/共76頁第四十二頁，共76頁。第43頁/共76頁第四十三頁，共76頁。（2 2）局限性轉(zhuǎn)導）局限性轉(zhuǎn)導(zhun do)(zhun do)第44頁/共76頁第四十四頁，共76頁。第45頁/共76頁第四十五頁，共76頁。第46頁/共76頁第四十六頁，共76頁。第47頁/共76頁第四十七頁，共76頁。第48頁/共76頁第四十八頁，共76頁。第四節(jié)第四節(jié) 微生物的菌

11、種選育微生物的菌種選育(xun y)第49頁/共76頁第四十九頁，共76頁。第50頁/共76頁第五十頁，共76頁。第51頁/共76頁第五十一頁，共76頁。第52頁/共76頁第五十二頁，共76頁。第53頁/共76頁第五十三頁，共76頁。第54頁/共76頁第五十四頁，共76頁。第55頁/共76頁第五十五頁，共76頁。第56頁/共76頁第五十六頁，共76頁。第57頁/共76頁第五十七頁，共76頁。 第58頁/共76頁第五十八頁，共76頁。常見常見(chn(chn jin) jin)的微生物突變類型的微生物突變類型（1 1） 營養(yǎng)營養(yǎng)(yngyng)(yngyng)缺陷型（缺陷型（auxotropha

12、uxotroph）一種缺乏合成其生存所必須的營養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素一種缺乏合成其生存所必須的營養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素、堿基等）的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些、堿基等）的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些(zhxi)(zhxi)營養(yǎng)或其前體物（營養(yǎng)或其前體物（precursorprecursor）才能生長。）才能生長。營養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學研究中重要的選擇標記和營養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學研究中重要的選擇標記和育種的重要手段育種的重要手段表型判斷的標準：表型判斷的標準：在基本培養(yǎng)基上能否生長在基本培養(yǎng)基上能否生長表型表型基因型基因型第59頁/共76頁第五十九頁，共76頁。在

13、選擇培養(yǎng)基（一般為基本在選擇培養(yǎng)基（一般為基本(jbn)培養(yǎng)基）上不生長培養(yǎng)基）上不生長負選擇負選擇(xunz)標記標記突變株不能通過選擇平板突變株不能通過選擇平板(pngbn)直接獲得直接獲得營養(yǎng)缺陷型（營養(yǎng)缺陷型（auxotrophauxotroph）特點：）特點：營養(yǎng)缺陷型的表示方法：營養(yǎng)缺陷型的表示方法：表現(xiàn)型：表現(xiàn)型：所需營養(yǎng)物的前三個英文小寫斜體字母表示：所需營養(yǎng)物的前三個英文小寫斜體字母表示：hishisC C（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母C C同一表型中不同基因的突變同一表型中不同基因的突變）基因型：基因型：同上，但第一個字母大寫，且不用斜體：同上

14、，但第一個字母大寫，且不用斜體：HisCHisC在具體使用時多用在具體使用時多用hishisC C- -和和hishisC C+ +，分別表示缺陷型和野生型。，分別表示缺陷型和野生型。第60頁/共76頁第六十頁，共76頁。營養(yǎng)營養(yǎng)(yngyng)(yngyng)缺陷型（缺陷型（auxotrophauxotroph）影印影印(yngyn)(yngyn)平板（平板（Replica platingReplica plating）法是）法是LederbergLederberg夫婦在夫婦在19521952年建立年建立第61頁/共76頁第六十一頁，共76頁。（2 2）抗藥性突變型（）抗藥性突變型（resi

15、stant mutantresistant mutant）基因突變使菌株對某種或某幾種藥物基因突變使菌株對某種或某幾種藥物(yow)(yow)，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性。，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性。特點特點(tdin)(tdin)：正選擇標記正選擇標記（突變株可直接從抗性平板上獲得（突變株可直接從抗性平板上獲得-在加有相應(yīng)抗生素的在加有相應(yīng)抗生素的平板上，只有抗性突變能生長。所以平板上，只有抗性突變能生長。所以(suy)(suy)很容易分離得到。）很容易分離得到。）表示方法：表示方法：所抗藥物的前三個小寫斜體英文字母加上所抗藥物的前三個小寫斜體英文字母加上“r r”表示表示strstrr r 和和

16、 strstrs s 分別表示對鏈霉素的抗性和敏感性分別表示對鏈霉素的抗性和敏感性第62頁/共76頁第六十二頁，共76頁。（3 3）條件）條件(tiojin)(tiojin)致死突變型（致死突變型（conditional lethal mutantconditional lethal mutant） 在某一條件下具有致死在某一條件下具有致死(zh s)(zh s)效應(yīng)，而在另一條件下沒有致死效應(yīng)，而在另一條件下沒有致死(zh s)(zh s)效應(yīng)的突變型。效應(yīng)的突變型。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用tsts（temperaturetemperature

17、sensitivesensitive）表示，這類突變在高溫表示，這類突變在高溫(gown)(gown)下（如下（如4242）是致死的，但可以在低溫（如）是致死的，但可以在低溫（如25-3025-30）下得到這種突變。）下得到這種突變。特點：特點：負選擇標記負選擇標記這類突變型常被用來分離生長繁殖必需的突變基因這類突變型常被用來分離生長繁殖必需的突變基因第63頁/共76頁第六十三頁，共76頁。（4 4）形態(tài)）形態(tài)(xngti)(xngti)突變型（突變型（morphological mutantmorphological mutant）造成形態(tài)造成形態(tài)(xngti)(xngti)改變的突變型改變

18、的突變型特點特點(tdin)(tdin)：非選擇性突變非選擇性突變突變株和野生型菌株均可生長，但可從形態(tài)特征上進行區(qū)分。突變株和野生型菌株均可生長，但可從形態(tài)特征上進行區(qū)分。舉例：舉例：產(chǎn)蛋白酶缺陷突變株的篩選產(chǎn)蛋白酶缺陷突變株的篩選菌落顏色變化菌落顏色變化半乳糖苷酶基因的插入失活，使重組子菌落為白色而半乳糖苷酶基因的插入失活，使重組子菌落為白色而與蘭色的非重組子分開。與蘭色的非重組子分開。形成芽孢缺陷菌株形成芽孢缺陷菌株細胞水平上的形態(tài)突變，突變株的檢出更加困難。細胞水平上的形態(tài)突變，突變株的檢出更加困難。第64頁/共76頁第六十四頁，共76頁。（5 5）其它突變）其它突變(tbin)(tbin)類型類型毒力、生產(chǎn)某種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵能力的變化等在實際應(yīng)用毒力、生產(chǎn)某種代謝產(chǎn)物的發(fā)酵能力的變化等在實際應(yīng)用中具有重要意義突變類型一般都不具有很明顯或可直接檢測中具有重要意義突變類型一般都不具有很明顯或可直接檢測到的表型。其突變株的獲得到的表型。其突變株的獲得(hud)(hud)往往需要較大的工作量。往往需要較大的工作量。第65頁/共76頁第六十五頁，共76頁。第66頁/共76頁第六十六頁，共76頁。(