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7第七章微生物的遗传和变异TO 学生_图文


湖北工业大学专业基础课程 ——环境微生物 Chap 7 microbial heredity and variation 微生物的遗传变异和育种 主讲教师: xxx E-mail: xxxxxxxxxxxxxxx Tel:xxxxxxxxxxxxxx 几个概念 遗传型 表型 变异 饰变 phenotype: genotype: 指某一生物个 又称基因型, 体所具有的一 指某一生物 切外表特征和 个体所含有 内在特性的总 的全部遗传 和,是其遗传 因子即基因 型在合适环境 组所携带的 条件下通过代 遗传信息。 谢和发育而得 variation: 指生物个体 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,即 到的具体体现。 遗传型的改 变。 modificati on:指外表 的修饰性改 变,意即一 种不涉及遗 传物质结构 改变而只发 生在转录、 转译水平上 的表型变化。 2 一、遗传变异的物质基础 1. 遗传的物质基础——DNA 3 2 证明DNA为遗传物质的三个经典实验 1)转化实验 4 2)噬菌体感染实验 5 3) 病毒的拆开和重组实验 6 3 遗传物质在细胞内的存在部位和方式 七个水平 ? 细胞水平 ? 细胞核水平 ? 染色体水平 ? 核酸水平 ? 基因水平 ? 密码子水平 ? 核苷酸水平 7 二.遗传与变异及其表现 ? 根源? DNA 8 DNA 复制传递的 稳定性 复制传递的 差错性 遗传的保守性 变异的多样性 9 1.遗传的保守性 遗传性— “种瓜得瓜种豆得豆” ——子代与亲代相似性(“大同”) 正面:继“承优胜亲代优点,保持物种延续 负面:?“”劣汰 ” 10 2.变异的多样性 ? 细菌变异形式,如:个体形态的变化,菌落形态(光滑型 /粗糙型)的变异,营养要求的变异,对温度、pH要求 的变异,毒性的变异,抗毒能力的变异,生理生化特性 的变异及代谢途径、产物的变异等。 转基因生物 11 正确态度—— ? 理性看待转基因技术。 A long way… ? 某些新闻媒体和科学家的过激倾向已给生命科学的发展带 来很大的负面压力。.正确的社会舆论导向有利于决策者做 出正确的决策,从而促进科技发展。 ? 在对待转基因生物问题上,不能因出现一些问题而因噎废 食,也不能对可能出现的问题掉以轻心。 ? 生物安全是近年来才出现的新问题, 应该对研究人员、普通 公众、政府部门的管理者和决策者等进行生物安全的教育 和培训, 将科学的生物安全知识完整地告诉公众, 树立公众 的生物安全风险意识和遵守生物安全法规意识。 12 三、 细菌的选育*(重点)与细菌的变异 ? 选育—筛选与定向培育 ? 筛选—“众里挑一” 定向培育—“教育培训” 定向培育在水的生物处理俗称驯化。 13 (1)细菌的筛选方法 ? 原理:优胜劣汰 ? 方式:选择性培养基(天然+人工) ? 天然——特殊区域采样 ? 例如 筛选能降解石油的细菌? 收集长期被石油污染的土壤(天然选择性固体培养基), 必有适应石油环境利用石油作为食物的细菌,将土壤样 品在实验室用石油降解菌选择性培养基,对样品中的石 油降解菌进行进一步的选择培养,筛选分离,富集,为 下一步的驯化工作奠定基础。 14 筛选分离 选择性培养基(石油) 浓度升高 1 4 1 小考 2 中考 3、4 高考 驯化 15 (2)细菌的驯化 ? ①渐变-诱导法(休眠的酶基因复活+自然突变) ? 方法: 选择性培养基(待降解 物,如石油)浓度升高 5 n 5 67 N N死 大一 → 大四 待降解物通常为有机毒物或惰性物。 + 结1 果 筛选与诱导驯化可以同时进行 特点:操作简便,驯化的潜力有限,慢。 16 ②突变—诱变法 ? 哪些因素可以引起基因突变呢? 诱变剂:温度、紫外线、核辐射、酸、碱、化 学诱变剂等等。 基因突变的分子机制? DNA碱基丢失、增多、错配等 点突变→染色体畸变 基因突变有这样几个特点。 17 A.基因突变的特点 ? 发生Ⅰ.随机性结果Ⅱ.无定向性 ? 基因突变在哪一个细菌中发生是随机的,突变基因的部 位也是随机的。突变的发生没有固定的方向。 ? 频率Ⅲ.稀有性 可Ⅳ.诱变性 ? 突变率(每一细菌在每一世代中发生某一性状突变的机 率)通常为10-5~10-10。十万至一百亿个细菌中才可能 有一个细菌的基因发生突变。 ? 人工诱变可提高10~105倍 18 ? Ⅴ. 可逆性 ? 修复成功 ? Ⅵ.稳定性 ? 修复失败 ? 产生的变异性状是稳定的、可遗传的。 ? 利用基因突变的特点,可以通过 人工诱变进行细菌的基因改造。 19 B.方法 ? 常用的诱变剂:紫外线、5—溴尿嘧啶、亚硝酸、卟啶染 料等。 诱变的步骤 Ⅰ.制出发菌株的单细菌悬浮液 为什么?如何在整个过程中尽量使细菌分散呢? 诱变剂与细菌充分接触;向细菌培养液中加入玻璃珠,并 保持在诱变过程中始终进行振荡搅拌形成出发细菌的单细 菌悬浮液; 20 ? Ⅱ.选择合适的诱变剂剂量进行诱变 ? 为什么要有剂量限制呢? ? 少,效率低;过高“是药三分毒” 会造成细菌大量死亡。 ? 例如在进行细菌紫外诱变时,通常使用15或20W的紫外灯距离细菌 单细菌悬浮液15~30cm,照射15~20min。 ? Ⅲ.筛选突变出的高效菌 ? 如何筛? ? 选择性培养基 21 评价 ? 诱变法潜力要远大于诱导法,但操作复杂。在 实际诱变中,往往要经过几次不同诱变方法的诱变处理 以及大量繁琐的筛选分离工作才有可能获得理想的突变 体。最后这些突变体将会在实验室小试、中试的基础上 被投放到生产实践中。 ? 参见 《环境微生物学技术手册》 22 ? 通常生产上更多利用的是诱导法。 ? 污泥培养初期逐步提高污水比例,有些菌种不能适 应被淘汰(筛选),能产生诱导酶的菌株及自发突


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