最新微生物的遗传和变异PPT课件.ppt
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1、微生物的遗传和变异微生物的遗传和变异遗传和变异是一切生物最本质的属性遗传和变异是一切生物最本质的属性 微生物遗传:微生物遗传:在一定的环境条件下,微生物的形态、结构、代谢、繁殖、毒力和对药物的敏感等性状相对稳定,并能代代相传,子代与亲代之间表现出相似性,这种现象称为遗传。遗传可以使微生物的性状保持相对稳定,而且能够代代相传,使它的种属得以保存。变异:变异:子代与亲代之间出现了不同程度的变化与差异,这种现象称为变异。DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连结,排列在外侧;碱基排列在内侧,两条链上的碱基通过氢键连结起来,形成碱基对,讲清A与T之间以双键相
2、连,C与G之间以叁键相连。(1)规则的双螺旋结构:(2)碱基互补配对原则:A-T;C-G。彼此互补配对。由氢键连接的碱基组合。(3)根据DNA双链中碱基之间的关系,总结相关的公式或结论,如:在双链中A=T,C=G;A+G=T+C,即嘌呤数=嘧啶数。(A+G)/(T+C)=1,从而得出在所有双链DNA中,它们的比值都是相等的,即(A+G)/(T+C)在双链中的比值是定值。(A+G)/(T+C)在DNA的两条单链中的比值互为倒数。(A+T)/(G+C)在两条单链和双链中的比值相等。(4)基因遗传因子 基因(Gene,Mendelian factor)是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列,也称为遗
3、传因子,是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现。根据原初功能(即基因的产物)基因可分为:编码蛋白质的基因操纵区调节基因3、遗传信息的传递 DNA通过转录作用,将其所携带的遗传信息(基因)传递给 mRNA,在三种 RNA(mRNA、tRNA和rRNA)的共同作用下,完成蛋白质的合成。生物的遗传信息从 DNA传递给 mRNA的过程称为转录。根据 mRNA链上的遗传信息合成蛋 白质的过程,被称为翻译和 表达。1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。DNADNA序列是遗传信息的贮存者,序列是遗传信息的贮存者,序列是
4、遗传信息的贮存者,序列是遗传信息的贮存者,通过自主复制得到永存;通过自主复制得到永存;通过自主复制得到永存;通过自主复制得到永存;DNADNA通过转录生成通过转录生成通过转录生成通过转录生成RNA;RNA;含遗传信息的含遗传信息的含遗传信息的含遗传信息的mRNAmRNA通过翻译通过翻译通过翻译通过翻译生成蛋白质来控制生命现象;生成蛋白质来控制生命现象;生成蛋白质来控制生命现象;生成蛋白质来控制生命现象;同时某些同时某些同时某些同时某些RNARNA可以通过逆转录可以通过逆转录可以通过逆转录可以通过逆转录将遗传信息传到将遗传信息传到将遗传信息传到将遗传信息传到DNADNA;某些某些某些某些RNAR
5、NA自身还可进行复制使自身还可进行复制使自身还可进行复制使自身还可进行复制使其遗传信息得以永存。其遗传信息得以永存。其遗传信息得以永存。其遗传信息得以永存。中心法则中心法则中心法则中心法则(central dogma)(central dogma)(二)DNA的复制(1 1)半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制 DNA在复制时,两条链解开分在复制时,两条链解开分别作为模板,在别作为模板,在DNA聚合酶的聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链,以两条与模板链互补的新链,以组成新的组成新的DNA分子。这样新形分子。这样新形成的两个成的两个DNA分子与
6、亲代分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由分子的碱基顺序完全一样。由于子代于子代DNA分子中一条链来自分子中一条链来自亲代,另一条链是新合成的,亲代,另一条链是新合成的,这种复制方式称为半保留复制这种复制方式称为半保留复制(semiconsertive replication)。(2 2)半保留复制实验证据()半保留复制实验证据()半保留复制实验证据()半保留复制实验证据(Meselson-StahlMeselson-Stahl)1958年Meselson&stahl用同位素(15N)示踪标记加密度梯度离心技术实验,该实验跟踪了生长了三代的大肠杆菌,证明了DNA是采取半保留的方式进行复制。
7、15N15N-14N14N15N-14N15N-14N三、三、DNA的变性和复性的变性和复性 DNA变性是指双螺旋之间氢键断裂,双螺旋解开,形成单链无规则线团,因而发生性质改变(如粘度下降,沉降速度增加,浮力上升,紫外吸收增加等),称为DNA变性。加热、改变DNA溶液的pH、或受有机溶剂(如乙醇、尿素、甲酰胺及丙酰胺等)等理化因素的影响,均可使DNA变性。(一)DNA的变性如果升高温度使DNA变性,以温度对紫外吸收作图,可得到一条曲线,称为溶解曲线,当温度升高到一定范围时,DNA溶液在260nm处的吸光度突然明显上升至最高值。由此说明 DNA变性是在一个很窄的温度范围内发生,增色效应是爆发式的
8、。从而也说明当达到一定温度时,DNA双螺旋几乎是同时解开的。通常人们把50%DNA分子发生变性的温度称为变性温度(即熔解曲线中点对应的温度),由于这一现象和结晶的融解相类似,故又称融点或融解温度(melting temperature,Tm)。因此Tm是指消光值上升到最大消光值一半时的温度。(二)DNA的复性 变性DNA只要消除变性条件,二条互补链还可以重新结合,恢复原来的双螺旋结构,这一过程称为复性。通常DNA热变性后,将温度缓慢冷却,并维持在比Tm低2530左右时,变性后的单链DNA即可恢复双螺旋结构,因此,这一过程又叫做退火。复性后的DNA,理化性质都能得到恢复。倘若DNA热变后快速冷却
9、,则不能复性。四、四、RNA 由至少几十个核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸,因含核糖而得名,简称RNA。RNA普遍存在于动物、植物、微生物及某些病毒和噬菌体内。RNA和蛋白质生物合成有密切的关系。在RNA病毒和噬菌体内,RNA是遗传信息的载体。RNA一般是单链线形分子;也有双链的如呼肠孤病毒RNA;环状单链的如类病毒RNA;1983年还发现了有支链的RNA分子。RNA有四种:tRNA、rRNA、mRNA和反义RNA,它们都是由DNA转录而成。mRNA 生物的遗传信息主要贮存于DNA的碱基序列中,但DNA并不直接决定蛋白质的合成。而在真核细胞中,DNA主要贮存于细胞核中的染色体上,而蛋
10、白质的合成场所存在于细胞质中的核糖体上,因此需要有一种中介物质,才能把DNA 上控制蛋白质合成的遗传信息传递给核糖体。现已证明,这种中介物质是一种特殊的RNA。这种RNA起着传递遗传信息的作用,因而称为信使RNA(message RNA,mRNA)。tRNA 合成蛋白质的原材料20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此,必须用一种特殊的RNA转移RNA(transfer RNA,tRNA)把氨基酸搬运到核糖体上,tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链。每种氨基酸可与1-4种tRNA相结合,现在已知的tRNA的种类在40 种以上。rRNA 核糖体
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