上海交通大学：《微生物学 Microbiology》课程教学资源（中文课件）第8章 微生物遗传

上充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 微生物学 第8章微生物遗传 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 School of Life Science and Biotechnology Shanghai Jiao Tong University http://micro.sjtu.edu.cn

第8章 微生物遗传 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 School of Life Science and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University http://micro.sjtu.edu.cn 微生物学

上浒克通大￥ Shanghai Jiao Tong University 目录与重点 第一节遗传的物质基础 第二节微生物的基因组结构 重点：原核及真核微生物基因组的基本特征 第三节质粒和转座因子 重点：质粒与转座因子的基本特征及类型 第四节基因突变及修复 重点：基因突变的规律 第五节细菌基因转移和重组 重点：三种基因水平转移方式及其应用 第六节菌种保藏方法 No.2 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 2 上海交大生命学院陈峰 目录与重点 第一节 遗传的物质基础 第二节 微生物的基因组结构 重点：原核及真核微生物基因组的基本特征 第三节 质粒和转座因子 重点：质粒与转座因子的基本特征及类型 第四节 基因突变及修复 重点：基因突变的规律 第五节 细菌基因转移和重组 重点：三种基因水平转移方式及其应用 第六节 菌种保藏方法

上浒充通大睾 Shanghai Jiao Tong University 遗传(inheritance) 和变异(variation)是生命的最本质特性之一 遗传：亲代与子代相似 变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同 遗传型：生物的全部遗传因子及基因 表现型：遗传型+环境条件→→→→生长发育 →→+→形态等生物学特征的总和 表现型是由遗传型所决定，但也和环境有关。 No.3 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 3 上海交大生命学院陈峰 遗传：亲代与子代相似 变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同 遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一 遗传型：生物的全部遗传因子及基因 表现型：遗传型 + 环境条件→→→→生长发育 →→→→形态等生物学特征的总和 表现型是由遗传型所决定，但也和环境有关

上浒充通大睾 Shanghai Jiao Tong University 表型饰变： 表型的差异只与环境有关 特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为 橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。 遗传型变异（基因变异、基因突变）： 遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为 (自发突变频率通常为10-6-109) No. 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 4 上海交大生命学院陈峰 表型饰变： 表型的差异只与环境有关 特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为 橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。 遗传型变异（基因变异、基因突变）： 遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为 （自发突变频率通常为10-6-10-9）

上游充通大￥ Shanghai Jiao Tong University Figure 12-1.Agrobacterium ra- diobacter grown on two different media.Left:Mucoid colonies on sucrose-salts medium:right:non- mucoid colonies on trypticase-soy agar medium. Figure 12-2.Morphological modi- fications (phenotypic changes)re- sulting from changes in media composition.(A)and (B)are phase-contrast micrographs of No- cardia sp.in (A)tryptone agar culture:(B)brain-heart infusion agar;both cultures 12 h at 30C. (Courtesy of B.L.Beaman and D. M.Shankel,and J.Bacteriol, 99:876,1969.)(C)and(D)are electron micrographs of thin sec- tions of Arthrobacter globiformis 425 grown in(C)nutritionally complete medium and(D)biotin- deficient medium resulting in ab- normal forms of the bacterium (several protoplasts embedded in an amorphous matrix).Note that the aberrant cells are devoid of cell walls and no longer exhibit the typical shape of the species as shown in (C).Incubation was at 25C for 36 h.(Courtesy of Mar- garet Gomersall and E.C.S. m Chan.) No.5 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 5 上海交大生命学院陈峰

上浒克通大￥ Shanghai Jiao Tong University 微生物是遗传学研究中的明星： ▲微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 ▲很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。 ▲对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。 No.6 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 6 上海交大生命学院陈峰 微生物是遗传学研究中的明星： t 微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 t 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。 t 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强

上泽充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 目录 第一节遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 第二节微生物的基因组结构 一、概念 二、微生物基因组结构的特点 第三节质粒和转座因子 一、质粒的分子结构 二、质粒的主要类型 第四节基因突变及修复 一、常见的微生物突变类型 二、诱变剂与致癌物质 一Ames试验 第五节细菌基因转移和重组 一、细菌的接合作用(conjugation) 二、细菌的转导(transduction) 三、细菌的遗传转化 (genetic transformation) No.7第六节菌种保藏 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 7 上海交大生命学院陈峰 目录 第一节 遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 第二节 微生物的基因组结构 一、概念 二、微生物基因组结构的特点 第三节 质粒和转座因子 一、质粒的分子结构 二、质粒的主要类型 第四节 基因突变及修复 一、常见的微生物突变类型 二、诱变剂与致癌物质——Ames试验 第五节 细菌基因转移和重组 一、细菌的接合作用(conjugation) 二、细菌的转导(transduction) 三、细菌的遗传转化（genetic transformation） 第六节 菌种保藏

上气通大学 Shanghai Jiao Tong University 第一节遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质（略） Strain of Strain of Colony Colony Cell type Effect Cell type Capsule No capsule Smooth (S) Live S Rough(用 Live R strain strain (b) Live R strain Heat-killec Heat-killed 5 strain S strain Live S and R strains isolated from dead mouse Griffith转化实验 Figure 13.1 Grifith's Transformation Experiments.(a)Mice died of pneumonia when injected with pathogenic strains of S pneumococci. which have a capsule and form smooth-looking colonies.(b)Mice survived when injected with a nonpathogenic strain of R pneumococci.which No.8 lacks a capsule and forms rough colonies.(c)Injection with heat-killed strains of S pneumococci had no effect.(d)Injection with a live R strain and a heat-killed S strain gave the mice pneumonia,and live S strain pneumococci could be isolated from the dead mice. 学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 8 上海交大生命学院陈峰 一、DNA作为遗传物质（略） 第一节 遗传的物质基础 Griffith转化实验

上游充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 二、RNA作为遗传物质（略） 生化提取分别获得含RNA的烟草花叶病 毒蛋白质外壳（病毒1）和核酸（病毒2） 抗血清处理，证明杂种病毒（病毒3） TMV HR 抗血恤清 。 抗血清 的蛋白质外壳来自病毒1，而非病毒2 5 杂种病毒的后代的蛋白质外壳表现 为病毒2，而非病毒1 TMV 蛋白质 TMV-RNA HR HR-RNA 蛋白质 遗传物质是核酸(RNA) 而非蛋白质 图8-2TMV病毒拆分重建实验 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 9 上海交大生命学院陈峰 二、RNA作为遗传物质（略） 生化提取分别获得含RNA的烟草花叶病 毒蛋白质外壳（病毒1）和核酸（病毒2） 抗血清处理，证明杂种病毒（病毒3） 的蛋白质外壳来自病毒1，而非病毒2 杂种病毒的后代的蛋白质外壳表现 为病毒2，而非病毒1 遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质

上泽充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 目录 第一节遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 第二节微生物的基因组结构 一、概念 二、微生物基因组结构的特点 第三节质粒和转座因子 一、质粒的分子结构 二、质粒的主要类型 第四节基因突变及修复 一、常见的微生物突变类型 二、诱变剂与致癌物质 一Ames试验 第五节细菌基因转移和重组 一、细菌的接合作用(conjugation) 二、细菌的转导(transduction) 三、细菌的遗传转化 (genetic transformation) No.1第六节菌种保藏 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University No. 10 上海交大生命学院陈峰 目录 第一节 遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 第二节 微生物的基因组结构 一、概念 二、微生物基因组结构的特点 第三节 质粒和转座因子 一、质粒的分子结构 二、质粒的主要类型 第四节 基因突变及修复 一、常见的微生物突变类型 二、诱变剂与致癌物质——Ames试验 第五节 细菌基因转移和重组 一、细菌的接合作用(conjugation) 二、细菌的转导(transduction) 三、细菌的遗传转化（genetic transformation） 第六节 菌种保藏