山东理工大学：《食品微生物学》课程教学课件（电子教案）10.微生物遗传变异的物质基础及基因突变

山东理工大学教案第10次课教学课型：理论课口实验课口习题课口实践课口技能课口其它口主要教学内容（注明：*重点#难点）：1.微生物遗传变异的物质基础。*2.微生物基因突变的类型。#3.基因突变的机制。#教学目的要求：掌握微生物遗传变异的物质基础及其结构、特点；掌握基因突变的实质、类型和突变机制。教学方法和教学手段：课堂讲授，利用多媒体。讨论、思考题、作业：微生物基因突变的类型和实质。参考资料：《食品微生物学》中国农业大学出版社，杨洁彬主编：《微生物学教程》高等教育出版社，周德庆主编。注：教师讲稿附后

山 东 理 工 大 学 教 案 第 10 次课 教学课型：理论课□ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： 1. 微生物遗传变异的物质基础。* 2. 微生物基因突变的类型。# 3. 基因突变的机制。＃ 教学目的要求： 掌握微生物遗传变异的物质基础及其结构、特点； 掌握基因突变的实质、类型和突变机制。 教学方法和教学手段： 课堂讲授，利用多媒体。 讨论、思考题、作业： 微生物基因突变的类型和实质。 参考资料： 《食品微生物学》中国农业大学出版社，杨洁彬主编； 《微生物学教程》高等教育出版社，周德庆主编。 注：教师讲稿附后

第五章微生物的遗传变异与菌种选育遗传：微生物通过繁殖，将自己的性状信息传递给子代，使之在形态、构造、生态和生理生化特性等方面具有一定的相似性。变异：子代与亲代或子代与子代之间在形态、构造、生态和生理生化特性方面总存在差异，凡能引起遗传改变的现象称为变异。微生物遗传变异的物质基础一、（一）遗传变异的物质基础肺炎双球菌转化实验噬菌体感染实验证实了DNA是生物遗传物质烟草花叶病毒的拆开与重建实验（部分病毒为RNA）（二）DNA的结构与复制1.DNA的结构DNA是由两条反向平行的多聚核苷酸链围绕同一中心轴线盘旋形成的右手双螺旋结构：由磷酸和核者酸相间组成的主链位于螺旋的外侧；侧链碱基位于内侧，两条链间的碱基以氢键互相配对。基因：生物体内DNA分子上储存遗传信息的、有自我复制能力的具有特定的碱基顺序的核苷酸片断。2.DNA的复制特点：半保留式复制，确保了复制的精确性。过程：双链间氢键断裂一★双螺旋解旋各自为模板合成互补链氢键连接形成新的双螺旋（三）遗传物质的存在形式1.真核微生物：DNA十蛋白质→染色体，存在于细胞核中2.原核微生物：单纯由DNA或RNA高度折叠成具有一定空间结构的核区，核区以外的DNA存在于质粒中。二、微生物的基因突变突变：遗传物质突然发生的可遗传的变化。（一）突变的类型1.按突变涉及的范围(1)基因突变：发生在一个基因片段内部，只涉及1对或几对碱基对。转换A-T→G-CC-G +→ T-A碱基对替代颠换A-T★T-AC-G+→ G-C碱基对增减：移码突变(2)染色体畸变染色体数目不变，但有较大范围的结构改变，由DNA（RNA）片段缺失、重复或重排造成。（易位单向易位、互相易位倒位部分片段旋转180度缺失失去1个或多个基因片段（重复基因片段重复出现2.按表型改变分(1)形态突变型：形态结构或菌落形态改变(2)致死突变型

第五章 微生物的遗传变异与菌种选育 遗传：微生物通过繁殖，将自己的性状信息传递给子代，使之在形态、构造、生态和生理生化特性等方 面具有一定的相似性。 变异：子代与亲代或子代与子代之间在形态、构造、生态和生理生化特性方面总存在差异，凡能引起遗 传改变的现象称为变异。 一、 微生物遗传变异的物质基础 （一）遗传变异的物质基础 肺炎双球菌转化实验 噬菌体感染实验 证实了 DNA 是生物遗传物质 烟草花叶病毒的拆开与重建实验 （部分病毒为 RNA） （二）DNA 的结构与复制 1.DNA 的结构 DNA 是由两条反向平行的多聚核苷酸链围绕同一中心轴线盘旋形成的右手双螺旋结构；由磷酸和核苷 酸相间组成的主链位于螺旋的外侧；侧链碱基位于内侧，两条链间的碱基以氢键互相配对。 基因：生物体内 DNA 分子上储存遗传信息的、有自我复制能力的具有特定的碱基顺序的核苷酸片断。 2.DNA 的复制 特点：半保留式复制，确保了复制的精确性。 过程：双链间氢键断裂 双螺旋解旋 各自为模板合成互补链 氢键连接形成新的双螺旋 （三）遗传物质的存在形式 1.真核微生物：DNA＋蛋白质 染色体，存在于细胞核中 2.原核微生物：单纯由 DNA 或 RNA 高度折叠成具有一定空间结构的核区，核区以外的 DNA 存在于质粒中。 二、 微生物的基因突变 突变：遗传物质突然发生的可遗传的变化。 （一）突变的类型 1.按突变涉及的范围 ⑴基因突变：发生在一个基因片段内部，只涉及 1 对或几对碱基对。 转换 A-T G-C C-G T-A 碱基对替代 颠换 A-T T-A C-G G-C 碱基对增减：移码突变 ⑵染色体畸变 染色体数目不变，但有较大范围的结构改变，由 DNA（RNA）片段缺失、重复或重排造成。 易位 单向易位、互相易位 倒位 部分片段旋转 180 度 缺失 失去 1 个或多个基因片段 重复 基因片段重复出现 2.按表型改变分 ⑴形态突变型：形态结构或菌落形态改变 ⑵致死突变型

(3)条件致死突变型：限定条件下表现致死效应(4)营养缺陷突变型：某些酶合成能力丧失(5)抗性突变型：能抵抗有害理化因素(6)抗原突变型：引起抗原性变化抗原性：抗原刺激肌体产生抗体等免疫物质，并能与之在体内或体外结合的能力。3.按突变的条件和原因(1)自发突变：自然界中存在的辐射、环境诱变剂以及遗传重组的差错和DNA的复制差错。(2)诱发突变：物理或化学因素促使DNA分子结构发生改变（物理诱变化学诱变复合处理及协同效应定向培育和驯化（二）基因突变的机制1.自发突变的机制(1)自然界中存在的诱变因素的诱变效应（辐射、光、热）(2)微生物自身代谢产物的诱变效应(3)碱基的互变异构效应A:TA:T.G:C★ A:Te<AG:TeAG:Te(4）DNA中碱基错配2.诱发突变机制(1）碱基对的置换：化学诱变剂A：烷化剂、亚硝酸等，直接与碱基发生化学反应B：碱基类似物，肌体缺乏天然碱基时，直接掺入到DNA分子中(2）移码突变：DNA分子中碱基对的增加或减少(3）染色体畸变：DNA分子中基因片段的易位、倒位、缺失、重复，射线、烷化剂、亚硝酸等(4）光复活作用(5）切除修复作用修复被紫外线损伤的DNA(6)重组修复作用(7)紧急呼救修复系统

⑶条件致死突变型：限定条件下表现致死效应 ⑷营养缺陷突变型：某些酶合成能力丧失 ⑸抗性突变型：能抵抗有害理化因素 ⑹抗原突变型：引起抗原性变化 抗原性：抗原刺激肌体产生抗体等免疫物质，并能与之在体内或体外结合的能力。 3.按突变的条件和原因 ⑴自发突变：自然界中存在的辐射、环境诱变剂以及遗传重组的差错和 DNA 的复制差错。 ⑵诱发突变：物理或化学因素促使 DNA 分子结构发生改变 物理诱变 化学诱变 复合处理及协同效应 定向培育和驯化 （二）基因突变的机制 1.自发突变的机制 ⑴自然界中存在的诱变因素的诱变效应（辐射、光、热） ⑵微生物自身代谢产物的诱变效应 ⑶碱基的互变异构效应 A:T A:T A:Te G:C G:Te G:Te ⑷ DNA 中碱基错配 2.诱发突变机制 ⑴ 碱基对的置换：化学诱变剂 A：烷化剂、亚硝酸等，直接与碱基发生化学反应 B：碱基类似物，肌体缺乏天然碱基时，直接掺入到 DNA 分子中 ⑵ 移码突变：DNA 分子中碱基对的增加或减少 ⑶ 染色体畸变：DNA 分子中基因片段的易位、倒位、缺失、重复，射线、烷化剂、亚硝酸等 ⑷ 光复活作用 ⑸ 切除修复作用 修复被紫外线损伤的 DNA ⑹ 重组修复作用 ⑺紧急呼救修复系统