1、第六章第六章 微生物的遗传和变异微生物的遗传和变异微生物的遗传微生物的变异基因重组遗传工程技术在环境保护中的应用 遗传和变异是一切生物最本质的属性。遗传：生物繁殖与自已相同或相似的后代的现象 变异：生物亲代与子代之间，子代个体之间有差异的现象，主要体现在形态和生理性状。遗传是相对的，变异是绝对的遗传是相对的，变异是绝对的；遗传中有变异，变异中有遗传。驯化是选育优良微生物品种的普通而有效的方法和途径。第一节第一节 微生物的遗传微生物的遗传 通过通过2个经典实验证明了个经典实验证明了DNA是遗传物质基础。是遗传物质基础。1.1.肺炎链球菌的转化现象肺炎链球菌的转化现象 2.T2.T4 4噬菌体感染
2、实验噬菌体感染实验一、遗传和变异的物质基础一、遗传和变异的物质基础-DNA噬菌体用放射性硫跟踪蛋白质表层用放射性磷跟踪核心的DNA侵染搅拌 分离 细胞中无硫外表有硫细胞中有磷外表无磷2 2、噬菌体感染实验、噬菌体感染实验离心分离检测沉淀和悬浮液中的放射性同位素核苷酸的结构核苷酸的结构二、二、DNADNA的结构与复制的结构与复制（一）（一）DNADNA结构结构。四种碱基 A（腺嘌呤）T（胸腺嘧啶）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）DNADNA分子结构分子结构基本特点：（1）DNA由两互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成（2）脱氧核苷酸和磷酸交替连接，构成基本骨架，碱基排列在内侧（3）碱基以氢键相结合形成碱基对
3、双螺旋结构三股螺旋三股螺旋DNADNA1 1、DNADNA的存在形式的存在形式真核生物：染色体（DNA+组蛋白），丝状结构，所有染色体由核膜包成一个细胞核原核生物：DNA细丝构成环状的染色体，核区 2 2、基因、基因:一切生物体内储存信息的，有自我复制能力的遗传功能单位。结构基因：控制某蛋白质或酶的合成 操纵基因：操纵结构基因表达 调节基因：控制结构基因中心法则:DNA DNA的复制和遗传信息传递的基本规则的复制和遗传信息传递的基本规则生物的遗传信息从生物的遗传信息从DNADNA传递给传递给mRNAmRNA的过程称为的过程称为转录。根据转录。根据mRNAmRNA链上的遗传信息合成蛋白质的链上的
4、遗传信息合成蛋白质的过程，被称为翻译和表达。过程，被称为翻译和表达。3 3、遗传信息的传递、遗传信息的传递(二）二）DNADNA的复制的复制半保留复制半保留复制半保留式的自我复制能力，确保了DNA复制精确，并保证一切生物遗传性的相对稳定。三、三、DNADNA的变性和复性的变性和复性 （一）（一）DNADNA变性变性DNA的双螺旋由氢键维持，当天然双螺旋DNA受热或其他因素作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成为单链DNA。解链温度Tm：A260达到最大值一半时的温度（二）（二）DNADNA的复性的复性定义：变性DNA 天然DNA复性的双链DNA是随机结合的。由由DNADNA复性研究发展的技术
5、是复性研究发展的技术是分子杂交分子杂交 DNA分子的四种碱基 A（腺嘌呤）T（胸腺嘧啶）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）RNA分子的四种碱基 A（腺嘌呤）U（尿嘧啶）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）四、四、RNARNAmRNA：信使RNA，带有指导氨基酸的信息密码，传递遗传性状tRNA：转移RNA，识别氨基酸及识别mRNA 上的密码子反义RNA：与DNA的碱基互补，能阻止、干扰复制、转录和翻译短小的RNA。起调节作用，决定mRNA翻译合成速度。rRNA：核糖体RNA，与蛋白质共同组成核糖体，是合成蛋白质的场所。五、遗传密码五、遗传密码存在于mRNA上，由相邻的3个核苷酸组成，代表一个氨基酸的核苷酸序列，即三联
6、密码子，6464组密码子组密码子：61组分别代表20种氨基酸编码有意义密码子起始密码子无意义密码子（3组）五、遗传密码五、遗传密码存在于mRNA上，由相邻的3个核苷酸组成，代表一个氨基酸的核苷酸序列，即三联密码子，6464组密码子组密码子：61组分别代表20种氨基酸编码有意义密码子起始密码子无意义密码子（3组）起始密码子五、微生物生长和蛋白质合成五、微生物生长和蛋白质合成 微生物生长的主要活动是蛋白质的合成，蛋白质的合成在核糖体上进行，RNA的合成速率是控制生长速率的关键因素。蛋白质合成的过程：蛋白质合成的过程：（1）DNA复制（2）DNA转录：RNA合成（3）tRNA翻译（4）蛋白质合成 六
7、、微生物的细胞分裂六、微生物的细胞分裂由于DNA复制和蛋白质合成，两者增加，最后导致微生物细胞的分裂。第二节第二节 微生物的变异微生物的变异 一、变异的实质一、变异的实质基因突变基因突变由于某种因素的影响，DNA上的碱基对发生差错，出现碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内原有的碱基顺序，导致后代性状的改变。1、多因素低剂量的诱变效应2、互变异构效应二、突变的类型二、突变的类型 （一）（一）自发突变自发突变:指微生物在自然条件下，没有指微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变人工参与而发生的基因突变AC GT烯醇式亚氨基（二）诱发突变（二）诱发突变 物理诱变，物理因素，如紫外线。化学诱变
8、，利用化学物质促进突变。复合处理及其协同效应 定向培育和驯化 人为用某一特定环境条件长期处理某一微生物群体，同时将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变体的一种育种方法。在环境工程中，常采用定向培育的方法来培育菌种在环境工程中，常采用定向培育的方法来培育菌种（驯化）（驯化）。http:/ 突变体的检测与筛选突变体的检测与筛选突变体的检测：直接检测表现型间接检测法第四节第四节 分子遗传学新技术在环境分子遗传学新技术在环境工程与环境保护中的应用工程与环境保护中的应用一、质粒育种将两种或多种微生物通过细胞结合或融合技术，使供体菌的将两种或多种微生物通过细胞结合或融合技术，使供体菌的质粒转移
9、到受体菌体内，使受体菌保留自身功能质粒，同时获质粒转移到受体菌体内，使受体菌保留自身功能质粒，同时获得供体菌的功能质粒，培养出具有两种功能质粒的新品种。得供体菌的功能质粒，培养出具有两种功能质粒的新品种。多功能超级细菌的构建多功能超级细菌的构建 解烷抗汞质粒菌的构建解烷抗汞质粒菌的构建 脱色工程菌的构建脱色工程菌的构建 Q5T工程菌工程菌多功能超级细菌的构建多功能超级细菌的构建（6）重金属污染的基因工程修复基因工程在环保方面的应用二、基因工程技术在环境保护中的作用二、基因工程技术在环境保护中的作用指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或接或DNADNA体外重组。体外重组。1、目的基因的获得2、DNA体外重组3、将重组体转入受体细胞4、重组体克隆的筛选和鉴定5、外源基因表达产物的分离与提纯
