天津科技大学发酵工程专业微生物遗传与育种课件

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微生物遗传与育种

第一讲

天津科技大学

生物工程学院

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教材和主要参考书

教材：

1.陈三凤.现代微生物遗传学.化学工业出版社，2003

主要参考书：

1.沈萍、陈向东. 微生物学(第2版). 高等教育出版社，2006

1.沈萍、陈向东.微生物学(第2版).高等教育出版社，2006

2.赵寿元、乔守怡. 现代遗传学.高等教育出版社，2001

3.盛祖嘉. 微生物遗传学(第3版). 科学出版社，2007

4.施巧琴吴松刚. 工业微生物遗传育种学（第三版）. 科学出版

社，2005

5.汪天虹. 微生物分子育种原理与技术.化学工业出版社，2005

5.汪天虹.微生物分子育种原理与技术.化学工业出版社，2005

6.Prescott et al. 《Microbiology》5th ed.McGraw-Hill

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内容

?第一章绪论(1.5h)

?第二章微生物遗传物质（4.5h）

?第三章质粒(2h)

?第四章微生物的转座因子(2h)

?第五章微生物基因表达的调控(2h)

?第六章微生物遗传重组(2h)

?第七章λ噬菌体与病毒(2h)

?第八章各类微生物遗传(4h)

?第九章基因工程与育种(2h)

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微生物遗传学理论课的要求

?掌握基本概念

?熟悉经典实验

?了解广泛背景

?领悟科研方法

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第一章绪论

?第一节微生物遗传学发展简史

?第二节朊病毒的发现和思考

第节微物作为遗传学材料的优

?第三节微生物作为遗传学材料的优

越性

?第四节微生物遗传控制与发酵工业

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第一节微生物遗传学的发展简史

微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、小型真菌、单细胞藻类及原生动物为研究对象的遗传学的分支学科。

1940年代以前：

?遗传学的基本研究只限于动物和植物；

?微生物遗传学的研究是不系统的、局限的；

生物对象：只限于进行有性生殖，特别是产生有性孢子

的微生物（酵母菌、草履虫、脉孢菌）；

研究内容：只限于形式遗传学分析（基因重组和定位）

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1940年代以后，以下五方面的工作促使微生物遗传学发展成为一门独立的学科：

一. 脉孢菌营养缺陷型的发现和基因原初功能的研究1941年，G. Beadle 和E. Tatum

用X-射线处理粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)的分生孢子

?得到预期的营养缺陷型(auxotroph)，证明了某些代谢途径的阻断与某些突变基因之间的对应关系

?对基因功能实质做了进一步的研究，提出一个基因

One Enzyme Hypothesis

一种酶学说y yp）

One Gene --One Enzyme Hypothesis

（One Gene

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Beadle and Tatum: 一个基因---一种酶

One Gene ---One Enzyme

MM CM MM

用X 射线诱导处理粗

糙脉孢菌，筛选出被诱

导的突变体来进行实验。

根据遗传分析和大量研

Vitamins Amino acids Purines and

pyrimidines

究，他们认为基因发

生突变，就可能导致酶

活性的丧失。8

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红色链孢霉实验

突变品系基本基本培养基加

培养基鸟氨酸瓜氨酸精氨酸arg －－

arg－＋

cit －－＋＋

orn －＋＋＋arg(精氨酸缺陷)，orn(鸟氨酸缺陷), cit(瓜氨酸缺陷)

－:表示不生长；＋：表示生长

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1941 Beadle & Tatum提出：

1941B dl&T t提出

“one gene one enzyme” hypothesis

乙酰鸟鸟氨酸精精氨琥珀精氨琥珀

氨酸酶氨甲酰酶酸合成酶酸裂解酶

↓↓↓↓N-乙酰鸟氨酸瓜氨酸精氨精氨酸鸟氨酸琥珀酸

氨甲酰磷酸天冬氨酸

精氨酸生物合成途径

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重要意义

?开辟了生化遗传学研究的广阔领域，为基因作用机制

的研究确立了基础，为阐明代谢途径提供了有效的方法；

?提出一个基因一种酶学说，可认为是分子遗传学的前

奏；

?利用营养缺陷型探索代谢途径这一思想方法，在微生

物遗传学得到广泛的应用，包括基因重组、发育、分化、形态建成等；

?由于营养缺陷型的发现，使得细菌的基因重组得以发

现.

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二.细菌抗药性突变的研究

细菌的抗性是基因突变的结果，还是适应的结果？

1943年，Salvador Luria & Max Delbruck

用严密的实验证实细菌的抗性是基因突变的结果

重要意义

?使人们认识到，可能所有的生物都有着相同的遗传变异规律；

变异规律

?严密的实验方法，开始被应用到微生物遗传学领域，特别是细菌的变异的研究中去

特别是细菌的变异的研究中去。

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变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria & Max Delbrück(1943)

Salvador Luria Max Delbrück

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969

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实y()变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria & Max Delb rüc k(1943)

对噬菌体T1敏感的E.coli对数期培养物，

310mL

稀释至10/mL,分装两试管，各10mL

与甲管分装的各小管

同时保温24~36h

2436h 甲管乙管

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结果:

结果:

来自甲管的50皿中，各皿间抗性菌落数相差悬殊，而来自

乙管的则各皿数目基本相等。

解释:

这说明大肠杆菌抗噬菌体性状突变，不是由于环境因素—

—噬菌体诱导出来的，而是在它们接触噬菌体前，在某一

次细胞分裂过程中随机地自发产生的。

噬菌体在这里仅起到淘汰原始的未突变的敏感菌和甄别抗

噬菌体突变型的作用。

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.三. 细菌接合和基因重组的发现

Joshua Lederberg Edward L.Taturm 1946年，Joshua Lederberg 和Edward L. Taturm 报道了大肠杆菌中的基因重组——接合(conjugation)重要意义：

1）使人们更为明确地认识到微生物和高等动物和植物遗传规律上的一致性；

即细菌中也有类似于性过程的现象以及基因连锁和重2）通过基本相同的方法，以后在霉菌、放 …… 此处隐藏：1531字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……