三原核生物质粒市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,三、原核生物质粒,定义：,是一类小型闭合环状核外双螺旋DNA分子，能独立于细胞核进行自主复制。,大小：,约为210010,6,Dalton，上面携带有数个到数十个甚至上百个基因。,性质：,能够在细胞质中独立于染色体之外独立存在（游离态），也能够经过交换掺入染色体上，以,附加体（episome）,形式存在；,质粒是一个,复制子（replicon）,，依据自我复制能力不一样，可把质粒复制控制形式分为严紧型和松弛型两种，,严紧型质粒,复制受细胞核控制，与染色体DNA复制相伴随,普通一个寄主细胞内只有少数几个（15）个拷贝；,松弛型质粒,复制不受细胞核控制，在染色体DNA复制停顿情况下仍能够进行复制，在细胞内数量能够到达10200个或更多。,1/30,能够经过转化、转导或接合作用而由一个细菌细胞转移到另一个菌细胞中，使两个细胞都成为带有质粒细胞；质粒转移时，它能够单独转移，也能够携带着染色体（片段）一起进行转移，所以它可成为基因工程载体。,对于细菌生存并不是必要,功效多样化,三、原核生物质粒,2/30,功效：,进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功效等。,重组：,在质粒之间、质粒与染色体之间菌可发生。,存在范围,：很多细菌如E.coli、Shigella、S.aureus、Streptococcus lactis、根癌土壤杆菌等,制备：,包含增殖、裂解细胞、分离质粒与染色体和蛋白质等成份、去除RNA和蛋白质等步骤。,判定：,电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶切图谱等方法,三、原核生物质粒,3/30,几个代表性质粒：,1.F,因子（fertility factor）,：又称致育因子或性因子，62,10,6,Dalton，94.5kb，相当于核染色体DNA2%环状双链DNA，足以编码94个中等大小多肽其中1/3基因（tra区）与接合作用相关。存在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性别。,4/30,Figure.Representative FERTILITY PLASMID.,A fertility plasmid carries the genes for conjugation as well as a number of other genes.In this figure the fertility plasmid also carries antibiotic resistant genes.,5/30,最初发觉于痢疾志贺氏菌（Shigella dysenteriae），以后发觉还存在于Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和Staphylococcus中。,R因子由相连两个DNA片段组成，即抗性转移因子（resistence transfor factor，RTF）和抗性决定R因子（r-determinant），RTF为分子量约为11,10,6,Dalton，控制质粒copy数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从几百万到100,10,6,Dalton以上。其上带有其它抗生素抗性基因。,R-因子在细胞内copy数可从12个到几十个，分为严紧型和松弛型两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可达3000个/细胞。,2.R因子（resistence factor）,6/30,产大肠杆菌素因子。,大肠杆菌素是由E.coli一些菌株所分泌细菌素，能经过抑制复制、转录、转译或能量代谢等而专一地杀死其它肠道细菌。其分子量约4,10,4,8,10,4,Dalton。大肠杆菌素都是由Col因子编码。,Col因子可分为两类，分别以ColE1和ColIb为代表。,ColE1分子量约为5,10,6,Dalton，无接合作用，是多copy；ColE1研究得很多，并被广泛地用于重组DNA 研究和用于体外复制系统上。,ColIb,分子量约为80,10,6,Dalton，,它与F因子相同，,含有经过接合作用转移功效，属于严紧型控制，只有12个copy。,凡带Col因子菌株，因为质粒本身编码一个免疫蛋白，从而对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。,3.Col因子（colicinogenic factor）,7/30,降解性质粒,只在假单胞菌属中发觉。它们降解性质粒可为一系列能降解复杂物质酶编码，从而能利用普通细菌所难以分解物质做碳源。这些质粒以其所分解底物命名，比如有分解CAM（樟脑）质粒，XYL（二甲苯）质粒，SAL（水杨酸）质粒，MDL（扁桃酸）质粒，NAP（奈）质粒和TOL（甲苯）质粒等。,4.降解性质粒,8/30,即诱癌质粒。,存在于根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens）中,可引发许多双子叶植物根癌,。当细菌侵入植物细胞中后，在其细胞中溶解，把细菌DNA释放到植物细胞中。这时，含有复制基因Ti质粒小片段与植物细胞中核染色体发生整合，破坏控制细胞分裂激素调整系统，从而使它转变成癌细胞。,Ti质粒长200kb，是一个大型质粒。当前，Ti质粒已成为植物遗传工程研究中主要载体。一些含有主要性状外源基因可借DNA重组技术设法插入到Ti质粒中，并深入使之整合到植物染色体上，以改变该植物遗传性，到达培育植物优良品种目标。,5.Ti质粒（tumor inducing plasmid,）,9/30,是近年来在Rhizobium（根瘤菌属）中发觉一个质粒，分子量为200300,10,6,Dalton，比普通质粒大几十倍到几百倍，故称巨大质粒，其上有一系列固氮基因。,6.巨大质粒（,mega,质粒）,10/30,基因,：能够表示和产生基因产物（蛋白质或RNA）DNA序列。,原核生物基因系统：,开启子（基因）,操纵子 操纵子（基因）,基因调控系统 结构基因,调整基因,11/30,细胞水平：大部分或全部DNA都集中于细胞核或核质体中，不一样种类微生物或同种不一样细胞中细胞核数目不一样,染色体水平：真核微生物每个细胞核内含有一定数量染色体；而原核微生物中一个核质体就是一个裸露、光学显微镜下不能看到环状染色体。,12/30,一些真核生物和原核生物基因组比较,生 物 单倍体分子量 核苷酸 已知染色体数 约数（Da）对数 基因数,人 32 35 10,12,57 10,9,4000,黑腹果蝇 4 7.9 10,10,8.0 10,7,50006000,粗糙脉孢菌7 2.8 10,10,4.5 10,7,500,大肠杆菌1 2.5 10,9,3.8 10,6,1027,噬菌体T41 1.1 10,8,2.0 10,5,135,噬菌体,1 3.2,10,7,4.8,10,4,35,噬菌体MS21 1.1 10,6,3.5 10,3,3,13/30,遗传密码,：指DNA链上各个核苷酸特定排列次序,密码子（coden）,：由3个核苷酸次序决定，负载遗传信息基本单位,不对称转录,：只有DNA双链一股才作为有意义链被转录，这种现象又称不对称转录。,起始密码子,：AUG，甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸,终止密码子,：UAA、UGA、UAG,14/30,核外DNA种类,核外染色体,真核生物“质粒”,原核生物质粒,线粒体,细胞质基因叶绿体,（质体）中心体,动 体,共生生物：卡巴颗粒,酵母菌2,m质粒,F因子,R因子,Col质粒,Ti质粒,巨大质粒,降解性质粒,15/30,第二节 基因突变和诱变育种,突变（,mutation,）：,指生物体表型突然发生可遗传改变。,染色体畸变,细胞学上能够看到染色体改变,突变,基因突变,细胞学上看不到遗传物质改变,突变体（mutant）,：发生了突变微生物细胞或菌株,野生型（wild type）：,从自然界分离到任何微生物在其发生突变前原始菌株,16/30,依表型改变分为：,形态突变型,营养缺点型,因突变而丧失产生某种生物合成酶能力，并因而成为必须在培养基中添加某种物质才能生长突变类型。,发酵突变型,丧失产生某种生物合成酶能力突变型,抗性突变型,因突变而产生了对某种化学药品或致死物理因子抗性,条件致死突变型,突变后在某种条件下可正常生长繁殖，而在另一条件下却无法生长繁殖突变型,抗原突变型,因突变而引发抗原结构发生改变,产量突变型,（一）基因突变类型,17/30,按是否比较轻易、快速地分离到发生突变细胞来分：,选择性突变株（selective mutant）：,含有选择标识（如营养缺点性、抗性突变型、条件致死突变型），只要选择适当环境条件，如培养基、温度、pH值等，就比较轻易检出和分离到。,非选择性突变株（non-selective mutant）,：无选择标识（如产量突变型、抗原突变型、形态突变型），能判别这种突变体惟一方法是检验大量菌落并找出差异。,18/30,19/30,定义：,每一细胞在每一世代中发生某一性状突变几率。,突变率为10,8,是指该细胞在一亿次细胞分裂中，会发生一次突变。突变率也能够用每一单位群体在每一世代中产生突变株（mutant，即突变型）数目来表示。如一个含10,8,个细胞群体，当其分裂为210,8,个细胞时，即可平均发生一次突变突变率也是10,8,。,突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数,突变是,独立,。某一基因发生突变,不会影响,其它基因,突变率。在同一个细胞中同时发生两个基因突变几率是极低，因为双重突变型几率只是各个突变几率乘积。,因为突变几率普通都极低，所以，必须采取检出选择性突变株伎俩，尤其是采取检出营养缺点型恢复突变株（back mutant或reverse mutant）或抗性突变株尤其是抗药性突变株方法来加以确定。,（二）突变率,20/30,若干细菌某一性状自发突变率,菌 名 突变性状突变率,E.coli抗T1噬菌体3 10,8,E.coli抗T3噬菌体1 10,7,E.coli不发酵乳糖1 10,10,E.coli 抗紫外线1 10,5,Staphylococcus aureus 抗青霉素1 10,7,S.aureus 抗链霉素1 10,9,Salmonella typhi抗25,g/L链霉素,1 10,6,Bacillus megaterium 抗异烟肼5 10,5,21/30,（三）突变特点,适合用于整个生物界，以细菌抗药性为例。,不对应性,：突变性状与突变原因之间无直接对应关系。,自发性,：突变能够在没有些人为诱变原因处理下自发地产生。,稀有性,：突变率低且稳定。,独立性,：各种突变独立发生，不会相互影响。,可诱发性,：诱变剂可提升突变率。,稳定性,：变异性状稳定可遗传。,可逆性,：从原始野生型基因到变异株突变称为正向突变（forward mutation），从突变株回到野生型过程则称为回复突变或回变（back mutation或reverse mutation）。,22/30,（四）基因突变自发性和不对应性证实,在各种基因突变中，抗性突变最为常见。但在过去相当长时间内对这种抗性产生原因争论十分激烈。,一个观点认为，突变是经过适应而发生，即各种抗性是由其环境（指其中所含抵抗对象）诱发出来，突变原因和突变性状间是相对应，并认为这就是“定向变异”，也有些人称它为“驯化”或“驯养”。,另一个看法则认为，基因突变是自发，且与环境是不相正确。因为其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等各种原因错综在一起，所以难以探究问题实质。,从1943年起，经过几个严密而巧妙试验设计，主要攻克了检出在接触抗性因子前已产生自发突变株难题，终于处理了这场纷争。,23/30,变量试验又称波动试验或彷徨试验。,1943年，S.E.Luria 和M.Delbrck 依据统计学原理，设计了左方试验。,1.,变量试验,fluctuation test,24/30,2.涂布试验,原理与变量试验相同，方法更为简便，且可计算突变率。,25/30,涂布试验中突变率计算,初始接种量：5 10,4,个/皿,培养5小时，繁殖了12.3代，每个微菌落约含5100个细菌,这时，每个平皿上细胞数为5100 5 10,4,2.6 10,8,个/皿,在6个平板上，比接种时增加细胞数为：,6（2.6 10,8,5,10,4,）=15.6 10,8,在未涂布平板上共发觉28个突变，故,突变率=28/15.6 10,8,=1.8 10,8,26/30,3.平板影印培养试验（replica plating）,1952年，J.Lederberg夫妇论文平板影印培养法和细菌突变株间接选择，更加好地证实了微生物抗药性是在未接触药品前自发地产生，这一突变与对应药品环境毫不相干。,平板影印培养法,，是一个能到达在,一系列培养皿,相同位置上,出现,相同遗传型菌落,接种培养方法：把长有许多菌落母种培养皿倒置于包有灭菌丝绒布木质圆柱印章上，使其沾上来自平板上菌落。然后可把这一,“,印章,”,上菌落一一接种到不一样选择性培养基平板上。待这些平板培养后，对各平板相同位置上菌落作对比后，就可选出适当突变型菌株。据报道，用此法可把母平板上1020%量细菌转移到丝绒布上，并可利用这一“印章”接种8个子培养皿。所以，经过影印培养法，就能够,从,在非选择性条件下生长细菌群体中，分离出各种类型突变株。,27/30,28/30,平板影印培养法,在根本未接触过任何一点链霉素情况下，就能够筛选到大量抗链霉素突变株，充分说明了突变是自发产生，链霉素只是起到了一个检出作用。,平板影印培养不但在微生物遗传理论研究中有主要应用，而且在育种时间和其它研究中都有应用，值得很好地领会。,29/30,（五）基因突变机制,基因突变原因是各种多样，能够是自发或诱发，诱变又,可分为点突变和畸变。详细类型,可归纳以下：,30/30,