细菌的遗传与变异(备).ppt

第六章微生物的遗传与变异例2.变异的多样性3.遗传与变异的辩证关系4．遗传与变异的分子机制我们知道蛋白质的氨基酸结构决定了蛋白质的功能，蛋白质的功能体现在催化细菌的一切生化反应，组成细胞结构等方面，蛋白质实际上对细菌生理起决定性的作用。由此不同细菌的不同DNA组成就间接决定了细菌的一切。
DNA通过复制而将一模一样的DNA传给后代，这样DNA在复制并传递给下一代的稳定性，就体现为子代与亲代在各方面的相似性，也就是遗传的保守性。而子代细菌DNA组成上变异则必然引起子代功能与亲代的差异，也就是变异性。决定决定
（1）DNA蛋白质细菌的几乎一切
复制
（2）亲代DNA子代DNA
决定
（3）复制传递的稳定性遗传的保守性
决定
（4）子代DNA的变异变异的多样性基因和性状5．细菌的选育与细菌的变异在水的生物处理中，这种定向培育过程通常又称为驯化。驯化方法的分子机制有两种，一种是诱导细菌处于休眠状态的功能基因复苏，产生相应得酶；另一种是改变细菌的基因；后一种又分为两条途径，第一条是利用细菌的基因突变，另一条则是人为对细菌进行基因重组改造。这里重点介绍细菌基因改造的驯化方法，我们首先介绍一下细菌的筛选，它是驯化工作的第一步。(1)细菌的筛选方法（2）细菌的驯化②基因突变法A．基因突变的特点Ⅳ.独立性
某一基因的突变，既不提高也不降低其他任何基因的突变率，说明基因突变不仅对某一个细胞是随机的，而且对某一基因也是随机的。
Ⅴ.稳定性
稳定性是指由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，所以产生的新的变异性状也是稳定的、可遗传的。
Ⅵ.可逆性
突变可以由原始的野生型向突变型方向进行，称正向突变。也可以反过来，由突变型向野生型的转变，称回复突变。
Ⅶ.诱变性
自发突变的发生频率很低，但是通过人为施加诱变剂处理后突变率可大大提高，一般可提高10～105倍。这是人工诱变情况下的基因突变特点突变
利用基因突变的特点，人们通常通过人工诱变进行细菌的基因改造。B．诱变Ⅱ.选择合适的诱变剂剂量进行诱变
诱变剂对细菌而言都是毒药，量太少起不到诱变作用，量太大则会完全杀死细菌，因此每一种诱变剂在使用时都有一定的最佳剂量。例如在进行细菌紫外诱变时，通常使用15或20W的紫外灯距离细菌单细胞悬浮液15~30cm，照射15~20min。
Ⅲ.筛选
利用特制的选择性培养基再从各种突变体中筛选出我们需要的突变体，并进行富集培养。
至此诱变的任务就算完成了，获得了理想的菌种，这种方法的潜力要远大于诱导法，但操作复杂，在实际诱变中，往往要经过几次不同诱变方法的诱变处理以及大量繁琐的筛选分离工作才有可能获得理想的突变体。最后这些突变体将会在实验室小试、中试的基础上被投放到生产实践中。通常生产上更多利用的是细菌的自发诱导与突变，而不采用基因诱变，如驯化活性污泥及生物膜的方法，一般是把培养、选择、淘汰结合在一起，在特定废水中有些菌种不能适应被淘汰，能产生诱导酶的菌株及自发突变体中能来降解此类废水的菌种能够生存而被保留下来，同时大量繁殖，使废水达到预期的排放标准；
另一方面，国外目前正在研究针对某种废水用人工诱变方法筛选大量具有很强分解能力及絮凝能力的菌株，并把它们做成干粉状的产品，如同市面出售的酵母干粉一样，这时细菌处于休眠状态。当工厂处理此类废水时，可把干粉状菌种置于30℃水中溶解30min，使细菌恢复活性，不必再驯化，对所需处理的废水有较好效果。③基因重组法Ⅰ.转化格里菲斯实验肺炎链球菌的转化现象1928年英国细菌学家格里菲斯(Grifftll)发现肺炎双球菌中SⅢ型菌株，菌落光滑，产生荚膜，当它感染人、小白鼠或家免等时均可致病。其中RⅡ型菌株菌落粗糙，不产生荚膜物质，感染人、小白鼠或家免均不致病。当将RⅡ型活菌注射小白鼠，小白鼠健康不致病，并可从健康的鼠体分离到RⅡ型肺炎双球菌菌落；将SⅢ型的肺炎双球菌注射小白鼠，小白鼠被杀死，从小鼠体内会分离出SⅢ型的肺炎双球菌；将加热杀死的SⅢ型细菌破碎细胞注射入小鼠细胞，小白鼠健康不致病，小鼠体内没有SⅢ型细菌；将加热杀死的SⅢ型细菌与RⅡ型活细菌混合后注射小白鼠，小白鼠死亡，并可从死鼠体内分离到SⅢ型活细菌。
当时虽然发现了这一有趣的现象，但并不知道其中的原因。1944年才通过试验找出了其中的原因。试验方法如下：细菌转化过程可大体分为以下几步：
感受态细胞的出现吸附外源DNA片段外源DNA进入细胞内
受体DNA解链形成受体DNA—供体DNA复合物
DNA复制和分离
其中感受态细胞的出现是关键。所谓感受态细胞是能吸收外来的DNA片段，并能把它整合到自己的染色体组上以实现转化的细胞。感受态细胞是由遗传性决定的，也受细胞的生理状态、菌龄、培养条件的影响。
目前发现自然状态下许多其它细菌、放线菌、真菌和高等动植物中都也有转化现象。Ⅱ.接