最新微生物学多媒体课件08-微生物遗传PPT课件.ppt
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1、微生物学多媒体课件微生物学多媒体课件08-微微生物遗传生物遗传何谓遗传学?遗传学遗传学是关于遗传物质的生理生化性质、世代传递方式,以及所携带的信息在个体发育中的表达的一门科学。早期的遗传学研究亲代与子代之间遗传性状的传递,提出了遗传的染色体理论,对基因进行了作图,并发现了基因重组现象,故名传递遗传学传递遗传学。近代的遗传学则进一步从分子水平上研究基因的构成、复制、表达、突变和修复等,被称为分子遗分子遗传学传学。结论细胞生物的遗传物质是双链DNA病毒的乙醇物质可以是单链的或双链的DNA或RNA,即:ssDNA,dsDNA,ssRNA或dsRNA。二、脱氧核糖核酸二、脱氧核糖核酸1核酸的化学组成和
2、结构 2DNA的复制方式 3DNA的理化性质1核酸的化学组成和结构 Watson 和Crick在1953年描述了DNA的结构模型:DNA分子是由两条相互平行、方向相反的多核苷酸单链以右手螺旋方向相互缠绕而形成的双螺旋。脱氧核糖和磷酸构成的主链位于外围,通过氢键相互交联的碱基处于双螺旋的内部。腺嘌呤与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对;两条单链互补;一条链的碱基序列限定了另一条链的序列。Rosalind Franklin 的贡献 Watson and Crick proposed DNA structure in 1953 by building models based on chemical
3、and physical data that had been gathered in other labs,primarily x-ray diffraction data collected by Rosalind Franklin et al.2DNA的复制方式 细菌DNA的q-形复制 真核生物DNA的复制10100 m mm 复制叉复制叉复复制制叉叉复复制制原原点点模板模板新生链新生链DNA的滚环复制模式 图8.2切口切口55333模板模板新生链新生链新链连续复制新链连续复制互补链合成互补链合成3DNA的理化性质DNA的稳定性 在溶液中,DNA具有一定的粘性,易受剪切力的破坏;易被核酸
4、酶降解;在强酸中,DNA能被水解成碱基、糖和磷酸;在特定的稀酸中(如pH 34),不同碱基与核糖之间的糖苷键会发生特异性的断裂,根据这种特异性可测定DNA的碱基序列;在稀碱如0.2当量NaOH中,双链DNA很快变性产生单链DNA,继而单链DNA被进一步破坏。3DNA的理化性质(2)DNA的光学性质 DNA中的碱基属于芳香簇化合物,能够吸收紫外光(UV)。DNA吸收峰的光波波长为260纳米;当浓度为 1 mg/ml时,dsDNA:A260=20ssDNA、RNA:A26025 人们根据A260测定DNA的浓度,根据A260/A280和估算DNA的纯度。3DNA的理化性质(3)DNA的热变性 双链
5、DNA在一定的高温下解链(变性)产生单链DNA。双链DNA完全解链后,紫外吸收值A260可以提高 40,当吸收值的提高达到中点时的温度称为解链温度(Tm)。1.41.21.070 80 90 100CTm3DNA的理化性质(4)复性、退火或杂交 当温度缓慢降低时,序列互补的单链DNA能够渐渐地重新配对,即复性。不同来源的DNA之间碱基序列互补的区段进行的碱基配对称为退火或杂交,这被广泛应用于DNA的扩增、定点诱变、基因鉴别。3DNA的理化性质(5)分子特征与微生物分类鉴定 DNA中的GC含量通常通过Tm值来测定。同一个属的细菌,GC含量的变化一般小于10。DNADNA杂交技术用于研究亲缘关系近
6、的微生物。如果两菌株在最适条件下杂交,DNA相关性70%,且Tm值差别 2 h使PCR实现自动化。上图为PCR仪,下图为示PCR循环。T(C)90 70 50Time (min)循环 1 循环2 循环3 循环三、基因工程三、基因工程1.基因工程总体策略基因工程总体策略2.目标基因的克隆与鉴定目标基因的克隆与鉴定3.宿主和载体宿主和载体4.重组蛋白的生产重组蛋白的生产1.基因工程总体策略(1)基因工程指用人为的方法将所需要的某一供体生物的DNA提取出来,在适当的条件下用适当的酶切割后,把它与载体DNA分子连接起来形成具有自我复制能力的DNA分子复制子,并将它转移到宿主细胞中进行扩增和表达。基因工
7、程总体策略(2)重组蛋白的生产品种、菌株改良遗传基因分析2.目标基因的克隆与鉴定蓝-白选择活性筛选放射自显影或生色反应用32P标记探针迪高莘标记探针及Marker3.宿主和载体克隆载体 是一个能复制的 DNA分子,被用来运载插入的外源基因进入受体细胞。它可以是质粒、噬菌体、粘粒或人工染色体。-L M Prescott et al.,in MICROBIOLOGY,5th ed.外源基因由克隆载体携带进入宿主细胞OriAmpRForeign geneMCSVectors carry genes into host cells质粒图谱范例大肠杆菌K12及其衍生菌株重组蛋白生产的优势:a.可以对基因
8、加以改造;b.基因拷贝数大量提高;c.用强启动子进行快速转录;d.基因翻译得到优化;e.可进行主动调节;f.宿主细胞易于培养.4.重组蛋白的生产a.基因定位突变技术YYYXXXYYYYYYYYYYYYXXXXXXXXXXXXYYYAAATTT CCCAAAYYYXXXTTTAAA GGGTTTXXXBlunting Kination LigationPCR极耐热性木聚糖酶基因的突变效果DNAmRNAProtein基因组重组基因转录翻译多拷贝 强转录 优化翻译b.c.d.蛋白质合成过程中的优势 E.coli 中 lac 启动子 lac&trp 启动子的杂合体 Ptac E.coli 噬菌体 T7
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