遗传与育种课件.ppt
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1、遗传与育种第1页,此课件共122页哦遗传遗传(heredity):l亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。l特点:具稳定性。特点:具稳定性。遗传型(遗传型(genotype):):又称基因型,指某一生物个体所含有的全部基因的总和又称基因型,指某一生物个体所含有的全部基因的总和是一种内在可能性或潜力。是一种内在可能性或潜力。第2页,此课件共122页哦表型(表型(phenotype):):指生物体所具有的一切外表特征指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和和内在特性的总和;是具一定遗传型的生物在一定是具一定遗传型的生物在一定条件下所
2、表现出的具体性状。条件下所表现出的具体性状。第3页,此课件共122页哦遗传型(遗传型(可能性可能性)+环境条件环境条件表型(表型(现实性现实性)代谢、发育代谢、发育第4页,此课件共122页哦变异变异(variation):生生物物体体在在外外因因或或内内因因的的作作用用下下,遗遗传传物物质质的结构或数量发生改变而导致表型改变。的结构或数量发生改变而导致表型改变。变异的特点:变异的特点:a.a.群体一般为群体一般为1010-6-61010-10-10;b.b.形状变化的幅度大;形状变化的幅度大;c.c.变化后形成的新性状是稳定遗传的。变化后形成的新性状是稳定遗传的。第5页,此课件共122页哦饰变
3、(饰变(modification):指指不不涉涉及及遗遗传传物物质质结结构构改改变变而而只只发发生生在在转转录录、转转译水平上的表型变化。译水平上的表型变化。特点:特点:a.几几乎乎整整个个群群体体中中的的每每一一个个个个体体都都发发生生同同样样的的变变化;化;b.性状变化的幅度小;性状变化的幅度小;c.因因遗遗传传物物质质不不变变,故故饰饰变变是是不不遗遗传传的的。引引起起饰饰变变的因素消失后,表型即可恢复的因素消失后,表型即可恢复。第6页,此课件共122页哦微生物遗传的特点微生物遗传的特点A A、一般为极少分化的单细胞或多细胞,、一般为极少分化的单细胞或多细胞,受环境影响较大。受环境影响较
4、大。B B、繁殖快,易于发生变异。、繁殖快,易于发生变异。C C、以无性繁殖为主,营养体多为单倍体,、以无性繁殖为主,营养体多为单倍体,不存在显隐性问题。不存在显隐性问题。第7页,此课件共122页哦第一节第一节遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础 遗传性:遗传性:亲代将自身一整套遗传因子传亲代将自身一整套遗传因子传递给下一代的行为和功能。递给下一代的行为和功能。变异性:变异性:是遗传物质发生改变而引进某是遗传物质发生改变而引进某些性状的改变。些性状的改变。遗传和变异是生物界最基本的属性,遗传遗传和变异是生物界最基本的属性,遗传具有相对的稳定性,但也不是一成不变的。具有相对的稳定性,但也不是一成
5、不变的。遗传是相对的,变异是绝对的,遗传中有变遗传是相对的,变异是绝对的,遗传中有变异,变异中有遗传,遗传和变异的辩证关系异,变异中有遗传,遗传和变异的辩证关系使微生物不断进化。使微生物不断进化。第8页,此课件共122页哦一、经典转化实验一、经典转化实验 1928F.Griffith1928F.Griffith进行转化实验:进行转化实验:对象:肺炎链球菌对象:肺炎链球菌 特点:肺炎链球菌是一种球菌细菌,常成特点:肺炎链球菌是一种球菌细菌,常成双或成链排列,可使人患肺炎,也可使小鼠双或成链排列,可使人患肺炎,也可使小鼠患败血症而死亡。患败血症而死亡。第9页,此课件共122页哦 种类:种类:S S
6、型:菌落表面光滑,有荚膜,型:菌落表面光滑,有荚膜,有致病性。有致病性。R R型:菌落表面粗糙,无荚膜,型:菌落表面粗糙,无荚膜,无致病性。无致病性。第10页,此课件共122页哦 F.GriffithF.Griffith进行了三组实验:进行了三组实验:1 1、动物试验、动物试验对小鼠注射活对小鼠注射活R R菌或死菌或死S S菌菌 小鼠存活小鼠存活 对小鼠注射活对小鼠注射活S S菌菌 小鼠死亡小鼠死亡对小鼠注射活对小鼠注射活R R菌和热死菌和热死S S菌菌 小鼠死亡小鼠死亡 抽取心血分离抽取心血分离 活的活的S菌菌第11页,此课件共122页哦第12页,此课件共122页哦2 2、细菌培养试验、细菌
7、培养试验肺炎链球菌肺炎链球菌活活R菌菌热死热死S菌菌培培养养皿皿培培养养培养皿培养培养皿培养培养皿培养培养皿培养不生长不生长长出长出R菌菌长出大量长出大量R菌菌+10-6S菌菌热死热死S菌菌+活活R菌菌第13页,此课件共122页哦3 3、S S型菌的无细胞抽提液试验型菌的无细胞抽提液试验 活活R R菌菌+S+S菌无细胞抽提液菌无细胞抽提液 长出大量长出大量R R菌和少量菌和少量S S菌菌培养皿培养培养皿培养第14页,此课件共122页哦以上实验说明:加热杀死的以上实验说明:加热杀死的S型细菌在其细胞内可能存在一种具型细菌在其细胞内可能存在一种具有遗传转化能力的物质,它能通过有遗传转化能力的物质,
8、它能通过某种方式进入某种方式进入R型细胞,并使型细胞,并使R型细型细胞获得表达胞获得表达S型荚膜性状的遗传特型荚膜性状的遗传特性。性。第15页,此课件共122页哦 加加S S菌菌DNA DNA 加加S S菌菌DNADNA及及DNADNA酶酶 以外的酶以外的酶 加加S S菌的菌的DNADNA和和DNADNA酶酶 活活R R菌菌 加加S S菌的菌的RNA RNA 加加S S菌的蛋白质菌的蛋白质 加加S S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖 对各种生化组分进行转化试验:对各种生化组分进行转化试验:只长只长R菌菌长出长出S菌菌第16页,此课件共122页哦 只有只有S S型细菌的型细菌的DNADNA才能将肺炎链才
9、能将肺炎链球菌的球菌的R R型转化为型转化为S S型。而型。而DNADNA纯度纯度越高,转化效率也越高,这就说明,越高,转化效率也越高,这就说明,S S型菌株转移给型菌株转移给R R型菌株的绝不是某型菌株的绝不是某一遗传性状的本身,而是以一遗传性状的本身,而是以DNADNA为为物质基础的遗传因子。物质基础的遗传因子。第17页,此课件共122页哦10分钟后分钟后用捣碎器用捣碎器使空壳脱离使空壳脱离吸附吸附离心离心沉淀细胞进一步培养后,沉淀细胞进一步培养后,可产生大量完整的子代噬可产生大量完整的子代噬菌体菌体二二、噬菌体感染实验、噬菌体感染实验含含32P-DNA的一组:放射性的一组:放射性85%在
10、沉淀中在沉淀中1952年年A.D.Hershey和和M.Chase发表了证明发表了证明DNA是噬菌体的遗传物质基础的著是噬菌体的遗传物质基础的著名实验名实验噬菌体感染实验室。实验过程如下:噬菌体感染实验室。实验过程如下:第18页,此课件共122页哦第19页,此课件共122页哦 在噬菌体的感染过程中,其蛋白质外壳未在噬菌体的感染过程中,其蛋白质外壳未进入宿主细胞。进入宿主细胞的虽只有进入宿主细胞。进入宿主细胞的虽只有DNADNA,但经增殖、装配后,却能产生一大群既有,但经增殖、装配后,却能产生一大群既有DNADNA核心又有蛋白质外壳的完整噬菌体颗粒。核心又有蛋白质外壳的完整噬菌体颗粒。第20页,
11、此课件共122页哦三、植物病毒的重建实验三、植物病毒的重建实验 为了说明核酸是遗传物质,为了说明核酸是遗传物质,H.Fraenkel-H.Fraenkel-ConratConrat(19561956年)进一步用含年)进一步用含RNARNA的烟草花叶的烟草花叶病毒(病毒(TMVTMV)进行了植物病毒重建实验。)进行了植物病毒重建实验。TMVTMV放在一定浓度的苯酚溶液中振荡,将它的蛋白放在一定浓度的苯酚溶液中振荡,将它的蛋白质外壳与质外壳与RNARNA核心相分离,结果发现裸露的核心相分离,结果发现裸露的RNARNA也能也能感染烟草,并使其患典型症状,而且在病斑中还能分感染烟草,并使其患典型症状,
12、而且在病斑中还能分离到完整的离到完整的TMVTMV粒子。粒子。第21页,此课件共122页哦TMVTMV重建实验示意图重建实验示意图 三个实验的结论三个实验的结论:只有核酸才是负载遗传信只有核酸才是负载遗传信息的真正物质基础息的真正物质基础第22页,此课件共122页哦四、朊病毒的发现和思考四、朊病毒的发现和思考A A、蛋白质的折叠与生物功能之间关系。、蛋白质的折叠与生物功能之间关系。B B、第二遗传密码:折叠密码。一级结构如何、第二遗传密码:折叠密码。一级结构如何决定高级结构,多肽链中氨基酸序列如何决定决定高级结构,多肽链中氨基酸序列如何决定蛋白质的空间结构。蛋白质的空间结构。第23页,此课件共
13、122页哦五、微生物的基因组结构五、微生物的基因组结构细菌一般是单倍体,真核微生物通细菌一般是单倍体,真核微生物通常是二倍体。常是二倍体。基因组相对较小,最小的只有基因组相对较小,最小的只有3 3上基上基因(一种噬菌体);因(一种噬菌体);256256个基因可能是维持细胞生命活个基因可能是维持细胞生命活动所必需的最低数量的假说。动所必需的最低数量的假说。第24页,此课件共122页哦生物生物基因数基因数基组大小基组大小MS2MS2噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体T4T4噬菌体噬菌体流感嗜血菌流感嗜血菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌大肠杆菌大肠杆菌啤酒酵母啤酒酵母果蝇果蝇拟南芥拟南芥人人3 3505015015
14、01760176037003700410041005800580012000120001600016000330003300050000500001000001000003 310103 35 510104 42 210105 51.831.8310106 64.24.210106 64.74.710106 613.513.510106 616516510106 6707010106 61451451010303010109 9微生物与几种代表生物的基因组微生物与几种代表生物的基因组第25页,此课件共122页哦六、遗传物质在微生物细胞内六、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式存在的部位和方式
15、(一)核酸存在的七个水平及质粒(一)核酸存在的七个水平及质粒细胞水平:存在于细胞核或核质体,单核或多核细胞水平:存在于细胞核或核质体,单核或多核细胞核水平细胞核水平:原与真核生物的细胞核结构不同,核外原与真核生物的细胞核结构不同,核外DNA染色体水平染色体水平:倍性倍性(真核真核)和染色体数和染色体数核酸水平:在原核中同染色体水平、存在部分二倍体核酸水平:在原核中同染色体水平、存在部分二倍体 DNA或或RNA,复合或裸露,双链或单链,复合或裸露,双链或单链基因水平:具自主复制能力的遗传功能单位,长度与信息基因水平:具自主复制能力的遗传功能单位,长度与信息量,转录量,转录翻译翻译密码子水平:信息
16、单位密码子水平:信息单位,起始和终止起始和终止,核苷酸水平:突变或交换单位,四种碱基核苷酸水平:突变或交换单位,四种碱基第26页,此课件共122页哦DNA的三种存在形式的三种存在形式 第27页,此课件共122页哦第二节第二节基因突变和诱变育种基因突变和诱变育种第28页,此课件共122页哦一、基因突变一、基因突变 基因:基因:是一段具有特定功能和结构是一段具有特定功能和结构的连续的的连续的DNADNA片断,是编码蛋白质或片断,是编码蛋白质或RNARNA分子遗传信息的基本遗传单位。分子遗传信息的基本遗传单位。1 1、与基因突变有关的定义、与基因突变有关的定义第29页,此课件共122页哦 基因突变:
17、基因突变:简称突变,是变简称突变,是变异的一类,泛指细胞内(或病毒异的一类,泛指细胞内(或病毒颗粒内)遗传物质的分子结构或颗粒内)遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化,数量突然发生的可遗传的变化,可自发或诱导产生。可自发或诱导产生。第30页,此课件共122页哦 突变株:突变株:野生型经突变后野生型经突变后形成的带有新性状的菌株。形成的带有新性状的菌株。野生型菌株:野生型菌株:从自然界分从自然界分离的菌株离的菌株。第31页,此课件共122页哦2 2、突变的类型:、突变的类型:选择性突变株选择性突变株营养缺陷型(株)营养缺陷型(株)抗性突变型(株)抗性突变型(株)条件致死突变型条件致死突
18、变型非选择性突变株非选择性突变株抗原突变型(株)抗原突变型(株)产量突变型(株)产量突变型(株)突变株的类型突变株的类型形态突变型(株)形态突变型(株)第32页,此课件共122页哦3 3、基因突变的特点、基因突变的特点 自发性:自发性:在没有有为诱发因素的情况下,各种遗在没有有为诱发因素的情况下,各种遗传性状的改变可以自发地产生。传性状的改变可以自发地产生。不对应性:不对应性:指突变性状与引起突变的原因间无直接对指突变性状与引起突变的原因间无直接对应关系。应关系。稀有性:稀有性:发突变虽然不可避免,但是突变的频率发突变虽然不可避免,但是突变的频率极低,一般在极低,一般在1010-6-61010
19、-9-9。独立性:独立性:各种性状都可能发生突变,但彼此之间独各种性状都可能发生突变,但彼此之间独立进行。立进行。第33页,此课件共122页哦 可诱变性:可诱变性:通过各种物理、化学诱发因素的作通过各种物理、化学诱发因素的作用,可以提高突变率。用,可以提高突变率。稳定性:稳定性:基因突变后的新遗传性状是稳定的。基因突变后的新遗传性状是稳定的。可逆性:可逆性:原始的野生型基因可以通过变异成原始的野生型基因可以通过变异成为突变型基因,此过程为正向突变;相反突变型为突变型基因,此过程为正向突变;相反突变型的基因也可以恢复到原来的野生型基因,称为回的基因也可以恢复到原来的野生型基因,称为回复突变。任何
20、突变既有可能正向突变,也可能发复突变。任何突变既有可能正向突变,也可能发生回复突变,两者发生的频率基本相同。生回复突变,两者发生的频率基本相同。第34页,此课件共122页哦4 4、突变自发性的证实、突变自发性的证实波动实验波动实验 涂布实验涂布实验 影印培养影印培养第35页,此课件共122页哦(1 1)、变量实验()、变量实验(波动实验波动实验)第36页,此课件共122页哦(2 2)、涂布实验)、涂布实验第37页,此课件共122页哦3 3、影印平板培养法、影印平板培养法第38页,此课件共122页哦第39页,此课件共122页哦5 5、自发突变的机制、自发突变的机制从本质上讲,突变是理化因子从本质
21、上讲,突变是理化因子作用于作用于DNADNA,使其结构发生变,使其结构发生变化并最终改变遗传性状的过程。化并最终改变遗传性状的过程。第40页,此课件共122页哦引引起起自自发发突突变变的的原原因因 DNA DNA分子内部运动分子内部运动 缺失突变缺失突变 自身代谢产物的诱变自身代谢产物的诱变环境因素引起的诱变环境因素引起的诱变第41页,此课件共122页哦6 6、基因突变及其机制、基因突变及其机制基基因因突突变变诱变诱变点突变点突变移码突变移码突变碱基置换碱基置换畸变畸变自发突变自发突变缺失缺失颠换颠换转换转换添加添加添加添加缺失缺失易位(转座易位(转座?)倒位倒位重复重复插入插入第42页,此课
22、件共122页哦缺失缺失重复重复倒位倒位相互易位相互易位染色体结构变异(畸变)的主要类型染色体结构变异(畸变)的主要类型第43页,此课件共122页哦染色体数目的变化染色体数目的变化 n-2n-3n-4n 整倍变化整倍变化 n-n+1、n-1,2n-2n+1、2n-1、2n-2 非非整整倍倍变化变化 原核生物只有一条染色体,但可成为部分二倍体。原核生物只有一条染色体,但可成为部分二倍体。第44页,此课件共122页哦7 7、紫外线对、紫外线对DNADNA的损伤的损伤及其修复及其修复第45页,此课件共122页哦(1 1)光修复光修复也称光复合作用,也称光复合作用,只作用于紫外线引起只作用于紫外线引起的
23、的DNADNA嘧啶二聚体的修复嘧啶二聚体的修复。由光复合酶来完成修复,发生在由光复合酶来完成修复,发生在DNADNA复复制之前。制之前。光复合酶存在细菌低等真核生物,鸟类光复合酶存在细菌低等真核生物,鸟类甚至人类白细胞中。此酶在甚至人类白细胞中。此酶在暗处不起作暗处不起作用用。大肠杆菌的光复合酶由大肠杆菌的光复合酶由471471个氨基酸组成,个氨基酸组成,分子量为分子量为35kD35kD,是由,是由phrphr基因编码。基因编码。第46页,此课件共122页哦第47页,此课件共122页哦(2 2)、切除修复()、切除修复(暗修复暗修复)机制:机制:特异性酶识别特异性酶识别DNADNA链中的链中的
24、损伤部位;损伤部位;DNADNA损伤部分被切除;损伤部分被切除;在在DNADNA聚合酶聚合酶和连接酶的作用和连接酶的作用下完成修复。发生在下完成修复。发生在DNADNA复制之前。复制之前。第48页,此课件共122页哦有四种酶参与有四种酶参与 内切核酸酶:切开内切核酸酶:切开 外切核酸酶外切核酸酶:扩大:扩大 DNA聚合酶:复制聚合酶:复制 通过通过连接酶:连接连接酶:连接 完成了修复作用。完成了修复作用。第49页,此课件共122页哦第50页,此课件共122页哦二、突变与育种二、突变与育种第51页,此课件共122页哦1 1、从自然界中分离筛选、从自然界中分离筛选菌种的方法步骤菌种的方法步骤采采采
25、采 样样 增殖培养增殖培养增殖培养增殖培养 纯纯纯纯种分离种分离种分离种分离 纯纯纯纯培养培养培养培养 生生生生产产产产性能性能性能性能测测测测定定定定 方法、地点、方法、地点、时间和周和周围环境境记录纯种分离的原种分离的原则就是使培养物就是使培养物获得得单个菌落:个菌落:1稀稀释分离法分离法 2平板划平板划线线分离法分离法 涂菌涂菌:划划线线分离分离:分步划分步划线线法法;一次划一次划线线法:法:3组织组织分离法分离法 测测定代定代定代定代谢产谢产物或其它目的性状物或其它目的性状物或其它目的性状物或其它目的性状第52页,此课件共122页哦确定出确定出发菌株菌株 菌种的菌种的纯化化选优 出出发
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