1、微生物遗传学 D类课，36学时，2学分,任课教师： 陈月华 4教214室Tel: 2350 5964,课 程 内 容绪 论第一章 微生物的遗传物质第二章 基 因 突 变第三章 病毒遗传分析第四章 细菌基因转移和基因重组第五章 真菌遗传 第六章 细菌转座子与遗传重组第七章 质 粒,主要参考书：,1. 现代微生物遗传学 陈三凤、刘得虎 编著化学工业出版社 2003年 2. 微生物遗传学 （第三版） 盛祖嘉 编著 科学出版社 2007 年,绪 论,一、遗传学的发展及其基因概念的更新 二、微生物遗传学的发展简史 三、微生物作为遗传研究材料的优越性,一、 遗传学的发展及其基因概念的更新1、经典遗传学时期
2、（19001910）G. Mendel 将混合遗传变为颗粒遗传。 Mendel的杂交符号形式上代表基因。认为“遗传的不是性状本身，而是决定性状的因子”。 验证高等动物、植物的遗传是否符合Mendel定律分离定律、自由组合定律。 1909年首创 gene 一词，但无任何物质概念，只是符号。,2 细胞遗传学时期（19101940） 形式遗传学（informational genetics）研究基因在哪里？如何组织？怎样排列和传递？创立人是 T.H.Morgan，提出染色体遗传学说。Mendel的因子与染色体联系起来，使gene不再是抽象的符号，而代表有机的化学实体。认为gene是三位一体：功能单位
3、、突变单位、交换单位。遗传学与细胞学结合，研究遗传的细胞学基础，阐明遗传物质的传递规律。,3 微生物遗传学时期（19401960）Beadle 和Tatum提出“一个基因一个酶学说”。Jacob和 Monod提出“操纵子学说”。首次证明gene是由DNA构成，是DNA片段。1955年提出顺反子（cistron）概念，否定了 gene 是三位一体的理论。,4 分子遗传学时期（1953） 60年代提出：gene是可分的，功能上有差别发现跳跃gene，1977年发现重叠gene在真核生物基因中发现内含子（intron）、外显子（exon）,说明基因是不连续的,基因是什么？,1） 是实体，其物质基础是
4、DNA (RNA)2） 是具有一定遗传效应的DNA分子中特定的核苷酸序列3) 是遗传信息传递和性状分化发育的依据,4） 基因是可分的，依据其原初功能（产物）可分为：l 编码蛋白质的基因：结构基因、调节基因l 无翻译产物的基因：tRNA, rRNA基因l 不转录的DNA区段：启动区（Promotor）操纵区 (Operator)基因是一个含有特定的遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质最小的功能单位。,二、微生物遗传学的发展简史,什么是微生物遗传学？微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、小型真菌以及单细胞动植物为研究对象的遗传学的分支学科。20世纪，以下几个方面的研究促进了微生物遗传学的发展：,1G
5、.W.Beadle, E.L.Tatum 链孢霉(Neurospora)营养缺陷型的发现和基因 原初功能的研究开辟了biochemical genetics的研究 提出“one gene one enzyme”的假说 应用营养缺陷型研究微生物遗传学 营养缺陷型研究促使细菌基因重组的发现1958年获诺贝尔奖,2. J.Lederberg E.L.Tatum 细菌接合和基因重组的发现 证明微生物与高等动植物的遗传规律一致 陆续发现霉菌、放线菌的基因重组 发现了转导现象 推动了分子遗传学的发展1958 年获诺贝尔奖,3. S.E.Luria, M.Delbruck 细菌抗性突变的研究1969年获诺贝
6、尔奖4. O.T.Avery 细菌转化因子的化学鉴定 1944年5 M.Delbruck, S.Benzer 噬菌体遗传学研究40-50年代6啤酒酵母(S.cerevisiae)基因组全序列测定告终 1996年,基因组(genomy) ？一种生物编码所有功能所必须的基因的结合体，基因组也指单倍体生物的一套DNA和DNA 分子所携带的全部遗传指令。S.cerevisiae 全基因组序列测定的意义: 第一个真核生物基因组全序列测定 当时最大的基因组全序列测定,S.cerevisiae 有16条染色体，总长度12 mb (1.2X107bp) 最小的染色体为1号染色体230kb , 最大染色体为4号
7、染色体1532kb 包括: 蛋白质编码基因5885个，r-RNA编码基因140个, t- RNA编码基因275个 详细介绍见 Science， vol.274 ，1996 p.546 “Life With 6000 Genes”,至20世纪末，已完成了全基因组测序的生物种类有：病毒和类病毒： 599种质粒： 205种细胞器： 185种真细菌： 39种单细胞真核生物： 1种动物： 2种植物： 1种2001年2月，人类基因组测序也基本完成。,原核生物已测序的基因组都小于 2mb (200万 bp): 流感嗜血杆菌 1.8 mb(180万 bp) 噬菌体 48.5kb X174 5383 n.t.,
8、三、微生物作为遗传研究材料的优越性,1为什么在基因作用机制的研究中采用微生物为材料？从果蝇到脉胞菌想法的由来20世纪30年代，Beadle用果蝇研究基因的作用机制。果蝇复眼色素的合成。辰砂色，朱红色，暗红色。用果蝇研究的困难：1、复眼色素十分复杂，需要百万头果蝇。2、二倍体细胞中的遗传物质组成特点，具有等位基因。,二倍体细胞中有2套染色体，每一个基因有2个拷贝。,2微生物作为遗传学研究材料的 优越性,独特的生物学特征： 1）营养体多为单细胞、单倍体 2）易培养、繁殖快、代谢作用旺盛 3）便于获得营养缺陷型 4）可在固体平板上从1个细胞无性繁殖成1个菌 落 5）有性世代可在较短时间完成,微生物独特的生物学特征决定了适宜研究发生频率极低的遗传事件： 1）基因突变研究 利用选择培养，在一个培养皿中可发现若干亿细菌中发生的少数突变。 2）杂交和重组研究 在一个培养皿中可发现百万个子代细菌中的个别重组体。1个培养皿中可测定0.001的重组体，如果用果蝇则需要观察50万只！,
