导图社区 微生物的变异与育种
下列思维导图帮助你更好的理解微生物学中微生物的变异与育种的相关知识体系。
编辑于2021-01-24 21:17:05小核酸药物是目前发展最为成熟的基因疗法之一。广义的小核酸药物是指长度小于30nt的寡核苷酸序列,范围涵盖了反义寡核苷酸(ASO) ,小干扰RNA(siRNA)和微小RNA(miRNA)。其中ASO是一类非常有潜力的小核酸药物,目前全球已经有多款ASO药物获批上市,且治疗效果让人耳目一新。但由于该技术近些年才在国外兴起,很多生物专业的学生或学者对ASO都比较陌生,该导图可以帮助学生或学者们增进对ASO的了解,对小核酸药物感兴趣的同学可以留步读一读。
根据中心法则,DNA、RNA和蛋白质之间存在着直接的线性关系,即连续的DNA序列被真实地转录成mRNA序列,然后翻译成蛋白质。但事实并非如此,因为RNA编辑会导致DNA所编码的遗传信息发生改变。
神经系统和内分泌系统共同协调机体所有系统的功能,其中内分泌系统是通过分泌激素的方式发挥作用。内分泌系统不仅在调节机体生长、发育、生殖、和代谢中发挥及为重要的作用,在机体的所有生理活动中,内分泌系统均发挥广泛和持久的作用。本篇详细介绍了有关内分泌系统的基础知识,以及机体激素的功能和调节机制。
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小核酸药物是目前发展最为成熟的基因疗法之一。广义的小核酸药物是指长度小于30nt的寡核苷酸序列,范围涵盖了反义寡核苷酸(ASO) ,小干扰RNA(siRNA)和微小RNA(miRNA)。其中ASO是一类非常有潜力的小核酸药物,目前全球已经有多款ASO药物获批上市,且治疗效果让人耳目一新。但由于该技术近些年才在国外兴起,很多生物专业的学生或学者对ASO都比较陌生,该导图可以帮助学生或学者们增进对ASO的了解,对小核酸药物感兴趣的同学可以留步读一读。
根据中心法则,DNA、RNA和蛋白质之间存在着直接的线性关系,即连续的DNA序列被真实地转录成mRNA序列,然后翻译成蛋白质。但事实并非如此,因为RNA编辑会导致DNA所编码的遗传信息发生改变。
神经系统和内分泌系统共同协调机体所有系统的功能,其中内分泌系统是通过分泌激素的方式发挥作用。内分泌系统不仅在调节机体生长、发育、生殖、和代谢中发挥及为重要的作用,在机体的所有生理活动中,内分泌系统均发挥广泛和持久的作用。本篇详细介绍了有关内分泌系统的基础知识,以及机体激素的功能和调节机制。
微生物的遗传变异和育种
一、遗传变异的物质基础
1、验证DNA是遗传物质的三个经典实验
肺炎双球杆菌转化实验
活R菌和热死S菌可以致死老鼠
噬菌体感染实验
P32 与S35的标记噬菌体
植物病毒重建实验
TMV与HRV的交叉重建
2、传物质在细胞内存在的形式与部位
七个水平
细胞水平(多数DNA存在与细胞核活核区)
细胞核水平(核基因组和染色体组简称基因组)
染色体水平
核酸水平
基因水平
原核生物的基因调控
操纵子
启动基因
操纵基因(与阻遏或诱导蛋白结合进行操纵)
结构基因
调节基因
真核生物的基因
外显子
内含子
密码子水平
密码子是mRNA上三个连续的核苷酸序列
核苷酸水平
原核生物的质粒
细胞内的复制子
严紧型复制控制
松弛型复制控制
在基因工程中的应用
优点
相对分子质量小,便于DNA的分离和操作
呈环状分离过程中能保持性能稳定
不受核基因组控制的独立复制起始点
拷贝数多使外源DNA可以很快扩增
存在抗药性基因的选择性标记,便于筛选。
质粒的分离与鉴定
裂解细胞除杂质,然后进行聚丙烯酰胺凝胶电泳。
质粒的种类
结合性质粒
抗药性质粒
产抗生素的质粒
具生理功能的质粒
产毒质粒
经典质粒简介
F质粒(F因子、致育因子或性因子)
是大肠杆菌等细菌决定性别并有转移能力的质粒。
R质粒(R因子或抗性因子)
抗性转移因子(控制复制和转移的作用)
抗性决定子(抗药性作用)
Col质粒(大肠杆菌素质粒)
能产生抑制或杀死其他边缘细菌或同种不同菌株的细菌素(可以通过抑制复制,转录,翻译或能量代谢等方面而杀死其他细菌)
Ti质粒(诱癌质粒)
通过破坏一些双子叶植物控制细胞分裂的激素调节的系统,从而使它们转变为癌细胞
Ri质粒
mega质粒(巨大质粒)
降解性质粒
可编码一系列可以降解复杂有机物的酶
生理功能性质粒
可利用乳糖,蔗糖,尿素和固氮的质粒
二、微生物的基因突变
1、突变的类型
选择性突变株
营养缺陷型
抗性突变型
条件致死突变型
非选择性突变株
形态突变型
抗原突变型
产量突变型
2、基因突变的机制
诱发突变
碱基的置换(点突变)
移码突变
染色体畸变
由于某些强烈的理化因子导致了染色体结构上的缺失,重复、插入,易位和倒位,以及染色体数目的变化。
转座因子
原核生物的插入序列、转座子
大肠杆菌的mu噬菌体
自发突变
3、基因突变的特点
自发性
可自发的产生各种遗传性状的突变
验证基因突变自发性的三个实验
变量实验
涂布实验
影印平板实验
不对应性
指突变性状与引起突变的原因无直接对应关系
稀有性
自发产生突变的概率极低
独立性
某基因的突变率不受其他基因的突变率的影响
可诱变性
诱变剂可提高基因突变率
稳定性
发生基因突变后产生的新遗传性状是稳定的,可遗传的
可逆性
可发生正向突变也可相反的发生回复突变
4、DNA的损伤及其修复
紫外线对DNA的损伤
形成嘧啶二聚体
DNA修复
光复活作用
带嘧啶二聚体的DNA在黑暗下会被光解酶(一种光激活酶)结合,当重新在可见光下时,酶会被激活使二聚体重新分解成单体
切除修复(暗修复)
通过酶切作用除去嘧啶二聚体,然后重新合成一段正常的DNA链进行修复
五、相关名词解释
遗传密码
是指DNA链上决定个各具体氨基酸的特定核苷酸序列,遗传密码的信息单位是密码子,每一个密码子由三个核苷酸序列即一个三联体所组成。
质粒
游离于原核生物核基因组以外,具有独立复制能力的小型闭合环状双链DNA分子(cccDNA)
诱变突变
指人为地利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。
移码突变
诱变剂使DNA序列中的一个或少数几个核苷酸发生插入和缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变。
转座
DNA序列通过非同源重组的方式从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位。或其他染色体上的某一部位的现象。
表型延迟
虽然菌株的遗传型已突变,但表型却要经染色体复制、分离和细胞分裂后才能表现出来的现象
自发突变
指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变
营养缺陷型
一种缺乏合成一种必需营养素的能力的突变体,因此必须从其周围环境中获取该营养素和前体
艾姆斯实验
细胞营养缺陷型的回复突变来检测使环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便有效方法。
准性杂交(parasexual hybridization)
比有性生殖更为原始的两性生殖方式,通过不同菌株的体细胞间发生融合,可以不借助减数分裂而导致低频率的基因重组并产生重组子。
重组DNA技术
通过直接改变生物体的核酸基因组来有意的修改生物体的遗传信息称为基因工程。用于完成基因工程的一系列方法被称为重组DNA技术。
四、基因工程
1、基因工程的基本操作
①目的基因的获取
②优良载体的选择
③目的基因与载体DNA的体外重组
④重组载体导入受体细胞
⑤重组受体细胞的筛选和鉴定
⑥工程菌的大规模培养
2、应用
生产多肽类药物疫苗
改造传统工业发酵菌种
动植物特征性的基因工程改良
三、育种
1、基因重组和杂交育种
原核生物的基因重组
转化
转导
接合
原生质体融合
真核生物的基因重组
有性杂交
准性杂交
2、自然突变育种
人工筛选,突变率低
3、诱变育种
诱变育种的原则
选择简便有效的诱变剂
物理诱变剂非电离辐射型的紫外线、激光、离子束,电离辐射型X线、r线、快中子等 化学诱变剂烷化剂、碱基类似物、吖啶化合物或拟辐射物质
挑选优良的出发菌株
合适的出发菌株
处理单细胞或单孢子悬液
制备均匀而分散的单细胞悬液
选用最适的诱变剂的量
充分利用复合处理的协同效应
创新和设计高效帅选方案
突变株筛选的方法
产量突变株
抗药性突变株
营养缺陷型突变株
有关的三种个体
野生型
营养缺陷型
原养型