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微生物遗传学

MicrobialGenetics

课程编号：03600040j-01

适用专业：应用生物科学

总学时数：48

总学分：3学分

课程类型：专业基础

先修课程：微生物学，生物化学，分子生物学，基因工程

大纲主撰人：曲娟娟

内容简介

   微生物遗传学是一门研究微生物遗传和变异的科学，它是遗传学的一个分支学科，也是微生物学和分子生物学的分支学科，是在生产实践和科学实验的基础上发展起来的。由于先进的分子生物学技术不断涌现，以微生物为材料的研究成果层出不穷，使整个微生物遗传学的面貌已经发生了深刻的变化。本课程是生物技术专业教学计划中重要的核心课程，是生物技术专业员工的一门必修课程。本课程通过综合分析复杂的遗传变异现象，揭示遗传和变异的规律，着重掌握的内容有不同的微生物种是怎么形成的、微生物种在亲代与子代之间是如何传递信息的、遗传和变异的条件和根据是什么、通过综合分析复杂的遗传、变异现象，以及深入研究微生物细胞内部结构和分子运动，便可以揭示遗传、变异现象的本质和规律性。微生物遗传学的根本任务就在于探讨如何控制微生物种的特性，使之朝着人类所需要的方向发展，以便更好地改造微生物的类型，造福人类。

教学大纲

一、课堂讲授部分

（一）各章节要点及讲课时数

绪论  (2学时)

一、微生物遗传学简介

二、微生物遗传学的发展过程

三、微生物遗传学的研究对象和任务（2学时）

※本章要点：让员工了解并掌握微生物遗传学内容，发展及研究对像和任务；本章的重点是微生物遗传学发展中几个重要的阶段主要内容。

第一章  微生物的遗传物质    (6学时)

第一节 证明遗传物质是DNA的经典实验

一、 细菌的转化

二、 噬菌体感染实验

三、 病毒重建实验

第二节 DNA的结构和复制

一、 DNA的结构

二、 DNA的复制特点和几种主要复制方式（2学时）

第三节 原核微生物的遗传物质

一、 原核生物的染色体数目及其复制

二、 细菌染色体的结构

三、 细菌染色体的复制

四、 细菌染色体的分离机制（2学时）

第四节 真核微生物的遗传物质

一、 真核生物染色体的组成和结构

二、 真核生物染色体的复制

第五节 基因结构和基因组

一、 原核生物基因组的及其特点

二、 真核生物基因组及其特点（2学时）

※本章要点掌握生物在细胞水平上是如何分类的。复习原核细胞、真核细胞、病毒的构造。复习DNA的分子结构和DNA的复制、转录、翻译过程。经典遗传学三定律。

第二章 基因突变和损伤DNA的修复       (6学时)

第一节 基因突变的类型和规律

一、基因的符号

二、基因突变的类型

三、基因突变的规律

第二节 基因突变的分子基础

一、碱基置换及其对遗传信息的影响

二、移码突变及其产生

三、缺失和重复（2学时）

第三节 诱突剂和诱变机制

一、碱基类似物在DNA复制时的搀入

二、DNA分子上碱基的化学修饰

三、嵌合剂和移码突变

四、辐射诱变（2学时）

第四节 损伤DNA的修复

一、光修复

二、错配修复

三、切除修复

四、重组修复

五、交联修复

六、SOS修复

七、链断裂的修复

※本章要点：掌握突变的概念，学会突变率的计算方法和突变的分类。掌握自发突变的机制和突变株的分离和检出方法。

第三章 病毒遗传分析     (4学时)

第一节 T4噬菌体

一、T4噬菌体的形态结构

二、T4噬菌体的基因组和遗传图谱

三、研究噬菌体感染的方法

四、重组测验（2学时）

第二节 l噬菌体

一、l噬菌体的生活周期

二、l噬菌体基因组

三、l噬菌体的复制

四、l噬菌体基因的转录和调控

五、溶源途径和溶菌途径的遗传控制

六、l噬菌体的溶源化和诱导

第三节 反转录病毒

一、反转录病毒的毒粒结构

二、反转录病毒的生活周期

三、反转录病毒的基因组（2学时）

四、反转录过程中DNA双链的合成和LTR的产生

※本章要点：：学习l噬菌体DNA的整合与切除。研究l噬菌体的生活周期、基因组、复制及转录和调控过程

第四章 细菌基因转移和基因重组       (4学时)

第一节 转化

一、自然转化

二、人工转化

三、利用转化绘制遗传图谱（2学时）

第二节 接合作用

一、F质粒的结构及其在细胞中的存在状态

二、F质粒与接合作用

三、中断杂交试验和基因定位

第三节 转导

一、普遍性转导

二、局限性转导  （2学时）

※本章要点：：学习并掌握转化、接合作用、转导的原理

第五章 质粒       (2学时)

第一节 质粒的检测

一、质粒消除

二、遗传转移

三、分子杂交

四、质粒的分离、检测和纯化

第二节 质粒的复制和调节

一、质粒复制的调控

二、质粒的不相容性

三、质粒的稳定性

四、质粒的转移（2学时）

※本章要点：掌握质粒遗传的概念和特点，质粒的遗传特点和分离、检出纯化方法。

第六章 酵母菌遗传      (2学时)

第一节 酵母菌的基因组和染色体

一、酵母的基因组

二、酵母的染色体结构

第二节 酵母菌基因表达调控

一、酵母基因的启动子元件

二、酵母的转录调控因子（2学时）

※本章要点：掌握酵母的基因表达调控机制

第七章 原核生物基因表达的调控       (6学时)

第一节 概述

一、操纵子

  二、阻遏物和激活物

  三、负调控和正调控

  四、诱导物和共阻遏物（2学时）

第二节 转录水平的调控

  一、细菌的RNA聚合酶

  二、启动子

  三、转录过程及转录起始调控

  四、转录的终止和抗终止（2学时）

第三节 操纵子类型

  一、大肠杆菌乳糖操纵子的正调控和负调控

  二、半乳糖操纵子的双重调控

三、色氨酸操纵子的弱化作用

第四节 转录后的调控

一、SD序列与翻译效率

二、重叠基因对翻译的影响

三、严紧反应

四、反义RNA的调控作用（2学时）

※本章要点：掌握原核生物表达调控的机制；重点和难点：乳糖操纵子中的正负调控机制，色氨酸操纵子模型。

第八章 微生物中的转座子       (4学时)

第一节 细菌转座因子的类型和结构

一、插入序列

二、细菌转座子

三、细菌转座子的插入机制、转座模型

四、Mu噬菌体的转座

第二节 细菌转座子的遗传效应和应用

一、转座因子的遗传效应

二、转座子的应用

第三节 酵母中的转座子

一、Ty因子的分子结构和转录

二、Ty的转座机制

※本章要点：：掌握转座子的分类和转座子的基因结构。

第九章 遗传重组      (6学时)

第一节 遗传重组的类型

一、同源重组

二、位点特异性重组

三、异常重组

第二节 同源重组的分子模型

一、Holliday双链侵入模型

二、单链侵入模型（2学时）

第三节 位点特异性重组

一、l噬菌体的整合和切除

二、酵母2um质粒的位点特异性重组（2学时）

第四节 异常重组

一、互补末端的连接

二、非互补末端的连接（2学时）

※本章要点：掌握遗传重组的类型。同源重组和位点特异性重组原理  转座子的分类和转座子的基因结构。

第十章 微生物育种         (6学时)

第一节 原生质体融合育种

一、原生质体融合技术的发展

二、原生质体融合育种的特点

三、原生质体育种的步骤（2学时）

第二节 诱变育种

2.1紫外线诱变

2.2亚硝基胍诱变（2学时）

3 基因工程育种

一、利用基因工程技术改良农业微生物菌株

二、利用基因工程技术改良工业酶的生产菌株

三、利用基因工程技术提高代谢产物的量（2学时）

※本章要点：掌握突变型的应用。掌握诱变育种、杂交育种、原生质体融合和基因工程育种的基本原理和方法。

（二）教材及参考书

1.教材：《现代微生物遗传学》陈三凤，化学工业出版社，2003年。

2.主要参考书：《分子遗传学》张玉静主编，科学出版社，2000年。

          《普通遗传学》杨业华 主编 高等教育出版社，2000年。

教学大纲说明

一、教学目的与课程性质和任务，与其他课程的关系，所需先修课程

本大纲是按生物技术教学计划制定的，是重要的专业基础课，其目的在于通过微生物遗传学的学习，使员工掌握微生物遗传变异的规律，和常规的微生物育种方法，更好的为生产实践服务。本课程的根本任务在于探讨如何控制微生物种的特性，使之朝着人类所需要的方向发展。学习本课程前需先修微生物学，普通遗传学和生物化学。

二、教学要求及选编教材的依据

教学要求正确理解微生物遗传学中的基本概念；掌握遗传学基本原理；能够运用遗传学的基本原理，解决微生物育种中问题。

选用教材依据：现代微生物遗传学是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

三、教学环节和教学方法

本课程分理论教学和实验教学两个环节，理论教学环节主要采用多媒体授课的方法，图文并貌地将微生物遗传学的基本原理和方法传授给员工。同时在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行所需的基本训练，为员工进一步学习有关专业课程和日后从事微生物遗传育种工作打下基础。

四、改革思路和说明

在现有条件下，积极改善实验条件，努力培养员工的基本实验技能，加深对基本方法和基本原理的理解和掌握，争取在实验课和理论课的学习中掌握，诱变育种的基本方法，培养员工善于思考，勤于动手，使员工具有分析问题，解决问题的能力，并把这些知识运用到实践中去，做到理论和实践相结合。