关于原核生物基因组 (2)课件
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第二章基因组的结构与功能演示文稿
inside the nucleus of the cell in the familiar form of chromosomes; and a mitochondrial genome -outside the nucleus in the cytoplasm of the cell, usually in the form of one round chromosome (the mitochondrial chromosome).
④与进化有关 不同种属的高度重复序列的核苷酸序列不同，具有
种属特异性，但相近种属又有相似性。
⑤与个体特征有关
同一种属中不同个体的高度重复序列的重复次数不 一样，这可以作为每个个体的特征，即DNA指纹。 ⑥与染色体减数分裂时染色体配对有关。
第20页，共53页。
高度重复序列类型 （1）反向（倒位）重复序列
第二章基因组的结构与功能演 示文稿
第1页，共53页。
优选第二章基因组的结构与功 能
第2页，共53页。
Genome：
a set of integrated monoploid genetic material sum total in cellule or organism.
Structure of genome：
人基因组中，大约占60%-65％。
第26页，共53页。
三、多基因家族与假基因
multigene family：
from ancestral gene to group genes by repetition and mutation long time.
histone family: clustering in same chromosome.
第12页，共53页。
④与进化有关 不同种属的高度重复序列的核苷酸序列不同，具有
种属特异性，但相近种属又有相似性。
⑤与个体特征有关
同一种属中不同个体的高度重复序列的重复次数不 一样，这可以作为每个个体的特征，即DNA指纹。 ⑥与染色体减数分裂时染色体配对有关。
第20页，共53页。
高度重复序列类型 （1）反向（倒位）重复序列
第二章基因组的结构与功能演 示文稿
第1页，共53页。
优选第二章基因组的结构与功 能
第2页，共53页。
Genome：
a set of integrated monoploid genetic material sum total in cellule or organism.
Structure of genome：
人基因组中，大约占60%-65％。
第26页，共53页。
三、多基因家族与假基因
multigene family：
from ancestral gene to group genes by repetition and mutation long time.
histone family: clustering in same chromosome.
第12页，共53页。
第三章--基因与基因组的结构PPT课件
-
4
③近20年来，由于重组DNA技术的完善和应 用，人们已经改变了从表型到基因型的传统 研究基因的途径，而能够直接从克隆目的基 因出发，研究基因的功能及其与表型之间的 关系，使基因的研究进入了反向生物学阶段。
-
5
• 反向生物学：指利用重组DNA技术和离体 定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的 功能，在体外使基因突变，再导入体内，检 测突变的遗传效应即表型的过程。
• 例如，对于大肠杆菌和其他细菌，用三个小写
字母表示一个操纵子，接着的大写字母表示不
同基因座，lac 操纵子的基因座：lacZ，lacY， lacA；其表达产物蛋白质则是lacZ，lacY，
lacA。
-
37
• 3．质粒和其他染色体外成分的命名 • 自然产生的质粒，用三个正体字母表示，第—
个字母大写，例如：ColEⅠ；
血破裂而使血红蛋白计数减少，造成贫血。
• 其本质是其血红蛋白的β-链与正常野生型
β-链之间的第6位氨基酸，由Val取代了 Glu所致。
-
32
• 这种贫血病是由基因突变造成的一种分子病，
除溶血后发生贫血外，还会堵塞血管形成栓塞， 从而伤及多种器官。
• 它的纯合子(通过单倍体形成的纯系双倍体)患
者在童年就夭折。
-
40
• 6．线虫基因的命名
• 用三个小写斜体字母表示突变表型，如存
在不止一个基因座，则在连字符后用数字
表示，如基因unc-86，ced-9；蛋白UNC-
86；CED-9。
-
41
• 7．植物基因的命名
• 多数用1～3个小写英文斜体字母表示。
-
42
• 8．脊椎动物基因的命名
原核生物的遗传规律PPT课件
生物材料
某些原核生物可以用于生产生物 材料，如聚合物和纤维，替代传 统的塑料和纤维材料。
生物传感器
某些原核生物可以用于开发生物 传感器，用于检测环境中的有害 物质和食品中的有害微生物。
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原核生物的遗传规律
目 录
• 原核生物的遗传物质 • 原核生物的基因表达 • 原核生物的DNA复制 • 原核生物的突变和重组 • 原核生物的遗传规律的应用
01 原核生物的遗传物质
遗传物质的发现
遗传物质的发现始于19世纪末， 科学家们通过实验观察到遗传性 状可以在亲代和子代之间传递。
20世纪初，科学家们开始深入 研究遗传物质，并提出了遗传因 子的概念，认为遗传因子决定了
突变和重组的意义
生物进化
突变和重组是生物进化的 基础，通过改变基因序列， 产生新的等位基因，为生 物进化提供原材料。
适应性进化
突变和重组有助于生物适 应环境变化，提高生存和 繁殖能力。
遗传性疾病
突变和重组也可能导致遗 传性疾病的发生，如镰状 细胞贫血、囊性纤维化等。
05 原核生物的遗传规律的应 用
基因表达的机制
转录机制
原核生物的转录机制涉及RNA聚 合酶和转录因子的作用，RNA聚 合酶负责启动转录并合成mRNA， 转录因子则参与调节转录效率和
特异性。
翻译机制
原核生物的翻译机制涉及核糖体、 tRNA和氨基酸等成分的作用， 核糖体负责读取mRNA上的密码 子并合成蛋白质，tRNA和氨基 酸则参与蛋白质合成的原料供应。
结构稳定。
DNA复制的调控
01
02
பைடு நூலகம்
03
细胞周期调控
分子生物学原核生物基因表达调控ppt课件
14
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
第2章 原核生物基因组与病毒基因
2. R质粒(又称抗药性质粒或耐药性质粒)：主要特征是 带有耐药性基因，可以使宿主菌获得耐受相应抗生素 的能力。
3. Col质粒(也称大肠杆菌素生长因子)：是可以产生大 肠杆菌素(colicin)的大肠秆杆菌质粒。大肠杆菌素能 阻止不含这种质粒的大肠杆菌生长。
三、质粒的一般性质
1、质粒的主要成分：
ΦX174噬菌体的基因结构
Ala Glu Gly Val Met 终止
- GCGˊG AAˊG GAˊG TGˊATGˊTAAˊTG TˊCT-
Arg Lys Glu 终止
起始 Ser
二、大肠杆菌基因组特征
〈一〉大肠杆菌基因组： 1、分子量：2.64 x109Da，4 639 221 bp。 2、染色体DNA总长度：1100-1400um。 3、基因组：约有3500个基因。
是指携带有效接触基因的质粒，只能使细菌接合， 本身不能被传递。
2. 可移动型质粒(mobilizable plasmid)：
可以被传递，但不能使细菌Байду номын сангаас合。
3.自传递型质粒(self transmissible plasmid)：
是兼具上述两种功能的质粒，如F质粒兼有接合和 可移动的双重性质。
二、质粒的类型 （3）
DNA或RNA；单链或双链；闭合环状或是线性分子。 3．基因组中有重叠基因现象。
使较小的基因组能携带较多的遗传信息。 4．基因组中具有操纵子结构。 5．病毒基因可连续（噬菌体）也可间断（真核细胞病毒）。 6. 重复序列少，不像真核生物基因组。 7．非编码区少，编码序列大于90％。 8．基因组是单倍体（逆转录病毒有两个拷贝）。 9．相关基因丛集 形成一个功能单位或转录单元。
二、DNA病毒：基因组的一般特点
3. Col质粒(也称大肠杆菌素生长因子)：是可以产生大 肠杆菌素(colicin)的大肠秆杆菌质粒。大肠杆菌素能 阻止不含这种质粒的大肠杆菌生长。
三、质粒的一般性质
1、质粒的主要成分：
ΦX174噬菌体的基因结构
Ala Glu Gly Val Met 终止
- GCGˊG AAˊG GAˊG TGˊATGˊTAAˊTG TˊCT-
Arg Lys Glu 终止
起始 Ser
二、大肠杆菌基因组特征
〈一〉大肠杆菌基因组： 1、分子量：2.64 x109Da，4 639 221 bp。 2、染色体DNA总长度：1100-1400um。 3、基因组：约有3500个基因。
是指携带有效接触基因的质粒，只能使细菌接合， 本身不能被传递。
2. 可移动型质粒(mobilizable plasmid)：
可以被传递，但不能使细菌Байду номын сангаас合。
3.自传递型质粒(self transmissible plasmid)：
是兼具上述两种功能的质粒，如F质粒兼有接合和 可移动的双重性质。
二、质粒的类型 （3）
DNA或RNA；单链或双链；闭合环状或是线性分子。 3．基因组中有重叠基因现象。
使较小的基因组能携带较多的遗传信息。 4．基因组中具有操纵子结构。 5．病毒基因可连续（噬菌体）也可间断（真核细胞病毒）。 6. 重复序列少，不像真核生物基因组。 7．非编码区少，编码序列大于90％。 8．基因组是单倍体（逆转录病毒有两个拷贝）。 9．相关基因丛集 形成一个功能单位或转录单元。
二、DNA病毒：基因组的一般特点
第二章 基因组DNA和染色体
基因组就有1.75×107bp，大约是细菌（E.Coli）基因组的3-4
倍。
最简单的多细胞生物线虫其基因组有8×107bp，大 约是酵母的4倍，而进化到昆虫，基因组必须大于 8×108 bp，进化到哺乳动物更要具有大于2×109bp 的基因组。DNA的含量与有机体之间存在这样的关 系并不难理解，随着有机体变的复杂，他们需要更多 的核DNA。
a a a a a cut a a a a a
aa
a
denaturation
aa
a renaturation
a
aa a
a
DNA with unique sequence. Its complexity is high.
b c d e cut
f
Note that the size of the
g
genome by itself does not h
简单序列DNA又叫卫星DNA（satellite DNA），当用密度梯 度离心法分离基因组DNA时，含有简单序列DNA的片断就会 形成卫星带（satellite band)。例如，将人的基因组DNA截断 成50～100 Kb的片段，就会形成一个主带（浮力密度为1.701 gcm-3）和三个卫星带（1.687, 1.693以及1.697 gcm-3）
Main Components in Eukaryotic Genomes
1、快速复性组分
在复性动力学实验中，大约10－15％的哺乳动物DNA快速 复性组分，其Cot½ 值小于0.01。快速复性组分代表着简单序 列DNA。简单序列DNA是由重复序列（repetitive sequence）构成的，所谓重复DNA是指在DNA分子或整个 基因组中出现两次以上的一段DNA序列。构成简单序列DNA 的重复序列一般由一些完全相同或相似的短寡聚核苷酸序列 串连在一起形成的，长度可能有几百Kb，因此又称串连重复 DNA(tandem repeats)。一个基因组可能含有几种不同类 型的简单序列DNA，各含有一个不同的重复单位。
倍。
最简单的多细胞生物线虫其基因组有8×107bp，大 约是酵母的4倍，而进化到昆虫，基因组必须大于 8×108 bp，进化到哺乳动物更要具有大于2×109bp 的基因组。DNA的含量与有机体之间存在这样的关 系并不难理解，随着有机体变的复杂，他们需要更多 的核DNA。
a a a a a cut a a a a a
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aa
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a
aa a
a
DNA with unique sequence. Its complexity is high.
b c d e cut
f
Note that the size of the
g
genome by itself does not h
简单序列DNA又叫卫星DNA（satellite DNA），当用密度梯 度离心法分离基因组DNA时，含有简单序列DNA的片断就会 形成卫星带（satellite band)。例如，将人的基因组DNA截断 成50～100 Kb的片段，就会形成一个主带（浮力密度为1.701 gcm-3）和三个卫星带（1.687, 1.693以及1.697 gcm-3）
Main Components in Eukaryotic Genomes
1、快速复性组分
在复性动力学实验中，大约10－15％的哺乳动物DNA快速 复性组分，其Cot½ 值小于0.01。快速复性组分代表着简单序 列DNA。简单序列DNA是由重复序列（repetitive sequence）构成的，所谓重复DNA是指在DNA分子或整个 基因组中出现两次以上的一段DNA序列。构成简单序列DNA 的重复序列一般由一些完全相同或相似的短寡聚核苷酸序列 串连在一起形成的，长度可能有几百Kb，因此又称串连重复 DNA(tandem repeats)。一个基因组可能含有几种不同类 型的简单序列DNA，各含有一个不同的重复单位。
原核生物的遗传规律PPT课件
原核生物的遗传规律ppt课件
目
CONTENCT
录
• 原核生物的遗传物质 • 原核生物的基因表达 • 原核生物的突变和重组 • 原核生物的遗传规律 • 原核生物的进化与系统发育
01
原核生物的遗传物质
遗传物质概述
遗传物质定义
遗传物质是控制生物性状的基本物质，是遗传信息 的载体。
遗传物质的发现
孟德尔通过豌豆杂交实验发现遗传规律，奠定遗传 学基础。
酶对结构基因进行转录。
03
原核生物的突变和重组
突变和重组概述
突变
指基因序列的偶然变化，包括点 突变和染色体畸变。
重组
指DNA分子的重新组合，包括同 源重组和非同源重组。
点突变和基因重组
点突变
指DNA序列中单个碱基的变异，可能导致氨基酸的替换或蛋白质 功能的改变。
基因重组
指DNA分子的重新组合，是生物进化的重要机制之一，有助于产 生新的基因组合和变异。
原核生物的进化历程
原核生物是指没有细胞核的细胞， 包括细菌、蓝藻、支原体和衣原
体等。
原核生物的进化历程可以追溯到 数十亿年前，它们在进化过程中 形成了多种多样的形态和生理特
征。
原核生物在地球生态系统中占据 着重要的地位，它们参与了地球 上的许多重要过程，如光合作用、
氮循环和碳循环等。
THANK YOU
翻译终止信号序列指导 核糖体停止合成多肽链 ，并从mRNA上释放出 来。
基因表达调控
原核生物的基因表达调控主要通 过操纵子模型进行，操纵子包括 结构基因、调节基因和操纵序列。
调节基因编码的阻遏蛋白在无诱 导物存在时与操纵序列结合，阻 止RNA聚合酶对结构基因的转录。
当诱导物存在时，诱导物与阻遏 蛋白结合，使其失去与操纵序列 的结合能力，从而允许RNA聚合
目
CONTENCT
录
• 原核生物的遗传物质 • 原核生物的基因表达 • 原核生物的突变和重组 • 原核生物的遗传规律 • 原核生物的进化与系统发育
01
原核生物的遗传物质
遗传物质概述
遗传物质定义
遗传物质是控制生物性状的基本物质，是遗传信息 的载体。
遗传物质的发现
孟德尔通过豌豆杂交实验发现遗传规律，奠定遗传 学基础。
酶对结构基因进行转录。
03
原核生物的突变和重组
突变和重组概述
突变
指基因序列的偶然变化，包括点 突变和染色体畸变。
重组
指DNA分子的重新组合，包括同 源重组和非同源重组。
点突变和基因重组
点突变
指DNA序列中单个碱基的变异，可能导致氨基酸的替换或蛋白质 功能的改变。
基因重组
指DNA分子的重新组合，是生物进化的重要机制之一，有助于产 生新的基因组合和变异。
原核生物的进化历程
原核生物是指没有细胞核的细胞， 包括细菌、蓝藻、支原体和衣原
体等。
原核生物的进化历程可以追溯到 数十亿年前，它们在进化过程中 形成了多种多样的形态和生理特
征。
原核生物在地球生态系统中占据 着重要的地位，它们参与了地球 上的许多重要过程，如光合作用、
氮循环和碳循环等。
THANK YOU
翻译终止信号序列指导 核糖体停止合成多肽链 ，并从mRNA上释放出 来。
基因表达调控
原核生物的基因表达调控主要通 过操纵子模型进行，操纵子包括 结构基因、调节基因和操纵序列。
调节基因编码的阻遏蛋白在无诱 导物存在时与操纵序列结合，阻 止RNA聚合酶对结构基因的转录。
当诱导物存在时，诱导物与阻遏 蛋白结合，使其失去与操纵序列 的结合能力，从而允许RNA聚合
基因的结构(2)
人类基因组计划的由来
基 因 的 结 构
7
1. 1984年, 在美国Alta Utah召开的专业会议上， 一些科学家已开始讨论对人类基因组ＤＮＡ 进 行全序列分析的前景。
2. 1986年，美国科学家在“Science”上发表短文， 首次提出人类基因组计划的设想，并建议组织国 家级和国际级的项目来进行这方面的研究。
蛋白质 碱基 外显子
Β-球蛋白 1700 3 凝血因子 1860 26
0
内含子 2 25
氨基酸 146 2552
基 因 的 结 构
6
20世纪科学史的三个里程碑
在人类刚刚进入21 世纪的时候，回顾 过去一百年中所取得的辉煌成就，最激 动人心的伟大创举之一就是和“曼哈顿 原子弹计划”、“人类登月计划”一起 被誉为20世纪科学史上三个里程碑的 “人类基因组计划 (Human Genome Project, HGP)”。这一人类历史上最伟 大的工程从讨论到实施经历了十几年的 时间。
•
四十五、穷人并不是指身无分文的人，而是指没有梦想的人。——佚名
•
四十六、不要怀有渺小的梦想，它们无法打动人心。——歌德
•
四十七、人生最苦痛的是梦醒了无路可走。做梦的人是幸福的；倘没有看出可以走的路，最要紧的是不要去惊醒他。——鲁迅
•
四十八、浪费别人的时间是谋财害命，浪费自己的时间是慢性自杀。──列宁
3. 1988年4月，国际人类基因组织（HUGO）成立。
4. 1990年10月由美国国会批准正式启动ＨＧＰ 研 究，随后法国、英国、意大利、德国、日本等也 相继宣布开始各自的ＨＧＰ 研究。中国于1987 年在“863计划”中开始设立人类基因组研究课 题。
基 因 的 结 构
原核生物的基因重组(2)
基因工程的操作过程
• 基因工程的操作过程主要由以下步骤组 成：①载体和目的基因的分离；②载体 和目的基因的切断；③载体和目的基因 的重组；④重组DNA的转化和扩增；⑤ 重组DNA的筛选和鉴定。
基因工程三大理论
• DNA结构和中心法则的发现 • 质粒的发现 • 限制性内切酶的发现
基因工程三大技术
“小菌落”（呼吸缺陷型菌落）：
酵母菌由于线粒体DNA严重缺损或大部分丢失，缺失 细胞色素a、b及细胞色素c氧化酶，即使在通气条件下， 细胞生长也很缓慢，在葡萄糖培养基上只能形成小菌落。
小菌落突变株的三种类型：
野生型mtDNA ：(ρ +) ； 中性小菌落(neutral petite) (ρ 0) ： mtDNA全部丧失 抑制性小菌落(suppressive petite) (ρ -)： mtDNA部分缺失突变 分离型小菌落(segregational petite)： 染色体基因突变
3. 有性生殖与准性生殖的比较
比较项目
参与接合的亲本细胞 独立生活的异核体阶 段 接合后双倍体的细胞 形态 双倍体变为单倍体的 途径 接合发生的几率
准性生殖
形态相同的体细胞 有 与单倍体基本相同 通过有丝分裂 偶然发生，几率低
有性生殖
形态或生理上有分化 的性细胞 无 与单倍体明显不同 通过减数分裂 正常出现，几率低
2.酵母菌的接合型遗传
单倍体可以是α或a两种接合型的其中之一，一个单倍 体酵母细胞是α型还是a型是由其本身的遗传特性所决定的 ，是一种稳定的遗传特征。 一种接合型的单倍体细胞有时会发生转变，即由α型 变成a型或再回到α型 。
3. 酿酒酵母的有性杂交育种程序：
两亲本菌株的选择 单倍体细胞的分离与验证 单倍体细胞遗传标记的制作 杂交 杂合子的检出 优良性状个体的筛选与性能测试
基因组介绍2
3、基因组只有一个复制起始点，功能相关的基因大多成 簇地串联排列（操纵子结构）在染色体上，结构基因无内 含子，基因连续分布，为多顺反子。
DNA复制时，需在特定的位点起始，这些特定核苷酸排列 片段，就是复制起始点（origin of replication，复制子）。 原核生物中，复制起始点通常为一个，而真核生物有多个。
3）基因组多数是连续性（单一分子基因组），但RNA病毒 往往不连续性（分段基因组）；
呼肠孤病毒：10条节段双链RNA 甲乙流感病毒：8条单链节段RNA 丙型流感病毒：7段单链节段RNA
包装在同一个病毒颗粒内，或在不同病毒颗粒内，只有全部基因 组序列都存在，才具备感染能力
4）编码序列占基因组的90%以上，间隔区序列很少；
内）或化能营养。
繁殖方式：简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂; 遗传物质：一条环状双螺旋脱氧核糖核酸丝（不与组蛋白结合），无染色体（有的原核生物其主基因 ： 组外还有更小能进出细胞的质粒DNA）；遗传物质的传递 细胞间通过接合、转化或转导（无性行为）进
行；
单倍体生物：一条染色体(主基因组，游离于细胞质中)+质 粒+转座因子
B区 A区
AT富含区
ABF：ARS-binding factor J. Bacteriol. August 1996 vol. 178 no. 15 4420-4428
操纵子结构
操纵子（Operon）：原核基因功能单位，含有一个启动子 序列和多个结构基因。
指数个功能上相关的基因串联在一起，连同上游的调控区 和 下游的转录终止信号构成基因的表达单位。
质粒基因组：/plasmiddb/
5、转座元件/基因是原核生物基因组的重要特征 DNA序列从原位上单独复制或断裂下来，插入另DNA序列 位点，并调控其后基因的转录，此过程称转座(Transposition) 而转座元件（Tranposable Element）是指可移动的基因成分， 即能在一段DNA分子内部或两段DNA分子之间移动的DNA 片段，又称跳跃基因。
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控。
类核结构照片图
第二节 质 粒一、质粒源自结构与理化性质 二、质粒的命名与分类 三、质粒的生物学特征
• 什么是质粒(plasmid)?
是细菌细胞染色体 以外的能独立复制并能 稳定遗传的共价闭合环 状DNA（covalently closed circular DNA， cccDNA)分子。
•质粒有DNA和RNA质粒之分，本书主要介绍DNA质粒。
关于原核生物基因组 (2)
植物界
动物界
植物界
原生生物物界 动物界
植物界
真菌界
原生生物物界
动物界
植物界 真菌界
原核生物物界 原生生物物界 动物界
病毒界 植物界
真菌界
原核生物物界 原生生物物界
动物界
生植物物分分界界图图
原核生物
• 环状DNA位于细胞质 中,不具成形的细胞核
• 细胞器无膜 • 细菌,立克次体,支原体,
• 1. 接合(conjugation) 又称“细菌杂交”，是遗传物质通过细胞间
的直接接触而进行的转移和重组。当细胞与细 胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从 一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的 DNA转移称为接合作用(conjugation)。
• 2. 转化(transformation)
母代表，如pUC118、pMT-18T、pBR322等。
（二）质粒的分类
• 1.复制机理 • 2.功 能 • 3.转移方式 • 4.大 小 • • 5.宿主范围
严紧型 松弛型 F质粒 R质粒 Col质粒 接合型 可移动型 自传递型 小型(1.5kb-15kb) 大型(60kb-120kb) 窄宿主谱型 广宿主谱型
不同细菌染色体基因组长度比较
细菌名 Bacillus anthracis
Escherichia coli
Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitidis
nt 5,392,168 4,639,675 4,347,292 2,184,406
细菌名
Salmonella typhimurium
52% 58%
Vibrio cholerae Yersinia pestis
47% 48%
Salmonella typhi
52%
• 7.非编码区内主要是一些调控序列 在基因组中编 码序列只占50%，复制起始区、复制终止区、转 录起始区和终止区等存在非编码区域。
• 8.存在可移动DNA序列 如插入序列、转座子等。
三、质粒的生物学性质
• 1. 质粒的主要成分 环状超螺旋DNA分子，分子量4×106～1×108dal
• 2. 质粒的转移 分子量在2.5×107dal以上的质粒有转移能力，可发生在
同一菌属或不同菌属之间。结果使某些质粒在致病菌中播散， 形成多重耐药菌株。 • 3. 质粒的复制
主要由4个遗传控制系统决定: 复制调控系统 分配系统 细胞分裂控制系统 位点特异重组系统
Whole genome of E.coli
二、原核生物的类核结构
• 类核(nucleoid):原核生物基因组DNA位于细胞的中央区，与 支架蛋白和RNA结合在一起，以复合体的形式存在，经高度 盘旋聚集形成一个较为致密的区域。
• 中央部分－RNA和支架蛋白 • 外围部分－双链闭环的超螺旋DNA • 每个DNA环是一个独立的功能区，完成不同区域基因表达调
Salmonella typhi
4,809,037
•2.存在操纵子(operon)结构
乳糖操纵子(lac operon)的结构
调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列 启动序列 CAP结合位点
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
• 3.原核生物的结构基因多数是单拷贝，连续排列没有 内含子成分 • 4.编码顺序一般不重叠
一、质粒的结构与理化性质
• 1. 质粒的结构
通常有三种构型:
共价闭环DNA分子
半开环DNA分子
线性DNA分子
• ２．质粒的理化性质
具有核酸分子的一般理化特性，如可嵌入某些染
料(溴化乙锭, EB ）,具有较强的抗切割和抗变性的 能力。
二、质粒的命名与分类
• （一）质粒的命名
• 原则：
•
用小写字母 “ p”代表质粒，后面一般有2个大写字
蓝藻
• 第一节 原核生物基因组的一般特征 • 第二节 质粒 • 第三节 基因转移
第一节 原核生物基因组的一般特征
一、原核生物基因组的结构 二、原核生物的类核结构
一、原核生物基因组的结构
• 1.基因组DNA分子量较小, 106~107bp之间，位于细胞中央， 形成一个致密的区域，称为类核(nucleoid) 。
Salmonella typhimurium
GC% 52%
Escherichia coli
50%
Staphylococcus aureus
33%
Mycobacterium tuberculosis 66%
Streptococcus pyogenes 38%
Neisseria meningitides Pseudomonas aeruginosa,
Staphylococcus aureus
Streptococcus pyogenes
Vibrio cholerae
nt 4,857,432 2,821,361 1,895,017 4,056,157
Pseudomonas aeruginosa, 6,264,404
Yersinia pestis
4,653,728
基因重叠: 基因组DNA中某些序列被两个或两个以 上的基因所共用。这些基因序列之间互相有重叠。 • 5.具有编码同工酶的不同基因 如E.coli 含有两个乙酰 乳酸合成酶基因
6.不同原核生物间，GC含量差异较大。
不同细菌基因组GC含量比较
细菌名
GC%
细菌名
Bacillus anthracis
35%
• 4. 质粒带有选择标记
质粒的不相容性 ?
(incompatibility)
• 同一类群的不同
质粒通常不能在同一 菌株内稳定共存，当 细胞分裂时就会分别 进入不同的子代细胞， 这种现象叫做质粒的 不相容性。
第三节 基 因 转 移
• 一、基因转移的方式 • 二、原核生物的转座子
一、基因转移的方式
受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通 过交换将其整合到自身的基因组中，从而获得供体 菌部分遗传性状的现象。
类核结构照片图
第二节 质 粒一、质粒源自结构与理化性质 二、质粒的命名与分类 三、质粒的生物学特征
• 什么是质粒(plasmid)?
是细菌细胞染色体 以外的能独立复制并能 稳定遗传的共价闭合环 状DNA（covalently closed circular DNA， cccDNA)分子。
•质粒有DNA和RNA质粒之分，本书主要介绍DNA质粒。
关于原核生物基因组 (2)
植物界
动物界
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原生生物物界 动物界
植物界
真菌界
原生生物物界
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植物界 真菌界
原核生物物界 原生生物物界 动物界
病毒界 植物界
真菌界
原核生物物界 原生生物物界
动物界
生植物物分分界界图图
原核生物
• 环状DNA位于细胞质 中,不具成形的细胞核
• 细胞器无膜 • 细菌,立克次体,支原体,
• 1. 接合(conjugation) 又称“细菌杂交”，是遗传物质通过细胞间
的直接接触而进行的转移和重组。当细胞与细 胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从 一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的 DNA转移称为接合作用(conjugation)。
• 2. 转化(transformation)
母代表，如pUC118、pMT-18T、pBR322等。
（二）质粒的分类
• 1.复制机理 • 2.功 能 • 3.转移方式 • 4.大 小 • • 5.宿主范围
严紧型 松弛型 F质粒 R质粒 Col质粒 接合型 可移动型 自传递型 小型(1.5kb-15kb) 大型(60kb-120kb) 窄宿主谱型 广宿主谱型
不同细菌染色体基因组长度比较
细菌名 Bacillus anthracis
Escherichia coli
Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitidis
nt 5,392,168 4,639,675 4,347,292 2,184,406
细菌名
Salmonella typhimurium
52% 58%
Vibrio cholerae Yersinia pestis
47% 48%
Salmonella typhi
52%
• 7.非编码区内主要是一些调控序列 在基因组中编 码序列只占50%，复制起始区、复制终止区、转 录起始区和终止区等存在非编码区域。
• 8.存在可移动DNA序列 如插入序列、转座子等。
三、质粒的生物学性质
• 1. 质粒的主要成分 环状超螺旋DNA分子，分子量4×106～1×108dal
• 2. 质粒的转移 分子量在2.5×107dal以上的质粒有转移能力，可发生在
同一菌属或不同菌属之间。结果使某些质粒在致病菌中播散， 形成多重耐药菌株。 • 3. 质粒的复制
主要由4个遗传控制系统决定: 复制调控系统 分配系统 细胞分裂控制系统 位点特异重组系统
Whole genome of E.coli
二、原核生物的类核结构
• 类核(nucleoid):原核生物基因组DNA位于细胞的中央区，与 支架蛋白和RNA结合在一起，以复合体的形式存在，经高度 盘旋聚集形成一个较为致密的区域。
• 中央部分－RNA和支架蛋白 • 外围部分－双链闭环的超螺旋DNA • 每个DNA环是一个独立的功能区，完成不同区域基因表达调
Salmonella typhi
4,809,037
•2.存在操纵子(operon)结构
乳糖操纵子(lac operon)的结构
调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列 启动序列 CAP结合位点
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
• 3.原核生物的结构基因多数是单拷贝，连续排列没有 内含子成分 • 4.编码顺序一般不重叠
一、质粒的结构与理化性质
• 1. 质粒的结构
通常有三种构型:
共价闭环DNA分子
半开环DNA分子
线性DNA分子
• ２．质粒的理化性质
具有核酸分子的一般理化特性，如可嵌入某些染
料(溴化乙锭, EB ）,具有较强的抗切割和抗变性的 能力。
二、质粒的命名与分类
• （一）质粒的命名
• 原则：
•
用小写字母 “ p”代表质粒，后面一般有2个大写字
蓝藻
• 第一节 原核生物基因组的一般特征 • 第二节 质粒 • 第三节 基因转移
第一节 原核生物基因组的一般特征
一、原核生物基因组的结构 二、原核生物的类核结构
一、原核生物基因组的结构
• 1.基因组DNA分子量较小, 106~107bp之间，位于细胞中央， 形成一个致密的区域，称为类核(nucleoid) 。
Salmonella typhimurium
GC% 52%
Escherichia coli
50%
Staphylococcus aureus
33%
Mycobacterium tuberculosis 66%
Streptococcus pyogenes 38%
Neisseria meningitides Pseudomonas aeruginosa,
Staphylococcus aureus
Streptococcus pyogenes
Vibrio cholerae
nt 4,857,432 2,821,361 1,895,017 4,056,157
Pseudomonas aeruginosa, 6,264,404
Yersinia pestis
4,653,728
基因重叠: 基因组DNA中某些序列被两个或两个以 上的基因所共用。这些基因序列之间互相有重叠。 • 5.具有编码同工酶的不同基因 如E.coli 含有两个乙酰 乳酸合成酶基因
6.不同原核生物间，GC含量差异较大。
不同细菌基因组GC含量比较
细菌名
GC%
细菌名
Bacillus anthracis
35%
• 4. 质粒带有选择标记
质粒的不相容性 ?
(incompatibility)
• 同一类群的不同
质粒通常不能在同一 菌株内稳定共存，当 细胞分裂时就会分别 进入不同的子代细胞， 这种现象叫做质粒的 不相容性。
第三节 基 因 转 移
• 一、基因转移的方式 • 二、原核生物的转座子
一、基因转移的方式
受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通 过交换将其整合到自身的基因组中，从而获得供体 菌部分遗传性状的现象。