原核生物基因组
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• 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 Bacillus anthracis Escherichia coli Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitides Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi GC% 35% 50% 66% 52% 58% 52% 细菌名 Salmonella typhimurium Staphylococcus aureus Streptococcus pyogenes Vibrio cholerae Yersinia pestis GC% 52% 33% 38% 47% 48%
• 每个DNA环是一个独立的功能区，完成不同区域基因表达调 控。
类核结构照片图
第二节
质
粒
一、质粒的结构与理化性质 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。
Bacillus anthracis Escherichia coli
Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitidis Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi
5,392,168 4,639,675
4,347,292 2,184,406 6,264,404 4,809,037
•质粒有DNA和RNA质粒之分，本书主要介绍DNA质粒。
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
来自百度文库
Salmonella typhimurium Staphylococcus aureus
Streptococcus pyogenes Vibrio cholerae Yersinia pestis
4,857,432 2,821,361
1,895,017 4,056,157 4,653,728
•2.存在操纵子(operon)结构
乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 DNA 结构基因
P
O
操纵序列
Z
Y
A
Z： β-半乳糖苷酶
启动序列
Y： 透酶
A：乙酰基转移酶
CAP结合位点
• 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
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。
•
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
• 1. 接合(conjugation)
小型(1.5kb-15kb) 大型(60kb-120kb)
• 5.宿主范围
窄宿主谱型
广宿主谱型
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 • 4. 质粒带有选择标记
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
植物分界图 生物分界图
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, 蓝藻
• 第一节 原核生物基因组的一般特征 • 第二节 质粒
• 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。
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
• （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 母代表，如pUC118、pMT-18T、pBR322等。
（二）质粒的分类
• 1.复制机理 • 2.功 • 4.大 • 能 小 • 3.转移方式 严紧型 F质粒 接合型 松弛型 R质粒 Col质粒 可移动型 自传递型
• 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) 。
不同细菌染色体基因组长度比较
细菌名 nt 细菌名 nt
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)
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。
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 Bacillus anthracis Escherichia coli Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitides Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi GC% 35% 50% 66% 52% 58% 52% 细菌名 Salmonella typhimurium Staphylococcus aureus Streptococcus pyogenes Vibrio cholerae Yersinia pestis GC% 52% 33% 38% 47% 48%
• 每个DNA环是一个独立的功能区，完成不同区域基因表达调 控。
类核结构照片图
第二节
质
粒
一、质粒的结构与理化性质 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。
Bacillus anthracis Escherichia coli
Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitidis Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi
5,392,168 4,639,675
4,347,292 2,184,406 6,264,404 4,809,037
•质粒有DNA和RNA质粒之分，本书主要介绍DNA质粒。
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
来自百度文库
Salmonella typhimurium Staphylococcus aureus
Streptococcus pyogenes Vibrio cholerae Yersinia pestis
4,857,432 2,821,361
1,895,017 4,056,157 4,653,728
•2.存在操纵子(operon)结构
乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 DNA 结构基因
P
O
操纵序列
Z
Y
A
Z： β-半乳糖苷酶
启动序列
Y： 透酶
A：乙酰基转移酶
CAP结合位点
• 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
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。
•
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
• 1. 接合(conjugation)
小型(1.5kb-15kb) 大型(60kb-120kb)
• 5.宿主范围
窄宿主谱型
广宿主谱型
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 • 4. 质粒带有选择标记
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
植物分界图 生物分界图
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, 蓝藻
• 第一节 原核生物基因组的一般特征 • 第二节 质粒
• 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。
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
• （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 母代表，如pUC118、pMT-18T、pBR322等。
（二）质粒的分类
• 1.复制机理 • 2.功 • 4.大 • 能 小 • 3.转移方式 严紧型 F质粒 接合型 松弛型 R质粒 Col质粒 可移动型 自传递型
• 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) 。
不同细菌染色体基因组长度比较
细菌名 nt 细菌名 nt
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)
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。