第十一章_微生物遗传与变异授课_PPT幻灯片

芭芭拉·麦克林托克 Barbara McClintock
“倘若你认为自己迈开的步伐是正确的， 并且已经掌握了专门的知识，那末，任何 人都阻挠不了你，不必去理会人们的非难 和评头品足。”
二、转座因子的概念
转座子(transposon), 转座因子(transposable element)： 存在于染色体DNA上可自主位移的基本单位。
（三）真核细胞型微生物的染色体
真核细胞型微生物： 细胞核的分化程度较高，有核膜、核
仁和染色体；胞质内有完整的细胞器（如 内质网、核糖体及线粒体等）。真菌属于 此类型微生物。
二、质粒和转座因子
（一）质粒 １、质粒的概念：是细菌染色体外的遗传物质， 为双股环状闭合的DNA。可游离于细菌胞浆中 进行自我复制；也可整合于细菌的染色体上， 并随染色体的复制而复制，此类质粒又称附加 体。 ２、质粒的基本特性
１）绝大多数质粒为CCC双链DNA分子，分子量 为1-1000kDa左右.
２）质粒具有自我复制的能力 一个质粒就是一个 复制子。
３）质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状 特征 如致育性、耐药性、致病性等。
４）质粒并非细菌生命活动不可缺少的遗传物质 可自行丢失或经紫外线等理化因素处理后消除，质 粒所赋予细菌的性状亦随之消失，但细菌仍存活
接合型耐（抗）药质粒：由抗药转移因子和抗药决定子组成。
非接合型耐（抗）药质粒：简称r质粒，不能进行接合转移
耐药性质粒可在同种、不同种甚至在不同属的细菌间传播， 导致耐药性广泛而迅速地蔓延，所以R质粒又称传染性耐药 因子。
3）Col质粒 大肠埃希菌中的Col质粒编码大肠菌素。这 类细菌素只对有近缘关系的细菌具杀灭作用。
4）代谢质粒 含有此类质粒的细菌能编码一些酶，将复 杂的有机化合物降解为小分子物质，用为碳源和能源 被细菌利用；此外还能对环境中的有毒化合物如农药、 苯等进行降解起到保护环境作用。
5）毒力质粒或Vi质粒 编码与该菌致病性有关的毒力因 子。如致病性大肠埃希菌的ST质粒编码耐热性肠毒素， LT质粒编码不耐热肠毒素。
表型是由基因型所决定,但也和环境有关。
遗传和变异是生命的最本质特性之一
遗传（保守性、稳定性）:亲代与子代相似 “种瓜得瓜种豆得豆”
正面： “优胜 继承亲代优点，保持物种延续
”
负面：？“劣汰 不适应变化的环境条件而死亡
”
第一节 微生物遗传和变异的物质基础
一、微生物的主要遗传物质—DNA
生物的各项生命活动都有它的物质基础。 生物遗传的物质基础是什么呢？ 答案是DNA，科学告诉我们，亲代将各种遗传 性状通过DNA传递给了子代，子代获得DNA后形 成一定的蛋白质，将遗传特性表现出来。
概念：是指菌细胞基因组中能从一个位置转移到另一个 位置的一段DNA序列。
（三）转座与转座因子
一、转座因子的发现
美国女遗传学家 Barbura McClintock
芭芭拉·麦克林托克 (Barbara McClintock) 1902 年生于美国。康奈 尔大学毕业。曾任密苏里大学助教。自 1941 年起，任卡内基研究所研究员。主要 从事玉米果实斑点现象的遗传研究，发表 了《移动的控制基因》学说。1983年获诺 贝尔生理学医学奖。
５）质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间 转移
６）质粒可分为相容性与不相容性两种 几种不同的质 粒同时共存于一个细菌内称相容性，有些质粒则不能相 容。 （二）、常见的质粒类型 1）F质粒 编码性菌毛，带有游离F质粒的细菌为雄性菌， 能长出性菌毛；无F质粒的细菌为雌性菌无性菌毛。整 个质粒分为三个功能区：
Transposition(转座) ：由可移位因子介导的遗传 物质重排现象。
原核生物转座因子的类型和结构特征
1.插入序列 (insertional sequence,IS) 最简单的转座子，不含有任何宿主基因。 是独立的单元，每个IS元件只编码转座酶。 是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
IS结构特征
概念：
遗传：遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代 相传，使其种属得以保存。
变异：在一定条件下，子代和亲代之间以及子代 和子代之间的差异称为变异。
基因型：指贮存在遗传物质中的信息，也就是它 的DNA碱基顺序。包括生物的全部遗传因子及基 因。
表型：指可观察或可检测到的个体性状或特征， 是特定的基因型在一定特定环境条件下通过生长 发育所表现出的形态等生物学特征的总和。
复合转座子(composite transposon)：带 有IS的Tn
简单转座子(simple transposon)：不含Itransposon) 一类带有某些抗药性基因（或 其他宿主基因）的转座子
两翼往往是两个相同 或高度同源的IS序列
3. Mu 噬菌体 (mutator phage)
它是Ecoli的一种温和噬菌体。与必须整合到 宿主染色体特定位置上的一般温和噬菌体不同， Mu噬菌体并没有一定的整合位置。
与其他温和性噬菌体的差别：其基因组不论 在进入裂解周期或处于溶源状态都可随机整合 到宿主染色体的任何位置，且游离的和已整合 的基因次序是相同的.
与IS和Tn两种转座因子相比，Mu噬菌体的 分子量最大（38kb），它含有20多个基因。 Mu噬菌体引起的转座可以引起插入突变，其 中约有2％是营养缺陷型突变。
自主复制和不相容区：复制基因自主复制 转移基因群区：进行结合转移 重组基因区：将自主复制基因与细菌染色体进行整合 重组。
整合于细菌的染色体上，不仅保留致育功能并在进行接合转 移时能高频率地带动细菌染色体转入F－菌体内。所以染色体 上整合有F质粒的细菌为高频重组菌。
2）R质粒 编码细菌对抗生素或重金属盐类的耐药性。可分 为：
Transposase gene
反向重复序列 (inverted repeat sequence)
➢在插入位点,IS 两侧总有短的正向重复(Direct repeat)
2、转座子(composite transposon Tn)
一类较大的转座子，除转座酶基因外，带有 某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子