酵母菌遗传课件

基因产物或功能
a-因子 α-因子受体 分泌a-因子所需基因
α-因子 a-因子受体 α-因子加---工
第五节 接合型基因及其基因型转换
二、酿酒酵母细胞分裂的遗传控制
2、接合信息素的传递
α细胞分泌的α-因子与a细胞中 ste2基因编码的受体蛋白结合。 同样，a细胞分泌的a-因子与α细 胞中ste3基因编码的受体蛋白结 合。
4.基因组含有52个完整的Ty因子（反转座子）。
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第一节 酵母菌的基因组和染色体
1.核小体：DNA和组蛋白（H2A、H2B、H3和H4） 酿酒酵母中无H1（有丝分裂中维持染色质的高度超螺旋） 2.着丝粒（centromere）:点着丝粒和区域着丝粒 3.端粒(telomere)：末端重复序列和蛋白质
分类：L型类病毒、M型类病毒 L-dsRNA:编码自身和M型的蛋白外壳和RNA聚合酶 M-dsRNA：编码杀伤毒素蛋白，分泌到细胞外。
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嗜杀型酵母
含L型类病毒 和M型类病毒
L型类病毒：含有 4.5kb的双链RNA
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M型类病毒：含有两条 1.8kb双链RNA
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敏感型酵母
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第五节 接合型基因及其基因型转换
二、酿酒酵母细胞分裂的遗传控制
1、a和α单倍体细胞
酵母的有性生殖取决于两个单倍体细胞的接合型，其接合型的“性别” 是由其本身的遗传物质所决定的，是稳定的遗传特征。
基因 asg(a型细胞特异的基因） MFa1、MFa2 ste2 ste6 αsg(α型细胞特异的基因） MFα1、MFα2 ste3 2020/4s/1te13
REP3
A-type
REP1
REP2
FRT
FRT
FLP
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REP1
B-type
REP3
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REP2
FRT
FRT
FLP
（二） 嗜杀现象
1963年，Bevan和Makower发现酿酒酵母中某些菌株可产生毒素 而杀死其他酵母的现象。
嗜杀株（killer）：产生毒素的菌株 敏感株：对毒素敏感的菌株 中性株：既不产毒素又不敏感的菌株 该特性由两种具有自我复制能力的细胞遗传因子----双链线状 RNA(dsRNA)决定的，它们通常以蛋白质外壳包裹着的粒子状态存 在于细胞之中，不具有体外侵染的特性。也称为类病毒颗粒（viruslike particle）.
CDEⅠ和CDEⅢ是两个共有序列，位于两侧，中间是CDEⅡ，
CDEⅡ的核苷酸序列中（A+T）含量超过90％，所以容易弯曲。
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2.端粒
端粒是真核生物线性染色体两端的特殊DNA-蛋白质复合体结构 ，这种复合体结构是由 DNA重复序列和与之相结合的蛋白质分子 构成的。
在大多数生物中，端粒DNA只是由几个碱基组成的DNA重复单 位通过串联重复而形成，长度从20bp到几个kb不等。
（一）呼吸缺陷突变株
• 酵母可以通过呼吸和发酵这两种代谢形式来取得能量，在有氧条 件下呼吸，缺氧条件下发酵。
• 小菌落突变株：吖啶黄处理野生酵母后，出现很多在好气条件下 生长缓慢的突变株。（缺少细胞色素a、b以及细胞色素c氧化酶）
•
分离性小菌落：染色体上基因发生了突变
• 类型 中性小菌落：完全丢失了线粒体DNA
裂和减数分裂时，纺锤丝与着丝粒结合，将染色体拉向细胞的两极。
• 主要类型：点着丝粒（着丝粒序列很短 酿酒酵母） 区域着丝粒（着丝粒序列较长 脉胞菌、果蝇、人 ）
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1.着丝粒
在酿酒酵母中，所有染色体的CEN序列的长度均大于130bp，
由5′→3′依次分为 CDEⅠ、CDEⅡ和CDEⅢ三个区。
ORC与A区结合，也与B区结
合。另外，Abflp也是一种主要
的ARS结合的蛋白，能提高复
制效率。
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（3） ARS启动染色体复制的活性
酿酒酵母基因组中约有400个ARS，但并不是所有的ARS在原染色体上都具有 自主复制活性。可是，将这些染色体上的ARS克隆到质粒上后，却都有自主复 制活性。
酿酒酵母中2/3的端粒含有1~4个拷贝的Y'。
X和Y'作用：
非必需，对端粒的稳 定、染色体断裂后的 修复以及在减数分裂 中染色体联会方面都 起辅助作用。
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3.复制起点
酵母的复制起点是指染色体上控制DNA复制起始的一小段DNA序列，通常 称为自主复制序列(autonomously replicatory sequence，ARS)。
1996年完成酿酒酵母全基因组的测序，是当时完成测序的最大基因组，也是 真核生物中第一个被测序的生物。
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一、酵母菌的基因组和染色体 二、酵母线粒体基因组及其遗传 三、酵母菌中的质粒 四、酵母基因表达的调控 五、接合型基因及其基因型转换 六、酵母菌的载体系统 七、酵母双杂交系统
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1.TATA 区结合蛋白
• 转录起始复合物由 TATA 元件附近序列及转录起始位点等顺式 作用元件和多种通用转录因子及RNA聚合酶Ⅱ组成。
• 成环假说
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2.GAL4转录因子和gal基因的表达调控
• 酵母半乳糖代谢酶基因（gal）表达可以被生长条件所控制。 半乳糖通过转化为6-磷酸葡萄糖后进入糖酵解途径而被酵母利用 。
的多肽，但是并非自给自
足。2020/4/1
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第三节 酵母菌中的质粒
（一）2μm质粒 环状且周长为2μm的DNA双链、50－100个拷贝，只携带与复制和重组有关的
4个蛋白质基因（REP1、REP2、REP3和FLP），不赋予宿主细胞遗传表型， 属于隐蔽质粒。
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1.特征：质粒上有两个600bp长的反向重复序列（IR），这两个IR中间由 一个大单一区域和小单一区域所间隔。 2.在两个IR上各有一个FRT(专一性重组位点)，由于这两个FRT间的相互 重组，产生A型和B型两种互变异构型的混合质粒。
•
抑制性小菌落：丢失了部分线粒体DNA
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（二）酵母线粒体基因组的物理图谱及其特点
1.酵母线粒体DNA是周长
约26μm的环状DNA分子，
其大小为84kb。
2.绝大多数的mtDNA中没
有重复核苷酸序列。
3.线粒体是半自主性的，
能复制并传递给后代，还
能转录所编码的遗传信息，
合成线粒体某些自身特有
酵母细胞的单倍体类型是由接合型基因（MATα和 MATa）决定的。MATα编码α1和α2两个蛋白调控因子， 它们决定α型细胞的表型。MATa编码a1蛋白，控制a 型细胞的表型。
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第五节 接合型基因及其基因型转换
一、酿酒酵母的生活史 二、酿酒酵母细胞分裂的遗传控制
1、a和α单倍体细胞 2、接合信息素信号的传递 3、接合型基因MAT在接合过程中的调控作用 三、接合型基因的转换 1、酵母接合型基因的结构 2、接合型转换机理
从使用的时序来看，可分为两类：
S 前期 S 后期
位于不同位点表现的活性不同，靠近端粒的ARS，一般不表现活性。
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第二节 酵母线粒体基因组及其遗传
• 线粒体是真核细胞重要的代谢中心之一。线粒体DNA(mtDNA)编 码线粒体自身所需的rRNA、tRNA以及某些蛋白质如细胞色素和 ATP酶等。
4.复制起点：控制DNA复制起始的一段DNA序列—ARS
ARS若克隆到质粒中，可使质粒DNA在酵母中自主复制。 1）ARS的结构
A：ACS在所有的ARS都完全相同或相似 ARS B：ACS的3’末端
C：A
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1.着丝粒
• 概念 着丝粒是真核细胞染色体DNA上的一段特殊序列。在有丝分
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第一节 酵母菌的基因组和染色体
一、酵母菌的基因组
1. 酿酒酵母的单倍体细胞含有16条染色体，总长度为12068kb，其中第Ⅰ条染色 体最短(230kb )，第Ⅳ条染色体最长(1532kb) 。
2. 基因组中没有明显的操纵子结构，有间隔区和内含子。
3. 酿酒酵母染色体基因组中，有5885个可能是编码蛋白质的ORF，每个ORF约为 1.4kb，而基因间的平均间隔为600bp。（这说明酵母基因比其它高等真核生物基 因排列紧密。）
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二、酵母转录调控因子（反式作用蛋白）
1. 通用转录因子 结合在TATA序列附近，包括TFII-A、TFII-B、TGII-D、TFII-E、 TFII-F等。
2. 转录调控因子（结合在启动子上游） 转录调控蛋白由两个独立的结构域组成： （1）DNA结合区 （2）转录激活区
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（2）ARS-结合蛋白
酿酒酵母复制的起始可能是通 过蛋白质与ARS相互作用而引 起的 。
与ARS结合的蛋白有六种，分 子质量分别：120kD、72kD、 62kD、 57kD、 53kD和50KD, 这些蛋白以复合物的形式存在 并与ACS结合，这种蛋白质复 合体称为起始识别复合物 （ORC）。
酵 母 菌 遗 传
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酵母菌概述
酵母菌：一种单细胞真菌，属于兼性厌氧菌；个体形态有球状、卵圆、椭圆、 柱状和香肠状等。
酵母菌具有典型的真核细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、 线粒体等，酵母菌虽属于真核微生物，同时又具有原核生物的某些特征，例如 形成菌落特征与细菌相似，生长速度快等。
要
A结构域： 保守序列，称为ARS共有序列（ACS）。 所有ARS都含有一个完全相同或非常相似的ACS。ACS内单一碱基
的突变能降低或消除其起始功能。
B结构域： 位于ACS的3’末端，长度约80bp。
C结构域： ACS 的5‘末端，富含 AT ，C结构域间不具有同源性，也不 含共有序列。
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• gal基因的转录是被严格调控的。gal1基因、gal7基因、gal10 基因和gal12基因在没有半乳糖的条件下不表达，而在半乳糖存 在条件下表达水平提高约1000 倍。 3.GCN4转录调控因子 GCN4能特异结合到许多氨基酸合成酶基因的启动子 调控元件上，激活基因的转录。
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酿酒酵母端粒DNA的长度约为300bp，其DNA重复单位为： 5′C1-3A 3′G1-3T
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在大多数生物中，端粒DNA的旁边还常含有由中等重复序列组成的DNA。
在酵母中，与端粒相连的DNA有两类： X 保守性较差，长度为0.3~3.7kb，存在于大多数染色体上。
Y' 高度保守，长度为6.7kb
只含L型类病毒 不含M型类病毒
不含L型类病毒 不含M型类病毒
第四节 酵母基因表达的调控
根据其性质，真核基因调控分两类: 1、瞬间调控（可逆性控制） 2、发育调控（不可逆性控制）
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-ຫໍສະໝຸດ Baidu-
一、酵母基因的启动元件（顺式作用元件）
1. 上游激活序列（upstream activating sequence UAS） 2. TATA元件 3. 转录起始位点 4. 沉默子
自1979年首次发现酿酒酵母的ARS以来，已在酿酒酵母中约有400个ARS， ARS/40kb。但这些ARS的使用频率不同，变动在0-100%之间。
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（1） 自主复制序列ARS的结构 • 酿酒酵母中，ARS是长度为100~200bp、富含 A T 的DNA片段。 • 根据其在质粒中的稳定性，可分为三个结构域：其中A和B最为重
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第五节 接合型基因及其基因型转换
一、酿酒酵母的生活史
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第五节 接合型基因及其基因型转换
一、酿酒酵母的生活史 二、酿酒酵母细胞分裂的遗传控制
1、a和α单倍体细胞 2、接合信息素信号的传递 3、接合型基因MAT在接合过程中的调控作用 三、接合型基因的转换 1、酵母接合型基因的结构 2、接合型转换机理
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第五节 接合型基因及其基因型转换
二、酿酒酵母细胞分裂的遗传控制
2、接合信息素的传递
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第五节 接合型基因及其基因型转换
4.HAP1 HAP2和HAP3
• HAP1 HAP2和HAP3都是转录因子，控制酵母细胞色素c基 因CYC1和CYC7的转录。
• CYC1 UAS 由 UAS1 和UAS2 两个位点组成。 UAS1 与葡萄糖抑制时基因的转录有关 UAS1和UAS2共同作用 是乳糖去阻遏时基因转录所必需的。
5.α1、α2和a1调节蛋白