酵母遗传

（2）酵母附加体质粒载体（YEp)

3. 酵母菌复制载体 4.酵母着丝粒载体 5.酵母的人工染色体（YAC)
载体首先被BamHI和SnaBI酶 切将分子切成三块，BamHI 片段被去掉，剩下两个臂， 每一臂都已TEL作为末端，另 一端是SnaBI位点。克隆的 DNA必须是平端(SnaBI也是 一个平端酶，识别序列是 TACGTA)被连接在两个臂的 中间就产生了人工染色体。 利用原生质转化法将人工染 色体引入酵母。受体酵母是 利用一个双营养缺陷体trp1ura3，载体上含有互补基因 作为选择标记。转化后于基 本培养基上培养，只有含有 人工染色体的细胞可以正常 生长。含有两个左臂或者两 个右臂的染色体都不能正常 生长，因为其中一个选择标 记基因丢失，插入片段的鉴 定可以通过SUP4基因的插入 失活，白色的克隆是重组子， 红色的不是。
分类：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。
第四节 酵母基因表达的调控*
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）
一. 酵母基因的启动子元件 所有启动子都包括3个基本的DNA序列元 件（顺式作用元件）： 1）上游激活序列(UAS) 2）TATA元件 3）转录起始位点，有些酵母基因的启动子 还含有沉默子。
2. 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）.

在二倍体中 α2 蛋白 仍可合成，其功能 是： ① 阻遏 a- 交 配型特异基因群的 表达； ② 和 a1 相 互合作来阻遏 α1 的 及 hsg 的表达。 α1 不能合成就无法诱 导 α- 交配型特异基 因群的表达。 hsg 基因的阻遏就不能 合成阻遏减数分裂 和孢子形成的蛋白， 使二倍体特异基因 群得到表达，从而 可以进行减数分裂 及孢子形成。

来自百度文库

线粒体是真核细胞重要的代谢中心之一。 其DNA（mtDNA）编码自身所需的rRNA、 tRNA以一些蛋白质如细胞色素和ATP酶等。 1. 呼吸缺陷突变株－三类： 分离性小菌落：染色体上基因发生了突变 中性小菌落：完全丢失了线粒体DNA 抑制性小菌落：丢失了部分线粒体DNA
2. 酵母线粒体基因组的物理图谱及其特性
酵母菌遗传学
酵母菌概况
酵母菌是一类单细胞真菌，并非系统演化分类 的单元。 目前已知有1000多种酵母，根据酵母菌产生孢 子(子囊孢子和担孢子)的能力，可将酵母分成三类： 形成孢子的株系属于子囊菌和担子菌；不形成孢子 但主要通过芽殖来繁殖的称为不完全真菌，或者叫 “假酵母”。 目前已知大部分酵母被分类到子囊菌门。酵母 菌主要的生长环境是潮湿或液态环境，有些酵母菌 也会生存在生物体内。 1996年完成了酿酒酵母的全基因组测序，是真 核生物中第一个被测序的生物。
(1)酵母接合 型基因的转换
（1）酵母接合型基因的转换

酵母交配型转换的暗箱模型（ cassette model ），提出 MAT 是活性暗盒（ active cassette ），可以是 α 型，也可以是 a 型。 HML 和 HMR 是沉默暗盒（ silent cassettes ），都不能表达。通常 HML 带 有 α 暗盒，而 HMR 带有 a 暗盒，所有的 暗盒都带有编码交配型的信息，但只有 MAT 可以表达。当活性暗盒信息被沉默 暗盒信息所取代时就发生了交配型转换。
MATa 和 MATα 基因编码调节蛋白



α 细胞含有很多的“ α- 特异性蛋白”， 而 a 细胞含有一套“ a- 特异性蛋白”。 MAT 座位的基本功能是控制外激素和受 体基因以及其他和交配有关基因的表达， 每种类型的座位编码一些调节蛋白。 MATα 编码两种调节蛋白： α1 和 α2 MATa 只编码一种调节蛋白 a1 。
（2）ARS-结合蛋白：可能起始酿酒酵母的复制。 起始识别复合物（ORC）：与A、B区结合，可 能使复制起始蛋白。Abf1p与蛋白结合可提高 复制效率。 （3）ARS启动染色体复制的活性 有些ARS在原染色体上无自主复制活性，而克 隆到质粒中则具有活性？正在研究中。
第二节酵母线粒体基因组及其遗传
沉默暗盒和活性暗盒的结构
SIR基因产物关闭HML α和HMR a基因

原推则 HMLα 和 MHRa 之所以“沉默”是由于它们缺乏启动子， 但其实不然，因为 MATα 和 MATa 特异性 mRNA 的转录是在 Y 片段的内部起始的，而沉默暗盒和 MAT 暗盒中的 Y 序列是相同 的，必定具有相同的启动子。差不多在同一时期遗传学家们发现 了 4 个不连锁的沉默信息调节基因 SIR （ silent information regulator ） 1 、 2 、 3 和 4 ，这些基因产物共同起反式作用（它 们并不在同一条的染色体上）来阻止沉默暗盒中的基因表达。若 这 4 个 SIR 基因中任何一个基因失去作用的话，那么 HMLα 和 HMRa 基因同样可转录。为了寻找 SIR 产物的作用位点，首先通 过体外诱变在 HMRa 和 HMRα 中产生缺失，然后利用 DNA 转化 的方法将缺失的 DNAs 插入合适的酵母菌株中看看是否能表达， 从而确定 SIR 蛋白结合位点。
（2）接合型转换机理

转换过程中受体位点（ MAT ）被转变成 供体型的序列（ HML 和 HMR ）。 MAT 的突变可阻止交配型转换鉴别出转换所 需的位点。通过 HML 或 HMR 中的缺失 突变发现了这个转变过程具有单向性的 特点。
第六节 酵母菌的载体系统

1. 克隆载体 （1）酵母整合型载体 （2）酵母附加体质粒载体（YEp)
YAC载体的使用：

一些哺乳动物的基因大于100kb超过了大肠杆菌载 体系统的承受范围，但正好在YAC载体的范围之内。 研究发现，在某些情况下，YACs可以在哺乳动物中表 达，因此可以在基因存在的生物中研究基因的功能。 YACs在构建基因文库中非常重要，最高容量的大 肠杆菌质粒可以插入300kb的片断，对于人的基因文库 需要30000个克隆，而YACs可以克隆600kb的片段，一 些类型可以携带1400kb片段，可以使人类基因文库的 克隆数降至6500个。虽然，”mega-YACs”存在着不稳 定性，克隆的DNA片段可以被重新排列。但是，YACs 在大规模的测序中是非常有用的。
二.酵母菌的染色体
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 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：ACS的5’末端，富含AT，C之间无同源性，无共有序列
主要内容


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
第一节酵母菌的基因组和染色体
一.酵母菌的基因组 酵母中编码RNA或蛋白质的大约2600个基因。 通过对酿酒酵母的完整基因组测序，发现在 12068kb的全基因组序列中有5885个编码专一性蛋白 质的开放阅读框（ORF）。这意味着在酵母基因组中 平均每隔2kb就存在一个编码蛋白质的基因，即整个 基因组有72％的核苷酸顺序由开放阅读框组成。 这说明酵母基因比其它高等真核生物基因排列紧 密。
接合子基因营救:野生型 细胞能为缺陷的小菌落基 因组提供有功能的蛋白翻 译系统，那么它们杂交产 生的接合子就能够表达该 小菌落基因组携带的基因。 特点： 1)大多数mtDNA（线粒体 DNA）中无重复核苷酸序 列—重要特点 2)半自主性
图7－7
第三节 酵母菌中的质粒


1. 2μm质粒：双链、环状DNA、50－100个拷 贝，不赋予宿主细胞遗传表型，属于隐蔽质 粒。 最显著的特点：两个反向重复顺序（IR ）， 其上有FRT（专一性重组位点），它们被一 个较大的单一区（约2.7kb）和一个较小的单 一区（约2.3kb）隔开。FRT重组产生两种构 型的质粒，即A型和B型。

3 ． E L 和 E R 位点缺失突变分析表明在各个 HML 和 HMR 的上游具有阻遏它们表达的位点， 此靶位点有时称为 E 沉默子和 I 沉默子，或 E L （ near HML ）和 E R （ near HMR ）。控制 位点具有 2 个特点： ① 它们具有负的增强子 的作用，它们能对远隔 2 ～ 5Kb 的启动子发挥 作用，而且没有方向性，所以它们被称为沉默 子（ silencers ）； ② 它们和可能具有复制起点 作用的 ASR 序列相联 。
2. 酿酒酵母细胞分裂的遗传调 控

减数分裂 有丝分裂
（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
3. 接合型基因的转换

某些酵母有转换交配型的能力，即从 a 型变成 为 α 型，或从 α 型转变为 a 型。这些品系带 有显性等位基因 HO 并频繁地改变它们的交配 型（常常每代改变一次），带有隐性等位基因 ho 的品系有一个稳定的交配型，其交配型改 变的频率仅约 10 -6 。转换的存在表明所有的细 胞都含有 MATa 和 MAT α 型的潜在信息， MATα 和 MATa 同在一条染色体上， 。
酵母作为模式生物的作用
酵母作为高等真核生物特别是人类基因组研究 的模式生物，其最直接的作用体现在生物信息学 领域。 当人们发现了一个功能未知的人类新基因时， 可以迅速地到任何一个酵母基因组数据库中检索 与之同源的功能已知的酵母基因，并获得其功能 方面的相关信息，从而加快对该人类基因的功能 研究。 研究发现，有许多涉及遗传性疾病的基因均与 酵母基因具有很高的同源性，研究这些基因编码 的蛋白质的生理功能以及它们与其它蛋白质之间 的相互作用将有助于加深对这些遗传性疾病的了 解。

二、酵母的表达载体 三、酵母的分泌载体



2.酵母的转录调控因子 (1)TATA区结合蛋白 成环假说 (2)GAL4转录因子和gal基因的表达调控

(3)GCN4转录调控因子 (4)HAP1、HAP2和HAP3 (5)α1、α2和a1调节蛋白
第五节 接合型基因及其基因型转换
1. 酿酒酵母 的生活史

酵母的同宗配合和异宗配合