细菌基因组结构与功能PPT课件
合集下载
基因组结构ppt课件
ppt课件.
32
f. 真核基因为断裂基因：高等真核生物的大部分基因有 内含子，因此基因编码区是不连续的。
g. 存在大量重复序列，重复次数可以是几次、几十次， 甚至高达百万次。
h. 高等真核生物基因组中存在一些可移动的DNA因素，这 些因素的移动多被RNA介导，少数情况下被DNA介导。
ppt课件.
33
蠕虫类 霉菌
藻类 真菌 G+细菌 G-细菌 枝原体
ppt课件.
13
3、基因密度 Gene density:
• 是单位长度基因组DNA上基因的平均 数目。
• 生物体的复杂性与基因的密度之间存在 大致负相关的关系。
ppt课件.
14
不同生物染色体基因密度的比较
ppt课件.
15
导致真核细胞中基因密度降低的原因： ─基因长度和基因间隔区序列的增加。
ppt课件.
38
在已分析的DNA序列中，原核生物基因中几乎没有内含子， 低等真核生物如酵母内含子也不普遍，但在高等真核生物中 则大量存在内含子，且多数情况下，内含子要比外显子长得
多( Exons: 5%, Introns:95%)。
并非所有的高等生物的基因都含有内含子。在 已经分析过的基因中，已知编码组蛋白和干扰 素的基因是不含内含子的。
位于线性染色体的末端。维持染色体稳定及染色体的 末端复制。
它们对于细胞分裂过程中染色体的正确复制和分离是
至关重要的。
ppt课件.
26
DNA Replication and Cell Division
ppt课件.
27
6、染色质结构的调控
组蛋白八聚体相互作用是一个动态过程
核小体的重塑和修饰共同增加DNA的易接近性：
细菌ppt课件有图
感谢您的观看
THANKS
重要作用。
营养物质合成
一些细菌能够合成维生素B和维生 素K，这些维生素对人类健康至关 重要。
免疫系统调节
细菌可以训练和调节免疫系统，使 其更好地应对外来入侵者和疾病。
细菌感染与疾病
常见细菌感染
包括呼吸道感染、肠道感 染、皮肤感染等。
细菌性传染病
如肺炎、肠道感染和败血 症等，可通过空气、水和 接触传播。
细菌ppt课件
目录
CONTENTS
• 细菌简介 • 细菌的结构与组成 • 细菌的生存与繁殖 • 细菌与人类的关系 • 细菌的利用与保护 • 细菌研究的前沿与展望
01
细菌简介
细菌的基本信息
细菌是一类单细胞生物，具有细胞壁、细胞 膜、细胞质和核等基本结构。
细菌属于原核生物，与真核生物的主要区别 在于其细胞核无核膜和核仁。
细胞壁
细菌细胞壁主要由肽聚糖组成，具有维持细 胞形态、保护细胞内部结构和调节物质交换 等作用。
细胞质
细菌细胞质主要由水、蛋白质、核酸和多糖 等组成，具有进行新陈代谢和能量代谢等作 用。
细菌的遗传物质
DNA
细菌的遗传物质是DNA，它由四 种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧 啶和胸腺嘧啶）组成，通过DNA 复制传递遗传信息。
细菌的形状和大小各异，一般呈球形、杆状 或螺旋状，大小在微米级别。
细菌的发现与历史
细菌最早由荷兰科学 家列文虎克于17世纪 发现。
细菌在医学、农业、 工业等领域具有广泛 的应用价值。
细菌在自然界中分布 广泛，对人类生活和 健康具有重要影响。
细菌的分类与特点
革兰氏阳性菌细胞壁较厚，具有 肽聚糖层，对一些抗生素具有耐 药性。
细菌学：第十章 细菌基因组学课件
意外的发现
• 另外，此前科学界一致认为鸡没有嗅觉 ，但是分析结果表明鸡具有大量的嗅觉 基因，味觉基因却很缺乏。
• 分析还发现，鸡缺乏人类所具有的产生 乳汁、唾液和牙齿的基因。
鸡基因组研究的意义
• 鸡是研究低等脊椎动物和人类等哺乳动物 的一种比较理想的中介。
• 将人类基因组与鸡等其他生物的基因组进 行比较，有助于更深入理解人类基因的结 构和功能，进而开发治疗疾病的新手段， 对于培育优质鸡种、改善食品安全、控制 禽流感病毒的蔓延也有重要意义。
1. 原核生物基因组的大小--基因组较大的原
• 1997 年9 月,大肠杆菌的完整基因图谱已绘制成 功, 基因组全序列完成, 全长为5Mb ,共有4 288 个基因,同时也搞清了所有基因产物的氨基酸序 列.
• 人们常说，每个分子生物学家都对两种生物感 兴趣，一种是所研究的物种，另一种就是E. coli。研究人员可以利用实验室中的E. coli菌株 克隆DNA、表达蛋白质、分离目的基因等，如 果没有E. coli，实验室将无法工作。
测序微生物的类别
• 几乎所有类别的病毒 • 模式微生物 • 极端环境微生物 • 病原原核生物 • 环境降解微生物 • 其他
Viruses
微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构 基因组大小 编码序列
多为一条环状闭合双链DNA 从0.16-13Mb 占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
鸡的进化研究
• 鸡是种常见的家禽，长期受到进化生物学家的 青睐。它的基因序列也有助于科学家了解农业 和进化学上重要特性的遗传学基础。
转基因小鸡
• 对鸡和人类的基因组进行比较后发现约 七千万个碱基对是共有的。
• 这暗示着在大约三亿一千万年前二个物 种从共同祖先分化出来的时候，遗传物 质具有守恒性。
3基因组的结构与功能 PPT课件
>3000
人类
3×109
3万～4万
2019/9/14
鲁云霞制作
数量级
103 104 105 106 109
6
三、不同生物基因组的结构与组织形 式也明显不同
原核生物的基因组一般较小，结构比较简单； 病毒基因组的大小和结构差异较大；
真核生物基因组一般较庞大，但结构基因在 基因组中所占的比例较小，其中编码序列更 小，且存在大量重复序列；
基因组（genome）泛指一个细胞或病毒的全 部遗传信息。在真核生物体中，基因组是指一 套 完 整 单 倍 体 DNA( 染 色 体 DNA) 和 线 粒 体 DNA的全部序列，既包括编码序列，也包括大 量存在的非编码序列。
人类基因组包含22条常染色体和X、Y两条性
染色体上的全部遗传物质（核基因组）以及胞
第三章 基因组的结构与功能
重点：基因组的概念，各类生物基因组的特 点。
难点：各类生物基因组的结构特点。 基本要求： 掌握基因组的概念、各类生物基因组的结构
特点； 熟悉基因的转位与插入； 比较和了解各类生物基因组的差异。
2019/9/14
鲁云霞制作
1
基因组概述
从简单的病毒到复杂的高等动植物细胞，都有一套 决定于生物基本特征和功能的遗传信息，贮存于病 毒或细胞的核酸中；
SARS冠状病毒属于单股正链RNA病毒；
RNA分子不分节段，5端有甲基化帽，3端有polyA结 构，基因组长度在27000～30000碱基之间；
5端约2/3的区域编码病毒RNA聚合酶蛋白，后1/3的区 域编码结构蛋白，依次为S蛋白(spike protein)，E蛋白 (envelop protein)，M蛋白(membrane protein)，N蛋白 (nucleocapsid protein)等;
超好研究生分子生物学课件-基因组的结构与功能06
5）结构基因在基因组中所占的比例远远大于真核基 因组，但小于病毒基因组.
3、原核生物染色体基因组中结构基因与调控序列的组织形式
1）具有操纵子的结构.
2）操纵子的上游是启动子和操纵元件，转录产物 是多顺反子.
3）信息编码区的下游是转录终止信号:弱终止子是 依赖ρ因子终止的方式;强终止子可以不依赖ρ因子 终止的方式.
(+)RNA 3´poly(A)
mRNA
5´
5´
3´
翻译
复制酶
N
S
蛋白酶
（-）RNA5´
3´
复制酶
VP1
55´´ 5´ 5´
5´
(+)RNA
VP3 VP4 VP2
（－）RNA病毒
类型： 杆状病毒：狂犬病毒（rabis），水泡口炎病毒
（VSV)； 副粘病毒：腮腺炎病毒（mumps），麻疹病毒
（measles），副流感病毒； 正粘病毒：流感病毒A,B,C型。
(-) RNA
基因
N
NS M G L
复制
转录
（+） RNA
N NS M G
复制
翻译
VSV的复制
L （+） mRNA
（-） RNA
N
NS M G L
蛋白质
装配
核壳 包膜
N 50K NS 40k M 26K G 65K L 175K
Influenza virus A, B and C
HA: hemagglutinin,15 subtypies, H1, H2, H3 found in human.
染色体基因组：指一个或几个染色体包含的基因。 线粒体基因组：线粒体的环状双链DNA.
3、原核生物染色体基因组中结构基因与调控序列的组织形式
1）具有操纵子的结构.
2）操纵子的上游是启动子和操纵元件，转录产物 是多顺反子.
3）信息编码区的下游是转录终止信号:弱终止子是 依赖ρ因子终止的方式;强终止子可以不依赖ρ因子 终止的方式.
(+)RNA 3´poly(A)
mRNA
5´
5´
3´
翻译
复制酶
N
S
蛋白酶
（-）RNA5´
3´
复制酶
VP1
55´´ 5´ 5´
5´
(+)RNA
VP3 VP4 VP2
（－）RNA病毒
类型： 杆状病毒：狂犬病毒（rabis），水泡口炎病毒
（VSV)； 副粘病毒：腮腺炎病毒（mumps），麻疹病毒
（measles），副流感病毒； 正粘病毒：流感病毒A,B,C型。
(-) RNA
基因
N
NS M G L
复制
转录
（+） RNA
N NS M G
复制
翻译
VSV的复制
L （+） mRNA
（-） RNA
N
NS M G L
蛋白质
装配
核壳 包膜
N 50K NS 40k M 26K G 65K L 175K
Influenza virus A, B and C
HA: hemagglutinin,15 subtypies, H1, H2, H3 found in human.
染色体基因组：指一个或几个染色体包含的基因。 线粒体基因组：线粒体的环状双链DNA.
基因组的结构和功能ppt课件
基因组（genome）是指生物体中一套完整的 遗传物质的总和。 基因组的结构是指具有一定生物学功能的片段 在核酸分子上的分布与排列情况。 基因组的功能是贮存和表达遗传信息。
ppt课件.
1
第一节 真核生物基因组的 结构与功能
Section 1 Structure and Function of Eukaryotic Genome
度重复序列和单拷贝序列三大类。
ppt课件.
5
（一）高度重复序列：
Ø 高度重复序列在基因组中重复频率高，可 达106次，因此复性速度很快。高度重复序 列在基因组中所占比例随种属而异，一般 在10～60%范围内。
Ø 人的高度重复序列约占整个基因组的20% 左右。
ppt课件.
6
Ø高度重复序列按其结构特点可分为三种： 1. 反向重复序列（inverted repeats）：
ppt课件.
24
真核生物基因组中的重复序列
ppt课件.
25
二、多基因家族与假基因
多基因家族（multigene family）——指DNA 序列具有较高的同源性（通常大于50%），并 且其编码产物具有相同或相似生理功能的一组 结构基因。
多基因家族中的基因通常是由同一祖先基因经
进化或变异而来。
ppt课件.
Ø 是由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA 双链上反向排列而成。
ppt课件.
7
反向重复序列的两种形式
发卡结构
ppt课件.
8
回文结构
画上荷花和尚画 书临汉字翰林书
ppt课件.
9
2. 卫星DNA（satellite DNA） ： Ø 卫星DNA的重复单位一般由2～70 bp组成， 成串排列。 Ø 卫星DNA占基因组的比例随种属而异，在 0.5～31% 范围内。
ppt课件.
1
第一节 真核生物基因组的 结构与功能
Section 1 Structure and Function of Eukaryotic Genome
度重复序列和单拷贝序列三大类。
ppt课件.
5
（一）高度重复序列：
Ø 高度重复序列在基因组中重复频率高，可 达106次，因此复性速度很快。高度重复序 列在基因组中所占比例随种属而异，一般 在10～60%范围内。
Ø 人的高度重复序列约占整个基因组的20% 左右。
ppt课件.
6
Ø高度重复序列按其结构特点可分为三种： 1. 反向重复序列（inverted repeats）：
ppt课件.
24
真核生物基因组中的重复序列
ppt课件.
25
二、多基因家族与假基因
多基因家族（multigene family）——指DNA 序列具有较高的同源性（通常大于50%），并 且其编码产物具有相同或相似生理功能的一组 结构基因。
多基因家族中的基因通常是由同一祖先基因经
进化或变异而来。
ppt课件.
Ø 是由两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA 双链上反向排列而成。
ppt课件.
7
反向重复序列的两种形式
发卡结构
ppt课件.
8
回文结构
画上荷花和尚画 书临汉字翰林书
ppt课件.
9
2. 卫星DNA（satellite DNA） ： Ø 卫星DNA的重复单位一般由2～70 bp组成， 成串排列。 Ø 卫星DNA占基因组的比例随种属而异，在 0.5～31% 范围内。
分子生物学基础课件下载-基因组的结构与功能PPT课件
单链或双链
合环状分子或线性分子
3．基因组有连续的，有不连续的
大多数连续
流感病毒：8条单链RNA
4．编码序列>90%(基因组)
2020年10月2日
4
5. 多为单拷贝,即每个基因只出现一次 6..基因有连续的和间断的 (有内含子) 7.相关基因丛集: 功能上相关的基因排列在一起 8.有重叠基因 9.含有不规则结构基因
第三章 基因组的结构与功能
第一课件网在线网站
2020年10月2日
1
基因组（genome）： 细胞或生物体中，一套完整单倍体 的遗传物质的总和。
如人： 22常+ X， Y，+ 线粒体基因组
基因组的结构： 指不同的基因功能区域在核酸分 子中的分布和排列情况。
基因组的功能：贮存和表达遗传信息。
2020年10月2日
1、最大特点: 可独立复制 2、质粒的遗传控制
2020年10月2日
第一课件网在线网站
14
(1).复制控制系统: 控制质粒的拷贝数
复制起始点(ori) Rep基因: Rep蛋白结合于ori, 促进复制
过量可抑制复制 Cop基因: 抑制复制
(2).分配系统: 使质粒在细菌分裂时精确分配到子细胞中.
(3). 细胞分裂抑制系统: 控制细胞分裂,使细胞分裂与质粒 复制协调
2020年10月2日
>> 真 核 基 因 组
<<
病毒基因组
13
7、基因组中重复序列很少
8、具有编码同工酶的基因(isogene) 9、存在可移动DNA序列
10、分子中有多功能识别区域
复制、转录起始区 复制、转录终止区
二、质粒（plasmid）
细菌学教学第三章细菌的结构与功能PPT课件
细菌的遗传与变异
遗传物质
细菌的遗传物质是DNA或RNA，其中DNA是主要 的遗传物质。
基因突变
基因突变是细菌遗传与变异的基础，包括点突变、 插入突变、缺失突变等类型。
基因重组
基因重组是细菌遗传与变异的重要方式之一，包 括转化、转导和接合等方式。
04 细菌的致病性
细菌的毒力因子
毒素
粘附素
细菌产生的有毒物质，可导致机体组织损 伤和功能障碍。
细菌学教学第三章细菌的结构与功 能ppt课件
contents
目录
• 引言 • 细菌的形态与结构 • 细菌的生理功能 • 细菌的致病性 • 总结与展望
01 引言
细菌学的定义与重要性
细菌学是生物学的一个重要分支，主要研究细菌的形态、结构、生理、遗传变异以 及与人类和其他生物的关系。
细菌作为地球上最古老的生命形式之一，对人类和整个生物界都具有重要意义。
加强国际合作与交流，共同推动 细菌学研究的进步和发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
05 总结与展望
细菌学在医学领域的重要性
细菌学是医学领域的基础学科之 一，对于疾病诊断、治疗和预防
具有重要意义。
细菌学的研究有助于发现新的药 物靶点，为新药研发提供理论支
持。
细菌学对于公共卫生和食品安全 也有重要影响，例如在食品生产 和加工过程中控制微生物污染等。
未来细菌学的研究方向
深入研究细菌的基因组学、蛋 白质组学和代谢组学等，揭示 细菌生命活动的奥秘。
和影像学检查。
诊断意义
03
及时确诊细菌感染，有助于早期治疗和控制病情发展。
细菌感染的治疗与预防
治疗原则
根据病菌种类和感染部位，选择敏感抗生素进行治疗，同时对症 治疗。
分子生物学--基因和基因组的结构与功能课件
8、基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺 序并无明显生物学功能，似乎为自己的目的而组织， 故有自私DNA之称，其移动多被RNA介导（如在哺乳 动物及人类基因组中发现的逆转座子），也有被DNA 介导的（如在果蝇及谷类中发现的DNA转座子）
重复序列
将真核生物基因组的DNA进行复性动力学测 定，显示3个不同的时相。
分子生物学--基因和基因组的结构与功能课件
三、基因组的概念
细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总 和，即某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物 来说，其配子的DNA总和即一组基因组，二倍体有两 份同源基因组。
四、原核生物基因组的特点
病毒基因组
• 1．结构简单，基因组小，所含基因少。
中
度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高
重
度
复
重 复 序 列
序 列
单 一
序
列
C0t1/2
真核生物DNA的复性动力学曲线
重复序列的作用
1、编码某些重要的功能性蛋白质及产物等， 如组蛋白、rRNA、tRNA等。
2、与染色体的构象、着丝点的形成有关。 3、参与基因表达调控。
高度重复序列
1.卫星DNA 5-10个bp，大多位于着丝粒和端粒、表达基因的间隔区、内含子。 人的卫星DNA可分为I、II、III、IV四种，各类型由不同的重复顺序家族构
2、基因组远大于原核生物，结构复杂，基因数庞 大，具有许多复制起始点，每个复制子大小不一。
3、基因不存在操纵子结构，功能相关基因分散在 不同的染色体上。基因都由一个结构基因与相关 的调控区组成，转录产物为单顺反子，即一分子 mRNA只能翻译成一种蛋白质。
真核生物基因组结构与功能特点
4、基因组中有大量低度（重复频率<103）、中 度（重复频率<105）和高度重复序列。
重复序列
将真核生物基因组的DNA进行复性动力学测 定，显示3个不同的时相。
分子生物学--基因和基因组的结构与功能课件
三、基因组的概念
细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总 和，即某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物 来说，其配子的DNA总和即一组基因组，二倍体有两 份同源基因组。
四、原核生物基因组的特点
病毒基因组
• 1．结构简单，基因组小，所含基因少。
中
度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高
重
度
复
重 复 序 列
序 列
单 一
序
列
C0t1/2
真核生物DNA的复性动力学曲线
重复序列的作用
1、编码某些重要的功能性蛋白质及产物等， 如组蛋白、rRNA、tRNA等。
2、与染色体的构象、着丝点的形成有关。 3、参与基因表达调控。
高度重复序列
1.卫星DNA 5-10个bp，大多位于着丝粒和端粒、表达基因的间隔区、内含子。 人的卫星DNA可分为I、II、III、IV四种，各类型由不同的重复顺序家族构
2、基因组远大于原核生物，结构复杂，基因数庞 大，具有许多复制起始点，每个复制子大小不一。
3、基因不存在操纵子结构，功能相关基因分散在 不同的染色体上。基因都由一个结构基因与相关 的调控区组成，转录产物为单顺反子，即一分子 mRNA只能翻译成一种蛋白质。
真核生物基因组结构与功能特点
4、基因组中有大量低度（重复频率<103）、中 度（重复频率<105）和高度重复序列。
第三章-基因和基因组结构PPT课件
I PO
ZY
A
Lactose
zy a
☆基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为
☆ one gene → one enzyme
one gene → one peptide
one gene → one function
2021
15
根据其是否具有转录和翻译功能可以把基因分为三类： ☆编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能，包括编 码酶和结构蛋白的结构基因以及编码调节蛋白的调节基 因； ☆只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基 因和rRNA基因； ☆不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括 启动子和操纵基因。启动子和操纵基因有时被统称为控 制基因。
☆断裂基因
真核蛋白质编码基因的核苷酸序列中间插入有与编码无关的DNA 间隔区，使1个基因分隔成不连续的若干区段 。
☆重叠基因
一些噬菌体和动物病毒，不同基因的核苷酸序列有时是可以共用 的。
2021
17
内含子(intron) 位于基因内部，不
编码基因产物的序列，在 成熟mRNA中被切除。
外显子(exon) 一个基因不包括内
34霉菌藻类g细菌g细菌显花植物鸟类哺乳类爬行类两栖类硬骨鱼类软骨鱼类棘皮类甲壳类昆虫类软体动物蠕虫类真菌支原体a生物体进化程度与大c值不成明显正相关b亲缘关系相近的生物间大c值相差较大c一种生物内大c值与小小c值相差极大35生物进化的c值矛盾cvalueparadoxofnucleotide单倍体基因组总dna的含量叫作c值值最大c值值maximumcvalue编码基因信息的总dna含量叫作c値最小c值值minimumcvalue36c值矛盾c值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象
表型 野生型 Gal＋，突变型 Gal－或 Gal； 基因型 野生型 gal＋ 突变型 gal－ 或 gal
第一章 基因的结构与功能(共75张PPT)
第二节 遗传物质的结构和特点
一 DNA的双螺旋结构及意义〔略〕 二 DNA的理化性质与应用
1 一般理化性质
• 晶形 DNA为白色纤维状固体
RNA为白色粉末状固体 • 两性解离
呈酸性
在中性溶液中带负电荷 • 溶解性
均溶于水
不溶于一般有机溶剂,在70%乙醇中形成沉淀
0.14MNacl 1-2MNacl DNA-蛋白 溶解度低 溶解度高
基因的功能〔2〕
近年来，发现细胞内存在为数众多的小 分子RNA，有特殊功能，它们也是转录 产物，但不翻译成蛋白质。有人主张， 编码这些RNA的DNA序列也应该叫做基 因。按此理解，基因就是染色体上具有 转录功能的DNA序列。 〔至于转录物RNA是进一步翻译或是就 以RNA的形式行使功能，是RNA的问题 〕
Chapter 1 基因的结构与功能
基因的活动是分子水平的核心 内容
• 核酸与蛋白质的结构与功能
• 基因组的结构与功能
• 基因的复制与表达 • 基因表达的调控及其生物学效应 • 生物大分子间的相互作用
• 细胞间通讯和细胞内信号转导
• 总之，人体的生长 发育 衰老 死亡等生命现象，人体 各种疾病的发生，都与一种基因或几种基因的结构与 功能有关。
RNA-蛋白 溶解度高 溶解度低
• 粘度 DNA粘度大 RNA粘度小
• 旋光性 均很强
• 密度 RNA>双链DNA； 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA
• 沉降速度： RNA >环状DNA >开环、线状DNA
• 核酸的紫外吸收
• 碱基、核苷、核苷酸和核酸在240~290nm的
• 第二个成功实验-噬菌体感染细菌。核酸 进入细菌细胞，并制造出成千上万的子 代。
细菌基因组结构与功能ppt课件
• 大肠杆菌染色体基因组中， 大多数 rRNA 基因集中于基因组的复制起点 （oriC ）的位置附近。 这一位置有利 于rRNA基因在早期复制后马上作为模 板进行rRNA的合成以便进行核糖体组 装和蛋白质的合成
.
细菌基因组结构与功能
.
细菌染色体基因组结构的特点（一）
1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细
菌的染色体，并相对聚集在一起， 形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中 央部分由RNA和支架蛋白组成，外 围是双链闭环的.DNA超螺旋
细菌染色体基因组结构的特点（二）
• 再如：有关糖酵解的酶类的基因分布在染色 体基因组的各个部位
.
细菌染色体上的基因似乎没有固定的格 局，相对位置的改变不会影响其功能。
大肠杆菌和与其分类关系上相近的其他 肠道菌，如志贺氏杆菌属（Shigella）、 沙门氏菌属（Salmonella ）等具有相似 的基因组结构 伤寒沙门氏杆（Salmonellatyphimurium） 与大肠杆菌的基因组结构几乎相同，有 10％的基因组序列和大肠杆菌相比发生 颠倒，但其基因的功能仍正常
具有双向复制，但不能同时进行
• 被抑制
.
双向复制
.
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—4
具有相关功能的基因在一个操纵子内， 由一个启动子转录 大多数基因的相对位置是随机分布的
• 如：控制小分子合成和分解代谢的基因，大 分子合成和组装的基因分布在大肠杆菌基因 组的许多部位，并不集中在一起
2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不
同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录
有关的信号区域与细胞膜优先结合
.
细菌基因组结构与功能
.
细菌染色体基因组结构的特点（一）
1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细
菌的染色体，并相对聚集在一起， 形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中 央部分由RNA和支架蛋白组成，外 围是双链闭环的.DNA超螺旋
细菌染色体基因组结构的特点（二）
• 再如：有关糖酵解的酶类的基因分布在染色 体基因组的各个部位
.
细菌染色体上的基因似乎没有固定的格 局，相对位置的改变不会影响其功能。
大肠杆菌和与其分类关系上相近的其他 肠道菌，如志贺氏杆菌属（Shigella）、 沙门氏菌属（Salmonella ）等具有相似 的基因组结构 伤寒沙门氏杆（Salmonellatyphimurium） 与大肠杆菌的基因组结构几乎相同，有 10％的基因组序列和大肠杆菌相比发生 颠倒，但其基因的功能仍正常
具有双向复制，但不能同时进行
• 被抑制
.
双向复制
.
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—4
具有相关功能的基因在一个操纵子内， 由一个启动子转录 大多数基因的相对位置是随机分布的
• 如：控制小分子合成和分解代谢的基因，大 分子合成和组装的基因分布在大肠杆菌基因 组的许多部位，并不集中在一起
2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不
同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录
有关的信号区域与细胞膜优先结合
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（四）
4. 结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝， 基因组DNA中不编码的部份所占比例比真核 细胞基因组少得多
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（五）
5. 不出现基因重叠现象： 基因组中，编码顺序一般不会重叠
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（六）
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—7
• 基因组上的各个基因的位置与其功能 的重要性可能有一定的联系
• 大肠杆菌染色体基因组中， 大多数 rRNA 基因集中于基因组的复制起点 （oriC ）的位置附近。 这一位置有利 于rRNA基因在早期复制后马上作为模 板进行rRNA的合成以便进行核糖体组 装和蛋白质的合成
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（一）
1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细
菌的染色体，并相对聚集在一起， 形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中 央部分由RNA和支架蛋白组成，外 围是双链闭环的DNA超螺旋
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（二）
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—5
• 双向转录：DNA两条链作为模板指 导mRNA合成的机率差不多相等 • 在已知转录方向的50个操纵子中， 27个操纵子按顺时针方向转录，23 个操纵子按反时针方向转录
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—6
• 在大肠杆菌染色体基因组中，基因都 是单拷贝基因
弱终止子也有反向重复序列，但无 polyT 结 构，需要有终细菌止基因组蛋结构白与功参能 与才能使转录终止
原核生物终止子
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—1
• 大肠杆菌基因组含有3500个基因，已 被定位的有900个左右 • 900个基因中，有260个基因已查明具 有操纵子结构，定位于75个操纵子中 • 已知的基因中，8 ％ 的序列具有调控 作用
细菌基因组结构与功能
• 大多数基因的相对位置是随机分布的
• 如：控制小分子合成和分解代谢的基因，大分子合 成和组装的基因分布在大肠杆菌基因组的许多部位， 并不集中在一起
• 再如：有关糖酵解的酶类的基因分布在染色体基因 组的各个部位
细菌基因组结构与功能
细菌染色体上的基因似乎没有固定的格 局，相对位置的改变不会影响其功能。
2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不
同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录
有关的信号区域与细胞膜优先结 合
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌模式图
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（三）
3. 具有操纵子结构： 结构基因为多顺反子，若干个功能
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—3
• 具有双向复制，但不能同时进行
• 顺时针复制时，逆时针复制被抑制 • 逆时针复制时，顺时针复制被抑制
细菌基因组结构与功能
双向复制
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—4
• 具有相关功能的基因在一个操纵子内，由一个 启动子转录
• 大肠杆菌和与其分类关系上相近的其他肠道菌， 如志贺氏杆菌属（Shigella）、沙门氏菌属 （Salmonella ）等具有相似的基因组结构
• 伤寒沙门氏杆（Salmonellatyphimurium） 与大肠杆菌的基因组结构几乎相同，有10％的 基因组序列和大肠杆菌相比发生颠倒，但其基 因的功能仍正常
相关的结构基因串联在一起，受同 一个调节区的调节 数个操纵子还可以由一个共同的调 节基因（ regulatorygene ）即调 节 子（regu细l菌o基因n组结）构与功所能 调控
乳糖操纵子（lac operon）
细菌基因组结构与功能
Lac
Lac operon（open）
6. 具有同基因（isogene）：编码同 工
酶（isoenzyme）
例如：在大肠杆菌基因组中有两个编码 分支酸（chorismic acid）变位酶 的基因，两个编码乙酰乳酸 （acet细o菌基la因c组t结a构与te功能）合成酶的基因
细菌染色体基因组结构的特点（七）
7. DNA分子中具有各种功能的识别区域 如：复制起始区（OriC） 复制终止区（TerC） 转录启动区 转录终止区 这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向
• 在某种特殊环境下，需要有多拷贝基 因来编码大量的基因产物
例如：在有极少量乳糖或乳糖衍生物的培养基上， 乳糖操纵子的多拷贝化可以使大肠杆菌充分利用 的乳糖分子。但是，一旦将大肠杆菌移到有丰富 的乳糖培养基上，多拷贝的乳糖操纵子便没有存 在的必要，相反，由于需要较长的复制时间，这 种重复的多拷贝细基菌基因因组结会构与重功能新丢失
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—2
• 大肠杆菌染色体基因组中已知的基因 多是编码酶类的基因
合成代谢酶类基因：氨基酸、嘌呤、 嘧啶、脂肪酸和维生素
分解代谢酶类基因：碳、氮化合物
• 另外，核糖体大小亚基中50多种蛋 白质的基因也已经鉴定了
细菌基因组结构与功能
原核生物 核蛋白体
重复顺序
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（八）
8. 具有终止子（termintor）： ➢ 基因或操纵子终末的特殊顺序 ➢ 可使转录终止、RNA聚合酶从DNA链上
脱落 ➢ 终止子有强、弱之分
强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环结 构，其后面为 polyT 结构，无需终止蛋白参 与即可使转录终止
细菌染色体基因组结构的特点（四）
4. 结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝， 基因组DNA中不编码的部份所占比例比真核 细胞基因组少得多
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（五）
5. 不出现基因重叠现象： 基因组中，编码顺序一般不会重叠
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（六）
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—7
• 基因组上的各个基因的位置与其功能 的重要性可能有一定的联系
• 大肠杆菌染色体基因组中， 大多数 rRNA 基因集中于基因组的复制起点 （oriC ）的位置附近。 这一位置有利 于rRNA基因在早期复制后马上作为模 板进行rRNA的合成以便进行核糖体组 装和蛋白质的合成
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（一）
1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细
菌的染色体，并相对聚集在一起， 形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中 央部分由RNA和支架蛋白组成，外 围是双链闭环的DNA超螺旋
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（二）
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—5
• 双向转录：DNA两条链作为模板指 导mRNA合成的机率差不多相等 • 在已知转录方向的50个操纵子中， 27个操纵子按顺时针方向转录，23 个操纵子按反时针方向转录
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—6
• 在大肠杆菌染色体基因组中，基因都 是单拷贝基因
弱终止子也有反向重复序列，但无 polyT 结 构，需要有终细菌止基因组蛋结构白与功参能 与才能使转录终止
原核生物终止子
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—1
• 大肠杆菌基因组含有3500个基因，已 被定位的有900个左右 • 900个基因中，有260个基因已查明具 有操纵子结构，定位于75个操纵子中 • 已知的基因中，8 ％ 的序列具有调控 作用
细菌基因组结构与功能
• 大多数基因的相对位置是随机分布的
• 如：控制小分子合成和分解代谢的基因，大分子合 成和组装的基因分布在大肠杆菌基因组的许多部位， 并不集中在一起
• 再如：有关糖酵解的酶类的基因分布在染色体基因 组的各个部位
细菌基因组结构与功能
细菌染色体上的基因似乎没有固定的格 局，相对位置的改变不会影响其功能。
2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不
同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录
有关的信号区域与细胞膜优先结 合
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌模式图
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（三）
3. 具有操纵子结构： 结构基因为多顺反子，若干个功能
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—3
• 具有双向复制，但不能同时进行
• 顺时针复制时，逆时针复制被抑制 • 逆时针复制时，顺时针复制被抑制
细菌基因组结构与功能
双向复制
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—4
• 具有相关功能的基因在一个操纵子内，由一个 启动子转录
• 大肠杆菌和与其分类关系上相近的其他肠道菌， 如志贺氏杆菌属（Shigella）、沙门氏菌属 （Salmonella ）等具有相似的基因组结构
• 伤寒沙门氏杆（Salmonellatyphimurium） 与大肠杆菌的基因组结构几乎相同，有10％的 基因组序列和大肠杆菌相比发生颠倒，但其基 因的功能仍正常
相关的结构基因串联在一起，受同 一个调节区的调节 数个操纵子还可以由一个共同的调 节基因（ regulatorygene ）即调 节 子（regu细l菌o基因n组结）构与功所能 调控
乳糖操纵子（lac operon）
细菌基因组结构与功能
Lac
Lac operon（open）
6. 具有同基因（isogene）：编码同 工
酶（isoenzyme）
例如：在大肠杆菌基因组中有两个编码 分支酸（chorismic acid）变位酶 的基因，两个编码乙酰乳酸 （acet细o菌基la因c组t结a构与te功能）合成酶的基因
细菌染色体基因组结构的特点（七）
7. DNA分子中具有各种功能的识别区域 如：复制起始区（OriC） 复制终止区（TerC） 转录启动区 转录终止区 这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向
• 在某种特殊环境下，需要有多拷贝基 因来编码大量的基因产物
例如：在有极少量乳糖或乳糖衍生物的培养基上， 乳糖操纵子的多拷贝化可以使大肠杆菌充分利用 的乳糖分子。但是，一旦将大肠杆菌移到有丰富 的乳糖培养基上，多拷贝的乳糖操纵子便没有存 在的必要，相反，由于需要较长的复制时间，这 种重复的多拷贝细基菌基因因组结会构与重功能新丢失
细菌基因组结构与功能
大肠杆菌 染色体基因组的结构和功能—2
• 大肠杆菌染色体基因组中已知的基因 多是编码酶类的基因
合成代谢酶类基因：氨基酸、嘌呤、 嘧啶、脂肪酸和维生素
分解代谢酶类基因：碳、氮化合物
• 另外，核糖体大小亚基中50多种蛋 白质的基因也已经鉴定了
细菌基因组结构与功能
原核生物 核蛋白体
重复顺序
细菌基因组结构与功能
细菌染色体基因组结构的特点（八）
8. 具有终止子（termintor）： ➢ 基因或操纵子终末的特殊顺序 ➢ 可使转录终止、RNA聚合酶从DNA链上
脱落 ➢ 终止子有强、弱之分
强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环结 构，其后面为 polyT 结构，无需终止蛋白参 与即可使转录终止