hzau微生物遗传第九章酵母菌遗传

HO基因的转录受几种调控影响： 基因的转录受几种调控影响： 基因的转录受几种调控影响 的转录受接合型基因的调控， ① HO的转录受接合型基因的调控，它不在 的转录受接合型基因的调控 它不在MATa／MATα ／ 二倍体细胞内合成。 二倍体细胞内合成。 在亲代细胞里而不是子代细胞被转录。 ② HO在亲代细胞里而不是子代细胞被转录。 在亲代细胞里而不是子代细胞被转录 的转录也与细胞周期相关， ③ HO的转录也与细胞周期相关，该基因只在亲代细胞 的转录也与细胞周期相关 该基因只在亲代细胞G1 期末表达。 期末表达。
3.复制起点 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 复制起始的一小段 酵母的复制起点是指染色体上控制 DNA序列，通常称为自主复制序列 序列， 自主复制序列(autonomously 序列 通常称为自主复制序列 replicatory sequence，ARS)。 ， 。 年首次发现酿酒酵母的ARS以来，已在酿酒酵母中约 以来， 自1979年首次发现酿酒酵母的 年首次发现酿酒酵母的 以来 的使用频率不同， 有400个ARS， ARS/40kb。但这些 个 ， 。但这些ARS的使用频率不同， 的使用频率不同 变动在0-100%之间。 之间。 变动在 之间
PolⅢ的 α亚基 Ⅲ 亚基 PolⅢ的ε亚基 Ⅲ 亚基 PolⅢ的β亚基 Ⅲ γ 复合体 SSB
(3) ARS启动染色体复制的活性： 启动染色体复制的活性： 启动染色体复制的活性 酒酵母基因组中约有400个ARS，但并不是所有的 个 酒酵母基因组中约有 ，但并不是所有的ARS在原 在原 染色体上都具有自主复制活性。 染色体上都具有自主复制活性。 对第Ⅲ染色体(62%)上的 上的ARS进行了系统分析，ARS编号从 进行了系统分析， 对第Ⅲ染色体 上的 进行了系统分析 编号从 300到314： 到 ： 其中ARS305、306、307、309和310在大多数细胞循环中都 其中 、 、 、 和 在大多数细胞循环中都 具有复制起始活性； 仅在10%～20%的细胞循环中 具有复制起始活性；ARS308仅在 仅在 ～ 的细胞循环中 能起始复制；其余的ARS则在染色体上无起始复制活性。 则在染色体上无起始复制活性。 能起始复制；其余的 则在染色体上无起始复制活性
(2) ARS结合蛋白 结合蛋白 参与的蛋白： 参与的蛋白： ORC：由6个亚基组成，相当于 个亚基组成， 蛋白， ： 个亚基组成 相当于Dna A和 λ的O蛋白，与 和 的 蛋白 A/B1结合，结合于游离的 结合， 结合 结合于游离的DNA Mcm: DnaB 螺旋酶， 螺旋酶， Cdc6: 相当于 相当于DnaC，λ的P蛋白，使Mcm蛋白结合到复合体 蛋白， ， 的 蛋白 蛋白结合到复合体 此对在Ori上起始复制是必须的。 上起始复制是必须的。 上。此对在 上起始复制是必须的 ABF1：转录因子，参与复制和转录。 ：转录因子，参与复制和转录。
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着丝粒有两种主要类型： 着丝粒有两种主要类型：
第一种： 点着丝粒(point 第一种：短着丝粒 (约200bp)，又叫点着丝粒 约 ，又叫点着丝粒 centromere)， centromere)，酿酒酵母的着丝粒就属于这类型 第二种：区域着丝粒 第二种：区域着丝粒(regional centromere)，其着丝粒序 ， 列较长(从 到几个Mb)，含有很多重复序列， 列较长 从 40kb到几个 到几个 ，含有很多重复序列， 真菌(如脉孢菌 果蝇、 如脉孢菌)、 真菌 如脉孢菌 、果蝇、哺乳动物和人的着丝粒都 具有这种结构特征。 具有这种结构特征。
4. ORF大约占整个基因组 大约占整个基因组70%，其中一半是已知的基因或与 大约占整个基因组 ， 已知基因有关的基因，其余是新基因。 已知基因有关的基因，其余是新基因。 5. 酿酒酵母中约4%编码蛋白质的基因含有内含子，而在粟酒 酿酒酵母中约 编码蛋白质的基因含有内含子， 编码蛋白质的基因含有内含子 裂殖酵母(Schizosaccha-romyces pombe)中，40%编码蛋白 裂殖酵母 中 编码蛋白 质的基因具有内含子。 质的基因具有内含子。
第三节
酵母菌中的质粒
一、2µm质粒 质粒
REP1 REP3 REP2
FRT FRT
REP2
A-type
FRT
B-type
FRT
FLP
FLP REP1
REP3
二、嗜杀现象
1963年，Bevan和Makower发现酿酒酵母中的某些菌株可以 年 和 发现酿酒酵母中的某些菌株可以 产生毒素而杀死其他酵母，这种现象被称为嗜杀现象 嗜杀现象。 产生毒素而杀死其他酵母，这种现象被称为嗜杀现象。 将产生毒素的酵母菌株称为嗜杀株 将产生毒素的酵母菌株称为嗜杀株(killer) 嗜杀株 对毒素敏感的菌株称为敏感株 对毒素敏感的菌株称为敏感株 既不产毒素又不对毒素敏感的菌株称为中性株 既不产毒素又不对毒素敏感的菌株称为中性株 酵母嗜杀现象是由两种具有自我复制能力的细胞遗传因子 酵母嗜杀现象是由两种具有自我复制能力的细胞遗传因子— 是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。 双链线状 决定的。 决定的
三、酵母线粒体基因组
1.呼吸缺陷突变株 呼吸缺陷突变株 吖啶黄处理野生酵母后， 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，称为小菌落突变株。 突变株，称为小菌落突变株。 分离性小菌落（染色体基因突变）：与野生型杂交后，突变: 分离性小菌落（染色体基因突变）：与野生型杂交后，突变 ）：与野生型杂交后 野生=2:2 野生 中性或营养性小菌落（完全丢失线粒体）：与野生型杂交后， ）：与野生型杂交后 中性或营养性小菌落（完全丢失线粒体）：与野生型杂交后， 突变:野生 野生=0:4 突变 野生 抑制性小菌落（部分丢失线粒体）：与野生型杂交后，突变: ）：与野生型杂交后 抑制性小菌落（部分丢失线粒体）：与野生型杂交后，突变 野生=4:0 野生
在酿酒酵母中，所有染色体的 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′ 序列的长度均大于 ， 依次分为 CDEⅠ、CDEⅡ和CDEⅢ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 三个区。 三个区。
2.端粒 端粒(telomere) 端粒 端粒是真核生物线性染色体两端的特殊 端粒是真核生物线性染色体两端的特殊DNA-蛋白质复合体 是真核生物线性染色体两端的特殊 蛋白质复合体 结构， 结构，这种复合体结构是由 DNA重复序列和与之相结合的蛋 重复序列和与之相结合的蛋 白质分子构成的。 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 在大多数生物中，端粒 只是由几个碱基组成的DNA重复 重复 只是由几个碱基组成的 单位通过串联重复而形成，长度从20bp到几个 不等。 到几个kb不等 单位通过串联重复而形成，长度从 到几个 不等。 酿酒酵母端粒DNA的长度约为 的长度约为300bp，其DNA重复单位为 酿酒酵母端粒 的长度约为 ， 重复单位为 5′C1-3A 3′G1-3T
第九章
酵母菌遗传
酵母菌属于真核微生物，同时又具有原核生物的某些特征。 酵母菌属于真核微生物，同时又具有原核生物的某些特征。 重要的是酿酒酵母(Saccharomyces cerevtsiae)的基因组只是 重要的是酿酒酵母 的基因组只是 大肠杆菌的2.6倍 大肠杆菌的 倍，因此酿酒酵母已成为目前在分子水平上 研究真核生物的重要材料。 研究真核生物的重要材料。
原核和真核生物复制体系： 原核和真核生物复制体系：
E.coli DnaA DnaB DnaC DnaG λ O DnaB P DnaG SV40/人 人 T抗原 抗原 T抗原 抗原 ? Polα-引发酶 引发酶 Polδ Polδ PCNA RF-C RF-A 酵母 ORC MCM Cdc6 Polα-引发酶 引发酶 Polδ,Polε Polδ,Polε PCNA RF-C RF-A 功能 起始蛋白 解旋酶 装配因子 引发酶 聚合酶 校正 滑动钳 滑动钳装配器 单链结合蛋白
(1)自主复制序列 自主复制序列ARS的结构： 的结构： 自主复制序列 的结构 酿酒酵母中， 是长度为100-200bp、富含 的 DNA 酿酒酵母中，ARS是长度为 是长度为 、富含AT的 片段。根据其在质粒中稳定性，可将ARS分为 、B、C三 分为A、 、 三 片段。根据其在质粒中稳定性，可将 分为 个结构域，其中A和 最为重要 最为重要。 个结构域，其中 和B最为重要。 A区：由11bp核苷酸 ／T)TTTAT(A／G)TTT(A/T)组成 区 核苷酸(A／ ／ 组成 核苷酸 的保守序列， 的保守序列，即ARS共有序列 。 共有序列 B区：位于 末端， 区 位于ACS的3′末端，长度约 的 末端 长度约80bp 。 C区：结构域位于 末端， 区 结构域位于ACS的5′末端，这一结构域也是富含 ， 的 末端 这一结构域也是富含AT， 结构域之间不具有同源性， 但C结构域之间不具有同源性，也不含共有序列。 结构域之间不具有同源性 也不含共有序列。
基因 asg(a型细胞特异的基因） 型细胞特异的基因） 型细胞特异的基因 MFa1、MFa2 ste2 ste6 αsg(α型细胞特异的基因） 型细胞特异的基因） 型细胞特异的基因 MFα1、MFα2 ste3 ste13 α-因子 因子 a-因子受体 因子受体 α-因子加工 因子加工 a-因子 因子 α-因子受体 因子受体 分泌a-因子所需基因 分泌 因子所需基因 基因产物或功能
接合信息信号传递
受体
a细胞膜 细胞膜
接合型基因的转换
两个不同的接合型细胞可以接合形成二倍体合子， 两个不同的接合型细胞可以接合形成二倍体合子，相同的 接合型细胞不能接合，但是接合型a可以转变成接合型 可以转变成接合型α， 接合型细胞不能接合，但是接合型 可以转变成接合型 ， 相反α型也可以转变成 型也可以转变成a型 这种现象称为接合型转换 相反α型也可以转变成a型，这种现象称为接合型转换 （mating type conversion）。 ） 显性基因HO突变后，接合型转换频率 突变后， 控制接合型转换的显性基因 控制接合型转换的显性基因 突变后 下降到10 由于HO基因的存在，一个只有一种接合型的 基因的存在， 下降到 -6。由于 基因的存在 群体，无论开始的是什么接合型， 群体，无论开始的是什么接合型，在无性繁殖几代后就有 大量的两种接合型细胞。 大量的两种接合型细胞。
第一节
酵母菌的基因组和染色体
一、酵母菌的基因组 1996年完成酿酒酵母全基因组的测序，是当时完成测序的 年完成酿酒酵母全基因组的测序， 年完成酿酒酵母全基因组的测序 最大基因组，也是真核生物中第一个被测序的生物。 最大基因组，也是真核生物中第一个被测序的生物。 1. 酿酒酵母的单倍体细胞含有16条染色体，总长度为 酿酒酵母的单倍体细胞含有 条染色体， 条染色体 12068kb，其中第Ⅰ条染色体最短 ，其中第Ⅰ条染色体最短(230kb )，第Ⅳ条染色 ， 体最长(1532kb) 。 体最长 2. 基因组中没有明显的操纵子结构，有间隔区和内含子。 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 酿酒酵母染色体基因组中， 个可能是编码蛋白质 约为1.4kb，而基因间的平均间隔为 的ORF，每个 ，每个ORF约为 约为 ， 600bp。 。
酵母线粒体基因组图谱
第二节
接合型基因及其基因型转换
一、酿酒酵母的生活史
二、 酵母接合型的遗传控制 酵母的有性生殖取决于两个单倍体细胞的接合型， 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 接合型 性别” 是由其本身的遗传物质所决定的， 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。 传特征。
二、酵母菌的染色体结构
1.着丝粒 着丝粒(centromere) 着丝粒 着丝粒是真核细胞染色体 是真核细胞染色体DNA上的一段特殊序列。在有丝 上的一段特殊序列。 着丝粒是真核细胞染色体 上的一段特殊序列 分裂和减数分裂时， 着丝粒结合蛋白)与着丝粒结合 分裂和减数分裂时，纺锤丝 (着丝粒结合蛋白 与着丝粒结合， 着丝粒结合蛋白 与着丝粒结合， 将染色体拉向细胞的两极 。