关于微生物的遗传与变异 (2)课件

1、大肠杆菌的基因组
染色体：只有一条，大小为4.7×106bp ；双链、环 状DNA，与类组蛋白等结合成致密的手脚架形
基因的转录与翻译在细胞质耦合发生 遗传信息具有连续性，一般不含内含子 功能相关的结构基因组成操纵子（operon） 结构基因的单拷贝 重复序列少而短，一般为4~40个碱基
2、啤酒酵母的基因组
核酸是遗传物质
以上三个实验的结论：只有核酸才是贮存遗传信息 的真正物质
细胞生物的遗传物质：双链DNA 病毒的遗传物质：可以是单链的或双链的DNA或
RNA
DNA
RNA
腺嘌呤(adennine,A)
腺嘌呤
碱 鸟嘌呤(guanine,G) 基 胞嘧啶(cytosine,C)
鸟嘌呤 胞嘧啶
胸腺嘧啶(thymine,T) 尿嘧啶(Uracil,U)
质粒（plasma）：是宿主染色体外决定某些性状 （如抗药性、接合作用等）的闭合、环状、双链 DNA ；目前仅发现于原核微生物和酵母菌中；能自 我复制；不是宿主生长所必需的
转座因子：是微生物细胞中可在染色体上改变自身 座位的一段DNA序列；在原核微生物和真核微生物 中都有存在
Cytb
ND6 ND5
2、噬菌体感染实验
噬菌体感染实验： 1952年，Hershey 和Chase培养获得 含32P-DNA的噬菌 体和含35S-蛋白质 的噬菌体；他们作 了两组对E. coli的 感染实验
3、病毒重建实验
病毒重建实验：1956年，Fraenkel用TMV的RNA与 HRV的蛋白质外壳重建后的杂合病毒去感染烟草时， 烟叶上出现的是典型的 TMV 病斑
比较项目 基因组大小
染色体 核小体 基因连续性 重复序列和 不编码序列 操纵子结构
转录、转译部位
原核微生物 小,106
一般1条，环状 无 强
真核微生物 大,107-9
多条，线状 有
弱（有内含子）
少
多
普遍存在 同在细胞质中进行
一般没有
在核中转录，在细胞 质中转译
3、 λ噬菌体的基因组
染色体：包装到二十面体头内，大小为48,502bp； dsDNA，线状
Neurospora sp. Drosophila
melanogaster human
基因组大小 （bp）
基因数
5 × 104
50
2 × 105 150
4.7 × 106 4100
4.2 × 106 4700
13.5×106 5800 6.0 × 107 6000 8 × 107 12000 3 × 109 50000
复制方式：半保留复制，不连续复制 复制起点：大多数细菌及病毒只有一个复制起点 ，
一个复制子 ；真核生物是多起点的，多个复制子 复制方向：大多数双向进行，方向为5’→3’ 复制的三个阶段：复制的起始、复制的延伸和复制
关于微生物的遗传与变异 (2)
第六章 微生物的遗传与变异 （4学时）
第一节 微生物的遗传 第二节 微生物的变异
微生物遗传学
微生物遗传学：研究微生物遗传物质的结构特点、 遗传信息的表达与调控以及遗传变异的基本规律
通过基因操作改变微生物的遗传信息从而有效地控 制或利用微生物
基因型与表型
基因型（genotype）：指某一生物个体所含有的全 部基因的总和
基因（gene）：是有功能的DNA片段，含有合成有 功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序 列，是遗传的结构和功能单位
生物
λ噬菌体 T4噬菌体 大肠杆菌 枯草芽孢杆
菌 啤酒酵母
脉孢菌
果蝇
人
学名
λphage T4 phage
Escherichia coli
BacBiblioteka Baidullus subtilis
Saccharomyces cerevisiae
（一）证明核酸是遗传物质的经典实验
1、细菌的转化实验 2、噬菌体感染实验 3、病毒重建实验
1、细菌的转化实验
细菌的转化实验： 1928年，英国医生Griffith以肺炎 链球菌 (Streptococcus pneumoniae) 作为研究对象
1944年， Avery等人从 热死的S型菌 体中提纯了可 能作为转化因 子的各种成分， 并在离体条件 下进行了转化 实验
表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特 征和内在特性的总和；是具一定基因型的生物在一 定条件下所表现出的具体性状
第一节 微生物的遗传物质
一、微生物的遗传物质 二、微生物遗传信息的表达 三、微生物基因表达的调控
一、微生物的遗传物质
（一）证明核酸是遗传物质的经典实验 （二）微生物的染色体基因组 （三）微生物染色体外的遗传物质
染色体：16条，总大小为13.5×106bp；染色体由核 小体组成，其上有着丝粒和端粒；每一条染色体只 含有一条线状、双链DNA
基因的转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质的 核糖体上发生
高度重复：tRNA基因在每条染色体上至少有4个， 共约250个拷贝
没有明显的操纵子结构，有间隔区或内含子序列
原核微生物与真核生微物基因组的比较
戊 糖
脱氧核糖
磷 酸
磷酸
核糖 磷酸
一、微生物的遗传物质
（一）证明核酸是遗传物质的经典实验 （二）微生物的染色体基因组 （三）微生物染色体外的遗传物质
（二）微生物的染色体基因组
染色体：微生物遗传物质DNA的主要存在形式；不 同种类，其DNA的数目、大小、结构差异显著
基因组（genome）：微生物单倍体的所有染色体及 其所包含遗传基因的总称；包括编码蛋白质的结构 基因、调控序列以及目前功能尚不清楚的 DNA序列
D -loop 12S rRNA
ND4
ND4L ND3
CO3 AT Pase6
AT Pase8 CO2 CO1
16S rRNA ND1 ND2
二、微生物遗传信息的表达
（一）DNA的复制 （二）基因的转录 （三）多肽链的翻译
（一）DNA的复制
参与复制（replication）的物质：原料dNTP、模板 DNA、DNA聚合酶、其他蛋白质因子
许多功能相关的基因聚集成簇排列 复制和裂解过程中．基因组程序性开启或关闭
一、微生物的遗传物质
（一）证明核酸是遗传物质的经典实验 （二）微生物的染色体基因组 （三）微生物染色体外的遗传物质
（三）微生物染色体外的遗传物质
细胞器DNA：真核微生物的叶绿体、线粒体等细胞 器都有自己的独立于染色体的环状双链DNA；编码 自身所需要的与能量转换有关的蛋白质