微生物學(xué)：第七章 微生物遺傳

1、第七章 微生物遺傳一、遺傳物質(zhì)的鑒定第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)及其特性1肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化試驗 2. 噬菌體感染實驗3煙草花葉病毒重建試驗 (Fraenkel-Conrat, 1956)二、基因組DNA和染色體1原核生物的染色體 2真核微生物的染色體 3真核和原核生物基因組的結(jié)構(gòu)比較（1）真核生物的基因組分子量大，低等真核生物有107108個堿基對，比細(xì)菌大10倍以上。（2）真核生物的基因組分布在多條線性的染色體上，每條染色體上有多個復(fù)制原點；而原核生物多數(shù)只有一條環(huán)狀染色體，每個染色體分子只有一個復(fù)制原點。（3）真核生物細(xì)胞中，基因組DNA存在于細(xì)胞核內(nèi)，基因表達(dá)時轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中

2、分別進(jìn)行；而原核生物中轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有空間分隔，是偶連的。（4）真核生物的基因組的最大特點是它含有大量的重復(fù)序列，而且功能基因的序列大多被不編碼蛋白的非功能序列隔斷；原核生物的功能基因是連續(xù)且完整的。（5）真核生物的蛋白質(zhì)編碼基因往往以單拷貝形式存在，功能相關(guān)的基因一般不形成操縱子，而原核生物中功能相關(guān)的基因經(jīng)常以操縱子形式聚集在一起。 三、 染色體以外的遺傳因子真核微生物：線粒體 葉綠體 質(zhì)粒原核微生物：質(zhì)粒1、細(xì)菌質(zhì)粒游離于原核生物染色體外,具有獨立復(fù)制能力的遺傳單位線型質(zhì)粒 RNA質(zhì)粒 單鏈DNA質(zhì)粒共價閉合環(huán)狀的雙鏈DAN分子分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成質(zhì)粒的特點1）大?。捍筚|(zhì)粒：60kb、1/c

3、ell小質(zhì)粒： 10-20/cell2）自主復(fù)制能力：型復(fù)制、滾環(huán)復(fù)制 數(shù)量控制：嚴(yán)緊型 ；松弛型3）轉(zhuǎn)移性：有轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性兩種Tra區(qū)基因：附加體：某些質(zhì)粒既可整合進(jìn)宿主染色體，又可與染色體脫離，稱之。4）可自行丟失與消除 -理化因子 -原生質(zhì)體誘導(dǎo)法5）不相容性 可分為相容性和不相容性兩種親緣關(guān)系相近的質(zhì)粒不能穩(wěn)定地存在于同一個細(xì)胞中（G-菌的部分不相容群）1) F因子（致育因子 Fertility factor; 性因子 Sex factor) 控制 E.coli 性菌毛形成, 94.5kb 約占染色體2% 有F質(zhì)粒的為雄性菌, 能長出性菌毛；無F質(zhì)粒的為雌性菌, 無性菌毛附加體（e

4、pisome）能夠與核染色體進(jìn)行整合與脫離作用的質(zhì)粒2) 抗性因子（Resistance factor，R因子）決定細(xì)菌抗一種或幾種抗生素或其他藥物, 與耐藥性有關(guān)結(jié)構(gòu) (含2個DNA片段)抗性轉(zhuǎn)移因子（RTF）：11x106Da，調(diào)節(jié)DNA復(fù)制和拷貝數(shù)以及轉(zhuǎn)移。有時帶有 四環(huán)素 (tet) 抗性基因拷貝數(shù)不等(12 至幾十個); 有嚴(yán)緊型和松弛型之分四. 染色體外遺傳因子含抗多種抗生素的基因，不能移動。幾百萬100 x 106Da抗性決定因子（r-determinant）：3) Col因子（產(chǎn)大腸桿菌素因子）大腸桿菌素 (colicin): 一種由 E.coli 某些菌株分泌的蛋白類細(xì) 菌素

5、 功能: 專一殺死親緣關(guān)系近，不具Col因子的其它腸道菌。由質(zhì)粒 Col 因子編碼依轉(zhuǎn)移能力非接合型（Col El 、 ColE2、ColE3 ）：5 x106, 分子量小，多拷貝，缺乏自身傳遞的遺傳結(jié)構(gòu)接合型 （ ColV、ColB ） ：50 x106 80 x106 12個拷貝，與F因子相似，會使宿主產(chǎn)生性菌毛。4）Ti質(zhì)粒（Tumer inducing plasmid）1971年由Schell在根癌農(nóng)桿菌中發(fā)現(xiàn)，能使植物產(chǎn)生冠癭瘤 T-DNA決定腫瘤的形成形態(tài)，控制冠癭堿的合成。目前植物基因工程中最有效的基因克隆載體。 腫瘤誘導(dǎo)質(zhì)粒Ti質(zhì)粒為雙鏈環(huán)狀DNA分子，約200250kb。四個

6、重要區(qū)域為：復(fù)制起始點OriV、致病區(qū)(Vir region)、T-DNA區(qū)和農(nóng)桿堿分解代謝區(qū)。Vir區(qū)轉(zhuǎn)錄單位對于農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化細(xì)胞至關(guān)重要，但是此區(qū)只有受到植物細(xì)胞釋放的信號分子（如乙酰丁香酮、羥基乙酰丁香酮）刺激才能表達(dá)。 四. 染色體外遺傳因子5）降解質(zhì)粒（限 Pseudomonus ）分解多種有機(jī)物，以其分解的底物命名。為一系列能降解復(fù)雜物質(zhì)酶編碼，轉(zhuǎn)移性質(zhì)粒。TOL質(zhì)粒：含分解苯甲酸的基因；CAM-OCT質(zhì)粒：分解樟腦辛烷SAL（水揚酸質(zhì)粒）T-DNA兩端各有一長25bp高度保守的正向重復(fù)序列，其中右邊序列對于T-DNA的轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。只要兩端序列存在且方向正確，那么，在兩端序列中間插入任何一個DNA片段都可能被轉(zhuǎn)移整合到植物基因組中去。T-DNA（transfer DNA）是Ti質(zhì)粒上能被整合到植物核DNA上的片段。4）Ti質(zhì)粒：合成冠癭堿、大型質(zhì)粒5）Ri質(zhì)粒：