《微生物學(xué)教程》(第二版)課件

第7章微生物的遺傳第1節(jié)微生物遺傳研究的起源第2節(jié)微生物的遺傳因子第3節(jié)原核生物的基因重組第4節(jié)真核微生物的基因重組第5節(jié)菌種的保藏1a第7章微生物的遺傳第1節(jié)微生物遺傳研究的第1節(jié)微生物遺傳研究的起源微生物遺傳的研究起源于對(duì)“細(xì)菌變異”現(xiàn)象的早期研究。一、證實(shí)微生物具有種的穩(wěn)定性1870年——巴斯德，科恩。球菌球菌，桿菌桿菌。1882年——科赫。固體培養(yǎng)基，分離純化技術(shù)。2a第1節(jié)微生物遺傳研究的起源2a二、發(fā)現(xiàn)細(xì)菌變異現(xiàn)象19世紀(jì)最后20年，越來越多的證據(jù)表明細(xì)菌物種不穩(wěn)定。1907年——馬西尼（R.Massini）首次對(duì)細(xì)菌變異進(jìn)行專門研究，發(fā)表了《可突變的大腸桿菌》的論文。在這篇論文中，他第一次使用了定量研究的方法。3a二、發(fā)現(xiàn)細(xì)菌變異現(xiàn)象3a三、探索細(xì)菌變異的本質(zhì)1928年——格里非斯（FriderickGriffith）發(fā)表了一篇論文，描述了肺炎球菌培養(yǎng)物中的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。格里非斯的這篇文章非常重要，對(duì)于理解轉(zhuǎn)化作用和最終闡明DNA是遺傳物質(zhì)打下了基礎(chǔ)。4a三、探索細(xì)菌變異的本質(zhì)4a5a5a6a6a1933年——奧洛韋（J.L.Alloway）證明轉(zhuǎn)化因子是一種可溶性的物質(zhì)，至少是亞細(xì)胞的物質(zhì)。有毒菌株有毒菌株無細(xì)胞提取物無毒菌株老鼠死亡有毒菌株加熱殺菌+注射7a1933年——奧洛韋（J.L.Alloway）證1944年——埃弗里（O.T.Avery）和他的同事們通過一系列精密的實(shí)驗(yàn)，證明轉(zhuǎn)化中起作用的分子是DNA。8a1944年——埃弗里（O.T.Avery）和他的同事9a9a四、發(fā)現(xiàn)并闡明細(xì)菌的接合作用1945年——塔特姆（E.L.Tatum）和萊德伯格（Lederberg）證實(shí)了大腸桿菌K12菌株的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株之間的遺傳重組。10a四、發(fā)現(xiàn)并闡明細(xì)菌的接合作用10a11a11a戴維斯（B.D.Davis）進(jìn)一步證明細(xì)胞與細(xì)胞的接觸對(duì)這種遺傳重組發(fā)生是必不可少的。12a戴維斯（B.D.Davis）進(jìn)一步證明細(xì)胞與細(xì)胞的接觸對(duì)這種1952年——海斯（WilliamHayes）在《自然》上發(fā)表論文宣布接合和重組是供體細(xì)胞遺傳物質(zhì)發(fā)生單向轉(zhuǎn)移的結(jié)果。1952年——萊德伯格和卡瓦利（L.L.Cavalli）證實(shí)了這一點(diǎn)，創(chuàng)造了F+和F-等術(shù)語。同年，他們發(fā)現(xiàn)了高頻重組菌株（Hfr）。

影印平板法也是由萊德伯格發(fā)明的。13a1952年——海斯（WilliamHayes）在《14a14a影印平板法replicaplating15a影印平板法replicaplating151953年4月——沃森-克里克在《自然》的一篇短文中公布了DNA的結(jié)構(gòu)模型。16a1953年4月——沃森-克里克在《自然》的一篇短文中1955-1958年——雅各布（F.Jacob）和沃爾曼（F.L.Wollman）以一系列獨(dú)創(chuàng)性的研究工作闡明了大腸桿菌K12的基因轉(zhuǎn)移機(jī)制。在這些工作中，最著名和關(guān)鍵性的是“中斷雜交實(shí)驗(yàn)”17a1955-1958年——雅各布（F.Jacob）18a18a19a19a20a20a五、闡明細(xì)菌抗藥性產(chǎn)生的原因1961年——渡邊、戴塔（N.Datta）、梅內(nèi)耳（F.Meynell）和安德森（E.S.Anderson）的工作揭示了抗藥性是以一種或多種“接合促進(jìn)因子”為媒介來傳播的。每類接合促進(jìn)因子與它所在的細(xì)胞表面上的某種特異的纖毛結(jié)合在一起，并證明這種結(jié)構(gòu)確能造成供體和受體細(xì)胞之間的特異粘附，并有可能形成讓遺傳物質(zhì)從中通過的接合管。21a五、闡明細(xì)菌抗藥性產(chǎn)生的原因21a電鏡觀察到的接合現(xiàn)象22a電鏡觀察到的接合現(xiàn)象22a抗藥性質(zhì)粒在細(xì)菌之間的轉(zhuǎn)移23a抗藥性質(zhì)粒在細(xì)菌之間的轉(zhuǎn)移23a第2節(jié)微生物的遺傳因子遺傳因子（Geneticelements）：承載遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。遺傳因子必須具備2點(diǎn)：能自我復(fù)制，能編碼。

基因組：一個(gè)細(xì)胞或病毒所含的完整基因?；颍壕幋a一種蛋白，一種tRNA或一種rRNA的DNA片段。24a第2節(jié)微生物的遺傳因子24a一、原核微生物的遺傳因子原核微生物的遺傳因子有3類：染色體，質(zhì)粒，噬菌體。（一）細(xì)菌的染色體

1、形狀、大小1條環(huán)狀dsDNA。

負(fù)超螺旋。約50個(gè)超螺旋區(qū)域。正超螺旋（少數(shù)，都生活在極高溫度下）。

25a一、原核微生物的遺傳因子25a超螺旋的形成26a超螺旋的形成26a伯氏疏螺旋體的DNA是線性的，其末端為發(fā)卡結(jié)構(gòu)。

Streptomyceslividans的DNA是線性的，其末端與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合。最小的細(xì)菌染色體：580kbp（一種枝原體）最大的細(xì)菌染色體：9500kbp（一種粘細(xì)菌）27a伯氏疏螺旋體的DNA是線性的，其末端為發(fā)卡結(jié)2、結(jié)構(gòu)（1）一般沒有間隔基因（內(nèi)含子）原核細(xì)胞28a2、結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞28a真核細(xì)胞29a真核細(xì)胞29a（2）一般沒有重復(fù)序列細(xì)菌的基因一般都是單拷貝的。（3）相關(guān)的細(xì)菌，染色體上基因的排列順序也相似，否則不相似。（4）許多細(xì)菌在DNA復(fù)制起始附近的結(jié)構(gòu)相似，同樣，在復(fù)制終止附近的結(jié)構(gòu)也相似。30a（2）一般沒有重復(fù)序列30a（二）細(xì)菌的質(zhì)粒質(zhì)粒（plasmid）存在于絕大多數(shù)原核生物，但只在少數(shù)真核生物中發(fā)現(xiàn)。質(zhì)粒是能獨(dú)立于宿主細(xì)胞染色體進(jìn)行自我復(fù)制的遺傳因子，以核酸的形式存在于細(xì)胞內(nèi)，無細(xì)胞外存在形式。31a（二）細(xì)菌的質(zhì)粒31a1、質(zhì)粒的物理性狀環(huán)狀dsDNA，一般為超螺旋狀。

大小1—1000kbp。2、質(zhì)粒的復(fù)制

DNA合成靠細(xì)胞中的酶。復(fù)制起始子細(xì)胞中質(zhì)粒的拷貝數(shù)

質(zhì)?？刂瀑|(zhì)粒在細(xì)胞中的拷貝數(shù)1—3/細(xì)胞＞100/細(xì)胞32a1、質(zhì)粒的物理性狀質(zhì)?？刂瀑|(zhì)粒在細(xì)胞中的拷貝數(shù)1—3/絕大多數(shù)G+菌的環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是滾環(huán)式復(fù)制。33a絕大多數(shù)G+菌的環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是滾環(huán)式復(fù)制。33a絕大多數(shù)G菌環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是θ式復(fù)制34a絕大多數(shù)G菌環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是θ式復(fù)制34a絕大多數(shù)線性質(zhì)粒的復(fù)制是將一種蛋白質(zhì)結(jié)合于每條鏈的5’端作為引物。35a絕大多數(shù)線性質(zhì)35a3、各種質(zhì)粒之間的相容性相容性質(zhì)粒（compatibleplasmids）：不同的質(zhì)粒共存于同一個(gè)細(xì)胞，這些質(zhì)?；橄嗳菪再|(zhì)粒，否則稱為不相容性質(zhì)粒（incompatibleplasmids）。相容與否由質(zhì)?；蚩刂?。4、質(zhì)粒在細(xì)胞中的存在、轉(zhuǎn)移和消除（1）存在游離于細(xì)胞質(zhì)中。整合到細(xì)胞染色體上。附加體（episome）36a3、各種質(zhì)粒之間的相容性36a（2）轉(zhuǎn)移有些質(zhì)粒可在細(xì)胞之間通過接合作用轉(zhuǎn)移，這類質(zhì)粒叫可接合質(zhì)粒。質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移由質(zhì)粒編碼的基因控制。（3）消除質(zhì)?？勺园l(fā)從細(xì)胞中消除?？赏ㄟ^多種物理化學(xué)方法將質(zhì)粒從細(xì)胞中消除。37a（2）轉(zhuǎn)移37aF質(zhì)粒的基因圖譜見教材199頁38aF質(zhì)粒的基因圖譜見教材199頁38a5、質(zhì)粒賦予細(xì)菌的性狀

質(zhì)?？蓴y帶多種基因，但這些基因必須不影響質(zhì)粒自身的復(fù)制和宿主細(xì)胞的生存。隱質(zhì)粒（crypticplasmids）：除自身復(fù)制的基因，不含其他基因。39a5、質(zhì)粒賦予細(xì)菌的性狀39a質(zhì)粒賦予細(xì)菌的一些性狀：根瘤菌——固氮，結(jié)瘤假單胞菌——降解一些難以降解的化合物致病性大腸桿菌——吸附抗原，溶血素，腸毒素大腸桿菌——大腸桿菌素金黃色葡萄球菌——凝固酶，溶血素，溶纖維蛋白酶，腸毒素，黃色色素等乳酸細(xì)菌——細(xì)菌素NisinA抗藥性40a質(zhì)粒賦予細(xì)菌的一些性狀：40a（三）細(xì)菌的噬菌體從自然界分離到的細(xì)菌中，絕大多數(shù)是溶原菌。許多證據(jù)證明，細(xì)菌的一些基因群來自染色體外的遺傳因子，如質(zhì)粒和噬菌體。41a（三）細(xì)菌的噬菌體41a二、真核微生物的遺傳因子真核微生物的遺傳因子有：染色體，線粒體DNA，葉綠體DNA，質(zhì)粒，病毒。真核微生物可以單倍體或/和二倍體形式存在，但在絕大多數(shù)真核微生物中，二倍體階段是很短暫的。釀酒酵母是最常用于真核遺傳研究的真核微生物之一，也是第一個(gè)測(cè)定基因組全序列的真核生物。42a二、真核微生物的遺傳因子42a（一）釀酒酵母的染色體單倍體：16條大?。?45——2200kbp

單倍體堿基數(shù)：12×106bp（二）釀酒酵母的2μ質(zhì)粒絕大多數(shù)酵母菌株含有2μ質(zhì)粒。釀酒酵母中2μ質(zhì)粒的拷貝數(shù)約30-50/細(xì)胞。2μ質(zhì)粒：環(huán)狀dsDNA，6318bp。編碼4種蛋白質(zhì)。不賦予細(xì)胞任何性狀。

43a（一）釀酒酵母的染色體43a三、病毒的遺傳因子

DNA，RNA

有重疊基因

噬菌體ΦX174的基因圖譜44a三、病毒的遺傳因子噬菌體ΦX174的基因圖譜44a第3節(jié)原核微生物的基因重組在原核中，基因重組以下列3中方式中的一種實(shí)現(xiàn)：轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)導(dǎo)，接合。45a第3節(jié)原核微生物的基因重組在原核中，46a46a一、轉(zhuǎn)化（transformation）1、定義：

受體菌直接吸收供體菌的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。2、可轉(zhuǎn)化微生物的種類許多微生物是自然可轉(zhuǎn)化的，包括G+和G-的一些種類，以及一些古細(xì)菌。

47a一、轉(zhuǎn)化（transformation）47a3、感受態(tài)（competence）

能吸收DNA并被轉(zhuǎn)化的細(xì)胞叫感受態(tài)細(xì)胞。感受態(tài)似乎是一種遺傳特性：DNA結(jié)合蛋白，細(xì)胞壁自溶，各種核酸酶。4、DNA的吸收細(xì)菌轉(zhuǎn)化所需的最小DNA量為1×10-5μg/mL。dsDNA結(jié)合到細(xì)胞表面整條雙鏈DNA被吸收一條鏈被降解，另一條被吸收48a3、感受態(tài)（competence）dsDNA結(jié)合到細(xì)胞表面動(dòng)物細(xì)胞：吞噬的方式將DNA吞入。真菌：消化細(xì)胞壁，然后讓DNA被吸收。電穿孔法基因槍法49a49a50a50a51a51a52a52a53a53a54a54a二、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

由病毒介導(dǎo)，DNA由一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)導(dǎo)子（transductant）：由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得部分新性狀的重組細(xì)胞。55a二、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）55a56a56a流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普通轉(zhuǎn)導(dǎo)generalizedtransduction57a流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普通轉(zhuǎn)導(dǎo)generalizedtransducti特殊轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）局限轉(zhuǎn)導(dǎo)58a特殊轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）59a59a60a60a三、接合（conjugation）（教材229-232頁）

接合是細(xì)胞-細(xì)胞間轉(zhuǎn)移質(zhì)粒的一種機(jī)制。F質(zhì)粒的基因圖譜61a三、接合（conjugation）（教材229-232頁）F162a162a63a63a64a64a65a65a266a266a67a67a68a68a69a69a70a70a71a71a372a372a73a73a74a74a75a75a76a76a第4節(jié)真核微生物的基因重組真核微生物的基因重組方式主要有：有性雜交，準(zhǔn)性雜交，原生質(zhì)體融合和遺傳轉(zhuǎn)化。77a第4節(jié)真核微生物的基因重組真核微生物一、真核微生物的有性生殖和有性雜交釀酒酵母有性生殖的分子機(jī)制：酵母有兩種配子，分別為a和α。a配子的MAT位點(diǎn)是a基因：產(chǎn)生a因子；細(xì)胞表面只有α因子的受體。α配子的MAT位點(diǎn)是α基因：產(chǎn)生α因子；細(xì)胞表面只有a因子的受體。在每種配子細(xì)胞中，基因組的其他位置上有a和α基因的拷貝，他們是轉(zhuǎn)型的貯備基因。這種機(jī)制叫“暗盒”機(jī)制（cassettemechanism）78a一、真核微生物的有性生殖和有性雜交78a79a79a有性雜交（sexualhybridization）：

一般指不同遺傳型的兩性細(xì)胞間發(fā)生的接合和隨之進(jìn)行的染色體重組，進(jìn)而產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術(shù)。釀酒酵母生活史80a有性雜交（sexualhybridization）：釀酒酵準(zhǔn)性雜交（parasexualhybridization）：

是利用準(zhǔn)性生殖對(duì)一些沒有有性生殖的半知菌類進(jìn)行雜交育種的一種技術(shù)。

準(zhǔn)性生殖是一種類似于有性生殖生殖方式，是一種在同種而不同菌株的體細(xì)胞間發(fā)生的融合，它可不借助減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子。二、真核微生物的準(zhǔn)性生殖和準(zhǔn)性雜交81a準(zhǔn)性雜交（parasexualhybridization）準(zhǔn)性生殖過程：（1）菌絲聯(lián)結(jié)（n+n，頻率極低）（2）形成異核體，異核體能獨(dú)立生活。（3）核融合產(chǎn)生雙倍體雜合子（頻率低）（4）體細(xì)胞交換和單倍體化82a準(zhǔn)性生殖過程：82a體細(xì)胞交換有絲分裂（產(chǎn)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致染色體分配不均）染色體逐步丟失，單倍體化新的穩(wěn)定的單倍體雜合子83a體細(xì)胞交換有絲分裂（產(chǎn)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致染色體分配不均）染色體逐步第5節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏在DNA復(fù)制過程中發(fā)生自發(fā)突變的幾率為：10-7——10-11每堿基對(duì)每次復(fù)制一個(gè)基因自發(fā)突變率約10-6/代無意突變率約10-6——10-8/代RNA基因組的突變率比DNA的高103。84a第5節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏在DNA復(fù)制過程中發(fā)生自一、衰退的防止1、控制傳代次數(shù)2、創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件3、利用不易衰退的細(xì)胞傳代4、采用有效的菌種保藏方法二、菌種的復(fù)壯1、純種分離2、通過宿主體復(fù)壯3、淘汰已衰退的個(gè)體85a一、衰退的防止85a三、菌種的保藏著名的菌種保藏中心常用的菌種保藏方法：斜面保藏沙土管保藏甘油懸液保藏法液氮保藏法86a三、菌種的保藏86a第7章微生物的遺傳第1節(jié)微生物遺傳研究的起源第2節(jié)微生物的遺傳因子第3節(jié)原核生物的基因重組第4節(jié)真核微生物的基因重組第5節(jié)菌種的保藏87a第7章微生物的遺傳第1節(jié)微生物遺傳研究的第1節(jié)微生物遺傳研究的起源微生物遺傳的研究起源于對(duì)“細(xì)菌變異”現(xiàn)象的早期研究。一、證實(shí)微生物具有種的穩(wěn)定性1870年——巴斯德，科恩。球菌球菌，桿菌桿菌。1882年——科赫。固體培養(yǎng)基，分離純化技術(shù)。88a第1節(jié)微生物遺傳研究的起源2a二、發(fā)現(xiàn)細(xì)菌變異現(xiàn)象19世紀(jì)最后20年，越來越多的證據(jù)表明細(xì)菌物種不穩(wěn)定。1907年——馬西尼（R.Massini）首次對(duì)細(xì)菌變異進(jìn)行專門研究，發(fā)表了《可突變的大腸桿菌》的論文。在這篇論文中，他第一次使用了定量研究的方法。89a二、發(fā)現(xiàn)細(xì)菌變異現(xiàn)象3a三、探索細(xì)菌變異的本質(zhì)1928年——格里非斯（FriderickGriffith）發(fā)表了一篇論文，描述了肺炎球菌培養(yǎng)物中的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。格里非斯的這篇文章非常重要，對(duì)于理解轉(zhuǎn)化作用和最終闡明DNA是遺傳物質(zhì)打下了基礎(chǔ)。90a三、探索細(xì)菌變異的本質(zhì)4a91a5a92a6a1933年——奧洛韋（J.L.Alloway）證明轉(zhuǎn)化因子是一種可溶性的物質(zhì)，至少是亞細(xì)胞的物質(zhì)。有毒菌株有毒菌株無細(xì)胞提取物無毒菌株老鼠死亡有毒菌株加熱殺菌+注射93a1933年——奧洛韋（J.L.Alloway）證1944年——埃弗里（O.T.Avery）和他的同事們通過一系列精密的實(shí)驗(yàn)，證明轉(zhuǎn)化中起作用的分子是DNA。94a1944年——埃弗里（O.T.Avery）和他的同事95a9a四、發(fā)現(xiàn)并闡明細(xì)菌的接合作用1945年——塔特姆（E.L.Tatum）和萊德伯格（Lederberg）證實(shí)了大腸桿菌K12菌株的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株之間的遺傳重組。96a四、發(fā)現(xiàn)并闡明細(xì)菌的接合作用10a97a11a戴維斯（B.D.Davis）進(jìn)一步證明細(xì)胞與細(xì)胞的接觸對(duì)這種遺傳重組發(fā)生是必不可少的。98a戴維斯（B.D.Davis）進(jìn)一步證明細(xì)胞與細(xì)胞的接觸對(duì)這種1952年——海斯（WilliamHayes）在《自然》上發(fā)表論文宣布接合和重組是供體細(xì)胞遺傳物質(zhì)發(fā)生單向轉(zhuǎn)移的結(jié)果。1952年——萊德伯格和卡瓦利（L.L.Cavalli）證實(shí)了這一點(diǎn)，創(chuàng)造了F+和F-等術(shù)語。同年，他們發(fā)現(xiàn)了高頻重組菌株（Hfr）。

影印平板法也是由萊德伯格發(fā)明的。99a1952年——海斯（WilliamHayes）在《100a14a影印平板法replicaplating101a影印平板法replicaplating151953年4月——沃森-克里克在《自然》的一篇短文中公布了DNA的結(jié)構(gòu)模型。102a1953年4月——沃森-克里克在《自然》的一篇短文中1955-1958年——雅各布（F.Jacob）和沃爾曼（F.L.Wollman）以一系列獨(dú)創(chuàng)性的研究工作闡明了大腸桿菌K12的基因轉(zhuǎn)移機(jī)制。在這些工作中，最著名和關(guān)鍵性的是“中斷雜交實(shí)驗(yàn)”103a1955-1958年——雅各布（F.Jacob）104a18a105a19a106a20a五、闡明細(xì)菌抗藥性產(chǎn)生的原因1961年——渡邊、戴塔（N.Datta）、梅內(nèi)耳（F.Meynell）和安德森（E.S.Anderson）的工作揭示了抗藥性是以一種或多種“接合促進(jìn)因子”為媒介來傳播的。每類接合促進(jìn)因子與它所在的細(xì)胞表面上的某種特異的纖毛結(jié)合在一起，并證明這種結(jié)構(gòu)確能造成供體和受體細(xì)胞之間的特異粘附，并有可能形成讓遺傳物質(zhì)從中通過的接合管。107a五、闡明細(xì)菌抗藥性產(chǎn)生的原因21a電鏡觀察到的接合現(xiàn)象108a電鏡觀察到的接合現(xiàn)象22a抗藥性質(zhì)粒在細(xì)菌之間的轉(zhuǎn)移109a抗藥性質(zhì)粒在細(xì)菌之間的轉(zhuǎn)移23a第2節(jié)微生物的遺傳因子遺傳因子（Geneticelements）：承載遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。遺傳因子必須具備2點(diǎn)：能自我復(fù)制，能編碼。

基因組：一個(gè)細(xì)胞或病毒所含的完整基因?；颍壕幋a一種蛋白，一種tRNA或一種rRNA的DNA片段。110a第2節(jié)微生物的遺傳因子24a一、原核微生物的遺傳因子原核微生物的遺傳因子有3類：染色體，質(zhì)粒，噬菌體。（一）細(xì)菌的染色體

1、形狀、大小1條環(huán)狀dsDNA。

負(fù)超螺旋。約50個(gè)超螺旋區(qū)域。正超螺旋（少數(shù)，都生活在極高溫度下）。

111a一、原核微生物的遺傳因子25a超螺旋的形成112a超螺旋的形成26a伯氏疏螺旋體的DNA是線性的，其末端為發(fā)卡結(jié)構(gòu)。

Streptomyceslividans的DNA是線性的，其末端與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合。最小的細(xì)菌染色體：580kbp（一種枝原體）最大的細(xì)菌染色體：9500kbp（一種粘細(xì)菌）113a伯氏疏螺旋體的DNA是線性的，其末端為發(fā)卡結(jié)2、結(jié)構(gòu)（1）一般沒有間隔基因（內(nèi)含子）原核細(xì)胞114a2、結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞28a真核細(xì)胞115a真核細(xì)胞29a（2）一般沒有重復(fù)序列細(xì)菌的基因一般都是單拷貝的。（3）相關(guān)的細(xì)菌，染色體上基因的排列順序也相似，否則不相似。（4）許多細(xì)菌在DNA復(fù)制起始附近的結(jié)構(gòu)相似，同樣，在復(fù)制終止附近的結(jié)構(gòu)也相似。116a（2）一般沒有重復(fù)序列30a（二）細(xì)菌的質(zhì)粒質(zhì)粒（plasmid）存在于絕大多數(shù)原核生物，但只在少數(shù)真核生物中發(fā)現(xiàn)。質(zhì)粒是能獨(dú)立于宿主細(xì)胞染色體進(jìn)行自我復(fù)制的遺傳因子，以核酸的形式存在于細(xì)胞內(nèi)，無細(xì)胞外存在形式。117a（二）細(xì)菌的質(zhì)粒31a1、質(zhì)粒的物理性狀環(huán)狀dsDNA，一般為超螺旋狀。

大小1—1000kbp。2、質(zhì)粒的復(fù)制

DNA合成靠細(xì)胞中的酶。復(fù)制起始子細(xì)胞中質(zhì)粒的拷貝數(shù)

質(zhì)?？刂瀑|(zhì)粒在細(xì)胞中的拷貝數(shù)1—3/細(xì)胞＞100/細(xì)胞118a1、質(zhì)粒的物理性狀質(zhì)?？刂瀑|(zhì)粒在細(xì)胞中的拷貝數(shù)1—3/絕大多數(shù)G+菌的環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是滾環(huán)式復(fù)制。119a絕大多數(shù)G+菌的環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是滾環(huán)式復(fù)制。33a絕大多數(shù)G菌環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是θ式復(fù)制120a絕大多數(shù)G菌環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制是θ式復(fù)制34a絕大多數(shù)線性質(zhì)粒的復(fù)制是將一種蛋白質(zhì)結(jié)合于每條鏈的5’端作為引物。121a絕大多數(shù)線性質(zhì)35a3、各種質(zhì)粒之間的相容性相容性質(zhì)粒（compatibleplasmids）：不同的質(zhì)粒共存于同一個(gè)細(xì)胞，這些質(zhì)?；橄嗳菪再|(zhì)粒，否則稱為不相容性質(zhì)粒（incompatibleplasmids）。相容與否由質(zhì)?；蚩刂啤?、質(zhì)粒在細(xì)胞中的存在、轉(zhuǎn)移和消除（1）存在游離于細(xì)胞質(zhì)中。整合到細(xì)胞染色體上。附加體（episome）122a3、各種質(zhì)粒之間的相容性36a（2）轉(zhuǎn)移有些質(zhì)?？稍诩?xì)胞之間通過接合作用轉(zhuǎn)移，這類質(zhì)粒叫可接合質(zhì)粒。質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移由質(zhì)粒編碼的基因控制。（3）消除質(zhì)?？勺园l(fā)從細(xì)胞中消除?？赏ㄟ^多種物理化學(xué)方法將質(zhì)粒從細(xì)胞中消除。123a（2）轉(zhuǎn)移37aF質(zhì)粒的基因圖譜見教材199頁124aF質(zhì)粒的基因圖譜見教材199頁38a5、質(zhì)粒賦予細(xì)菌的性狀

質(zhì)?？蓴y帶多種基因，但這些基因必須不影響質(zhì)粒自身的復(fù)制和宿主細(xì)胞的生存。隱質(zhì)粒（crypticplasmids）：除自身復(fù)制的基因，不含其他基因。125a5、質(zhì)粒賦予細(xì)菌的性狀39a質(zhì)粒賦予細(xì)菌的一些性狀：根瘤菌——固氮，結(jié)瘤假單胞菌——降解一些難以降解的化合物致病性大腸桿菌——吸附抗原，溶血素，腸毒素大腸桿菌——大腸桿菌素金黃色葡萄球菌——凝固酶，溶血素，溶纖維蛋白酶，腸毒素，黃色色素等乳酸細(xì)菌——細(xì)菌素NisinA抗藥性126a質(zhì)粒賦予細(xì)菌的一些性狀：40a（三）細(xì)菌的噬菌體從自然界分離到的細(xì)菌中，絕大多數(shù)是溶原菌。許多證據(jù)證明，細(xì)菌的一些基因群來自染色體外的遺傳因子，如質(zhì)粒和噬菌體。127a（三）細(xì)菌的噬菌體41a二、真核微生物的遺傳因子真核微生物的遺傳因子有：染色體，線粒體DNA，葉綠體DNA，質(zhì)粒，病毒。真核微生物可以單倍體或/和二倍體形式存在，但在絕大多數(shù)真核微生物中，二倍體階段是很短暫的。釀酒酵母是最常用于真核遺傳研究的真核微生物之一，也是第一個(gè)測(cè)定基因組全序列的真核生物。128a二、真核微生物的遺傳因子42a（一）釀酒酵母的染色體單倍體：16條大?。?45——2200kbp

單倍體堿基數(shù)：12×106bp（二）釀酒酵母的2μ質(zhì)粒絕大多數(shù)酵母菌株含有2μ質(zhì)粒。釀酒酵母中2μ質(zhì)粒的拷貝數(shù)約30-50/細(xì)胞。2μ質(zhì)粒：環(huán)狀dsDNA，6318bp。編碼4種蛋白質(zhì)。不賦予細(xì)胞任何性狀。

129a（一）釀酒酵母的染色體43a三、病毒的遺傳因子

DNA，RNA

有重疊基因

噬菌體ΦX174的基因圖譜130a三、病毒的遺傳因子噬菌體ΦX174的基因圖譜44a第3節(jié)原核微生物的基因重組在原核中，基因重組以下列3中方式中的一種實(shí)現(xiàn)：轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)導(dǎo)，接合。131a第3節(jié)原核微生物的基因重組在原核中，132a46a一、轉(zhuǎn)化（transformation）1、定義：

受體菌直接吸收供體菌的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。2、可轉(zhuǎn)化微生物的種類許多微生物是自然可轉(zhuǎn)化的，包括G+和G-的一些種類，以及一些古細(xì)菌。

133a一、轉(zhuǎn)化（transformation）47a3、感受態(tài)（competence）

能吸收DNA并被轉(zhuǎn)化的細(xì)胞叫感受態(tài)細(xì)胞。感受態(tài)似乎是一種遺傳特性：DNA結(jié)合蛋白，細(xì)胞壁自溶，各種核酸酶。4、DNA的吸收細(xì)菌轉(zhuǎn)化所需的最小DNA量為1×10-5μg/mL。dsDNA結(jié)合到細(xì)胞表面整條雙鏈DNA被吸收一條鏈被降解，另一條被吸收134a3、感受態(tài)（competence）dsDNA結(jié)合到細(xì)胞表面動(dòng)物細(xì)胞：吞噬的方式將DNA吞入。真菌：消化細(xì)胞壁，然后讓DNA被吸收。電穿孔法基因槍法135a49a136a50a137a51a138a52a139a53a140a54a二、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

由病毒介導(dǎo)，DNA由一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)導(dǎo)子（transductant）：由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得部分新性狀的重組細(xì)胞。141a二、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）55a142a56a流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普通轉(zhuǎn)導(dǎo)generalizedtransduction143a流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普通轉(zhuǎn)導(dǎo)generalizedtransducti特殊轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）局限轉(zhuǎn)導(dǎo)144a特殊轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）145a59a146a60a三、接合（conjugation）（教材229-232頁）

接合是細(xì)胞-細(xì)胞間轉(zhuǎn)移質(zhì)粒的一種機(jī)制。F質(zhì)粒的基因圖譜147a三、接合（conjugation）（教材229-232頁）F1148a162a149a63a150a64a151a65a2152a266a153a67a154a68a155a