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1、第七章第七章 微生物遗传微生物遗传一、遗传物质的鉴定一、遗传物质的鉴定第一节第一节 遗传的物质基础及其特性遗传的物质基础及其特性1肺炎链球菌的转化试验肺炎链球菌的转化试验 2. 噬噬菌菌体体感感染染实实验验3烟草花叶病毒重建试验烟草花叶病毒重建试验 (Fraenkel-Conrat, 1956)二、基因组二、基因组DNA和染色体和染色体1原核生物的染色体原核生物的染色体 2真核微生物的染色体真核微生物的染色体 3真核和原核生物基因组的结构比较真核和原核生物基因组的结构比较（1）真核生物的基因组分子量大，低等真核生物有）真核生物的基因组分子量大，低等真核生物有107108个碱基对，比细菌大个碱基
2、对，比细菌大10倍以上。倍以上。（2）真核生物的基因组分布在多条线性的染色体上，）真核生物的基因组分布在多条线性的染色体上，每条染色体上有多个复制原点；而原核生物多数只有一条每条染色体上有多个复制原点；而原核生物多数只有一条环状染色体，每个染色体分子只有一个复制原点。环状染色体，每个染色体分子只有一个复制原点。（3）真核生物细胞中，基因组）真核生物细胞中，基因组DNA存在于细胞核内，存在于细胞核内，基因表达时转录和翻译过程在细胞核和细胞质中分别进行；基因表达时转录和翻译过程在细胞核和细胞质中分别进行；而原核生物中转录和翻译没有空间分隔，是偶连的。而原核生物中转录和翻译没有空间分隔，是偶连的。（
3、4）真核生物的基因组的最大特点是它含有大量的重）真核生物的基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能基因的序列大多被不编码蛋白的非功能复序列，而且功能基因的序列大多被不编码蛋白的非功能序列隔断；原核生物的功能基因是连续且完整的。序列隔断；原核生物的功能基因是连续且完整的。（5）真核生物的蛋白质编码基因往往以单拷贝形式存）真核生物的蛋白质编码基因往往以单拷贝形式存在，功能相关的基因一般不形成操纵子，而原核生物中功在，功能相关的基因一般不形成操纵子，而原核生物中功能相关的基因经常以操纵子形式聚集在一起。能相关的基因经常以操纵子形式聚集在一起。 三、三、 染色体以外的遗传因子染色体以外的遗传因
4、子真核微生物：线粒体真核微生物：线粒体 叶绿体叶绿体 质粒质粒原核微生物：质粒原核微生物：质粒1、细菌质粒、细菌质粒游离于原核生物染色体外游离于原核生物染色体外,具有独立复制能力的遗传单位具有独立复制能力的遗传单位线型质粒线型质粒 RNA质粒质粒 单链单链DNA质粒质粒共共价闭合环状的双链价闭合环状的双链DANDAN分子分子分子结构和化学组成分子结构和化学组成质粒的特点质粒的特点1 1）大小：）大小：大质粒：大质粒：60kb60kb、1/cell1/cell小质粒：小质粒： 10-20/cell10-20/cell2 2）自主复制能力：）自主复制能力： 型复制、滚环复制型复制、滚环复制 数量控
5、制：严紧型数量控制：严紧型 ；松弛型；松弛型3 3）转移性：）转移性：有转移性和非转移性两种有转移性和非转移性两种TraTra区基因：区基因：附加体：附加体：某些质粒既可整某些质粒既可整合进宿主染色体，又可与合进宿主染色体，又可与染色体脱离，称之染色体脱离，称之 。4）可自行丢失与消除可自行丢失与消除 -理化因子理化因子 -原生质体诱导法原生质体诱导法5 5）不相容性）不相容性 可分为相容性和不相容性可分为相容性和不相容性两种亲缘关系相近的质粒不能稳定地存在于同一个细胞中两种亲缘关系相近的质粒不能稳定地存在于同一个细胞中（G-菌的部分不相容群）菌的部分不相容群）1) F因子因子（致育因子致育因
6、子 Fertility factor; 性因子性因子 Sex factor) 控制控制 E.coli 性性菌毛菌毛形成形成, 94.5kb 约占染色体约占染色体2% 有有F质粒的为质粒的为雄雄性菌性菌, 能长出性菌毛；能长出性菌毛；无无F质粒的为质粒的为雌雌性菌性菌, 无性菌毛无性菌毛附加体（附加体（episome）能够与核染色体进行整合与脱离作用的质粒能够与核染色体进行整合与脱离作用的质粒2) 抗性因子（抗性因子（Resistance factor，R因子）因子）决定细菌抗一种或几种抗生素或其他药物决定细菌抗一种或几种抗生素或其他药物, 与耐药性有关与耐药性有关结构结构 (含含2个个DNA片
7、段片段)抗性转移因子（抗性转移因子（RTF）：）：11x106Da，调节，调节DNA复制和拷贝数以及转移。有时带有复制和拷贝数以及转移。有时带有 四环素四环素 (tet) 抗性基因抗性基因拷贝数不等拷贝数不等(12 至几十个至几十个); 有严紧型和松弛型之分有严紧型和松弛型之分四四. 染色体外遗传因子染色体外遗传因子含抗多种抗生素的基因，不能移动。几百万含抗多种抗生素的基因，不能移动。几百万100 x 106Da抗性决定因子（抗性决定因子（r-determinant）：）：3) Col因子因子（产大肠杆菌素因子）产大肠杆菌素因子）大肠杆菌素大肠杆菌素 (colicin): 一种由一种由 E.c
8、oli 某些菌株分泌的蛋白类细某些菌株分泌的蛋白类细 菌素菌素 功能功能: 专一杀死亲缘关系近，不具专一杀死亲缘关系近，不具Col因子的其它肠道菌。因子的其它肠道菌。由质粒由质粒 Col 因子编码因子编码依转移能力依转移能力非接合型（非接合型（Col El 、 ColE2、ColE3 ）：）：5 x106, 分子量小，多拷贝，缺乏自身传递的遗传结构分子量小，多拷贝，缺乏自身传递的遗传结构接合型接合型 （ ColV、ColB ） ：50x106 80x106 12个拷贝，与个拷贝，与F因子相似，会使宿因子相似，会使宿主产生性菌毛。主产生性菌毛。4）Ti质粒（质粒（Tumer inducing p
9、lasmid）1971年由年由Schell在根癌农杆菌中发现，能使植物产生冠瘿瘤在根癌农杆菌中发现，能使植物产生冠瘿瘤 T-DNA决定肿瘤的形成形态，控制冠瘿碱的合成。决定肿瘤的形成形态，控制冠瘿碱的合成。目前植物基因工程中最有效的基因克隆载体。目前植物基因工程中最有效的基因克隆载体。 肿瘤诱导质粒肿瘤诱导质粒Ti质粒为双链环状质粒为双链环状DNA分子，约分子，约200250kb。四个重要区域。四个重要区域为：复制起始点为：复制起始点OriV、致病区致病区(Vir region)、T-DNA区和农区和农杆碱分解代谢区。杆碱分解代谢区。Vir区区转录单位对于农杆菌转化细胞至关重要，但是此区只有转
10、录单位对于农杆菌转化细胞至关重要，但是此区只有受到植物细胞释放的信号分子（如乙酰丁香酮、羟基乙酰丁受到植物细胞释放的信号分子（如乙酰丁香酮、羟基乙酰丁香酮）刺激才能表达。香酮）刺激才能表达。 四四. 染色体外遗传因子染色体外遗传因子5）降解质粒（限）降解质粒（限 Pseudomonus ）分解多种有机物，以其分解的底物命名。分解多种有机物，以其分解的底物命名。为一系列能降解复杂物质酶编码，转移性质粒。为一系列能降解复杂物质酶编码，转移性质粒。TOL质粒：含分解苯甲酸的基因；质粒：含分解苯甲酸的基因；CAM-OCT质粒：分解樟脑辛烷质粒：分解樟脑辛烷SAL（水扬酸质粒）水扬酸质粒）T-DNA两端
11、各有一长两端各有一长25bp高度保守的正向重复序列，其中右边高度保守的正向重复序列，其中右边序列对于序列对于T-DNA的转移至关重要。只要两端序列存在且方向正的转移至关重要。只要两端序列存在且方向正确，那么，在两端序列中间插入任何一个确，那么，在两端序列中间插入任何一个DNA片段都可能被转片段都可能被转移整合到植物基因组中去。移整合到植物基因组中去。T-DNA（transfer DNA）是）是Ti质粒上能被整合到植物核质粒上能被整合到植物核DNA上上的片段。的片段。4 4）TiTi质粒质粒：合成冠瘿碱、大型质粒：合成冠瘿碱、大型质粒5 5）RiRi质粒质粒：产生根毛、大型质粒：产生根毛、大型质粒工程质粒工程质粒-pBR322-pBR322主要特点：主要特点：1 1）分子量小）分子量小2 2）稳定、松弛型复制）稳定、松弛型复制3 3）可大量扩增）可大量扩增4 4）容易分离）容易分离5 5）可携带小于）可携带小于10kb10kb外源外源DNADNA6 6）带有带有2 2个选择标记个选择标记 ; ;7 7）多个单一酶切位点）多个单一酶切位点 8 8）容易转化）容易转化
