微生物的遗传与变异Microbial heredity and variation Microbial Genetics.PPT

转基因食品transgenic food 疾病的诊断 BRCA 基因突变与乳腺癌和卵巢癌 n405177937.shtml 三个经典实验证明—— 只有核酸才是遗传信息的物质基础！ Yeast’ chromosomes Yeast have 16 chromosomes and 6,702 genes. Microbial genetic material 真核微生物的基因组特性 Like Saccharomyces cerevisiae （啤酒酵母） 1.单倍体或双倍体，多条染色体； 2.没有明显的操纵子结构； 3.重复序列多，存在非编码区，含外显子和内含子； 4.半保留复制，多个复制起始位点 原核微生物的遗传物质 类核/拟核/核质/染色体 ——裸露的共价、闭合、环状的ds-DNA 原核微生物基因组特性 1、单倍体，一般只有一条染色体 2、功能相关的结构基因组成操纵子 3、基因的重复序列少，遗传信息的连续性 4、“θ”复制或“σ”复制（“滚环复制”），一个复制起始点 E.coli ’s genome 4.6×106bp ，about 4000 genes 复制方式 “θ”复制 滚环复制 核酸类型 ss DNA ds DNA （+）ss RNA （- ）ss RNA ds RNA ssRNA-RT ?dsDNA-RT 病毒基因组结构特点 1、一般单倍体，所含核酸类型多样 2、不同病毒基因组大小相差较大 3、病毒基因组的编码序列占多 4、基因可以是连续的也可以分节段 5、基因重叠 6、复制方式：“θ”复制或“滚环复制”（“σ”复制） 质粒 转座因子 转座噬菌体 其他形式的遗传物质 一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子。 质粒（plasmid） 质粒的基本特性 大多为共价闭合环状双链DNA ( ccc-dsDNA ),大小范围从1kb左右到1000kb 自我复制能力 相容性或不相容性（incompatibility） 携带基因非细胞生长所必需 质粒能自宿主细胞自发消除，但消除频率很低 可以从一个细菌转移至另一个细菌 F 质粒/F因子（Fertility factor） R质粒（Resistance plasmid），抗性质粒 Col 质粒（Col plasmid ，bacteriocin production plasmid） 毒性质粒（virulence plasmid） 代谢质粒/降解质粒（Metabolic plasmid/Degradative plasmid ） 质粒的主要类型 1、F质粒—致育因子 其大小约100kb，是最早发现的与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的一种质粒。 F+菌株 (male） F-菌株（female） F plasmid 转移区：tra区,oriT; 复制和不相容区：rep and inc区; 插入区：ins 区，含转座因子 根据R质粒能否通过接合而转移，分为接合型和非接合型抗药质粒。 接合型R质粒由抗药转移因子（resistance transfer factor,RTF）和抗药决定因子（resistance determinant,r-det）。 2、 R质粒—抗药性或抗重金属 抗性质粒在细菌间的传递是细菌 产生抗药性的重要原因之一。 R100质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 汞（mercuric ion ，mer） 四环素（tetracycline，tet ） 链霉素(Streptomycin, Str)、 磺胺(Sulfonamide, Su)、 氯霉素(Chlorampenicol, Cm) 夫西地酸（fusidic acid，fus） 负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。 大肠菌素可以杀死同种或近缘但不携带该质粒的菌株，有利于维持肠道正常菌群的平衡。 3、Col质粒—编码大肠菌素colicin 4、毒性质粒（virulence plasmid） 许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的。比如： 产毒素大肠杆菌（引起腹泻）：含编码肠毒素的质粒。 苏云金杆菌：含编码δ内毒素(伴孢晶体中)的质粒 5、代谢质粒（Metabolic plasmid） 质粒上携带能降解某些物质的基因，比如降解酶，进行共生固氮，或产生抗生素等。有利于微生物生存。 如，假单胞菌：具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物(苯)、农药(2,4dichlorophenoxyacetic acid)、辛烷和樟脑等的能力。 高拷贝数(high copy number)质粒 （每个宿主细胞中可以有10-100个拷贝） ——松弛型质粒(rela